Η αξιοποίηση των σύγχρονων τεχνολογιών για την μελέτη των περιοχών ειδικής προστασίας: η ειδική περίπτωση των περιοχών Life-Φύση

Από RemoteSensing Wiki

Πρωτότυπος τίτλος: Η αξιοποίηση των σύγχρονων τεχνολογιών για την μελέτη των περιοχών ειδικής προστασίας: η ειδική περίπτωση των περιοχών Life-Φύση

Δημοσίευση: 2008

Συντάκτης: Μελιάδης Μιλτιάδης

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: https://hellanicus.lib.aegean.gr/handle/11610/6303

Λέξεις κλειδιά: ειδική προστασία, προστατευόμενες περιοχές

Περίληψη

Στην παρούσα μελέτη παρουσιάζονται οι σύγχρονες τεχνολογίες, της Τηλεπισκόπησης, των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών και των Συστημάτων Εντοπισμού Θέσης και οι δυνατότητες που προσφέρουν αυτές οι τεχνολογίες για την καταγραφή, διαχείριση, προστασία, ενόραση (monitoring) και συνεχή παρακολούθηση των Περιοχών Ειδικής Προστασίας (Π.Ε.Π.) κυρίως στην Ελλάδα. Επίσης, αναφέρονται παραδείγματα για συγκεκριμένες περιοχές της χώρας μας για τον τρόπο που αξιοποιήθηκαν ή και αξιοποιούνται οι τεχνολογίες αυτές. Παρουσιάζεται μία μελέτη στην οποία χρησιμοποιήθηκαν οι ανωτέρω τεχνολογίες σε μία Περιοχή Ειδικής Προστασίας, στην Κεντρική Ελλάδα, και αναπτύσσεται η όλη μεθοδολογία και τα συμπεράσματα που προέκυψαν από αυτήν. Τα αποτελέσματα χωρίς να είναι αποθαρρυντικά δείχνουν ότι υπάρχουν φορείς του ιδιωτικού κυρίως τομέα που θα μπορούσαν να αξιοποιήσουν αυτές τις τεχνολογίες για την προστασία του περιβάλλοντος.

Γενικές έννοιες

Η Τηλεπισκόπηση (remote sensing) είναι η επιστήμη και τέχνη που σχετίζεται με την ανάλυση και χρήση των εικόνων από τους δορυφόρους γήινων φυσικών πόρων (όπως τους Meteosat, NOAA-AVHRR, Landsat Thematic Mapper (TM), SPOT, ΙΚΟΝΟS και ERS-SAR) με σκοπό την αναγνώριση των αντικειμένων ή φαινομένων της γης. Η κύρια λειτουργία της τηλεπισκόπησης είναι να μοντελοποιεί και να παρουσιάζει τις φυσικές πηγές. Συγκρινόμενη με παραδοσιακές τεχνικές, η τηλεπισκόπηση είναι ακριβής, στον σωστό χρόνο και το κόστος της είναι χαμηλό. Η εφαρμογή της για την παρακολούθηση των παγκοσμίων προβλημάτων μπορεί να αναφέρεται στη χαρτογράφηση της γης, να ερευνά τις κλιματικές αλλαγές και τις αλλαγές στη βλάστηση και να συμβάλλει στη φασματική ανάλυση των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων της βλάστησης, των πετρωμάτων, των ποταμών και λιμνών και της ατμόσφαιρας. Τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Geographic Information Systems) είναι λογισμικά που μαζί με τον κατάλληλο εξοπλισμό και το εξειδικευμένο προσωπικό αξιοποιούν τις δυνατότητες των υπολογιστών για αποθήκευση, ανάλυση και απόδοση των δεδομένων που συνδέονται άμεσα ή έμμεσα με τη γεωγραφική κατανομή. Συνδέουν τις γεω- 12 γραφικές τοποθεσίες με πληροφορία (οντότητες χαρτών), παράγοντας θεματικούς χάρτες (με περιγραφικά δεδομένα). Γενικά, τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών αποτελούν δυναμικά συστήματα πληροφοριών, τα οποία με την τεχνολογία της Πληροφορικής και τις ειδικές μαθηματικές μεθόδους διαχειρίζονται και αξιοποιούν δεδομένα από τις Γεωεπιστήμες για την παραγωγή μεταπληροφορίας, ή πληροφορίας υψηλότερου επιπέδου. Το Συστήματα Εντοπισμού Θέσης (Global Position Systems) είναι σύστημα προσδιορισμού των απόλυτων και σχετικών συντεταγμένων σημείων (επί της Γης, στην ξηρά, στη θάλασσα ή επάνω από τη Γη) με την επεξεργασία μετρήσεων προς και / ή από τεχνητούς δορυφόρους. Βοηθά στην καταγραφή με μεγαλύτερη ακρίβεια (από μερικά χιλιοστά μέχρι μερικά μέτρα), τις θέσεις των αντικειμένων και τον εύκολο και ακριβή εντοπισμό τους.

