ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ/ΤΜΗΜΑ ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ ΚΑΙ ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟΥ, ΦΩΤΟΓΡΑΜΜΕΤΡΙΑΣ ΚΑΙ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΙΑΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΦΩΤΟΓΡΑΜΜΕΤΡΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ GIS ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ ΠΥΡΙΝΤΣΟΣ ΚΩΝ/ΝΟΣ ΕΠΙΒΛΕΨΗ ΤΣΑΚΙΡΗ-ΣΤΡΑΤΗ ΜΑΡΙΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2007

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ευχαριστώ θερμά την αναπληρώτρια καθηγήτρια Τσακίρη-Στρατή Μαρία για την ευκαιρία που μου έδωσε να διευρύνω τις γνώσεις μου στο αντικείμενο της Τηλεπισκόπισης, τους υπόλοιπους καθηγητές του Μεταπτυχιακού τμήματος για την καλή συνεργασία καθ όλη την διάρκεια των σπουδών, τις συμφοιτήτριες μου Κατερίνα Στάμου και Παναγιώτα Στουρνάρα για την βοήθειά τους και την σύζυγο μου Βαλεντίνη που μέσα από τον προσωπικό της αγώνα και τη δύναμη της θέλησης της με ενθάρρυνε για να ολοκληρώσω τις μεταπτυχιακές σπουδές κάτω από δύσκολες συνθήκες Εικόνα εξώφυλλου. Φωτογραφία από δασική πυρκαγιά στο Εθνικό Δάσος της Μοντάνα ΗΠΑ (φωτογράφος Τζον Μακόλγκαν Δασική Υπηρεσία Αλάσκας). 2

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ...5 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ...8 2. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ...9 2.1 ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΘΕΣΗ...9 2.2 ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ, ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΑΙ ΖΩΝΕΣ ΒΛΑΣΤΗΣΗΣ...10 2.3 ΧΛΩΡΙΔΑ ΚΑΙ ΠΑΝΙΔΑ...11 3. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ ΚΙΝΔΥΝΟΥ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ...11 3.1 ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΩΝ ΔΑΣΙΚΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ...11 3.2 Η ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΩΝ ΔΑΣΙΚΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ...12 3.4 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ ΚΙΝΔΥΝΟΥ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ...16 3.5 ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ...22 4. ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ...24 4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...24 4.2 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ...25 4.2.1 ΘΕΜΑΤΙΚΟΣ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΟΣ ETΜ+ ΤΟΥ ΔΟΡΥΦΟΡΟΥ LANDSAT 7...25 4.2.2 ΔΙΑΚΡΙΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ...27 5. ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ...28 5.1 ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΔΙΟΡΘΩΣΗ-ΟΡΘΟΑΝΑΓΩΓΗ...28 5.2 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΗΣ ΕΙΚΟΝΑΣ...30 5.2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...31 5.2.2 ΡΑΔΙΟΜΕΤΡΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ...31 5.2.3 ΧΩΡΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ (ΣΥΓΧΩΝΕΥΣΗ ΤΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ)...31 5.2.3.1 Εισαγωγή...31 5.2.3.2 Εγγραφή της εικόνας...33 5.2.3.3 Αποκοπή περιοχής μελέτης...33 5.2.3.4 Συγχώνευση...34 5.2.4 ΦΑΣΜΑΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ...35 5.2.4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...35 5.2.4.2 Ανάλυση στις κύριες συνιστώσες (PCA)...35 5.2.4.2.1 Εισαγωγή...35 5.2.4.2.2 Εφαρμογή...36 5.2.4.3 Μετασχηματισμός Tasseled Cap...37 5.2.4.3.1 Εισαγωγή...37 5.2.4.3.2 Εφαρμογή...38 5.2.4.4 Δείκτες βλάστησης...39 5.2.4.4.1 Εισαγωγή...39 5.2.4.4.2 Εφαρμογή...40 6. ΨΗΦΙΑΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ...41 6.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...41 6.2 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΕΙΣ...42 6.3 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ ΤΗΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ...46 6.4 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ...50 7. ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΟΥ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (GIS)...51 7.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...52 3

7.2 ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΟΥ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (GIS)...52 7.2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ...52 7.2.2 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (GIS)...55 7.2.2.1 Βλάστηση...55 7.2.2.2 Κλίση...55 7.2.2.3 Οδικό δίκτυο (επίδραση ανθρώπινου παράγοντα)...57 7.3 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΧΑΡΤΗ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ...59 7.4 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΧΑΡΤΗ ΔΥΣΚΟΛΙΑΣ ΚΑΤΑΣΒΕΣΗΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ...63 7.5 ΜΕΤΡΑ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΣΤΙΣ ΚΡΙΣΙΜΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ- ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ...64 8. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...66 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...69 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ...70 4

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η ανάγκη για συνεχή καταγραφή και παρατήρηση των δασικών οικοσυστημάτων λόγω των συνεχών μεταβολών τους έκανε επιτακτική την παρουσία της τηλεπισκόπησης, δηλαδή της επιστήμης που ασχολείται με τη συλλογή δεδομένων χωρίς φυσική επαφή και την παραπέρα επεξεργασία αυτών. Ένα από τα προβλήματα που παρουσιάζει υψηλούς ρυθμούς αύξησης τα τελευταία χρόνια είναι οι δασικές πυρκαγιές. Οι συχνότερες και μεγαλύτερες διάρκειας περίοδοι καύσωνα, η ερημοποίηση των εδαφών, οι αυξανόμενες οικιστικές ανάγκες, η μεγαλύτερη προσβασιμότητα στα δάση, η έλλειψη προσοχής είναι παράγοντες που δημιουργούν το πρόβλημα. Το φαινόμενο αυτό παρουσιάζει παγκόσμια έξαρση και έχει αναγκάσει τις αρμόδιες υπηρεσίες σε πολλές χώρες να προβούν στην εκπόνηση συστημάτων πρόβλεψης κινδύνου πυρκαγιάς. Συστήματα που προσπαθούν να εκτιμήσουν αντικειμενικά τον κίνδυνο και να αναλύσουν το σύνολο των παραγόντων που επηρεάζουν και καθορίζουν χρονικά την πιθανότητα εκδήλωσης πυρκαγιάς σε μια περιοχή με σκοπό την άμεση επέμβαση τους. Στην παρούσα εργασία, με περιοχή μελέτης το Χολομώντα Χαλκιδικής, επιχειρείται η καταγραφή θέσεων με τις μεγαλύτερες πιθανότητες έναρξης και ταχείας διάδοσης κινδύνου πυρκαγιάς χρησιμοποιώντας διάφορους παράγοντες. Πρώτος παράγοντας είναι η βλάστηση (ως καύσιμη ύλη) και για τον καθορισμό της χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές εικόνες επεξεργασμένες με ειδικές τεχνικές της τηλεπισκόπησης. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκε ο, ευρέως διαδεδομένος στα συστήματα πρόβλεψης κινδύνου πυρκαγιάς, δείκτης βλάστησης NDVI, καθώς και οι μετασχηματισμοί σε κύριες συνιστώσες και Tasseled Cap που έχουν χρησιμοποιηθεί σε πολλές εφαρμογές και εξετάζεται η δυνατότητά τους στην ταξινόμηση βλάστησης. Για την επόμενη φάση της δημιουργίας του χάρτη επικινδυνότητας επιλέγεται η εικόνα που έδωσε την μεγαλύτερη 5

