Εκτίμηση επιπτώσεων αλλαγών της χρήσης γης και της πληθυσμιακής μεταβολής στα χωροχρονικά μοντέλα της αστικής θερμονησίδας στη Σαγκάη
Από RemoteSensing Wiki
Συγγραφείς: Hao Zhang, Zhi-fang Qi, Xin-yue Ye, Yuan-bin Cai, Wei-chun Maa, Ming-nan Chen
Πηγή: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143622813001823
Σκοπός
Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η σχέση μεταξύ της μεταβολής στη χρήση/ κάλυψη γης και της μεταβολής του πληθυσμού. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται μια χρονοσειρά εικόνων Landsat TM/ETM+σε συνδυασμό με δημογραφικά δεδομένα της πόλης της Σαγκάης από το 1997 έως το 2008. Επίσης εξετάστηκαν ποσοτικά οι επιπτώσεις τους στα χωροχρονικά μοντέλα αστικών θερμονησίδων με χρήση γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών, τηλεπισκόπησης και στατιστικής ανάλυσης.
Μεθοδολογία
Τα βασικά μεθοδολογικά που ακολουθήθηκαν είναι τα εξής:
- ορισμός περιοχής μελέτης
Η περιοχή μελέτης παρουσιάζεται στην εικόνα 1.
- επεξεργασία εικόνας.
Τα δεδομένα εικόνων που χρησιμοποιήθηκαν ήτανLandsat Thematic Mapper (TM) και Landsat Enhanced Thematic Mapper (ETM+) από τον Απρίλιο 1997 έως το Μάρτιο 2008. Όλες οι εικόνες ήταν καθαρές και χωρίς νεφελοκάλυψη. Έγινε προεπεξεργασία των εικόνων (διόρθωση και γεωαναφορά). Επίσης, τα κανάλια 5,4 και 3 συνδυάστηκαν για την καλύτερη οπτική βελτίωση της εικόνας.
- ταξινόμηση εικόνας.
Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με χρήση του αλγορίθμου της μέγιστης πιθανοφάνειας για την ταξινόμηση των δορυφορικών εικόνων. Για κάθε εικόνα επιλέχθηκαν 100 περιοχές εκπαίδευσης για να εξασφαλισθεί ότι υπάρχει ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα εικονοστοιχείων για την ταξινόμηση. Οι κατηγορίες περιοχών εκπαίδευσης που χρησιμοποιήθηκαν στη συγκεκριμένη μελέτη είναι οι εξής: οικοδομημένη έκταση, γεωργική εκμετάλλευση, εκτάσεις σε αγρανάπαυση, δασικές και θαμνώδεις εκτάσεις, υδάτινα στρώματα, γυμνό έδαφος.
- αξιολόγηση ακρίβειας και ανίχνευση μεταβολών στην κάλυψη γης.
Κατά το στάδιο αυτό για τον έλεγχο της ταξινόμησης, σε κάθε χάρτη χρησιμοποιήθηκαν 50 δείγματα που είναι αντιπροσωπευτικά για κάθε κατηγορία χρήσης γης της περιοχής μελέτης. Μετά το στάδιο αυτό έγινε μετα-ταξινόμηση για τη βελτίωση των αποτελεσμάτων.
- ανάκτηση επιφανειακής θερμοκρασίας και υπολογισμός έντασης θερμονησίδων
- υπολογισμός της πληθυσμιακής πυκνότητας των υποζωνών
- στατιστική επεξεργασία
Αποτελέσματα
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η πόλη της Σαγκάης γνώρισε πρωτοφανή αστική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια της περιόδου που μελετήθηκε. Η αναπτυσόμενη γη αυξήθηκε κατά 219,5%, από το οποίο το 72,52% προέρχεται από καλλιεργήσιμες εκτάσεις (24,79%), ακαλλιέργητες εκτάσεις (21,21%), δάση και θάμνους (18,97%), γυμνό έδαφος (6,62%) και νερό (0,93%).
Επιπλέον, σε συνδυασμό με την ανίχνευση των μεταβολών στη χρήσης/ κάλυψη γης, έγινε μια ανάλυση των χωρικά διαφοροποιημένων ποσοστών ανάπτυξης για τις αναπτυγμένες περιοχές και αναδείχθηκε ότι το μέγεθος του πληθυσμού ακολουθεί ένα βαθμιαίο μοτίβο για την πληθυσμιακή μετατόπιση του τύπου: αστικό-προαστικό-εξωαστικό. Το γεγονός αυτό αποδεικνύεται από την απότομη αύξηση στην ανεπτυγμένη περιοχή ανάμεσα στις μέσες υποζώνες της προαστικής περιοχής και στις έξωαστικές υποζώνες εκτός του κυκλοφοριακού δακτυλίου.
Συνεπώς, οι μεταβολές στη χρήση/κάλυψη γης κα την πληθυσμιακή μεταβολή οδήγησαν σε μια σημαντική διακύμανση των χωροχρονικών μοτίβων των θερμονησίδων λόγω της απώλειας των υδάτινων στρωμάτων και της βλάστησης.
Στο εγγύς μέλλον, αναμένεται η σταθερή αύξηση του πληθυσμού και η αστική επέκταση να συνεχιστεί, ειδικά στις ταχέως αναπτυσσόμενες προαστικές και εξωαστικές περιοχές και ως εκ τούτου η έκταση και το μέγεθος των επιπτώσεων των θερμονησίδων θα συνεχίσει να επεκτείνεται και αυτό.
Η σχέση μεταξύ χρήσης γης,του φαινομένου των θερμονησίδων καιτης τοπικής κλιματικής αλλαγής φανερώνει ότι η λήψη αποφάσεων σχετικά με τα μοντέλα και τις διαδικασίες μετατροπής της γης σε συνδυασμό με την αλλαγή στις τοπικές κλιματολογικές συνθήκες θα πρέπει να μελετώνται ενδελεχώς από επίσημους φορείς
Για τους παραπάνω λόγους καθίσταται αναγκαίο οι υπεύθυνοι για τη λήψη αποφάσεων και το σχεδιασμό της περιοχής θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τους τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις κάθε των διαφορετικών σεναρίων που πρόκειται να υλοποιηθούν και κατά συνέπεια να βελτιώνεται κάθε φορά ο μελλοντικός σχεδιασμός αλλά και οι ισχύοντες κανονισμοί.