Εφαρμογές των σύγχρονων τεχνολογιών στις περιοχές Life Φύση.

Οι προστατευμένες περιοχές στην Ελλάδα έχουν μία έκταση 509.881Ha. Οι μέχρι σήμερα προστατευόμενες περιοχές δεν ορίσθηκαν βάσει αναλυτικών εκτιμήσεων της βιοποικιλότητας που περιέχουν, αλλά βάσει της εκτιμώμενης οικολογικής τους αξίας (εναπομείναντα φυσικά δάση, περιοχές κατοικίας συγκεκριμένων απειλούμενων ειδών, αισθητικής αξίας περιοχές κλπ). Συνεπώς, δεν υπάρχουν αξιόπιστα συγκεντρωτικά στοιχεία για τα συστατικά της βιοποικιλότητας που προστατεύονται. Στο σχεδιασμό των περιοχών προς ένταξη στο δίκτυο NATURA 2000 έγινε προσπάθεια να συνυπολογισθούν τέτοια δεδομένα, στο βαθμό που ήταν διαθέσιμα. Όμως, δεν είναι δυνατό να δοθούν τα σχετικά στοιχεία, αφού δεν είναι ακόμη γνωστό πόσες και ποιες από τις περιοχές αυτές θα τύχουν προστασίας στην πράξη. Η αποτελεσματική παρακολούθηση των περιβαλλοντικά ευαίσθητων περιοχών θέτει μία σειρά απαιτήσεων, οι οποίες δύσκολα μπορούν να καλυφθούν με τις παραδοσιακές μεθόδους παρατήρησης στο πεδίο. Η τηλεπισκόπηση, έχει εξελιχθεί τις τελευταίες δεκαετίας στη δορυφορική τηλεπισκόπηση με αποτέλεσμα μια σειρά πλεονεκτημάτων στην Παρατήρηση της Γης (Earth Observation – EO) και φυσικά στην παρακολούθηση των βιοτόπων. Σημαντικότερο πλεονέκτημα της τηλεπισκόπησης είναι η παροχή δεδομένων, υπό τη μορφή ψηφιακών δορυφορικών εικόνων, σε ένα μεγάλο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, υπερκαλύπτοντας το ορατό τμήμα στο οποίο μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι. Καταγράφεται δηλαδή πληροφορία που υπερβαίνει τα όρια της ανθρώπινης οπτικής παρατήρησης, όπως πχ. υπέρυθρη ακτινοβολία, θερμική εκπομπή, ανάκλαση ραδιοκυμάτων, κλπ. Επίσης, οι δορυφορικές εικόνες έχουν ευρεία κάλυψη και σχετικά χαμηλό κόστος. Λαμβάνοντας υπόψη την έκταση μίας εικόνας και την παρεχόμενη πολυφασματική πληροφορία, είναι μια πηγή δεδομένων με ιδιαίτερα χαμηλό κόστος ανά μονάδα έκτασης. Επιπλέον, πρόκειται για ένα συστηματικό τρόπο λήψης δεδομένων, και επομένως επιτρέπονται οι συγκρίσεις μεταξύ διαφορετικών εικόνων (από άλλη περιοχή, ή από άλλη χρονική περίοδο). Επίσης, διευκολύνεται η δημιουργία χρονοσειρών εικόνων, δηλαδή η περιοδική λήψη δορυφορικών εικόνων της ίδιας περιοχής. Οι αναλύσεις των δορυφορικών εικόνων με σκοπό την εξαγωγή ποσοτικών – χωρικών πληροφοριών βασίζονται πλέον σε εδραιωμένες μεθόδους. Τέλος, δίνεται η δυνατότητα αναζήτησης ιστορικών δεδομένων από τα αρχεία των δορυφορικών εικόνων, ορισμένα από τα οποία ξεκινούν από τις αρχές της δεκαετίας του ‘80. Συνοψίζοντας, η συνεισφορά της τηλεπισκόπησης στην παρακολούθηση του φυσικού περιβάλλοντος βασίζεται κυρίως στην ικανότητα να παρέχονται ακριβείς πληροφορίες χαμηλού κόστους. Επίσης, στο γεγονός ότι οι παρεχόμενες πληροφορίες εξάγονται με ελάχιστες επισκέψεις στο πεδίο, το οποίο ευνοεί την παρακολούθηση δύσβατων περιοχών (πχ. ορεινές περιοχές, απομακρυσμένες περιοχές), ή περιοχών και χρονικών περιόδων που η επίσκεψη μπορεί να διαταράξει ευαίσθητες ισορροπίες.

