Ο υπολογισμός αποθήκευσης νερού των πλημμυρικών λεκανών του ποταμού Negro, των περιοχών πλημμυρών και των επιπέδων νερού
Από RemoteSensing Wiki
Αντικείμενο Εφαρμογής: Τηλεπισκόπηση και Περιβάλλον
Πρωτότυπος Τίτλος: « Floodplain water storage in the Negro River basin estimated from microwave remote sensing of inundation area and water levels »
Συγγραφείς: Frederic Frappart, Frederique Seyler, Jean-Michel Martinez, Juan G. Leon, Anny Cazenave
Δημοσιεύθηκε: Remote Sensing of Environment Volume 99, Issue 4, 15 December 2005, Pages 387-399
Πηγή: [6]
Λέξεις Κλειδιά: τηλεπισκόπηση, υδρολογία, υψομετρία, στάθμη νερού και μεταβολή όγκου του νερού.
Περίληψη
Η συγκεκριμένη έρευνα εστιάζει στην διαχρονική απεικόνιση των διακυμάνσεων νερού πλημμυρισμένων περιοχών λεκανών απορροής μέσω των δεδομένων δύο δορυφόρων και τοπικών υδροηλεκτρικών σταθμών. Περιοχή μελέτης είναι η λεκάνη απορροής του ποταμού Negro στον Αμαζόνιο, ενώ ως σημαντικότερο αποτέλεσμα της έρευνας εμφανίζεται η μη ύπαρξη συσχέτισης μεταξύ όγκου νερού και πλημμυρισμένων εκτάσεων στην περιοχή.
Εισαγωγή
Ο υδρολογικός κύκλος των λεκανών απορροής επηρεάζεται σημαντικά από τις πλημμυρικές εκτάσεις ειδικά στη περιοχή του Αμαζονίου. Αυτό γιατί μεγάλες βιοχημικές αλλαγές γίνονται στο νερό αυτών των εκτάσεων οι οποίες προσδιορίζουν την υδατική ισορροπία. Τομέα της επιστήμης της υδρολογίας αποτελεί η μελέτη των χρονικών μεταβολών όγκων νερού και συνεισφέρει στη μοντελοποίηση των ροών των ποταμών. Προκειμένου να γίνει πλήρως κατανοητή η υδρολογία χρειάζονται δεδομένα για την ένταση των συνθηκών που οδηγούν σε πλημμύρες και για τις ροές των ποταμών και των παραπόταμων τους. Οι δορυφορικές εικόνες του SAR συνεισφέρουν στον εντοπισμό πλημμυρισμένων περιοχών (Hess κ.ά., 2003, Smith, 1997, Toyra κ.ά., 2001), ενώ το ραντάρ Topex/Poseidon χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό ανύψωσης και κλίσης επιφάνειας των υδάτων σε πλημμυρισμένες περιοχές. Η παρούσα μελέτη επιχειρεί να προβάλλει μια νέα μέθοδο εκτίμησης πλημμυρών και όγκου νερού σε πλημμυρικές περιοχές του Negro για τα έτη 1995-1996, καθώς διαχρονικά έχουν γίνει και αρκετές προσπάθειες για προβολή τέτοιων μεθόδων.
Η υπολεκάνη του ποταμού Negro
Η περίπτωση μελέτης είναι η υπολεκάνη του Negro στον Αμαζόνιο, η οποία είναι ο μεγαλύτερος παραπόταμος και διασχίζει τέσσερις χώρες (Κολομβία, Βενεζουέλα, Γουιάνα και Βραζιλία) (εικ. 1). Τα κύρια χαρακτηριστικά της είναι το σκούρο χρώμα (Sternberg, 1975) και χαμηλή κλίση νερού. Τέλος, ο χρόνος, η ένταση και η περιοχή βροχοπτώσεων διαφοροποιείται έντονα εντός της περιοχής μελέτης.
