Εκτίμηση της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας του αστικού πρασίνου ως αποτέλεσμα αστικής διάχυσης
Από RemoteSensing Wiki
Dong-hoon Shin, Kyoo-seock Lee
ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: Θερμοκρασία Επιφανειακής Θερμοκρασίας (SRT), Αλλαγή χρήσεων γης, Αστικό Πράσινο, Αστική εξάπλωση.
Link: [1]
Αντικείμενο
Αντικείμενο της παρούσας μελέτης είναι η χρήση της τηλεπισκόπησης και των Γ.Σ.Π. για την εκτίμηση της αστικής επιφανειακής θερμοκρασίας στην αλλαγή των χώρων πρασίνου. Γίνεται αντιληπτή η σημασία του αποτελεσματικού σχεδιασμού και της τοποθεσίας του αστικού πρασίνου για την επιφανειακή αστική θερμοκρασία (SRT) αλλά και της επίπτωσης των θερμοκρασιών (SRT) στο σχεδιασμό.
Εισαγωγή
Το αστικό πράσινο παρέχει φυσικό περιβάλλον στους κατοίκους και σταθεροποιεί το αστικό κλίμα με την μείωση της ατμοσφαιρικής και επιφανειακής θερμοκρασίας κ.ά. οι χώροι πρασίνου εμποδίζουν την ηλιακή ενέργεια με τη εξασφάλιση σκιών και με την κάλυψη περιοχών που ανακλούν την ηλιακή ακτινοβολία. Όμως η ραγδαία αστική ανάπτυξη που ξεκίνησε στην Κορέα τη δεκαετία του 1960 οδήγησε σε μείωση των χώρων αυτών. Αυτό σε συνδυασμό με την ύπαρξη υλικών όπως η άσφαλτος και το μπετό είχαν ως επακόλουθο την αύξηση της αστικής SRT. Για την εκτίμηση της ολικής αστικής SRT χρησιμοποιούνται δεδομένα τηλεπισκόπησης στο θερμικό υπέρυθρο (TIR). Στην πραγματικότητα εκτιμάται η σχέση της SRT με το δείκτη βλάστησης NDVI. Για τον σκοπό αυτό συνήθως χρησιμοποιούνται airborne advanced very-high-resolution radiometer (AVHRR) εικόνες κυρίως σε παγκόσμιο επίπεδο. Για την παρούσα περιοχή μελέτης που είναι τα Προάστια της Πόλης Σεούλ χρησιμοποιούνται εικόνες Landsat με χωρική ικανότητα 120 μέτρα στο εγγύς υπέρυθρο.
Περιοχή μελέτης
Συγκεκριμένα θα μελετηθούν οι περιοχές Mt Daemo και Mt Gwanggyo της νότιας Κορέας με γεωλογικά χαρακτηριστικά τους να συνοψίζονται σε αλλουβικά εδάφη και πυρογενή πετρώματα. Άλλο ένα χαρακτηριστικό της περιοχής είναι η ραγδαία αστική ανάπτυξη, με οδικό δίκτυο και αστικό χώρο να καταλαμβάνουν χρήσεις όπως δάση και αγροτικές περιοχές. Η περιοχή μελέτης είναι εμφανής στο σχήμα 1.
Δεδομένα
Για την απόκτηση δεδομένων θερμοκρασιών SRT χρησιμοποιήθηκαν 2 εικόνες Landsat από τις 20/05/1987 και από τις 12/05/1999 (Πίνακας 1). Επιπρόσθετα στοιχεία που χρησιμοποιήθηκαν είναι οι βροχοπτώσεις σε διάστημα 5 ημερών συμπεριλαμβανομένης της ημέρας λήψης της εικόνας. Με σκοπό την εκτίμηση της αξιοπιστίας των δεδομένων που λήφθηκαν από τον δορυφόρων χρησιμοποιήθηκαν 34 επίγειες μετρήσεις θερμοκρασίας στην Σεούλ και το Gyeonggi-do. Επίσης, χρησιμοποιούνται ένας Μητροπολιτικός χάρτης βιοτόπων της Σεούλ και μια εικόνα IKONOS για τον προσδιορισμό των χώρων πρασίνου και των χρήσεων γης (Πίνακας 1 και 2).