ακρίβεια στην ταξινόμηση, τόσο σε επίπεδο συνολικό, όσο και ανά κατηγορία κινδύνου χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες από τον Landsat 7 (αισθητήρας ETM+). Στη συνέχεια με την χρήση χάρτη κλίσεων της περιοχής που προέκυψε από το DTM της περιοχής και το οδικό δίκτυο ως παράγοντα ανθρώπινης δραστηριότητας επιχειρείται μέσα από ανάλυση GIS (Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών) να γίνει συνδυασμός όλων των δεδομένων, ώστε να παραχθεί ένας τελικός χάρτης επικινδυνότητας της περιοχής. Το τελικό αποτέλεσμα παρουσιάζεται και σε τρισδιάστατη απεικόνιση. Ακολούθησε η δημιουργία ενός χάρτη δυσκολίας κατάσβεσης πυρκαγιάς και προτάθηκαν μέτρα διαχείρισης και προστασίας. 6

Remote sensing and GIS techniques for fire risk and fire extinction difficulty mapping: A case study of Taxiarchis forest area, Halkidiki Abstract The aim of this project is the generation of fire risk and fire extinction difficulty maps of the forest area of Taxiarchis. Taxiarchis is located in the mountainous region of Holomontas in Halkidiki (Greece). Methods and techniques that integrate remote sensing with Geographical Information systems (GIS) were implemented in order to identify the most fire risky areas. The data consisted of a panchromatic and a multispectral image of ETM + sensor of Landsat 7 satellite, and a Digital Elevation Model (DTM) of the area. The first factor that was examined in this fire risk study was the vegetation (fuels) of the area. The vegetated areas were detected by the application of Normalized Vegetation Index (NDVI), Principal Components analysis (PCA) and Tasseled Cap transformation on satellite images. Land cover thematic maps were then produced by classifying the three resulted images. The accuracy of classification determined the most appropriate image for the GIS analysis. The one that was finally selected was the classified PCA image. This image was incorporated afterwards with slope data derived from DTM and road network information in a fire risk GIS model. The final products were a fire risk map, which was also presented in a 3D visualization, and a fire extinction difficulty map of the study area. 7

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στη σημερινή εποχή, με τη συνεχή αύξηση του πληθυσμού, η σημασία των δασικών οικοσυστημάτων είναι όλο και μεγαλύτερη, λόγω των πολλών υπηρεσιών που προσφέρει στην ανθρωπότητα. Αυτό επιτάσσει την καλύτερη διαχείρισή τους, η οποία πρέπει να στηρίζεται σε αξιόπιστα και πραγματικά στοιχεία. Επειδή ακριβώς το δάσος εξυπηρετεί πολλαπλούς σκοπούς, πολλές φορές απαιτείται η γνώση πολλών και διαφορετικών χαρακτηριστικών των δασών. Κάποια από αυτά είναι στατικά αλλά τα περισσότερα μεταβάλλονται και είναι απαραίτητη η συνεχής καταγραφή τους. Έτσι προέκυψαν οι ανάγκες της χαρτογράφησης, απογραφής και γενικά της συνεχούς παρατήρησής τους. Τα τελευταία χρόνια το αυξανόμενο πρόβλημα των δασικών πυρκαγιών οδήγησε στην καταγραφή όλων εκείνων των παραγόντων που επηρεάζουν την έναρξη και διάδοσή τους με στόχο τη δημιουργία χάρτη κινδύνου πυρκαγιάς ώστε να προβλέπονται οι πιο επικίνδυνες περιοχές. Επιθυμητό θα ήταν η καταγραφή των ανωτέρω χαρακτηριστικών και παραγόντων να γίνει έτσι ώστε με τη μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα, να έχουμε το μικρότερο κόστος. Η ραγδαία ανάπτυξη της τεχνολογίας τα τελευταία χρόνια δημιούργησε νέες επιστήμες όπως αυτές της Τηλεπισκόπησης και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. Η εφαρμογή τους άρχισε να γίνεται ευρεία στη Δασοπονία, όπου προσφέρουν πολλές δυνατότητες σ όλους τους τομείς. Η περιοχή μελέτης είναι η δασική περιοχή του Ταξιάρχη στο Χολομώντα Χαλκιδικής. Ο σκοπός της παρούσης μελέτης είναι η εκπόνηση ενός χάρτη επικινδυνότητας πυρκαγιάς, βασιζόμενος στους παράγοντες της βλάστησης, της τοπογραφίας και της ανθρώπινης παρέμβασης. Εξετάζονται οι δυνατότητες που προσφέρουν συγκεκριμένες τεχνικές επεξεργασίας δορυφορικών εικόνων για την χαρτογράφηση των καλύψεων γης και ιδιαίτερα της βλάστησης της περιοχής με τη χρήση δορυφορικών εικόνων ΕΤΜ+ του δορυφόρου Landsat 7 και του ψηφιακού μοντέλου εδάφους. 8