Αποτελέσματα και συζήτηση
Οι μετρήσεις σχήματος συγκρίθηκαν με τις μετρήσεις που χαρακτηρίζουν τα βασικά γεωμετρικά χαρακτηριστικά των δειγμάτων χρήσης γης και παρουσιάζουν σαφή αναπαράσταση αυτών (εικ. 2) και με τις μετρήσεις για την πολυπλοκότητα του σχήματος (εικ. 3). Συγκρίνοντας τους CONV και SOLI, ο CONV παρουσιάζει μεγαλύτερες μεταβολή (βλάστηση), (εικ. 2α, 2β). Επίσης μεγάλες μετρήσεις ELONG έχουν οι δρόμοι και τα φράγματα (εικ. 2γ). Υψηλό ROUND και RECT έχουν οι καλλιέργειες και οι λίμνες. Παρουσιάζονται λοιπόν σημαντικές διαφορές μεταξύ των κατηγοριών χρήσεων γης. Οι διαφορές αυτές θα εξειδικευτούν με την αναλογία περιοχής προς την περίμετρο, συμπεριλαμβανομένης της COMP και της FORM, αλλά και στην αναλογία περιμέτρου προς την περιοχή, συμπεριλαμβανομένων των SqP, FD και SI. Για να φανούν πιο καθαρά οι διαφορές των χρήσεων γης χρησιμοποιούμε δύο ζεύγη τάξεων λόγω διαφορετικών φασματικών υπογραφών: α) καλλιέργειες και δάσος και β) ποτάμια λίμνες (εικ. 3). Ο δείκτης που χρησιμοποιήθηκε για να παρουσιαστεί ο βαθμός διάκρισης των ζευγών τάξεων των χρήσεων γης είναι ο εξής: kn=|vni-vnj|/vnrange (vni και vnj είναι οι μέσες τιμές του μετρικού σχήματος n για τη χρήση γης i και τη χρήση της γης j, με vnrange το παρατηρούμενο εύρος της μέτρησης του σχήματος n στην περιοχή μελέτης). Συμπερασματικά, οι καλλιέργειες και οι λίμνες με τα λιγότερο πολύπλοκα σχήματα εμφανίζουν υψηλότερες τιμές FORM και χαμηλότερες SqP.
Τα τυπικά χαρακτηριστικά του σχήματος των τάξεων χρήσης γης μπορούν να περιγραφούν ποσοτικά με τις αντίστοιχες σημαντικότερες μετρήσεις σχήματος (πίν. 2). Ο αριθμός των μετρήσεων ποικίλλει μεταξύ των τάξεων χρήσης γης. Οι μετρήσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να διαφοροποιηθεί μια κατηγορία χρήσεων γης από μία άλλη εξαρτώνται από τις κατηγορίες που συμμετέχουν στη σύγκριση. Οι κατηγορίες χρήσης γης μπορούν να διαφοροποιηθούν με μεγαλύτερη σαφήνεια μέσω των μετρήσεων.
Συμπεράσματα
Αυτή η μελέτη διερευνά τη χρήση μετρήσεων σχήματος για να χαρακτηρίσει τμήματα χρήσης γης σε εικόνες SPOT-5 σε μια περιοχή της νότιας Κίνας. Επιλέχθηκαν οι κατάλληλες μετρήσεις που χαρακτηρίζουν καλύτερα τις οκτώ κατηγορίες χρήσης γης που προαναφέρθηκαν. Όλες οι τυπικές ιδιότητες σχήματος των τμημάτων χρήσης γης μπορούν να περιγραφούν ποσοτικά με μετρήσεις σχήματος, με αυτές των FORM και SqP να είναι πιο αποτελεσματικές στη διαφοροποίηση των κατηγοριών χρήσης γης, ως προς την πολυπλοκότητα. Κατασκευάστηκε επίσης ο SMS ως ακριβής και προβλέψιμος διακριτικός χαρακτήρας των τάξεων χρήσης γης. Ο χαρακτηρισμός σχήματος των τάξεων χρήσης γης μπορεί να θεωρηθεί η μέτρηση των ανθρωπογενών επιδράσεων στα σχήματα αυτά. Μελλοντικό ερευνητικό στόχο αποτελεί η ενσωμάτωση των μετρήσεων σχήματος στη διαδικασία ταξινόμησης της χρήσης γης βασισμένης σε κανόνες, μαζί με φασματικές και πληροφορίες υφής. Με τον τρόπο αυτό θα βελτιωθεί τελικά η αντικειμενοστρεφής ταξινόμηση των τάξεων χρήσης γης.
