Ταξινόμηση και παρακολούθηση των δασικών εκτάσεων στη λεκάνη απορροής του χειμάρρου Μπογδάνα Ν. Θεσσαλονίκης

Από RemoteSensing Wiki

Εισαγωγή

Η διαρκής και δυναμική παρακολούθηση των περιβαλλοντικά ευαίσθητων περιοχών που δέχονται έντονα τις φυσικές, αλλά και τις ανθρωπογενείς δράσεις, είτε αυτές αναφέρονται στη γεωργική και κτηνοτροφική ανάπτυξη, είτε στη βιομηχανική, οριοθετεί προϋποθέσεις οι οποίες δεν καλύπτονται με τις συνήθεις μεθόδους παρατήρησης στο πεδίο εφαρμογής. Η εξέλιξη της δορυφορικής τηλεπισκόπησης οδήγησε στην παρακολούθηση των παραμέτρων χρήσης στους διάφορους τύπους οικοσυστημάτων από απόσταση. Η παρακολούθηση των κατηγοριών κάλυψης της βλάστησης σε βιοτόπους, καθώς και των μεταβολών της, εστιάζεται σε φασματικά και χωρικά χαρακτηριστικά της βλάστησης, στην παρατήρηση από απόσταση. Η δορυφορική τηλεπισκόπηση αποτελεί μία σύγχρονη μεθοδολογία που έχει καθιερωθεί διεθνώς ως ένα σύστημα παροχής πληροφοριών με σημαντική ακρίβεια. Οι μελέτες διαχρονικής παρακολούθησης μέσω τηλεπισκόπησης εδράζονται σε δορυφορικές εικόνες διαδοχικών χρονικών περιόδων, με στόχο να επισημάνουν τις αλλαγές που συμβαίνουν είτε από βραχυχρόνια φυσικά φαινόμενα, είτε από μακροχρόνιες ανθρωπογενείς δράσεις, όπως η οικιστική και αγροτική ανάπτυξη ή κάθε είδους ρύπανση της ατμόσφαιρας. Οι διαχρονικές μελέτες απαντώνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών , ενισχύοντας όλες σχεδόν τις γεωεπιστήμες, καθώς επίσης και στο κτηματολόγιο, στη διαχείριση φυσικών οικοσυστημάτων και στην πολεοδομία. Ως παραδείγματα εφαρμογών σε περιβαλλοντικές μελέτες αναφέρονται στη καταγραφή αλλαγών σε δασικές περιοχές , στη μέτρηση πλημμυρισμένων εκτάσεων, δασικών πυρκαγιών και, στην αναγνώριση και μεταβολή βιοτόπων προστατευμένων περιοχών, στην απογραφή λιβαδιών και σε διαχρονικές μεταβολές χρήσεων γης λεκανών απορροής. Διάφοροι μέθοδοι έχουν προταθεί από ερευνητές σχετικά με την εκτίμηση των αλλαγών κάλυψης γης. Σκοπός της εργασίας ήταν η διαχρονική καταγραφή των μεταβολών των τύπων βλάστησης και ειδικότερα των λιβαδικών τύπων που καλύπτουν τη λεκάνη απορροής του χειμάρρου Μπογδάνα του νομού Θεσσαλονίκης με τη χρήση δορυφορικών εικόνων.