Τα μέσα που χρησιμοποιήθηκαν είναι τα εξής: Μία δορυφορική εικόνα ETM+ του δορυφόρου Landsat 7 με ημερομηνία λήψης 24-8-2000. Το πρόγραμμα επεξεργασίας δορυφορικών εικόνων Erdas Imagine 9.1 Το σχεδιαστικό πρόγραμμα Autocad της Autodesc για την ψηφιοποίηση των δρόμων από τοπογραφικό χάρτη της ΓΥΣ κλίμακας 1:50000 Τη βάση δεδομένων κάλυψης γης από το ευρωπαϊκό πρόγραμμα Corine ως αρχείο αναφοράς για την ταξινόμηση. το ψηφιακό μοντέλο εδάφους (DTM) της περιοχής μελέτης για την ορθοαναγωγή της εικόνας, τον υπολογισμό των κλίσεων και την τρισδιάστατη απεικόνιση του χάρτη επικινδυνότητας Στο 2 ο κεφάλαιο δίνεται μια περιγραφή της περιοχής μελέτης Στο 3 ο κεφάλαιο αναπτύσσεται το πρόβλημα των δασικών πυρκαγιών και η χρησιμότητα ύπαρξης ενός χάρτη επικινδυνότητας πυρκαγιάς Στο 4 ο κεφάλαιο περιγράφονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά των προϊόντων που χρησιμοποιήθηκαν, ενώ στο 5 ο κεφάλαιο περιγράφονται όλες οι τεχνικές επεξεργασίας των δορυφορικών εικόνων που χρησιμοποιήθηκαν. Στο 6 ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ταξινόμηση που ακολούθησε στις επεξεργασμένες πλέον εικόνες για τον προσδιορισμό των επικίνδυνων περιοχών για πυρκαγιά λόγω βλάστησης. Στο 7 ο κεφάλαιο με τη χρήση των GIS εργαλείων γίνεται ανάλυση όλων των παραγόντων επικινδυνότητας και παράγεται ένας χάρτης επικινδυνότητας πυρκαγιάς καθώς και ένας χάρτης δυσκολίας κατάσβεσης πυρκαγιάς. Τέλος στο 8 ο κεφάλαιο συνοψίζονται τα συμπεράσματα 2. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ 2.1 ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΘΕΣΗ 9

Το όρος Χολομώντας βρίσκεται στο κέντρο του νομού Χαλκιδικής έχει έκταση περίπου 250000 στρέμματα και είναι περιοχή ευθύνης του Δασαρχείου Πολυγύρου και του Δασαρχείου Αρναίας (Εικ. 1). Εικόνα 1. Η περιοχή μελέτης σε κόκκινο περίγραμμα 2.2 ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ, ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΑΙ ΖΩΝΕΣ ΒΛΑΣΤΗΣΗΣ Από γεωλογική άποψη ο Χολομώντας συγκροτείται κυρίως από γνεύσιους, μαρμαρυγιακούς σχιστίλιθους και μάρμαρο. Το κλίμα είναι κυρίως μεσογειακό. Η ηλιοφάνεια κρατάει 117 μέρες το χρόνο και το ύψος βροχής κυμαίνεται από 600 έως 750mm. Μέση θερμοκρασία 16-17 ο C και υγρασία 70-72%. Άνεμοι Β-ΒΑ Όσον αφορά τη βλάστηση ορίζονται 2 ζώνες: Α) Έως τα 600 μ. βρίσκεται η ευμεσογειακή ζώνη βλάστησης (Querquetalia iliquis) με θαμνώνες αειφύλλων πλατυφύλλων και χαλέπιο πεύκη κυρίως. Β) Από τα 600μ. μέχρι την κορυφή βρίσκεται η παραμεσογειακή ζώνη βλάστησης (Querqetalia pubescentis) με την υποζώνη πλατυφύλλου δρυός χαμηλότερα και την υποζώνη οξυάς σε μικρή έκταση ψηλότερα (Γερασιμίδης 1991). 10

2.3 ΧΛΩΡΙΔΑ ΚΑΙ ΠΑΝΙΔΑ Ο Χολομώντας έχει εξαιρετική βιοποικιλότητα. Ανήκει στο δίκτυο Natura 2000 και αποτελεί καταφύγιο άγριας ζωής. Από πλευράς χλωρίδας κυριαρχούν τα έλατα, τα πεύκα, οι αιωνόβιες βελανιδιές οι καστανιές, οι οξυές οι θαμνώνες αειφύλλων-πλατυφύλλων, τα πουρνάρια και τα αρωματικά φυτά. Περισσότερα από δώδεκα διαφορετικά σκληρόξυλα είδη απαντούν στην περιοχή και περιλαμβάνουν τα: Carpinus orientalis, Ostrya carpinifolia, Tilia tomentosa, Acer campestre, Acer pseudoplatanus, Rhus coriaria κ.λπ. (βάση δεδομένων NATURA 2000) Από πλευράς πανίδας κυριαρχούν το αγριογούρουνο και ο λαγός, η λιβαδοχελώνα, η ελληνική χελώνα, ο λαφιάτης, το σπιτόφιδο, ο φρύνος. Το οικολογικό σύστημα του Χολομώντα είναι χαρακτηρισμένο ως σημαντική περιοχή για τα αναπαραγώμενα αρπακτικά, όπως ο Σφηκιάρης (Pernis apivorus), το Όρνιο (Gyps fulvus), ο Φιδαετός (Circaetus gallicus), ο Χρυσαετός (Aquila chrysaetos), ο Πετρίτης (Falco peregrinus) και ο Μπούφος (Bubo bubo). Είναι επίσης πιθανόν να αναπαράγεται εδώ ο Μαυροπελαργός (iconia nigra). 3. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ ΚΙΝΔΥΝΟΥ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ 3.1 ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΩΝ ΔΑΣΙΚΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ Οι δασικές πυρκαγιές αποτελούν μέρος της οικολογίας των δασικών οικοσυστημάτων της χώρας μας και είναι φαινόμενο σύνθετο που 11

ακολουθεί τους νόμους της φύσης. Η πλήρης εξάλειψη των δασικών πυρκαγιών είναι αδύνατη, έστω και αν υπήρχε ο πιο τέλειος αντιπυρικός σχεδιασμός. Οι δασικές πυρκαγιές, με τη δημιουργία τοπίων καταστροφής επηρεάζουν αρνητικά την ανθρώπινη ψυχολογία και έχουν δυσμενείς επιπτώσεις στις ανθρώπινες δραστηριότητες γιατί συμβάλλουν στη σταδιακή ερημοποίηση των πληγέντων περιοχών. Έχει διαπιστωθεί ότι οι δασικές πυρκαγιές μπορεί να συμβάλλουν θετικά στη φυσική ανανέωση και αύξηση της βιοποικιλότητας των δασικών οικοσυστημάτων και αρνητικά, προκαλώντας την πλήρη υποβάθμισή τους, όταν οι πυρκαγιές είναι επαναλαμβανόμενες σε μικρά σχετικά χρονικά διαστήματα στον αυτόν τόπο. Ο κύκλος υποβάθμισης των δασών ξεκινά με τις πρώτες πυρκαγιές που αρχικά οδηγούν στη μετατροπή τους σε θαμνότοπους και συνεχιζόμενος ανεξέλεγκτα, οδηγεί σύντομα στην τέλεια υποβάθμιση της παραγωγικής ικανότητας του τόπου, με τελική κατάληξη την ερημοποίηση. Είναι εύλογη λοιπόν η ανησυχία που υπάρχει και η σημασία που δίνεται στο πρόβλημα των δασικών πυρκαγιών, με δεδομένο μάλιστα ότι περισσότερο από το 10% της έκτασης της χώρας μας καλύπτεται σήμερα από άγονες και βραχώδεις εκτάσεις, γεγονός οφειλόμενο κατά μεγάλο μέρος στην επανάληψη του κύκλου των πυρκαγιών. 3.2 Η ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΩΝ ΔΑΣΙΚΩΝ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ Οι δασικές πυρκαγιές είναι ένα φυσικό φαινόμενο που εντάσσεται στην κατηγορία των δασικών καταστροφών. Η διαχείριση κάθε φυσικής καταστροφής έχει σα βασικό στοιχείο τον προκατασταλτικό σχεδιασμό και τη λήψη προληπτικών μέτρων, έτσι ώστε όταν συμβεί το φαινόμενο να μπορεί να εκτονωθεί μέσα από τα μέτρα και τις υποδομές του προκατασταλτικού σχεδιασμού και η συμπεριφορά του να μη ξεπεράσει τα όρια του μηχανισμού καταστολής. 12

