Η συσχέτιση μεταξύ των μετρήσεων του πράσινου χώρου με τα αποτελέσματα για την υγεία και τη συμπεριφορά...
Από RemoteSensing Wiki
Η συσχέτιση μεταξύ των μετρήσεων του πράσινου χώρου με τα αποτελέσματα για την υγεία και τη συμπεριφορά σε διαφορετικά μεγέθη buffer και τις αναλύσεις από τους αισθητήρες τηλεανίχνευσης.
Αρχικός Τίτλος: Associations of green space metrics with health and behavior outcomes at different buffer sizes and remote sensing sensor resolutions.
Συγγραφείς: JasonG.Sua, PayamDadvandb, MarkJ.Nieuwenhuijsenb, XavierBartolle, MichaelJerrettg
Ηλεκτρονική διέυθυνση: https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.02.008
Πίνακας περιεχομένων |
Αντικείμενο
Τα δορυφορικά δεδομένα χρησιμοποιούνται διαρκώς αυξανόμενα για τον χαρακτηρισμό του χώρου πρασίνου για μελέτες για την έκβαση της υγείας. Πιο συγκεκριμένα, έγινε προσπάθεια συσχέτισης του χώρου πρασίνου με την κατάσταση ψυχικής υγείας, κοινωνική στήριξη και σωματική δραστηριότητα για την Βαρκελώνη, χρησιμοποιώντας τα δεδομένα NDVI που προέρχονται από Landsat8 και η απόκτηση τους έγινε από buffers των 100μ., 250μ. και 500μ. από το σπίτι των συμμετεχόντων(Dadvand et αϊ., 2016). Σε αυτή την εργασία, το 2011, το δείγμα λήφθηκε τυχαία από το μητρώο, αριθμούσε περίπου 4000 άτομα από 10 διαφορετικές συνοικίες της πόλης, ανεξαρτήτως φύλου και ηλικίας άνω των 18 ετών. Για τον προσδιορισμό των επιπτώσεων της χωρικής ανάλυσης στον χαρακτηρισμό του χώρου χρησιμοποιήθηκαν τρία διαφορετικά δεδομένα τηλεπισκόπησης. Η διαδικασία διεξήχθη μέσω ερωτηματολογίων. Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα NDVI από 2012 και όχι για το 2011, λόγω καλύτερων διαθέσιμων δεδομένων τηλεανίχνευσης το 2012 «cloud free» κατά τους καλοκαιρινούς μήνες για τους τρεις αισθητήρες.
Μεθοδολογία
Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικά δεδομένα διαφορετικών χωρικών αναλύσεων για την άντληση του κανονικοποιημένου δείκτη διαφοράς(NDVI) βλάστησης, ενός δείκτη για την ένδειξη της επιφάνειας πρασίνου σε αποστάσεις αποτύπωσης 50μ.,100μ.,250μ. και 500μ. Τα δεδομένα περιελάμβαναν αυτά των 2μ. χωρικής ανάλυσης από το WorldView2, 5μ. ανάλυση από τον RapidEye και 30μ. ανάλυση από τον Landsat8. Για να βελτιωθούν οι εκτιμήσεις έκθεσης στον πράσινο χώρο, οι ερευνητές βασίζονται στις εικόνες τηλεπισκόπησης που λαμβάνουν από τους δορυφόρους. Το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας που χρησιμοποιεί δορυφόρους τηλεανίχνευσης