Δεδομένα

Περιοχή μελέτης είναι  η λεκάνη απορροής του χειμάρρου Μπογδάνα, χαρακτηρίζεται ως πεδινή, ημιορεινή και ορεινή κατά θέσεις με το μεγαλύτερο τμήμα της να καλύπτεται από γεωργικές καλλιέργειες. Στην ημιορεινή και ορεινή ζώνη βλάστησης απαντώνται βοσκότοποι, δασικές εκτάσεις και δάση φυλλοβόλων πλατύφυλλων και κωνοφόρων ειδών. Απαντάται μία ποικιλία βλάστησης που μεταβάλλεται ανάλογα με το υψόμετρο, την έκθεση, και το βαθμό της ανθρωπογενούς επίδρασης. Τα υψόμετρα της περιοχής κυμαίνονται από τα 120 μ. (θέση Καλόγερος ή Κάμπος) στο νοτιοανατολικό τμήμα της λεκάνης απορροής μέχρι τα 880 μ. (θέση Γερμανικό) στο βορειοδυτικό τμήμα της. Η περιοχή ανήκει στη Σερβομακεδονική μάζα, της σειράς Βερτίσκου, έχει έδαφος πηλοαμμώδες έως αργιλλοαμμώδες, με μικρή περιεκτικότητα σε χούμο και αρκετό ποσοστό αδρανών υλικών (χαλίκια, πέτρες) που φθάνει στο 25 -30 %. Τα εδάφη στην ευρεία περιοχή της λεκάνης απορροής εμφανίζονται σε μεγάλη έκταση υποβαθμισμένα και μόνο όπου υπάρχει βλάστηση είναι προστατευμένα από τη διάβρωση. Το κλίμα μπορεί να χαρακτηρισθεί ως ημίξηρο, με ψυχρό χειμώνα. Σύμφωνα με τα στοιχεία του μετεωρολογικού σταθμού που βρίσκεται στο Λαχανά Θεσσαλονίκης, σε υψόμετρο 634 μ., το μέσο ετήσιο ύψος κατακρημνισμάτων ανέρχεται σε 588 χλσ. και η μέση θερμοκρασία του αέρα στους 12ο C. Η λεκάνη απορροής του χειμάρρου Μπογδάνα διακρίνεται σε δύο επί μέρους υπολεκάνες: α) περιοχής Καρτερών - Δορκάδας - Ασσήρου που καταλήγει στο ρέμα Ασσήρου και εκείθεν στο ρέμα Μπογδάνα και τη λίμνη Κορώνεια και β) περιοχής Ξυλόπολης - Νικόπολης που καταλήγει στο ρέμα Μάρω Λαγκαδά και εκείθεν στο Μπογδάνα και τη λίμνη Κορώνεια. Γενικά στην περιοχή δεν υπάρχουν σημαντικοί υδροφόροι ορίζοντες, οι πηγές είναι λίγες και οι δυνατότητες εξεύρεσης πηγαίων υδάτων είναι περιορισμένες. Οι χρήσεις γης στην περιοχή είναι μονοετείς γεωργικές καλλιέργειες και σε μικρό ποσοστό πολυετείς δενδροκομικές, λιβαδικές εκτάσεις που καλύπτονται από ποώδη βλάστηση, θαμνώνες αείφυλλων και φυλλοβόλων πλατύφυλλων ειδών και σε μικρό ποσοστό δάσος. Λαμβάνοντας υπόψη το σύστημα ταξινόμησης του προγράμματος «Απογραφής βοσκόμενων δασικών εκτάσεων στη Βόρεια Ελλάδα,  η κυριαρχούσα βλάστηση μπορεί να ταξινομηθεί στους τύπους των ποολίβαδων με θερμόβια αγρωστώδη είδη, των αείφυλλων ειδών θαμνολίβαδων της σειράς των πρινώνων και φυλλοβόλων ειδών της σειράς Quercus pubescens και των δασολίβαδων, της σειράς Pinus brutia. Οι πηγές δεδομένων που χρησιμοποιήθηκαν ήταν οι δορυφορικές εικόνες που λήφθηκαν σε δύο χρονικές στιγμές: το 1989 και το 2000. Οι εικόνες του 1989 λήφθηκαν από τον δορυφόρο LANDSAT 5 TM (Thematic Mapper), ενώ οι εικόνες του 2000 λήφθηκαν από το νεότερο δορυφόρο LANDSAT 7 ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus). Ως βοηθητικά δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν τα ακόλουθα διανυσματικά και σημειακά δεδομένα: οδικό δίκτυο, υδρογραφικό δίκτυο, ισοϋψείς καμπύλες, όρια οικισμών, τοπωνύμια και ονομασίες οικισμών. Η καταγραφή έγινε σε μέση κλίμακα (1:50.000) με λεπτομέρεια αντίστοιχη του μεγέθους εικονοστοιχείου των δορυφορικών εικόνων που χρησιμοποιήθηκαν (30x30 μ.).

Μεθοδολογία

Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε διακρίθηκε σε τέσσερα επιμέρους στάδια:

• στην προεπεξεργασία των δορυφορικών δεδομένων,
• στην ταξινόμηση των δορυφορικών δεδομένων,
• στην ανίχνευση των διαχρονικών αλλαγών και
• στη δημιουργία Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (Γ.Σ.Π.).