Η πρόληψη των δασικών πυρκαγιών αποτελεί τον πρώτο στόχο της αντιπυρικής προστασίας του δασικού και γενικότερα φυσικού περιβάλλοντος. (Γ.Γ. Πολιτικής Προστασίας) Ο στόχος αυτός επιδιώκεται μέσα από την άρση των αιτιών που άμεσα ή έμμεσα προκαλούν τις δασικές πυρκαγιές. Είναι φυσικό ότι οι δασικές πυρκαγιές μπορεί να προκληθούν από φυσικά αίτια (π.χ κεραυνός) ή από ανθρώπινες δραστηριότητες (π.χ κάψιμο σκουπιδιών, υπολείμματα καλλιεργειών κ.λ.π). Στην Ελλάδα ο κίνδυνος εκδήλωσης δασικής πυρκαγιάς από ανθρώπινες δραστηριότητες έχει διαπιστωθεί ότι είναι μεγάλος. Αναλύοντας στατιστικά τις αιτίες πρόκλησης δασικών πυρκαγιών στη χώρα μας διαπιστώνουμε ότι το 35% των πυρκαγιών οφείλεται σε αμέλεια (κακός υπολογισμός στις καύσεις για καθαρισμούς, βραχυκυκλώματα γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος, ανεξέλεγκτοι χώροι καύσης απορριμμάτων, παραλείψεις ή λάθη εκδρομέων, κλπ. Ένα μικρότερο ποσοστό περίπου 20% οφείλεται σε κακόβουλες ενέργειες και το υπόλοιπο 45% που καταγράφεται σε άγνωστα αίτια κατανέμεται αναλόγως με την αμέλεια ή την πρόθεση (Καιλίδης 1990). Συνεπώς, εφόσον το μεγαλύτερο ποσοστό των πυρκαγιών οφείλεται σε αμέλεια, θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη έμφαση στην ενημέρωση και την κινητοποίηση των πολιτών για την πρόκληση πυρκαγιών από αμέλεια. Από τα παραπάνω προκύπτει εύλογα το συμπέρασμα ότι η αποτελεσματική αντιμετώπιση των δασικών πυρκαγιών επιβάλλει τη λήψη μέτρων, με τα οποία επιδιώκεται η άρση των αιτιών που άμεσα ή έμμεσα τις προκαλούν, καθώς και τη δημιουργία όλων εκείνων των προϋποθέσεων που θα καταστήσουν το έργο της καταστολής περισσότερο αποτελεσματικό. Τα μέτρα αυτά αφορούν κυρίως: Τη χρήση συστημάτων προσδιορισμού κινδύνου πυρκαγιάς που καθορίζουν χρονικά την πιθανότητα εκδήλωσής της σε μια περιοχή, με σκοπό την άμεση επέμβαση των δυνάμεων καταστολής. Την ενημέρωση των πολιτών για τον κίνδυνο πρόκλησης πυρκαγιάς από αμέλεια. 13

Την εκτέλεση διαφόρων έργων υποδομής που βοηθούν στην εφαρμογή των σχέσεων καταστολής όπως: 1. διανοίξεις και βελτιώσεις δασικών δρόμων και αντιπυρικών ζωνών. 2. κατασκευή και εγκατάσταση δεξαμενών νερού και παρατηρητηρίων στα δάση. 3. καθαρισμοί δασικής βλάστησης σε περιοχές υψηλού κινδύνου, κλπ. Αρμόδιο θεσμοθετημένο επιτελικό όργανο για την αντιμετώπιση του προβλήματος των δασικών πυρκαγιών είναι η Γενική Γραμματεία Πολιτικής Προστασίας. Έχοντας ως δεδομένο ότι προϋποθέτει την κατ ανάγκη εμπλοκή και συντονισμένη δράση πολλών υπηρεσιών και φορέων και ότι η προληπτική οργάνωση είναι το σημαντικότερο στοιχείο της όλης προσπάθειας, για την προστασία των πολιτών, των οικισμών και των δασών από τις πυρκαγιές, έχει επιλέξει για την αντιμετώπιση του προβλήματος στρατηγικές, που βασίζονται στον επιστημονικό σχεδιασμό, την προληπτική οργάνωση και τον κρατικό συντονισμό. 3.3 Ο ΚΙΝΔΥΝΟΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ Για να μπορέσει κάποιος να ασχοληθεί με το πρόβλεψη κινδύνου πυρκαγιάς θα πρέπει πρώτα να διευκρινίσει τι σημαίνει ο όρος «κίνδυνος πυρκαγιάς». Ο ποιο αποδεκτός ορισμός είναι ο εξής: «Κίνδυνος πυρκαγιάς είναι το αποτέλεσμα του συνδυασμού συνεχών και διαφορετικών παραγόντων τα οποία επηρεάζουν την έναρξη, τη διάδοση αλλά και τον έλεγχο μιας μαινόμενης πυρκαγιάς σε μία περιοχή». 14

