Η επανάσταση της τηλεπισκόπησης στην οικολογία

Από RemoteSensing Wiki

Τίτλος: Η επανάσταση της τηλεπισκόπησης στην οικολογία

Τα δορυφορικά δεδομένα και τα εργαλεία που χρησιμοποιούν οι οικολόγοι για την ανάλυσή τους είναι περισσότερα και πιο προσιτά από ποτέ.

Πρωτότυπος τίτλος: Ecology’s remote-sensing revolution

Συγγραφέας: Roberta Kwok

Δημοσιεύθηκε: Απρίλιος 2018

Πηγή: https://cutt.ly/qSggQ8I

Σήμερα, έχουν αναπτυχθεί πολυάριθμα εργαλεία για την πρόσβαση και την ανάλυση δεδομένων τηλεπισκόπησης, επιτρέποντας στους οικολόγους να αντιμετωπίζουν ευκολότερα προβλήματα διατήρησης μεγάλης κλίμακας. Κυβερνητικοί οργανισμοί, προγραμματιστές ανοικτού κώδικα και εμπορικές εταιρείες προσφέρουν τα πάντα, από point-and-click interfaces έως λογισμικό command-line-driven. Η τηλεπισκόπηση περιλαμβάνει μια σειρά τεχνικών για την παρατήρηση κάποιου αντικειμένου χωρίς να το αγγίξουμε. Ο όρος αναφέρεται συνήθως στη συλλογή δεδομένων για τη γη από το διάστημα ή από εναέριες πλατφόρμες με τη μέτρηση της ενέργειας που ανακλάται ή εκπέμπεται σε διάφορα μήκη κύματος. Οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτά τα δεδομένα για να συμπεράνουν, για παράδειγμα, το επίπεδο αποψίλωσης των δασών. Τα δεδομένα Landsat, που συλλέγονται από τη NASA και τη Γεωλογική Υπηρεσία των ΗΠΑ (USGS), χρονολογούνται από τη δεκαετία του 1970 και επιτρέπουν τη μελέτη των πλανητικών αλλαγών για πολλές δεκαετίες. Τα όργανα MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) της NASA, που εκτοξεύτηκαν το 1999 και το 2002, μετρούν την ανακλώμενη και την εκπεμπόμενη ηλιακή ακτινοβολία και τα δεδομένα μετατρέπονται αυτόματα σε παραμέτρους φιλικές προς τους οικολόγους, όπως το πράσινο της βλάστησης. Επίσης, οι δορυφόροι Sentinel της Ευρώπης, οι οποίοι παρακολουθούν τη γη, τον ωκεανό και την ατμόσφαιρα, παρέχουν δεδομένα από το 2014. Οι δορυφόροι Dove, για παράδειγμα, συλλέγουν παγκόσμια δεδομένα με ανάλυση 3,7 μέτρων - αρκετά ευκρινή για να διακρίνουν μεμονωμένα μεγάλα δέντρα - περίπου μία φορά την ημέρα. Οι δορυφόροι Sentinel-2, αντίθετα, οι οποίοι είναι από τους κυβερνητικούς δορυφόρους με την υψηλότερη ανάλυση με δωρεάν και ανοικτά δεδομένα, έχουν εικονοστοιχεία 10 μέτρων και λαμβάνουν δείγμα για κάθε σημείο κάθε 5 ημέρες.

