Ρύπανση θαλάσσιων περιοχών

Από RemoteSensing Wiki

Σχετικά με την τηλεπισκόπηση: Ορισμός: Πρόκειται για την απόκτηση πληροφοριών σχετικά με τις ιδιότητες ενός φαινομένου, ενός αντικειμένου ή ενός υλικού μέσω μίας καταγραφικής συσκευής η οποία δεν βρίσκεται σε φυσική και άμεση επαφή με τα παρατηρούμενα αντικείμενα. Η καταγραφή της ακτινοβολίας και η αναγνώριση των αντικειμένων γίνεται βάση της εμπειρίας, της λογικής, της ειδικής επιστημονικής γνώσης και των κατάλληλων επίγειων ελέγχων.

Πλεονεκτήματα Τηλεπισκόπησης:

• Επιτρέπει μεγάλη, έως και πλανητική χωρική κάλυψη.
• Επιτρέπει την μέτρηση και παρατήρηση σε περιοχές που δεν είναι προσβάσιμες για διάφορους λόγους (π.χ. υψηλές θερμοκρασίες, ραδιενέργεια).
• Επιτρέπει τη μείωση του κόστους των μετρήσεων, μειώνει τον απαιτούμενο χρόνο για ανάλυση-παρατήρηση-μέτρηση.
• Επιτρέπει το συνυπολογισμό ποικίλλων παραμέτρων.
• Συνίσταται όταν δεν υπάρχει εναλλακτική μέθοδος.

Αυτόματη εκτίμηση πετρελαιοκηλίδας Πηγή: Iphigenia Keramitsoglou, Constantinos Cartalis, Chris T. Kiranoudis, (2006) «Automatic identification of oil spills on satellite images».

Εκτίμηση ανόργανης μόλυνσης σε θαλάσσιες περιοχές: Χρήση του FLS-Lidar (σύστημα από την Laser Diagnostic Instrument, LDI) Επιτυγχάνεται η χρήση του σε ποικίλες πλατφόρμες αεροπλάνων και ελικοπτέρων, καθώς επίσης και να ανιχνευτούν συγκεντρώσεις ακόμα και σε ίχνη (ppm). Παράμετροι λειτουργίας:

• Εύρος του μήκους κύματος της ακτινοβολίας
• Ενέργεια του παλμού
• Συχνότητα εκπομπής

Χρήση του SAR (Synthetic Aperture Radar) για την αυτοματοποιημένη εκτίμησης της πετρελαιοκηλίδας με παράλληλη χρήση κατάλληλου λογισμικού τεχνικής νοημοσύνης Η αυτόματη αναγνώριση των πετρελαϊκών κηλίδων γίνεται λόγω του μαύρου χρώματος και του χαρακτηριστικού σχήματος που λαμβάνει η κηλίδα. Το σύστημα αναλύει την εικόνα και παρουσιάζει την πιθανότητα το σχήμα της μαύρης εικόνας να είναι κηλίδα πετρελαίου, και σε απεικόνιση με ψευδοχρωματικό χάρτη προσδιορίζει αυτήν την πιθανότητα (από το πράσινο έως το κόκκινο, όπου το πράσινο αντιστοιχεί σε μικρή πιθανότητα (0%) και το κόκκινο σε πολύ υψηλή, 100%). Παράλληλα ο χρήστης του συστήματος μπορεί να επέμβει σε κάθε βήμα της επεξεργασίας της εικόνας, καθώς και να ορίσει την περιοχή για επιτόπιο έλεγχο ή εναέρια παρατήρηση για επιβεβαίωση.

Αυτόματη εκτίμηση πετρελαιοκηλίδας. Πηγή: Iphigenia Keramitsoglou, Constantinos Cartalis, Chris T. Kiranoudis, (2006) «Automatic identification of oil spills on satellite images».

Η ανίχνευση της πετρελαϊκής μόλυνσης μπορεί επίσης να επιτευχθεί με χρήση του συστήματος τηλεπισκοπικής θερμικής απεικόνισης (Landsat Thematic Mapper [ΤΜ], thermal remote sensing), όπου μπορεί παράλληλα να πραγματοποιηθεί και αντίστοιχη απεικόνιση (χαρτογράφηση) των μολυσμένων από υδρογονάνθρακες υδάτινων επιφανειών. Συγκεκριμένα, η ανίχνευση της πετρελαϊκής περιοχής προσδιορίζεται διότι έχει διαφορετική εκπομπή και θερμοδυναμική συμπεριφορά σε σχέση με το νερό ή το έδαφος (εξαιτίας της παρουσίας των υδρογονανθράκων στο πετρέλαιο, οι οποίοι απορροφούν περισσότερη ακτινοβολία και θερμαίνονται περισσότερο).