Οι βασικές παράμετροι που καθορίζουν τον κίνδυνο εκδήλωσης πυρκαγιάς, σύμφωνα με τη διεθνή βιβλιογραφία, κατατάσσονται σε κλιματολογικές, μορφολογίας εδάφους, χαρακτηριστικών βλάστησης, και σε κινδύνους που προέρχονται από ανθρώπινες δραστηριότητες (αμέλεια, εμπρησμοί κλπ.) και φυσικά αίτια (κεραυνοί) (A.Beard, 1996). Η πιθανότητα για έναρξη μιας πυρκαγιάς ως αποτέλεσμα της παρουσίας και δράσης των γενεσιουργών αυτής αιτιών ορίζεται ως επικινδυνότητα. Οι διάφοροι παράγοντες επικινδυνότητας όπως καύσιμη ύλη, καιρικές συνθήκες, τοπογραφία συνδυάζονται καθημερινά στην πιθανότητα εμφάνισης πυρκαγιάς σε μια περιοχή. (Γ. Γ. Πολιτικής Προστασίας) Η γνώση της επικινδυνότητας είναι ένα από τα βασικά στοιχεία που απαιτούνται με την εκτίμηση του συνολικού κινδύνου πυρκαγιάς σε μια περιοχή. Ο κίνδυνος πυρκαγιάς εκφράζεται συνήθως με αντικειμενικούς ή αριθμητικούς όρους. Η αποφασιστικότερη παράμετρος για τον έγκαιρο έλεγχο μιας πυρκαγιάς και την εν συνεχεία κατάσβεσή της είναι ο χρόνος, ο οποίος παρέρχεται από τη στιγμή της έναρξης μιας πυρκαγιάς μέχρι τη στιγμή της επέμβασης των πυροσβεστικών δυνάμεων (Goldamair, 1996) Η εγκατάσταση παρατηρητηρίων (πυροφυλάκια) μέσα στο δάσος με σκοπό την άμεση αναγγελία της πυρκαγιάς θα μπορούσε να δώσει λύση στο πρόβλημα, πλην όμως δεν αποτελούν ολοκληρωμένη λύση, δεδομένου ότι η αναγγελία γίνεται με την εκδήλωσή της. Οι δυνάμεις καταστολείς έχουν το βασικό πλεονέκτημα μόνο όταν γνωρίζουν σε ποια περιοχή υπάρχει μεγαλύτερη δυνατότητα εκδήλωσης πυρκαγιάς, ώστε να μετακινηθούν εκ των προτέρων προς αυτήν με σκοπό να επέμβουν άμεσα. Ειδικότερα για την Ελλάδα, αν λάβουμε υπ όψιν ότι ο συνολικός χώρος που λαμβάνουν χώρα οι πυρκαγιές καλύπτει το 80% της συνολικής έκτασής της, τότε η παρουσία ενός συστήματος πρόβλεψης- εκτίμησης κινδύνου πυρκαγιάς κρίνεται επιβεβλημένη. Για να θεωρηθεί συνεπώς ο αντιπυρικός σχεδιασμός της χώρας μας ολοκληρωμένος, πρέπει να περιλαμβάνει και ένα σύστημα που να εκτιμά 15

αντικειμενικά τον κίνδυνο και αναλύει το σύνολο των παραγόντων που επηρεάζουν και καθορίζουν χρονικά την πιθανότητα εκδήλωσης πυρκαγιάς σε μια περιοχή, με σκοπό την άμεση επέμβαση. Η πρόβλεψη αυτή κατά τη διάρκεια της αντιπυρικής περιόδου αποτελεί στρατηγικό εργαλείο προληπτικού σχεδιασμού και οργάνωσης του αντιπυρικού αγώνα που έχει σαν σκοπό: τη συγκριτική αντιμετώπιση των δασικών οικοσυστημάτων μιας χώρας, σε δεδομένη χρονική στιγμή, ανάλογα με τον κίνδυνο πυρκαγιάς που διατρέχουν, την υποστήριξη της διοίκησης στη λήψη αποφάσεων, την ενημέρωση των πολιτών για τον κίνδυνο με σκοπό την αποφυγή πρόκλησης πυρκαγιάς από αμέλεια. Η εκτίμηση του κινδύνου πυρκαγιάς σε καμία περίπτωση δε προβλέπει τη συμπεριφορά μιας πυρκαγιάς που εξελίσσεται σε πραγματικό χρόνο. 3.4 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ ΚΙΝΔΥΝΟΥ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ. Η πρόβλεψη κινδύνου πυρκαγιάς είναι ένα σύστημα που καταγράφει τις συνέπειες των υπαρχόντων και αναμενόμενων δεδομένων από επιλεγμένους παράγοντες πρόκλησης πυρκαγιάς μέσα σε έναν ή περισσότερους ποιοτικούς ή αριθμητικούς δείκτες που αντιπροσωπεύουν τις ανάγκες μιας περιοχής για προστασία. Η πρόβλεψη κινδύνου πυρκαγιάς μιας περιοχής παρέχει στο διαχειριστή ένα εργαλείο για τον καθημερινό έλεγχο (Tompson 2002). Το εργαλείο αυτό από μόνο του δεν δίνει λύσεις αλλά θα πρέπει να συνυπολογιστούν μαζί και άλλοι παράγοντες, όπως η καλή γνώση της περιοχής από το διαχειριστή καθώς και οι συνέπειες της απόφασής του όταν πρόκειται για την αποτελεσματικότερη λύση για την αντιμετώπιση της πυρκαγιάς (Wybo 1993). 16

Η πρόβλεψη κινδύνου πυρκαγιάς είναι αντιπροσωπευτική των γενικότερων συνθηκών μιας εκτεταμένης έκτασης που επηρεάζουν την έναρξη μιας πυρκαγιάς. Οι προβλέψεις μπορούν να αναπτυχθούν από τρέχουσες είτε από μελλοντικές (αναμενόμενες) καταστάσεις. Οι προβλέψεις αυτές μπορεί να χρησιμοποιηθούν για να οδηγήσουν σε αποφάσεις δύο ή τρεις μέρες νωρίτερα (ανάλογα με τις οδηγίες της μετεωρολογικής υπηρεσίας). Εφόσον πολλοί από τους παράγοντες οι οποίοι είναι μέρος της πρόβλεψης κινδύνου πυρκαγιάς μοιάζουν πολύ με αυτούς που αντιπροσωπεύουν τον κίνδυνο και την συμπεριφορά της πυρκαγιάς, συχνά μπερδεύονται ή χρησιμοποιούνται λαθεμένα. Η βασική διαφορά είναι ότι ο κίνδυνος πυρκαγιάς είναι ευρείας κλίμακας ενδεχόμενο ενώ η συμπεριφορά της πυρκαγιάς είναι στατικά συγκεκριμένη. Οι προβλέψεις κινδύνου πυρκαγιάς αντιπροσωπεύουν τη δυνατότητα μιας μεγάλης περιοχής στην έναρξη και διάδοση της πυρκαγιάς και χρειάζεται άμεσες ενέργειες. Η συμπεριφορά της φωτιάς από την άλλη, έχει να κάνει με μια υπάρχουσα πυρκαγιά σε δεδομένη στιγμή και μέρος. Περιγράφει την κίνηση, την ένταση και το δείκτη της ταχείας καύσης της φωτιάς. Εκφράζεται σαν αληθινές ή μελλοντικές καταστάσεις από υπάρχουσες πυρκαγιές. Τα πέντε βασικά στοιχεία της πρόβλεψης κινδύνου πυρκαγιάς είναι (Γ.Γ.Πολιτικής Προστασίας): 1. μοντέλα τα οποία αντιπροσωπεύουν τη σχέση ανάμεσα στην καύσιμη ύλη, τον καιρό, την τοπογραφία και την επίδρασή τους στην πυρκαγιά 2. ένα σύστημα το οποίο να συγκεντρώνει στοιχεία τα οποία δημιουργούν μετρήσεις πρόβλεψης. 3. μία διαδικασία η οποία να μεταβάλλει τα εισερχόμενα και τα εξερχόμενα στοιχεία και να παρουσιάζει τα δεδομένα. 4. ένα σύστημα επικοινωνίας το οποίο να μοιράζεται τις πληροφορίες για την πρόβλεψη κινδύνου πυρκαγιάς ανάμεσα στις περιοχές. 5. ένα σύστημα διατήρησης στοιχείων που να διατηρεί τα δεδομένα για ιστορική αναφορά. Λόγω της πολυπλοκότητας του φαινομένου των πυρκαγιών και της συμμετοχής πολλών παραγόντων σε αυτό που ορίζουμε σαν κίνδυνο πυρκαγιάς, μεθοδολογικά έχει υιοθετηθεί η ανάπτυξη συστήματος 17