Μεθοδολογία
Η προεπεξεργασία των εικόνων περιλαμβάνει γεωμετρική διόρθωση σε ανάλυση 30 μέτρων με τη χρήση εξίσωσης πολυωνυμικού 1 και resampling πλησιέστερου γείτονα. Τα σφάλματα μέσης τετραγωνικής ρίζας για τα έτη 1987 και 1999 υπολογίστηκαν ενώ για την ταξινόμηση των εικόνων χρησιμοποιήθηκε μικτή ταξινόμηση (hybrid classification). Η ταξινόμηση επιβεβαιώνεται από τον χάρτη της Σεούλ για το έτος 1999 και επαναταξινομείται σε 5 κλάσεις: αστικές περιοχές, αγροτικές εκτάσεις, δάσος, γυμνό έδαφος και νερό. Για την χωρική ανάλυση των χρήσεων και καλύψεων γης, της SRT και του δείκτη NDVI χρησιμοποιήθηκε το θερμικό υπέρυθρο ύστερα από resampling για να ταυτίζεται με τις λοιπές εικόνες. Η φασματική ακτινοβολία που προκύπτει από το TIR μετατρέπεται σε απόλυτη θερμοκρασία με βάση την εξίσωση, ύστερα από διόρθωση για να ανταποκρίνεται στις επιμέρους χρήσεις γης. Στην συνέχεια πραγματοποιείται έλεγχος των θερμοκρασιών με επίγειους ελέγχους όπως προαναφέρθηκε. Ο δείκτης NDVI χρησιμοποιείται καθώς αποτελεί μέσο εκτίμησης τόσο του συνόλου των χώρων πρασίνου αλλά και της γενικότερης κατάστασης τους.
Συμπεράσματα
Η γενική εικόνα της περιοχής μελέτης περιλαμβάνει αύξηση των αστικών χρήσεων με την ανάπτυξη των πόλεων και των μεταφορικών δικτύων. Η ανάπτυξη κυρίως πραγματοποιείται σε βάρος των αγροτικών περιοχών, οι οποίες σταδιακά μετατρέπονται σε αστικές. Με σκοπό την συσχέτιση των θερμοκρασιών SRT, υπολογίστηκε η μεταβολή της θερμοκρασίας ανά χρήση. Η μέση SRT αυξάνεται και φαίνεται να συγχέεται με την αύξηση των αστικών εκτάσεων, ενώ σε περιοχές που το γυμνό έδαφος μετατρέπεται σε δάσος η επιφανειακή θερμοκρασία μειώνεται. Για τις δασικές περιοχές που εντοπίζονται εντός της περιοχής μελέτης η μέση θερμοκρασία μειώνεται κατά τις δεκαετίες 1987 και 1999, συμπεραίνοντας πως τα δάση συρρικνώνονται λόγω της ανάπτυξης και της οδοποιίας. Το σχήμα 2 δείχνει τις περιοχές που ο δείκτης NDVI μειώνεται και η θερμοκρασία SRT αυξάνεται. Στα σχήματα 3Α και 3Β είναι εμφανής η διακοπή της κλίσης κατά μήκος της κοιλάδας για την οικιστική ανάπτυξη, στο σχήμα 3C φαίνεται ο περιορισμός των δασικών εκτάσεων και στο 3D η περιοχή αποθήκευσης φυσικού αερίου στην οποία παρουσιάζεται ιδιαίτερα αυξημένη θερμοκρασία. Τέλος, ο έλεγχος με τις επίγειες μετρήσεις δείχνει διαφοροποίηση της τάξεως των 3.33ºC, οι οποίες σύμφωνα παρόμοιες μελέτες είναι αποδεκτή (Park’s, 2001).