Φιλική πρόσβαση προς το χρήστη

Ωστόσο, τα αρχεία δεδομένων τηλεπισκόπησης μπορεί να είναι πολύ μεγάλης χωρητικότητας και πολυπλοκότητας. Το λογισμικό οπτικοποίησης τους μπορεί να μην λειτουργεί καλά με ορισμένες μορφές αρχείων, και παρόλο που τα αρχεία αυτά μπορούν να μετατραπούν σε μια πιο εύχρηστη μορφή, αυτό το βήμα προσθέτει ένα ακόμη εμπόδιο. Παρά ταύτα, υπάρχουν διαθέσιμα δωρεάν εργαλεία που επιτρέπουν στους χρήστες να δημιουργούν χάρτες από δεδομένα τηλεπισκόπησης. Οι χρήστες εκπαιδεύουν το λογισμικό να ταξινομεί τύπους κάλυψης γης, όπως δάση ή υγροτόπους, μεταφορτώνοντας δεδομένα με γεωγραφική αναφορά ή αναγνωρίζοντας εικονοστοιχεία με βάση την επιτόπια έρευνα ή τις γνώσεις τους. Επίσης, άλλα διαδικτυακά εργαλεία δίνουν τη δυνατότητα δημιουργίας χαρτών με τα πρότυπα αποψίλωσης των δασών. Ένα ακόμα διαδικτυακό εργαλείο επιτρέπει στους χρήστες να συλλέγουν δεδομένα ειδικά για την περιοχή μελέτης τους, αντί για ένα ολόκληρο πλακίδιο ή σκηνή. Οι χρήστες μπορούν να παρέχουν γεωγραφικές συντεταγμένες, χρονικό διάστημα και μεταβλητές ενδιαφέροντος - όπως η κάλυψη δέντρων - και το λογισμικό επιστρέφει τα δεδομένα ως αρχείο CSV (Comma-separated-values). Για παράδειγμα, παρέχεται μια χρονοσειρά πρασίνου για μια περιοχή μελέτης σε μορφή υπολογιστικού φύλλου και γραφήματος ή επεξεργασμένων δεδομένων, όπως η συναγόμενη δασική διαταραχή. Οι οικολόγοι μπορούν στη συνέχεια να αναλύσουν τις σχέσεις μεταξύ της βλάστησης και άλλων μεταβλητών, όπως οι πληθυσμοί ζώων. Για τους οικολόγους που θέλουν να αναπτύξουν το δικό τους λογισμικό ανάλυσης, αλλά να αποφύγουν την ταλαιπωρία της λήψης δορυφορικών δεδομένων, το Google Earth Engine είναι μια δημοφιλής επιλογή. Η Google έχει ήδη κατεβάσει πακέτα δορυφορικών δεδομένων στους διακομιστές της και οι ερευνητές μπορούν να έχουν δωρεάν πρόσβαση στο cloud μέσω των JavaScript και Python της Google. Η υπηρεσία αυτή επιτρέπει στους ερευνητές να εκτελούν αναλύσεις μεγάλης κλίμακας πολύ πιο γρήγορα από ό,τι θα μπορούσαν στους τοπικούς υπολογιστές τους.

Επιλογές ανοικτού λογισμικού

Όποια πλατφόρμα και αν επιλέξουν, οι ερευνητές συνήθως γράφουν προσαρμοσμένο κώδικα για την ανάλυση των δεδομένων, το οποίο θα επιτρέπει στους χρήστες να κατεβάζουν δορυφορικά δεδομένα χωρίς να χρησιμοποιούν κάποιο πρόγραμμα περιήγησης. Επίσης, έχουν αναπτυχθεί πακέτα, το οποία περιλαμβάνουν διαφορετικούς αλγορίθμους για τον υπολογισμό μέτρων βλάστησης, ώστε οι χρήστες να μην χρειάζεται να υπολογίζουν μεμονωμένα συγκεκριμένους τύπους. Εν κατακλείδι, οι δυνατότητες είναι δελεαστικές, αλλά οι ερευνητές πρέπει να κατανοήσουν ότι η τηλεπισκόπηση δεν έχει εφαρμογή παντού. Αν, για παράδειγμα, θέλουμε να εξετάσουμε πόσο συχνά μια πεταλούδα επισκέπτεται ένα φυτό με νέκταρ, δεν πρόκειται να το εντοπίσουμε αυτό από έναν δορυφόρο. Ωστόσο, για προβλήματα μεγαλύτερης κλίμακας, αποτελεί ένα απίστευτα ισχυρό εργαλείο.