δεικτών και όχι ενός μόνο δείκτη, με επικρατούσα προσέγγιση την ακολουθούμενη από τα αμερικάνικα συστήματα πυρκαγιάς (Ηνωμένων Πολιτειών NFDRS και Καναδά NFFDRS) προσαρμοσμένη στην ιδιαιτερότητα της κάθε χώρας. Βασική επιδίωξη των συστημάτων προσδιορισμού κινδύνου πυρκαγιάς είναι η δυνατότητα παρουσίασης των προβλέψεων με τη μορφή θεματικού χάρτη, που απεικονίζει τον κίνδυνο, όπως αυτός εκτιμάται στα διάφορα γεωγραφικά διαμερίσματα της κάθε χώρας (Nunez R. 1999). Η παρουσίαση των στοιχείων σε μορφή χάρτη, έχει σα σκοπό τη συγκριτική αντιμετώπιση των διαφόρων περιοχών που απεικονίζονται. Ο χάρτης κινδύνου πυρκαγιάς συντάσσεται συνήθως σε ψηφιακή μορφή και μπορεί να αναβαθμίζεται ανά τακτά χρονικά διαστήματα (καθημερινά). Για τη σύνταξη των χαρτών αυτών λαμβάνονται συνήθως υπ όψιν οι προβλέψεις των σχετικών με τις πυρκαγιές καιρικών φαινομένων για το επόμενο 24ωρο, η κατάσταση της βλάστησης καθώς και κάθε άλλη διαθέσιμη πληροφορία που συμβάλλει στον προσδιορισμό της επικινδυνότητας μιας περιοχής σε δεδομένη χρονική στιγμή. Η ακρίβεια του χάρτη εξαρτάται σε πολύ μεγάλο βαθμό από την ακρίβεια των μετεωρολογικών προβλέψεων. Επισημαίνεται ότι η κατάσταση της βλάστησης, ως στοιχείο, συμβάλλει στη συνολικότερη εκτίμηση όσον αφορά τον κίνδυνο πυρκαγιάς και χαρακτηρίζεται από μη συνεχή μεταβολή, αντίθετα με τις μετεωρολογικές συνθήκες που μεταβάλλονται συνεχώς σε ημερήσια βάση. Από το έτος 2003 η Γενική Γραμματεία Πολιτικής Προστασίας προκειμένου να εκτιμήσει την κατάσταση της βλάστησης στην έκδοση του ημερήσιου δελτίου πρόβλεψης κινδύνου πυρκαγιάς που εκδίδει κατά τη διάρκεια της αντιπυρικής περιόδου, χρησιμοποιεί μεταξύ των άλλων και δορυφορικές εικόνες MODIS του δορυφόρου TERRA οι οποίες μετά από ειδική επεξεργασία, παρουσιάζουν με κατάλληλο χρωματικό κώδικα την κατάσταση της βλάστησης (ξηρότητα) για όλη τη χώρα υπό μορφή θεματικού χάρτη. Η μέθοδος υπολογισμού των δεδομένων των χαρτών βασίζεται στον κανονικοποιημένο δείκτη βλάστησης NDVΙ (Normalized Difference Vegetation Index) ή άλλους δείκτες (Εικ. 2). 18

Οι χάρτες αυτοί κατά τη διάρκεια της αντιπυρικής περιόδου αναβαθμίζονται ανά δεκαήμερο, βασιζόμενοι στην επεξεργασία νεότερων (πιο επίκαιρης λήψης) δορυφορικών εικόνων. Η αξιοπιστία των χαρτών ελέγχεται με επιτόπιες παρατηρήσεις. Εικόνα 2. Θεματικός χάρτης στον οποίο απεικονίζεται η κατάσταση της βλάστησης στην Ελλάδα από 15 έως 21 Ιουλίου 2003. Ο χάρτης αυτός προέκυψε μετά από επεξεργασία δορυφορικών εικόνων MODIS TERRA Data. Η κατάσταση της βλάστησης είναι ανάλογη των τιμών του δείκτη βλάστησης NDVI. (Από την ιστοσελίδα της Γενικής Γραμματείας Πολιτικής Προστασίας) Η κατάταξη μιας περιοχής σε κατηγορία υψηλού κινδύνου, μια δεδομένη χρονική στιγμή, δεν σημαίνει ότι θα έχουμε κατ ανάγκη πυρκαγιά στην περιοχή αυτή. Αυτός είναι και ο βασικός λόγος που δίδεται ιδιαίτερη σημασία στη συνεχή καταγραφή του ημερήσιου αριθμού πυρκαγιών, όπως αυτές εμφανίσθηκαν σε διάφορες περιοχές της χώρας, του εμβαδού της καμένης έκτασης ανά πυρκαγιά και των αιτιών που τις προκάλεσαν, με σκοπό την επαλήθευση των προβλέψεων. Η Γενική Γραμματεία Πολιτικής Προστασίας στα πλαίσια των προσπαθειών για την αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση των δασικών πυρκαγιών, κατά τη διάρκεια της αντιπυρικής περιόδου, εκδίδει ημερήσιο 19