Εκτίμηση της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης. Πηγή: James J. Fitzpatrick, (2008) «Assessing skill of estuarine and coastal eutrophication models for water quality managers».

Εκτίμηση οργανικής μόλυνσης σε θαλάσσιες περιοχές: Η αυξημένη συγκέντρωση του οργανικού άνθρακα επιφέρει ένα μέγιστο ανάκλασης στην περιοχή της ορατής ακτινοβολίας από το μπλε στο πράσινο μήκος κύματος. Η δημιουργία ενός αλγοριθμικού δείκτη μέγιστης διαφορικής ανάκλασης του άνθρακα θα βοηθήσει πολύ στην επιλογή των καναλιών όπου έχουμε τη μέγιστη ανάκλαση αυτού, άρα και ανίχνευσή του. Η εκτίμηση πραγματοποιείται με χρήση του δορυφόρου SeaWiFS.

Επιφανεική ρύπανση σε μη ανανεώσιμο νερό. Πηγή: H. Gonca Coskun, Ozlem Gulergun, Levent Yilmaz, (2006) «Monitoring of protected bands of Terkos drinking water reservoir of metropolitan Istanbul near the Black Sea coast using satellite data».

Οργανική ρύπανση με εκτίμηση του δείκτη BOD. Πηγή: Yunpeng Wang, Hao Xia, Jiamo Fu, Guoying Sheng, (2004) «Water quality change in reservoirs of Shenzhen, China: detection using LANDSAT/TM data».

Εκτίμηση και ανίχνευση των θρεπτικών συστατικών: Η τηλεπισκοπική ανίχνευση του διαλυμένου οξυγόνου θα δώσει στοιχεία για την συγκέντρωση της χλωροφύλλης. Η αυξημένη συγκέντρωση του φυτοπλαγκτόν θα επιφέρει αυξημένη παραγωγή της υδατικής βλάστησης, η οποία θα επιφέρει επίδραση στην οικολογική ισορροπία και στην βιοποικιλότητα. Η τηλεπισκόπιση υπενθυμίζεται ότι δείχνει το συνολικό αποτέλεσμα των επιμέρους παραγόντων που επιδρούν στην ποιότητα του νερού.

Η αυξημένη συγκέντρωσης της χλωροφύλλης οδηγεί στην ευξημένη θολότητα των υδάτων. Πηγή: Nijad Kabbara, Jean Benkhelil, Mohamed Awad, Vittorio Barale, (2008) «Monitoring water quality in the coastal area of Tripoli (Lebanon) using high-resolution satellite data».

Εκτίμηση της ποιότητας των υδάτων: Χρήση του Landsat ETM (πολυφασματική σάρωση, ΜSS). Οι παράμετροι που προτείνεται να προσδιοριστούν προαιρετικά με ταυτόχρονες επίγειες μετρήσεις είναι τα ολικά αιωρούμενα σωματίδια, το χημικά απαιτούμενο οξυγόνο (COD), τα θρεπτικά συστατικά, τα βαρέα μέταλλα και οι ελαιο-μολυντές. Η αποτίμηση της ποιότητας νερού γίνεται με την συνολική ανακλαστικότητα που λαμβάνεται από τον δορυφορικό αισθητήρα βάση της συνολικής ρύπανσης του νερού. Παράμετροι:

• Επίδραση των χρήσεων και κάλυψης γης.
• Κλιματικές συνθήκες (π.χ. υγρές ή ξηρές).
• Μορφολογία εδάφους (απορροή κατακρημνίσεων)
• Αγροτικές δραστηριότητες και χρήση λιπασμάτων και μικροβιοκτώνων ουσιών.

Που οδηγούν στον προσδιορισμό των:

• Βαθμών θολότητας
• Συγκέντρωσης βακτηριδίων
• Συγκέντρωσης νιτρικών και φωσφορικών
• Οσμής, γεύσης και συγκέντρωσης τοξινών

Διόρθωση της εικόνας που λαμβάνεται από τον δορυφόρο:

• Βαθμονόμηση του δορυφορικού αισθητήρα
• Διόρθωση των ατμοσφαιρικών παραμέτρων
• Μείωση της επίδρασης των νεφελωδών σχηματισμών

Εκτίμηση της συγκέντρωσης των νιτρικών θρεπτικών συστατικών σε υδάτινο αποδέκτη. Πηγή: Kazuo Oki, Yoshifumi Yasuoka (2008), “Mapping the potential annual total nitrogen load in the river basins of Japan with remotely sensed imagery”.

Επίπεδα ποιότητας του νερού. Πηγή: Chuqun Chen, Shiling Tang, Zhilin Pan, Haigang Zhan, Mangus Larson, Lennart Jonsson, (2007) «Remotely sensed assessment of water quality levels in the Pearl River Estuary, China».