Στο τελικό στάδιο της έρευνας, οι θεματικοί χάρτες που προέκυψαν από το δεύτερο στάδιο συνδυάστηκαν με τα αποτελέσματα των διαχρονικών αλλαγών σε μια κοινή γεωγραφική βάση δεδομένων. Αρχικά ταξινομήθηκε η εικόνα του 1989 με ημερομηνία λήψης 9/8/1989. Η σύγκριση έγινε με στοιχεία της απογραφής βοσκοτόπων της ίδιας περιοχής. Μετά τη φωτοερμηνεία της εικόνας έγινε αντιπαραβολή με τις εικόνες του 2000, ταξινόμηση και εφαρμογή του φίλτρου πλειονότητας, ενώ ο παράγωγος χάρτης ελέγχθηκε οπτικά για σφάλματα ταξινόμησης και σε αντιπαραβολή με τον αντίστοιχο χάρτη του 2000. Στη συνέχεια, έγινε η σύγκριση των χαρτών των δύο ημερομηνιών (1989 και 2000), έχοντας ως έτος αναφοράς το 2000. Η σύγκριση έγινε σε επίπεδο αντικειμένου (ταξινομημένες εικόνες) και ο παράγωγος χάρτης είχε την εξής πληροφορία: κατηγορία κατά το 2000 και κατηγορία κατά το 1989. Οι περιοχές που καλύπτονταν από νέφη στη μία από τις δύο περιόδους αφαιρέθηκαν από την ανάλυση διαχρονικών αλλαγών. Αποτελέσματα και συζήτηση Κατά τη διαδικασία ανίχνευσης των διαχρονικών αλλαγών των τύπων βλάστησης, για την περιοχή της λεκάνης απορροής του χειμάρρου Μπογδάνα, μεταξύ των ετών 1989 και 2000 αποδόθηκαν διαφορετικά αποτελέσματα για τις επί μέρους κατηγορίες. Οι σημαντικότερες μεταβολές που προκύπτουν από τον πίνακα, ως προς την έκταση ήταν: Θετική μεταβολή (αύξηση) καταγράφηκε στις κατηγορίες των θαμνολίβαδων αείφυλλων ειδών, γεωργικών εκτάσεων, εγκαταλειμμένων αγρών και οικισμών, ενώ αρνητική διαπιστώθηκε στις κατηγορίες των ποολίβαδων, θαμνολίβαδων φυλλοβόλων ειδών, μερικώς δασοσκεπών εκτάσεων και δασών τραχείας πεύκης που προέρχονται από τεχνητές αναδασώσεις. Η αύξηση της έκτασης των θαμνολίβαδων αείφυλλων ειδών κατά 41,7% στο σύνολο της αύξησης ορισμένων χρήσεων γης, ίσως οφείλεται στη διαχρονική αυξομείωση του ζωικού κεφαλαίου της περιοχής που αξιοποιούν αυτές τις εκτάσεις με απευθείας βόσκηση. Η αύξηση των γεωργικών εκτάσεων κατά 52,1% στο σύνολο της αύξησης ορισμένων χρήσεων γης, πιθανό να οφείλεται στην ανάγκη κάλυψης με γεωργική γη των ακτημόνων καλλιεργητών και στις υψηλές επιδοτήσεις από την Ευρωπαϊκή Ένωση για ορισμένα γεωργικά προϊόντα. Αποτέλεσμα αυτής της αύξησης ήταν η μείωση της συμμετοχής των ποολίβαδων κατά 37,5% στη συνολική μείωση των χρήσεων γης. Η μείωση των εκτάσεων με αναδασώσεις τραχείας πεύκης κατά 20,8% της συνολικής μείωσης, ίσως να οφείλεται στην αποτυχία εγκατάστασής τους ή στην αποκατάσταση της πυκνότητας και του ύψους των αείφυλλων πλατύφυλλων. Παρόμοια αποτελέσματα ποσοστών διαχρονικής μεταβολής βλάστησης σε διάρκεια 33 ετών (1960 – 1993) διαπιστώθηκαν σε παραπλήσια λεκάνη απορροής (χείμαρρος Κολχικού)

Συμπεράσματα

Οι διαχρονικές μεταβολές που παρατηρήθηκαν οφείλονται στην εξελικτική πορεία της βλάστησης ή σε ανθρωπογενή και κοινωνικοοικονομικά αίτια. Ωστόσο, ορισμένες μεταβολές είναι πιθανό να οφείλονται σε σφάλματα του αλγόριθμου ταξινόμησης, εξαιτίας φασματικής ομοιότητας των κατηγοριών. Η μελέτη και συνεχής παρακολούθηση της εξελικτικής πορείας των αλλαγών κάλυψης και χρήσης γης στη λεκάνη απορροής του Μπογδάνα είναι επιβεβλημένη για τα επόμενα τουλάχιστον 15 χρόνια, έτσι ώστε να συγκεντρωθούν στοιχεία απαραίτητα για την εξαγωγή επιστημονικών συμπερασμάτων. Η χρήση της παρατήρησης της Γης ως εργαλείου για την ανάπτυξη μιας γενικής στρατηγικής για την επίτευξη της βιώσιμης ανάπτυξης συμβάλει στην ορθολογική διαχείριση.