Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στην εκτίμηση του αστικού πληθυσμού: περίπτωση μελέτης στις Μαρακές στο Μαρόκο
Από RemoteSensing Wiki
Τίτλος άρθρου: Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στην εκτίμηση του αστικού πληθυσμού: περίπτωση μελέτης στις Μαρακές στο Μαρόκο
Η πληροφορία για τον πληθυσμό είναι ένα πολύ σημαντικό συστατικό του σχεδιασμού της πόλης. Στις περισσότερες αναπτυγμένες χώρες,, οι αστικές περιοχές γνωρίζουν γρήγορη πληθυσμιακή ανάπτυξη, γεγονός πολύ σημαντικό που δεν μπορεί να παρακολουθηθεί αποτελεσματικά με παραδοσιακές μεθόδους. Η πρόοδος των δορυφόρων τηλεπισκόπισης, συμπληρωμένη από αεροφωτογραφίες και δείγματα εργασιών πεδίου, έχουν καταστήσει δυνατή τη χρονική εκτίμηση του πληθυσμού για αυτές τις περιοχές. Αυτή η έρευνα αναφέρεται στην εφαρμογή στις Μαρακές του Μαρόκο, χρησιμοποιώντας SPOT XS+P δεδομένα. Ο παγκόσμιος πληθυσμός δείχνει μία απίστευτη αύξηση. Πλέον υπολογίζεται στα 5,5 δισεκατομμύρια και μέχρι το 2050 εκτιμάται να αυξηθεί στα 10 δισεκατομμύρια. Επιπλέον, ένα μέρος του πληθυσμού που ζει στις αστικές περιοχές θα αυξηθεί, ιδιαίτερα για πόλεις άνω του ενός εκατομμυρίου κατοίκων. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο παγκόσμιος πληθυσμός μετακινείται. Για παράδειγμα, στην Αφρική ο πληθυσμός έχει πενταπλασιαστεί από την αρχή του προηγούμενου αιώνα μέχρι σήμερα. Οι περισσότερες από τις αυξήσεις του πληθυσμού τοποθετούνται στις λιγότερο αναπτυγμένες χώρες, ειδικά στις αστικές περιοχές. Σε μία πρόσφατη έρευνα, η Παγκόσμια Τράπεζα υποστήριξε ότι “Η αστική ανάπτυξη στις αναπτυγμένες χώρες είναι προφανώς ένα από μεγαλύτερα προβλήματα του επόμενου αιώνα”.
Εάν θέλουμε να είμαστε σε θέση να διαχειριστούμε ένα τέτοιο πρόβλημα, απαιτούνται καλά εργαλεία. Οι τρέχουσες μέθοδοι, που χρησιμοποιούνται για να συλλέξουν πληροφορίες από τις πόλεις, είναι ακριβές, αργές και περίπλοκες ώστε να λειτουργήσουν αναπτυσσόμενες χώρες.
Η τηλεπισκόπιση διαδραματίζει ένα βασικό ρόλο προκειμένου να παρέχει τις απαραίτητες πληροφορίες. Από εφαρμογή σε άλλους τομείς, έχει αποδειχθεί ότι τα δεδομένα της τηλεπισκόπισης είναι ανέξοδα, αρκετά ακριβή και μπορούν γρήγορα να τα επεξεργαστούν. Θα είναι το ίδιο εάν εφαρμοστούν στην αστική διαχείριση; Πιο συγκεκριμένα, πρέπει να εξεταστούν οι πιθανότητες του να χρησιμοποιηθεί η τηλεπισκόπιση σα μία εναλλακτική πηγή άντλησης πληθυσμιακής πληροφορίας. Τα τεχνικά και οικονομικά χαρακτηριστικά πρέπει να αναλυθούν ώστε να αξιολογηθεί η αποδοτικότητα αυτού του εγχειρήματος.
Ο σκοπός χρήσης δεδομένων τηλεπισκόπισης για συλλογή δημογραφικής πληροφορίας είναι ελαφρώς διαφορετική. Η ανάλυση και οι σχετικές κλίμακες του MSS, επιτρέπουν μόνο μία παγκόσμια προσέγγιση της πόλης (εκτίμηση του συνολικού αριθμού των κατοίκων). Προϋφιστάμενα αρχειοθετημένα δεδομένα είναι σημαντικά για τη μελέτη της εξέλιξης των πόλεων και της επιρροής τους στις γύρω περιοχές. Η μοντελοποίηση του ιεραρχημένου δικτύου των πόλεων είναι επίσης πολύ ενδιαφέρουσα. Τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους και της δυναμικής επανάληψης των δορυφορικών δεδομένων προτείνουν τη χρήση αυτών για τις πληθυσμιακές απογραφές, με βάση την υπόθεση ότι η σχέση μεταξύ της μετρημένης πληθυσμιακής πυκνότητας και των μορφολογικών χαρακτηριστικών παραμένει σταθερή στο χρόνο. Συνεπώς, η χωρική επέκταση της περιοχής με γνωστή πυκνότητα του πληθυσμού αντιστοιχεί σε μία αύξηση του πληθυσμού.
