Από RemoteSensing Wiki

Η διάβρωση εδάφους

Εισαγωγή

Η περίληψη που ακολουθεί αντλεί στοιχεία από την ιστοσελίδα SEO LMS [[1]]. Είναι ένα σύστημα διαχείρισης εκμάθησης για μαθητές SEO LMS που περιέχει πολλές ενότητες. Μια από τις ενότητες που επέλεξα για την εργασία μου είναι η διάβρωση του εδάφους. Σε αυτή την ενότητα εξηγείται πως χρησιμοποιούμε την τηλεπισκόπηση για να εκτιμήσουμε την ποιότητα των εδαφών και να αξιολογήσουμε τους σχετιζόμενους περιβαλλοντικούς κινδύνους καθώς και πως γίνεται η διάκριση μεταξύ γυμνού εδάφους και βλάστησης. Επιπλέον, είναι δυνατόν να εντοπιστούν μερικά από τα χαρακτηριστικά του εδάφους, όπως η υφή και η υγρασία.

Περίληψη

Η υποβάθμιση του εδάφους είναι μια διαδικασία που τροφοδοτείται τόσο από φυσικές αιτίες όσο και από ανθρώπινες δραστηριότητες. Ανάλογα με τα αίτια και τις συνέπειες από τις οποίες η ποιότητα του εδάφους υποβαθμίζεται, μπορούμε να διακρίνουμε τη διάβρωση του εδάφους, την ερημοποίηση, την αλάτωση των εδαφών, όπως και άλλες διαδικασίες που υποβαθμίζουν το έδαφος. Με τη χρήση των δεδομένων τηλεπισκόπησης, είναι σχετικά εύκολο να διακρίνει κανείς τις επιπτώσεις της διάβρωσης του εδάφους διότι είναι τόσο έντονες και ευρείες ώστε είναι ορατές από το διάστημα.

Εικόνα 1 :Διάβρωση εδάφους στην περιοχή του Huang He-Yulin στην βορειο-δυτική Κίνα το 2002, όπως ελήφθη από το δορυφόρο LANDSAT, πηγή:NASA.

Παραδείγματα εντοπισμού υποβάθμισης του εδάφους από δορυφόρο

Στην εικόνα 1, από τον δορυφόρο LANDSAT το 2002, απεικονίζεται η περιοχή του Huang-Yulin στην Κίνα, όπου ο άνεμος και το νερό προκαλούν έντονη διάβρωση. Για πολλά χρόνια, η περιοχή έχει χρησιμοποιηθεί εντατικά για τη γεωργία. Για να δημιουργηθεί περισσότερη αρόσιμη γη, μεγάλες περιοχές δασών αφαιρέθηκαν. Επιπλέον, η ζήτηση για την παραγωγή τροφίμων οδήγησε στις έντονες γεωργικές πρακτικές που παράγουν υψηλές αποδόσεις βραχυπρόθεσμα, αλλά μείωσαν σε σοβαρό βαθμό την γονιμότητα του εδάφους κατά τη διαδικασία. Τώρα, η περιοχή είναι ευπαθής στη διάβρωση λόγω της βροχής και του ανέμου, καθώς δεν υπάρχει βλαστική κάλυψη για την προστασία της πάνω στρώσης του έδαφος. Όπως παρατηρούμε στα αριστερά της εικόνας το γυμνό έδαφος εμφανίζεται με το εκρού χρώμα, είναι η περιοχή που έχει διαβρωθεί στην οποία δημιουργήθηκαν φρεάτια, μέσω των οποίων το έδαφος ξεπλένεται και απομακρύνεται κατά τη διάρκεια των βροχοπτώσεων.

Τηλεπισκόπηση του εδάφους

Το έδαφος έχει μια συγκεκριμένη φασματική υπογραφή που διαφέρει από άλλους τύπους εδαφικής κάλυψης. Στην ορατή και εγγύς υπέρυθρη περιοχή, η ανάκλαση αυξάνεται ανάλογα με την αύξηση του μήκος κύματος. Ωστόσο, ο ρυθμός αύξησης επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες. Η σύσταση του εδάφους και η δομή καθορίζουν κατά πόσον το έδαφος αντανακλά την ενέργεια ως έναν διάχυτο ή κατοπτρικό ανακλαστήρα. Η υγρασία του εδάφους και η οργανική ύλη αυξάνουν την απορροφητικότητα του εδάφους και οδηγούν σε συνολική μείωση της ανάκλασης του εδάφους.