Εφαρμογή των σύγχρονων τεχνολογιών σε προστατευόμενη περιοχή.

Στα πλαίσια του προγράμματος «Προστασία Περιβάλλοντος και Βιώσιμη Ανάπτυξη» χρησιμοποιήθηκε η (δορυφορική) Τηλεπισκόπηση, και τα Γ.Σ.Π., σαν ένα μέσο χαρτογράφησης και παρακολούθησης (monitoring) των αλλαγών στην περιοχή Ειδικής Προστασίας Όρη Αντιχάσια – Μετέωρα. Στην μελέτη εφαρμόστηκαν μέθοδοι τηλεπισκόπησης για την αποτύπωση των βιοτόπων της περιοχής Όρη Αντιχάσια – Μετέωρα χρησιμοποιώντας ως κύρια πηγή δεδομένων εικόνες του δορυφόρου Landsat. Επίσης, εξετάστηκε η διαχρονική μεταβολή της έκτασης των βιοτόπων κατά τη δεκαετία 1989 – 1999 χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της απευθείας σύγκρισης των ταξινομημένων εικόνων μέσα από ένα Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν την έκταση των τύπων βιοτόπων και των κατηγοριών κάλυψης εδάφους κατά το έτος 1999, καθώς και τις διαχρονικές μεταβολές τους. Η μεθοδολογία που επιλέχθηκε επέτρεψε την ποσοτική αξιολόγηση των μεταβολών και την απεικόνιση σε κατάλληλους θεματικούς χάρτες. Τέλος, έγινε μια προσπάθεια ερμηνείας των αποτελεσμάτων, τα οποία αποδίδονται στην εξελικτική πορεία της φύσης, αλλά και σε ανθρωπογενή αίτια. Βασικός σκοπός της μελέτης ήταν η αποτύπωση και απογραφή των βιοτόπων και η διαχρονική μελέτη των αλλαγών τους, με τη χρησιμοποίηση δορυφορικών εικόνων.