Η ανάλυση των δορυφόρων δεύτερης γενιάς επιτρέπει περισσότερο λεπτομερείς κλίμακες (TM και SPOT XS 1:100000 σε 1:50000, SPOT XS+ P: 1:50000 σε 1:25000). Το ενδιαφέρον στην παρακολούθηση του αστικού πληθυσμού, επικεντρώνεται στην περισσότερο ακριβή ανάλυση, στο περιφερειακό επίπεδο ή ακόμη στο επίπεδο της πόλης. Η μεταφορά κάποιων μεθόδων, ορισμένες από αεροφωτογραφίες, σε τηλεπισκόπιση έχει δοκιμαστεί από πολλούς συγγραφείς και μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα μα τη μέθοδο που χρησιμοποιείται:
• Μέτρηση των κτιριακών μονάδων (χρήσιμο μόνο σε λίγες περιπτώσεις, πχ ομαλής πολεοδομίας και μεγάλων κτιρίων)
• Εκτίμηση των χρήσεων γης (εκτίμηση του πληθυσμού για κάθε χρήση γης)
• Έρευνα πεδίου
Συχνότερα, είναι πιθανόν να πραγματοποιηθεί μία πληθυσμιακή εκτίμηση μόνο με τους 2 παραπάνω πρώτους τρόπους. Παρόλα αυτά, η έρευνα πεδίου είναι χρήσιμη, εφόσον δίνει πιο ακριβείς μετρήσεις και παράγει πιο περίπλοκους δημογραφικούς δείκτες (πχ εισόδημα νοικοκυριού).
Στη συγκεκριμένη μελέτη, η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση του πληθυσμού ήταν η μέτρηση των κτιριακών μονάδων, η οποία και βασίστηκε σε μίας μεγάλης κλίμακας δειγματοληπτικές φωτογραφίες, ενώ τα μεγέθη των κτιρίων προσδιορίστηκαν έπειτα από έρευνα πεδίου. Πριν από αυτό το στάδιο, όλες οι προηγούμενες προσπάθειες επιτεύχθηκαν δύσκολα, χωρίς συνεργασία από τη χώρα. Όμως, ο οργανισμός της αέριας έρευνας, ακόμη και με μία καθημερινή μικρή πτήση είναι πολύ περισσότερο περίπλοκη ειδικά σε κάποιες αναπτυσσόμενες χώρες. Σε αυτές τις χώρες, η χαρτογράφηση και η τηλεπισκόπιση θεωρούνται στρατιωτικά εργαλεία και γι’ αυτό είναι αυστηρά ελεγχόμενα. Πιο συγκεκριμένα, ο σκοπός των δημογραφικών εκτιμήσεων στις Μαρακές και η πρόσφατη εξέλιξή τους αντιλήφθηκαν ως υπερβολικά από την πλευρά της των αρχών των Μαρακών, για διαφόρους λόγους διεθνών και εσωτερικών πολιτικών. Ανεξάρτητα από τις εμπλοκές των Μαροκανών επιστημόνων και το ενδιαφέρον των πολεοδόμων για τη μελέτη, δεν ήταν εύκολες οι αέριες και οι επίγειες μετρήσεις. Εκτός από τη διεθνή ελεύθερη πρόσβαση στα δεδομένα SPOT, η χρήση των δορυφορικών εικόνων απαγορεύεται στο Μαρόκο, όπως επίσης και η χρήση τοπογραφικών χαρτών, GPS).
Κατά τη διάρκεια των εναέριων μετρήσεων, συλλέχθηκαν φωτογραφίες, οι οποίες δεν μπορούν να αντικαταστήσουν την πραγματική εικόνα, αλλά είναι πολύ χρήσιμες για να εκτιμήσουμε το είδος και το ποσοστό δημιουργίας νέων κτιριακών εγκαταστάσεων. Επίσης, χρησιμοποιήθηκε ένας μέσος όρος των ατόμων που κατοικούν σε κάθε κτίριο. Κάθε μία από τις 225 Ομοιογενείς Αστικές Περιοχές (Homogenous Housing Areas) των Μαρακανών εκτιμήθηκε κατά αυτό τον τρόπο. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν οι καθαρά πυκνοκατοικημένες περιοχές, οι οποίες υπολογίζουν το μέσο όρο των κατοίκων ανά εκτάριο, περιλαμβάνοντας τα εξωτερικά κτίρια, τους κήπους και τους τοπικούς δρόμους ποτ εξυπηρετούν εκείνη την περιοχή. Η εμβέλεια των πυκνοτήτων ξεκινάει από 50 κατοίκους ανά εκτάριο. Περισσότερο τοπικά, παρατηρήθηκαν πολύ υψηλότερες πυκνότητες (μία μεγάλη οικογένεια ανά δωμάτιο), αυξάνοντας τις τοπικές πυκνότητες κοντά στους 10000 κατοίκους ανά εκτάριο.