έχει χρησιμοποιήσει τον κανονικοποιημένο δείκτη διαφοράς (NDVI) για τη βλάστηση με ανάλυση 30 μ. από εικόνες Landsat ή ανάλυση 250 μ. από το MODIS (Caseyetal.,2017;Crouseetal.,2017). Όλα τα δεδομένα συλλέχθηκαν τον Ιούλιο και τον Αύγουστο. Συγκεκριμένα, η ανάλυση 2 m του WorldView2 (DigitalGlobal, Κολοράντο, ΗΠΑ) στις 3 Αυγούστου 2012, συμπεριλαμβανομένων τριών ορατών ζωνών (κόκκινο, πράσινο και μπλε) και μια σχεδόν υπέρυθρη ζώνη, η απεικόνιση RapidEye των 5 m (RapidEye AG, Βερολίνο, Γερμανία) στις 23 Ιουλίου 2012 για τρεις ορατές (κόκκινο, πράσινο και μπλε) και δύο υπέρυθρες ζώνες και τα δεδομένα Landsat8 (USGS, Reston, Virginia, ΗΠΑ) των 30 μ. που αποκτήθηκαν από την υπηρεσία γεωλογικής έρευνας (USGS) των ΗΠΑ για τα δεδομένα που συλλέγονται στις 5 Ιουλίου, 2012, συμπεριλαμβανομένων 11 ζωνών. Το NDVI υπολογίζεται ως εξής: NDVI NIR ΚΟΚΚΙΝΟ NIR RED = () / (+) όπου τα RED και NIR ισχύουν για τις μετρήσεις φασματικής ανάκλασης που αποκτήθηκαν στις περιοχές ορατής ερυθρής ζώνης και κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία, αντίστοιχα(Kriegler et αϊ., 1969). Ο Πίνακας 1 παρουσιάζει την περιοχή ηλεκτρομαγνητικού φάσματος στην οποία ο κάθε δορυφόρος ανιχνεύει τη βλάστηση και προκύπτει εν τέλει το NDVI για την πόλη. Το NDVI κυμαίνεται μεταξύ -1 και 1 με υψηλότερους αριθμούς να δείχνουν περισσότερη πράσινη βλάστηση. Το -1 αντιπροσωπεύει πολύ υψηλή ανακλαστικότητα στην ορατή κόκκινη ζώνη αλλά με μικρή διασπορά κοντά στο υπέρυθρο, όπως από το χιόνι ή το κάλυμμα σύννεφων. Παραλήφθηκαν επιφάνειες NDVI για ολόκληρη την πόλη, διατηρώντας τις χωρικές αναλύσεις των εικόνων WorldView2, RapidEye και Landsat. Μέσες τιμές NDVI κυκλικών αποστάσεων αποτύπωσης 50, 100, 250 και 500 μ. υπολογίστηκαν για όλα τα pixels στην περιοχή μελέτης. Οι τιμές NDVI μεταξύ των τριών αισθητήρων στα τέσσερα μεγέθη buffer διεξήχθησαν μέσω ζευγαρωμένων t-test δειγμάτων στο κανονικό πλέγμα των 10.141 μονάδων. Επίσης, έγινε κατάταξη των τιμών NDVI από υψηλή σε χαμηλή χρησιμοποιώντας το WorldView2, στις εικόνες του οποίου εντοπίστηκαν αποκλίσεις από το δείκτη αναφοράς όταν ο αισθητήρας τηλεπισκόπησης άλλαξε. Για την ανάλυση ευαισθησίας, δημιουργήθηκαν επίσης επιφάνειες NDVI και στατιστικά δεδομένα buffer χρησιμοποιώντας τα πρωτότυπα δεδομένα τηλεπισκόπησης που είχαν μόνο ψηφιακούς αριθμούς. Σκοπός αυτού ήταν να προσδιοριστεί εάν οι ραδιομετρικοί βαθμονομητές ήταν απαραίτητοι για τη δημιουργία κατάλληλου δείκτη βλάστησης.