δελτίο πρόληψης κινδύνου πυρκαγιάς, υπό μορφή θεματικού χάρτη, στον οποίο απεικονίζονται 5 επίπεδα κινδύνου πυρκαγιάς, όπως αυτά εκτιμώνται στα διάφορα γεωγραφικά συστήματα της χώρας μας. Το μέτρο αυτό οδηγεί στην άμεση λήψη πρόσθετων μέσων πρόληψης και ετοιμότητας από τους φορείς που εμπλέκονται στην αντιμετώπιση των δασικών πυρκαγιών, καθώς και στην αποφυγή άσκοπων επιφυλακών. Στον ημερήσιο χάρτη πρόβλεψης κινδύνου πυρκαγιάς εμφανίζονται τα διοικητικά όρια των Δασαρχείων της χώρας, τα οποία και θεωρούνται ως το ελάχιστο γεωγραφικό διαμέρισμα στο οποίο εκτιμάται ο κίνδυνος. Η εκπόνηση του χάρτη ολοκληρώνεται στις 12:30 της προηγούμενης μέρας από την ημέρα για την οποία ισχύει. Αμέσως μετά τη σύνταξή του ο χάρτης γίνεται γρήγορα διαθέσιμος από την ιστοσελίδα της Γενικής Γραμματείας Πολιτικής Προστασίας (www.civilprotection.gr) από όπου μπορούν να ενημερώνονται όλοι οι εμπλεκόμενοι φορείς, οι εθελοντικές ομάδες πυροπροστασίας, καθώς και όλοι οι ενδιαφερόμενοι πολίτες (Εικ.3). Στο χάρτη διακρίνονται 4 κανονικές κατηγορίες κινδύνου, χαμηλή, μέση, υψηλή και πολύ υψηλή, βαθμολογούμενες αντίστοιχα με αριθμούς από το 1 ως το 4. Η κατηγορία με αριθμό 5, κατά κανόνα, εμφανίζεται σπάνια στο χάρτη. Η κατηγορία αυτή αντιστοιχεί σε κατάσταση συναγερμού. Τα κριτήρια για τον καθορισμό των κατηγοριών αυτών είναι οι προβλέψεις των καιρικών φαινομένων (θερμοκρασία, σχετική υγρασία, άνεμοι) και η κατάσταση της βλάστησης. Όσο επιβαρυντικός είναι καθένας από αυτούς τους παράγοντες τόσο ανεβαίνει η κατηγορία κινδύνου. 20

Εικόνα 3. Χάρτης πρόβλεψης κίνδυνου πυρκαγιάς που εκδόθηκε από την Γενική Γραμματεία Πολιτικής Προστασίας για την 11-08-2007 (περίοδος των μεγάλων πυρκαγιών). Η έννοια των κατηγοριών κινδύνου έχει ως εξής: Κατηγορία κινδύνου 1 (χαμηλή) Η πιθανότητα για εκδήλωση πυρκαγιάς δεν είναι ιδιαίτερα υψηλή. Εάν εκδηλωθεί πυρκαγιά, οι συνθήκες (κατάσταση καύσιμης ύλης, μετεωρολογικές συνθήκες) δε θα ευνοήσουν τη γρήγορη εξέλιξη της. Κατηγορία κινδύνου 2 (μέση) Ο κίνδυνος είναι συνήθης για την θερινή περίοδο. Εφόσον υπάρξει αποτελεσματική αντίδραση σε κάθε εκδηλούμενη πυρκαγιά δεν πρέπει να υπάρξουν προβλήματα ελέγχου. Ο δασοπυροσβεστικός μηχανισμός θα πρέπει να είναι στην κανονική του, για την αντιπυρική περίοδο, στελέχωσή του και ετοιμότητα. Κατηγορία κινδύνου 3 (υψηλή) Ο κίνδυνος είναι υψηλός. Αναμένονται πολλές πυρκαγιές μέσης δυσκολίας ή αρκετές πυρκαγιές που είναι δύσκολο να αντιμετωπισθούν. Και στις δύο περιπτώσεις είναι απαραίτητο να καταβληθεί κάθε προσπάθεια για την άμεση κινητοποίηση του μηχανισμού σε κάθε επεισόδιο, την αποφυγή της οποιασδήποτε χρονοτριβής και της αποστολής επαρκών δυνάμεων για να ολοκληρωθεί γρήγορα το έργο 21

της κατάσβεσης δεδομένης της υπάρχουσας δυσκολίας. Με καλή οργάνωση και ετοιμότητα οι δυνάμεις του Πυροσβεστικού Σώματος αναμένεται να αντιμετωπίσουν τις δυσκολίες με επιτυχία. Κατηγορία κινδύνου 4 (πολύ υψηλή) Ο κίνδυνος είναι ιδιαίτερα υψηλός. Ο αριθμός των πυρκαγιών πιθανόν να είναι αρκετά μεγάλος, αλλά, το κυριότερο η φωτιά μπορεί να πάρει μεγάλες διαστάσεις αν ξεφύγει από την αρχική προσβολή. Απαιτείται απόλυτη ετοιμότητα και πλήρης στελέχωση των δυνάμεων καταστολής και παραμονή του προσωπικού σε επαφή με τις υπηρεσίες. Όλες οι εμπλεκόμενες υπηρεσίες (Νομαρχίες, ΟΤΑ, Δασικές Υπηρεσίες κλπ,) τίθενται σε επιφυλακή και δρουν σε αρωγή του έργου του Πυροσβεστικού Σώματος σύμφωνα με τα προβλεπόμενα στα αντιπυρικά σχέδια για την κατάσταση κινδύνου κατηγορίας 4 (π.χ οι περιπολίες πρόληψης και η αστυνόμευση των κρίσιμων δασικών εκτάσεων). Κατηγορία κινδύνου 5 (κατάσταση συναγερμού) Ο κίνδυνος είναι ακραίος. Οι συνθήκες (ισχυρός άνεμος, χαμηλή σχετική υγρασία, υψηλή σχετικά θερμοκρασία κλπ.) είναι πιθανό να οδηγήσουν σε ανεξέλεγκτη κατάσταση με μεγάλο αριθμό πυρκαγιών ακραίας συμπεριφοράς. Επειδή αυτές οι δυσκολίες είναι δυνατόν να ξεπεράσουν τις συνολικές δυνατότητες του δασοπυροσβεστικού μηχανισμού, απαιτείται να μεγιστοποιηθούν οι προσπάθειες πρόληψης και η ετοιμότητα του μηχανισμού για άμεση επέμβαση με όλες του τις δυνάμεις. Για την περίπτωση αυτή πρέπει να υπάρχει στο αντιπυρικό σχέδιο αλλά και σε κάθε εμπλεκόμενο στις πυρκαγιές φορέα κατάλληλους σχεδιασμούς ετοιμότητας (αύξηση επιφυλακής προσωπικού, διατήρηση επαφής με όλο το προσωπικό και έλεγχοι ετοιμότητας επίγειες και εναέριες περιπολίες, μηνύματα ενημέρωσης των πολιτών, πλήρης κινητοποίηση Νομαρχιών, στενή παρακολούθηση της κατάστασης με την ΕΜΥ, κλπ) και συντονισμού με τους άλλους φορείς. Επίσης πρέπει να δίδονται ιδιαίτερες οδηγίες στο προσωπικό. 3.5 ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ 22

