Ndvi: Ανίχνευση αλλαγής βλάστησης με τηλεπισκόπηση και gis-Μελέτη περίπτωσης η επαρχία Vellore
Από RemoteSensing Wiki
Ndvi: Ανίχνευση αλλαγής βλάστησης με τηλεπισκόπηση και gis-Μελέτη περίπτωσης η επαρχία Vellore
Εισαγωγή
Η ταξινόμηση της κάλυψης γης, η μέτρηση της υγρασίας εδάφους και η ωκεανογραφία, είναι μερικές εφαρμογές της τηλεπισκόπησης που προκύπτουν μέσω της επεξεργασίας και ανάλυσης των δεδομένων. Κύρια πηγή δεδομένων είναι οι πολυφασματικές εικόνες οι οποίες φέρουν φασματικά και χωρικά χαρακτηριστικά των αντικειμένων. Στη συγκεκριμένη μελέτη χρησιμοποιείται μια πολυφασματική εικόνα της επαρχίας Vellore έτσι ώστε να υπολογιστεί το ποσοστό διάφορων χαρακτηριστικών βλάστησης με σκοπό τη διάθεση των δεδομένων στο κοινό ώστε να προβλεφτούν και να αποφευχθούν διάφορες φυσικές καταστροφές όπως οι πλημμύρες. Η εικόνα αυτή λαμβάνεται από την εθνική υπηρεσία τηλεπισκόπησης και αποτελείται από τρία κανάλια ακτινοβολίας, το κοντινό υπέρυθρο, το κόκκινο και το πράσινο κανάλι. Για την επισήμανση των περιοχών της βλάστησης υπάρχουν διάφοροι δείκτες, με πιο γνωστό τον δείκτη κανονικοποιημένης διαφοράς NDVI. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει τον τρόπο με τον οποίο μπορούν να συνδυαστούν το ορατό κόκκινο με το κοντινό υπέρυθρο, έτσι ώστε να εντοπιστούν περιοχές με σημαντική βλάστηση και άλλα χαρακτηριστικά.
Μεθοδολογία
Η κάλυψη της βλάστησης είναι ένας από τους σημαντικότερους βιοφυσικούς δείκτες της διάβρωσης του εδάφους, ο οποίος μπορεί να εκτιμηθεί υπολογίζοντας δείκτες βλάστησης που προέρχονται από δορυφορικές εικόνες. Οι δείκτες αυτοί, επιτρέπουν να οριοθετούμε την κατανομή της βλάστησης βάσει των χαρακτηριστικών ανάκλασής της. Ο NDVI είναι ένας απλός αριθμητικός δείκτης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση των μετρήσεων τηλεπισκόπησης από μία απομακρυσμένη πλατφόρμα και να αξιολογήσει αν η παρατηρούμενη περιοχή περιέχει υγιή βλάστηση. Ο υπολογισμός του προέρχεται από τους παρακάτω τύπους:
RNDVI = (NIR - RED) / (NIR + RED) , (0<NDVI>1)
GNDVI = (NIR - GREEN) / (NIR + GREEN), (0<NDVI>1)
όπου RED είναι η κόκκινη ορατή ακτινοβολία, NIR είναι η εγγύς υπέρυθρη ακτινοβολία και GREEN είναι η πράσινη ορατή ακτινοβολία. Ο NDVI ομαλοποιεί τη διαφορά μεταξύ της εγγύς υπέρυθρης και της κόκκινης ακτινοβολίας ώστε να εξισορροπήσει τις παρεμβολές του φωτισμού, όπως τη σκίαση από συνεφοκάλυψη. Οι χαμηλές τιμές του NDVI αντιστοιχούν σε άγονες περιοχές, οι μέτριες αντιπροσωπεύουν θαμνώδεις εκτάσεις και χορτολίβαδα, ενώ οι υψηλές τιμές υποδηλώνουν εύκρατα και τροπικά δάση. Γενικώς οι τιμές του NDVI ποικίλλουν ανάλογα με την απορρόφηση της ερυθρής ακτινοβολίας από τη χλωροφύλλη των φυτών και με την αντανάκλαση της υπέρυθρης ακτινοβολίας από τα γεμάτα με νερό φύλλα. Όλες οι ορατές περιοχές λαμβάνονται από τη δορυφορική κάμερα σαν μπάντες, των οποίων τα χαρακτηριστικά μπορούν να απεικονιστούν με τη χρήση του δείκτη. Για να γίνει αυτό πρέπει να διαχωριστεί κάθε μπάντα από τη πολυφασματική εικόνα και να εφαρμοστεί ο δείκτης NDVI με διαφορετικές οριακές τιμές κάθε φορά.
Αποτελέσματα
Ο δείκτης NDVI χρησιμοποιείται ευρέως για τον προσδιορισμό των μεταβολών του ρυθμού ανάπτυξης της βλάστησης. Σε αυτή την εργασία οι τιμές του NDVI κυμαίνονται από 0,1 έως 0,5. Οι χαμηλότερες παρατηρούνται στα σχεδόν γυμνά εδάφη διότι η ανάκλαση από το έδαφος είναι υψηλή και οι τιμές στο εγγύς υπέρυθρο είναι χαμηλές ενώ στο κόκκινο είναι υψηλές. Όταν η διαθεσιμότητα του νερού στο έδαφος μειώνεται, η πράσινη βλάστηση τείνει να εξαφανιστεί, οπότε οι τιμές του NDVI μειώνονται. Η εμπειρική μελέτη αποδεικνύει ότι στο χρονικό διάστημα 20012006 οι δασικές εκτάσεις μειώθηκαν περίπου 6%, οι θαμνώδες εκτάσεις περίπου 23%, ενώ οι γεωργικές εκτάσεις αυξήθηκαν κατά 19%, η αστική περιοχή κατά 4% και οι υδάτινες επιφάνειες κατά 7%.
Συμπεράσματα
Η ανάλυση αλλαγής ανίχνευσης είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος περιγραφής των αλλαγών που παρατηρούνται σε κάθε κατηγορία χρήσης γης. Σε διάστημα μιας δεκαετίας υπήρχαν σημαντικές διαφορές στη γεωργική γη, στη λοφώδη γη με βλάστηση και στην ξηρά καλλιέργεια. Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση των εικόνων Landsat και η διασταυρωμένη επαλήθευση από το έδαφος, είχαν ως αποτέλεσμα τη συνολική ακρίβεια στην ερμηνεία της εικόνας. Τα δορυφορικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης θα βελτιώσουν καταλλήλως την ταξινόμηση της χρήσης γης. Κλείνοντας η εμπειρική μελέτη έδειξε ότι στη περίοδο 2001-2006, το ποσοστό της βλάστησης αυξήθηκε κατά 14,7032%, των υδάτινων επιφανειών κατά 2,1207%, των γεωργικών εκτάσεων κατά 7,3469% και των εναπομεινάντων εκτάσεων κατά 23,7749%.
Πηγή:
G.M. Gandhi, S. Parthiban, N. Thummalu, A. Christy(2015). Ndvi: Vegetation Change Detection Using Remote Sensing and Gis – A Case Study of Vellore District. Procedia Computer Science, 57, 1199-1210