Μεθοδολογία

Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν μπορούν να διακριθούν σε διανυσματικού τύπου (vector) και ψηφιδωτού τύπου (raster). Τα διανυσματικού τύπου δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν διαθέσιμα σε ψηφιακή μορφή και προέρχονταν από κλίμακα 1:50.000. Η κλίμακα αυτή κρίθηκε ικανοποιητική για την παρούσα μελέτη. Συνολικά χρησιμοποιήθηκαν τα ακόλουθα επίπεδα πληροφοριών: • Οδικό δίκτυο • Υδρογραφικό δίκτυο • Ισοϋψείς καμπύλες • Όρια οικισμών • Τοπωνύμια, ονομασία οικισμών • Χάρτης ανάγλυφου • Χάρτης βλάστησης • Γεωλογικός χάρτης • Χάρτης Natura • Χάρτης ενδιαιτημάτων • Ιδιοκτησιακός χάρτης 84 • Χάρτης χρήσεων γης • Ορνιθολογικός χάρτης και • Χάρτης ζωονοποίησης Το λογισμικό το οποίο χρησιμοποιήθηκε ήταν το ArcGIS ver. 9.0, οι αναλογικοί χάρτες ψηφιοποιήθηκαν με την μέθοδο “heads-up”. Οι βασικοί χάρτες ήταν, ο χάρτης των ισοϋψών καμπυλών της Γ.Υ.Σ., ο χάρτης του οδικού και υδρογραφικού δικτύου, ο χάρτης βλάστησης, ο χάρτης των οικισμών και ο γεωλογικός χάρτης. Λήφθησαν στοιχεία υπαίθρου με τα οποία προσδιορίστηκαν οι θέσεις φωλιάσματος, αναπαραγωγής και περιοχών κυνηγιού της άγριας ορνιθοπανίδας. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργηθήκαν οι χάρτες των ενδιαιτημάτων και ο ορνιθολογικός χάρτης. Όλοι οι υπόλοιποι χάρτες επεξεργαστήκανε και αναλυθήκανε με τα module spatial analyst και 3D analyst του λογισμικού ArcGIS. Αποτέλεσμα ήταν να δημιουργηθεί ο χάρτης ζωνοποίησης ο οποίος χώρισε την περιοχή Όρη Αντιχάσια-Μετέωρα σε δύο μεγάλες κατηγορίες: την ζώνη Α, περιοχή πλήρης προστασίας για την άγρια ορνιθοπανίδα και η ζώνη Β που είναι μερικής προστασίας. Για την πλήρη εφαρμογή δημιουργήθηκε και ο χάρτης καθορισμός της ζώνης Α με τις συντεταγμένες της περιμέτρου των τμημάτων της. Με αυτόν τον τρόπο θα ήταν δυνατό να εφαρμοστεί στην πράξη η προστασία της περιοχής. Τα δεδομένα ψηφιδωτού τύπου που χρησιμοποιήθηκαν είναι δορυφορικές εικόνες που λήφθηκαν σε δύο χρονικές στιγμές: το 1989 και το 1999. Οι εικόνες του 1989 λήφθηκαν από τον δορυφόρο Landsat 5 TM (Thematic Mapper) ενώ οι εικόνες του 1999 λήφθηκαν από το νεότερο δορυφόρο Landsat 7 ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus). Οι δορυφόροι της σειράς Landsat λαμβάνουν εικόνες χωρικής διακριτικής ικανότητας από 15 έως 90μ στο παγχρωματικό, ορατό, εγγύς υπέρυθρο, μέσο υπέρυθρο και θερμικό υπέρυθρο. Παρ όλη τη μεγάλη έκταση της κάθε εικόνας Landsat (185x185 χλμ.), η περιοχή μελέτης βρίσκεται σε τέτοια θέση ώστε απαιτήθηκαν δύο εικόνες για την πλήρη κάλυψή της. Χρησιμοποιώντας το παγκόσμιο σύστημα καταγραφής των εικόνων Landsat (path = στήλη, row = γραμμή), οι εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν βρίσκονται στις θέσεις path-row: 184-032 (βόρειο τμήμα περιοχής μελέτης) και 184-033 (νότιο τμήμα περιοχής μελέτης). Εκτός από τις καλοκαιρινές εικόνες, αποκτήθηκαν και χειμερινές εικόνες με σκοπό τη διερεύνηση της δυνατότητας βελτίωση της ακρίβειας ταξινόμησης μεταξύ αειθαλών και φυλλοβόλων ειδών. Οι εικόνες αυτές καλύπτουν την περιοχή μελέτης σε δύο χρονικές στιγμές, εξαιτίας της συχνής νεφοκάλυψης. Επίσης έγιναν επισκέψεις στην περιοχή μελέτης για την εξακρίβωση σημείων ελέγχου της γεωμετρικής ακρίβειας και της φασματικής ταξινόμησης. Η χωροθέτηση των σημείων επίσκεψης έγινε με τη χρήση απλού GPS (Global Positioning System) ονομαστικής ακρίβειας ±15μ. Η ακρίβεια του GPS της τάξης των 1:30.000 είναι ικανοποιητική για την παρούσα μελέτη. Στη συνέχεια έγινε ταξινόμηση.