Ιστόγραμμα 1 :Ανάκλαση του ίδιου εδάφους σε διάφορα ποσοστά υγρασίας, όπως ελήφθη από το δορυφόρο LANDSAT, πηγή:NASA.

Στο ιστόγραμμα 1 καταγράφεται η ανακλαστικότητα του ίδιου εδάφους σε διάφορα ποσοστά υγρασίας. Αυτοί οι δύο παράγοντες αλληλοσυνδέονται. Τα αργιλώδη εδάφη έχουν διαφορετική δομή και υφή από τα αμμώδη εδάφη, αλλά έχουν επίσης μια καλύτερη ικανότητα να συγκρατούν το νερό και να έχουν υψηλότερη περιεκτικότητα οργανικής ύλης. Σε γενικές γραμμές, τα αργιλώδη εδάφη έχουν χαμηλότερη ανάκλαση από τα αμμώδη εδάφη και φαίνονται πιο σκούρα. Το νερό μειώνει επίσης την ανακλαστικότητα σε ορισμένες περιοχές των υπερύθρων βραχέων κυμάτων, ιδιαίτερα γύρω στα 900, 1400, 1900 και 2200 nm, γιατί το ίδιο απορροφά την ακτινοβολία σε αυτές τις περιοχές του φάσματος. Επιπλέον, τα εδάφη με βλαστική κάλυψη μπορούν να μελετηθούν με την τηλεπισκόπηση, χρησιμοποιώντας δείκτες βλάστησης, συνήθως τον Δείκτη Βλάστησης Κανονικοποιημένης Διαφοράς (NDVI - normalized difference vegetation index) (Tucker, 1979) που μετρά το ποσό της πράσινης βλάστησης, το είδος και την κατάσταση των καλλιεργειών και των φυτών για κάθε pixel της εικόνας, το εύρος των τιμών κυμαίνεται από -1 καθόλου βλάστηση έως +1 πλούσια βλάστηση. Στις δορυφορικές εικόνες 2α,2β,2γ, που λήφθηκε από τον δορυφόρο LANDSAT TM με 30 μέτρα χωρική διακριτική ικανότητα, απεικονίζεται μια περιοχή της βορειοδυτικής Πελοποννήσου, στην Ελλάδα. Η εικόνα 2α είναι μια εικόνα φυσικών χρωμάτων (το κόκκινο είναι το κόκκινο φάσμα, το πράσινο είναι το πράσινο φάσμα και το μπλε είναι το μπλε φάσμα). Τα αγροτικά τεμάχια που έχουν καλλιέργειες εμφανίζονται ως πράσινα. Οι διαφορετικές αποχρώσεις του πράσινου σε διάφορα χωράφια αντιπροσωπεύουν διάφορες καλλιέργειες ή τις ίδιες καλλιέργειες, αλλά σε διαφορετικό στάδιο ανάπτυξης. Το γυμνό έδαφος είναι καστανό. Η εικόνα 2β είναι μια ψευδοχρωματική εικόνα (το κόκκινο είναι το κοντινό υπέρυθρο φάσμα, το πράσινο είναι το κόκκινο φάσμα και το μπλε είναι το πράσινο φάσμα). Εδώ, οι υψηλές τιμές στο κοντινό υπέρυθρο αντιπροσωπεύουν τη βλάστηση, η οποία εμφανίζεται κόκκινη. Το γυμνό έδαφος φαίνεται κυανό, επειδή δεν υπάρχει βλάστηση για να αυξηθεί το κόκκινο χρώμα (κοντινό υπέρυθρο) στην εικόνα. Στην τρίτη εικόνα 2γ απεικονίζεται ο Δείκτης Βλάστησης Κανονικοποιημένης Διαφοράς (NDVI - normalized difference vegetation index) Τα σκούρα pixel έχουν χαμηλό NDVI, τα λευκά pixel έχουν υψηλό NDVI και τα γκρι pixel έχουν ενδιάμεσες τιμές NDVI.

Εικόνα 2 :Εικόνα φυσικών χρωμάτων (Κόκκινο-Πράσινο-Μπλέ), ψευδών χρωμάτων (NIR-Κόκκινο-Πράσινο) και εικόνα NDVI αγρών στην βορειοδυτική Πελοπόννησο, Ελλάδα, από LANDSAT TM., πηγή:NASA.