Ο χάρτης των Ομοιογενών Αστικών Περιοχών, βαθμονομήθηκε σε εκτιμώμενες πυκνότητες, δίνοντας μία καλή ιδέα της διανομής του πληθυσμού. Ο τελικός χάρτης χαρακτηρίζει ένα εκτιμώμενο πληθυσμό σε κάθε pixel, ταξινομημένο σε μία αστική τάξη του χάρτη με τις χρήσεις γης (Εικόνα 1.Ε). Όσον αφορά την εκτίμηση του πληθυσμού, είναι πιθανόν να εκτιμηθούν στο περίπου οι πληθυσμιακές πυκνότητες μόνο από δορυφορικές εικόνες, αλλά οι εξωτερικές πηγές πληροφοριών είναι απαιτούμενες. Η γενική στρατηγική είναι:
• Η μέτρηση της επιφάνειας των Ομοιογενών Αστικών Περιοχών από δεδομένα SPOT
• Η εκτίμηση της πυκνότητας των κτιρίων από τις αεροφωτογραφίες και η συλλογή τους σύμφωνα με ένα σχέδιο δειγματοληψίας με βάση την τμηματοποίηση των δεδομένων SPOT
• Η βαθμονόμησή με τον αριθμό των κατοίκων ανά νοικοκυριό με βάση τη δειγματοληψία
Εκτός από τα παραπάνω, προτάθηκε ένα χάρτης κατανομής της πληθυσμιακής εκτίμησης, χρησιμοποιώντας ταυτόχρονα τα δημογραφικά χαρακτηριστικά και τις χρήσεις γης. Η Εικόνα 4.4 δείχνει μία πιθανή γραφική αναπαράσταση της κατανομής του πληθυσμού, σε μία βάση ανά pixel (το 1 pixel αντιστοιχεί σε 1/100 εκτάρια).
Στην Εικόνα 1.F ελέγχθηκε ένα χωρικό μοντέλο της κατανομής του πληθυσμού, χρησιμοποιώντας την αρχή του δυνητικού πληθυσμού: κάθε pixel επηρεάζεται από τον πληθυσμό όλων των pixels, αλλά η επιρροή τους είναι αντιστρόφως ανάλογη της απόστασης από αυτό. Αυτό το μοντέλο είναι σημαντικό στο να επισημάνει την εσωτερική ιεραρχία στην οργάνωση των περιοχών. Οι τιμές των γραμμών του περιγράμματος είναι μόνο σχετικές.
Μία περισσότερο συνεπής χρήση μεγάλης κλίμακας αεροφωτογραφιών, θα μπορούσαν να εστιάσουν στην αστική τυπολογία και στον καθορισμό των μεγεθών των κτιρίων. Επίσης, θα μπορούσαν να συλλεχθούν στοιχεία, όπως κοινωνικοοικονομικές πληροφορίες και σχετικές πληθυσμιακές πυκνότητες. Το παραπάνω δίνει ένα εύκολο και φθηνό συμπλήρωμα στις πληροφορίες που συλλέγονται από τα δορυφορικά δεδομένα. Μία από τις πιο ενδιαφέρουσες χρήσης των δεδομένων της τηλεπισκόπισης για τις πληθυσμιακές εκτιμήσεις είναι τη στρωματοποίηση των δειγμάτων. Συγκεκριμένα, η περιοχή μελέτης χωρίζεται σε ομοιογενείς περιοχές. Το κριτήριο της ομοιογένειας έχει προφανώς μία στενή συσχέτιση με την παράμετρο που μετράται. Η στρωματοποίηση επιτρέπει τη διαίρεση όλης της περιοχής με τη διακύμανσή της, σε μικρότερα υποσύνολα με λιγότερες διακυμάνσεις Τα υποσύνολα αυτά σημαίνουν και καλύτερη ακρίβεια για έναν αριθμό σημείων, ή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μειώσουν τον αριθμό των δειγματοληπτικών στοιχείων, για μία δεδομένη ακρίβεια. Η μέθοδος αυτή προβλέπεται να εφαρμοστεί με κάποιες προσαρμογές, όπως την καθορισμένη τυπολογία των σπιτιών από δείγματα αεροφωτογραφιών και επίγειων μετρήσεων παρά ένα χωρικό κριτήριο της κατάτμησης. Τέλος, αυτή η μέθοδος μπορεί να μειώσει το δημογραφικό κόστος της έρευνας, επιτρέποντας τη ρεαλιστική παρακολούθηση της αστικής ανάπτυξης.