Αποτελέσματα

Εξετάζοντας τους παράγωγους ταξινομημένους χάρτες σε ένα Γεωγραφικό Πληροφοριακό Σύστημα προκύπτουν πληροφορίες σχετικά με την έκταση της κάθε κατηγορίας των θεματικών χαρτών. Εξετάζοντας τους παραπάνω χάρτες και τους αντίστοιχους πίνακες μπορεί να εξαχθεί η πληροφορία της διαχρονικής μεταβολής της έκτασης που υπέστη η κάθε κατηγορία. Ωστόσο, για την καλύτερη παρουσίαση των αποτελεσμάτων, παρατίθεται ο παρακάτω πίνακας (εικόνα 2), στον οποίο παρουσιάζονται οι επιμέρους αλλαγές από το 1989 στο 1999, από μια κατηγορία στην άλλη. Η γεωγραφική τοποθέτηση των επιμέρους αλλαγών σε όλους τους συνδυασμούς κατηγοριών είναι δύσκολο να απεικονιστεί στον ίδιο χάρτη. Αντίθετα, παρατίθεται ο χάρτης που φαίνονται οι περιοχές που ο τύπος βιοτόπου ή η κατηγορία κάλυψης εδάφους έχει μεταβληθεί (εικόνα 1).

εικόνα_1, πηγή:https://hellanicus.lib.aegean.gr/handle/11610/6303

εικόνα_2, πηγή:https://hellanicus.lib.aegean.gr/handle/11610/6303

Συμπεράσματα

Στην χώρα µας υπάρχει ανάγκη να µελετηθεί διεξοδικά η ολοκλήρωση νέων αυτοµατοποιηµένων τεχνολογιών οι οποίες χρησιμοποιούν και µέσα Τηλεπισκόπησης, προκειμένου να αντιμετωπιστεί το υψηλό κόστος σε εξειδικευμένο προσωπικό, που απαιτείται για την διαχρονική ενημέρωση και παραγωγή των προαναφερθέντων χαρτογραφικών υποβάθρων. Επιπλέον, οι ενέργειες διαχείρισης της γεωργικής και δασικής γης, δεν βασίζονται πάντα σε αξιόπιστα στοιχεία αφού εξακολουθούν να παραμένουν δισεπίλυτα ζητήματα αντικειμενικής µέτρησης της παραγωγής και της έκτασης των γεωργικών ζημιών. Ταυτόχρονα υπάρχει πλήρης ανυπαρξία µηχανισµών έγκαιρης διάγνωσης και πρόγνωσης ζημιογόνων γεγονότων στην γεωργία αλλά και γεγονότων πυρκαγιάς σε δασικές εκτάσεις. Στο πλαίσιο των παραπάνω αναγκών αλλά και των εξελίξεων στη δορυφορική τεχνολογία, στα προϊόντα της Τηλεπισκόπησης και στα µέσα επεξεργασίας τους, οι επιστημονικοί κλάδοι της Γεωπληροφορικής έχουν πολλαπλές πρακτικές εφαρμογές, γεγονός που υποστηρίζεται από τη συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση προϊόντων και υπηρεσιών που επιτρέπουν σε δημόσιους και ιδιωτικούς φορείς να αντιμετωπίσουν ζωτικά προβλήματα ή ανάγκες, όπως: διοίκηση και προστασία του περιβάλλοντος ορθολογιστική χρήση και διαχείριση της Γης χωροταξία, αναπτυξιακός σχεδιασμός και προγραμματισμός προστασία, παρακολούθηση και εκμετάλευση πλουτοπαραγωγικών πηγών Στην Eλλάδα, η ιδιαιτερότητα της Γεωπληροφορικής σαν συγκεκριμένου τομέα των νέων τεχνολογιών Πληροφόρησης και η αναγνώριση της σαν τεχνολογία αιχμής, άρχισε να γίνεται περισσότερο έκδηλη μόνο πρόσφατα, με την έναρξη των δραστηριοτήτων για τη σύνταξη του Eθνικού Kτηματολογίου από τον Oργανισμό Kτηματολογίου και Xαρτογραφήσεων Eλλάδας (O.K.X.E.). Η αξιοποίηση της δορυφορικής Τηλεπισκόπησης για την µε ενιαίο τρόπο παρακολούθηση και χαρτογράφηση της γεωργικής και δασικής γης, σε κλίμακα που να απαντά στις ανάγκες της αγροτικής πολιτικής και των διαχειριστικών 107 σχεδίων των δασικών περιοχών. Επίσης είναι ιδιαίτερης εθνικής σημασίας η λεπτομερής χαρτογράφηση, µε τη βοήθεια τεχνικών δορυφορικής Τηλεπισκόπησης των Γ.Σ.Π. και του Σ.Ε.Θ., των υδροβιοτόπων της Ελλάδας και η ενημέρωση των χαρτών αυτών αρκετά συχνά.