Αποτελέσματα
Έπειτα,από ραδιομετρικές βαθμονομήσεις διαπιστώθηκε ότι το RapidEye και το WorldView2, είχαν παρόμοιες τιμές NDVI, ενώ οι εικόνες Landsat τείνουν να έχουν μεγαλύτερο NDVI. Ωστόσο, οι αισθητήρες παρουσίασαν παρόμοια κατανομή βλάστησης: οι θέσεις με υψηλή βλάστηση είναι ψηλά στο NDVI και αντίστροφα. Οι εκτιμήσεις για τον χώρο πρασίνου συνδέθηκαν και διαπιστώθηκε ότι οι υψηλότερες τιμές του NDVI είναι σημαντικά συνδεδεμένες με καλύτερα αποτελέσματα για την υγεία. Συνολικά, τα προσδιορισμένα αποτελέσματα για την υγεία ήταν παρόμοια σε όλους τους αισθητήρες διαφορετικών χωρικών αναλύσεων αλλά εντοπίστηκε μια μέση τάση στο μεγαλύτερο μέγεθος του buffer να συνδέεται με καλύτερα αποτελέσματα υγείας. Οι βαθμοί συσχέτισης για το WorldView2, το RapidEye και το Landsat8, κυμαίνονταν 0,89-0,98, 0,91-0,99 και 0,90-0,98, αντίστοιχα. Διαπιστώθηκε ότι οι συσχετισμοί ήταν ελαφρώς ισχυρότεροι μεταξύ του WorldView2 και του RapidEye από ό, τι μεταξύ του Landsat και αυτών των άλλων δύο αισθητήρων. Κατά τη σύγκριση των τιμών NDVI που προέρχονται από διαφορετικούς αισθητήρες (Εικόνα 2), διαπιστώσαμε ότι οι τιμές NDVI που προέρχονται από δεδομένα Landsat8 ήταν ενεργοποιημένες με μέση μεγαλύτερη (μέση τιμή = 0,27-0,28), ενώ αυτές οι τιμές μειώθηκαν γιαWorldView2 (μέσος όρος = 0,18) και παρακολουθήθηκαν στενά από το RapidEye εικόνες (μέσο = 0,16). Επειδή, τα δεδομένα εικόνων ήταν διορθωμένα για ατμοσφαιρικές επιπτώσεις, οι τιμές NDVI που προέκυψαν από τις εικόνες Landsat και WorldView2 έδειξαν μικρές διαφορές σε σύγκριση με τη διορθωμένη απεικόνιση. Ωστόσο, οι τιμές NDVI που προέρχονται από το RapidEye έδειξαν την ανάγκη λήψης ραδιομετρικής βαθμονόμησης πριν από τη χρήση των δεδομένων. Οι τιμές NDVI που προέρχονται από τις εικόνες RapidEye έδειξαν ότι αν οι εικόνες δεν βαθμονομούνται ραδιομετρικά, οι τιμές θα μπορούσαν να υποτιμηθούν κατά 0,15, διότι όταν αποκτώνται δεδομένα από πολλά θέματα και πολλαπλές χρονικές περιόδους ή από πολλαπλούς αισθητήρες, ραδιομετρικές βαθμονομήσεις είναι απαραίτητο να γίνουν για να προσαρμοστούν για τις διαφορές που δημιουργούνται από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες ή από τους ίδιους τους αισθητήρες.
Συμπεράσματα
Η ύπαρξη πρασίνου διαστήματος σε απόσταση 500 μέτρων από το σπίτι συμβάλλει θετικά στη διατήρηση της σωματικής και ψυχικής ευεξίας, διότι μπορεί να αξιοποιηθεί για σωματική άσκηση, συντελεί στη μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και του θορύβου και στη φυσική επούλωση. Η έρευνα θα μπορούσε να εστιάσει όχι μόνο στην ύπαρξη πράσινου κοντά στον τόπο κατοικίας αλλά και στο χώρο εργασίας, στο σχολείο, στην κοινότητα και αλλού. Ακόμη, ο συνδυασμός δορυφορικών πληροφοριών θα οδηγούσε σε έναν πιο ακριβή χαρακτηρισμό του χώρου πρασίνου αναφορικά με την προσβασιμότητα και την ποιότητα. Τέλος,ο υψηλότερος βαθμός NDVI που προσδιορίστηκε από Landsat ήταν λόγω της χρήσης της βλάστησης ως αναπαράστασης για εικονοστοιχεία με μεικτή βλάστηση και άλλες πληροφορίες κάλυψης γης και λόγω των διαφορών στο σχεδιασμό του αισθητήρα φάσματος. Επίσης, σύμφωνα με τον πίνακα 1 η ζώνη NIR του Landsat είχε σχετικά μεγαλύτερο μήκος κύματος φάσματος, με αποτέλεσμα τη μεγαλύτερη ανακλαστικότητα βλάστησης.