Οι δασικές πυρκαγιές εξαρτώνται ουσιαστικά από δυο ειδών παράγοντες: μόνιμους και μεταβλητούς: Μόνιμοι παράγοντες θεωρούνται: η βλάστηση, το υψόμετρο ( επηρεάζει το είδος της βλάστησης), η τοπογραφία του εδάφους και η έκθεση των κλιτύων. Στο σημείο αυτό θα θέλαμε να προσθέσουμε τον ανθρώπινο παράγοντα ο οποίος λαμβάνεται σοβαρά υπ όψιν σε πολλές μελέτες διεθνώς. Ισχύουν οι γενικότεροι κανόνες: Είδος βλάστησης. Τα κωνοφόρα έχουν μεγαλύτερο βαθμό επικινδυνότητας πυρκαγιάς από τα πλατύφυλλα. Υψόμετρο. Τα χαμηλότερα υψόμετρα είναι πιο επικίνδυνα για πυρκαγιές (πιο εύφλεκτη ζώνη βλάστησης, λιγότερη υγρασία) Κλίση εδάφους. Μεγαλύτερη κλίση εδάφους επιταχύνει την εξάπλωση πυρκαγιάς. Έκθεση. Οι νότιες και δυτικές εκθέσεις έχουν μεγαλύτερο κίνδυνο πυρκαγιάς από τις βόρειες και ανατολικές. Ανθρώπινος παράγοντας. Οι απόψεις διίστανται στο αν περιοχές κοντά σε δρόμους και ανθρώπινη δραστηριότητα, έχουν μεγαλύτερο κίνδυνο πυρκαγιάς διότι παράλληλα διευκολύνεται ο γρήγορος εντοπισμός και πρόσβαση των μέσων κατάσβεσης. Οι μεταβλητοί παράγοντες είναι: η υγρασία, η θερμοκρασία, ο άνεμος, οι βροχοπτώσεις. Στην παρούσα μελέτη εξετάζεται το περιβάλλον του ορεινού όγκου του Χολομώντα μόνο από πλευράς μόνιμων παραγόντων, δηλαδή βλάστησης (καύσιμης ύλης), κλίσης εδάφους και ανθρώπινου παράγοντα (μέσω του οδικού δικτύου). Αυτό σημαίνει ότι δε λαμβάνονται υπ όψιν μεταβλητοί παράγοντες αφού σε τέτοιου μικρού μεγέθους έκταση επηρεάζουν το ίδιο όλη την έκταση. Εξάλλου πολλοί από αυτούς τους παράγοντες εμπεριέχονται στους μόνιμους (π.χ. τα κωνοφόρα περιέχουν περισσότερη υγρασία από τα πλατύφυλλα). Η παρούσα μελέτη επιχειρεί να παρουσιάσει τα σημεία εκείνα μέσα στην περιοχή μελέτης που έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να αποτελέσουν, είτε σημεία έναρξης πυρκαγιών, είτε σημεία γρήγορης εξάπλωσης αυτών αναλύοντας τους ανωτέρω 3 παράγοντες. H περιοχή μελέτης ήταν 23

περιορισμένης έκτασης, σε αντίθεση με την σημερινή πρακτική στην Ελλάδα όπου ελάχιστο διοικητικό όριο θεωρείται το όριο ευθύνης του εκάστοτε Δασαρχείου και έτσι μεγάλες εκτάσεις είναι δυνατόν να θεωρούνται συνολικά επικίνδυνες, ενώ στην ουσία ο βαθμός επικινδυνότητας εντός των εκτάσεων αυτών ποικίλλει. Ως προς τη βλάστηση εκτιμήθηκε η επικινδυνότητα χρησιμοποιώντας δορυφορική εικόνα ΕΤΜ+ από τον δορυφόρο Landsat, στην οποία μετά από τεχνικές βελτίωσης (συγχώνευση, μετασχηματισμοί σε κύριες συνιστώσες, Tasseled Cap και NDVI) έγινε ταξινόμηση για τον διαχωρισμό των ομάδων επικινδυνότητας. Ως προς την κλίση δημιουργήθηκε ένα αρχείο κλίσεων που προήλθε από το αρχείο DTM και ορίστηκαν οι ομάδες επικινδυνότητας. Στη συνέχεια ψηφιοποιήθηκαν οι δρόμοι της περιοχής και δημιουργήθηκαν 3 ζώνες απόστασης από αυτούς, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν για τον ορισμό των ομάδων επικινδυνότητας αυτής της κατηγορίας. Όλοι οι ανωτέρω παράγοντες χρησιμοποιήθηκαν στην ανάλυση ενός Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών με συγκεκριμένο συντελεστή βάρους για τον καθένα, από την οποία προέκυψε ο χάρτης επικινδυνότητας πυρκαγιάς της περιοχής. Στη συνέχεια δημιουργήθηκε και ένας χάρτης δυσκολίας κατάσβεσης πυρκαγιάς για την ίδια περιοχή χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του προηγούμενου χάρτη. 4. ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τηλεπισκόπηση είναι η επιστήμη που ασχολείται με τη συλλογή δεδομένων χωρίς φυσική επαφή και την παραπέρα επεξεργασία αυτών. 24

Η εφαρμογή της τηλεπισκόπησης στη Δασοπονία έχει μεγάλη σημασία λόγω του οικονομικού χαρακτήρα των δασών, αλλά και των πολλών υπηρεσιών που προσφέρει. Επιπλέον τα δασικά συστήματα δεν είναι στατικά, αλλά έχουν συνεχείς μεταβολές, πράγμα που επιτάσσει τη συνεχή παρατήρηση και καταγραφή τους. Η πιο διαδεδομένη περίπτωση είναι αυτή των δορυφορικών δεδομένων. Η χρησιμότητά τους βρίσκει εφαρμογή στη χαρτογράφηση δασών, ταξινόμηση βλάστησης, δασικές απογραφές, δασικές πυρκαγιές. Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκαν εικόνες ΕΤΜ+ από το δορυφόρο Landsat 7. 4.2 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ 4.2.1 ΘΕΜΑΤΙΚΟΣ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΟΣ ETΜ+ ΤΟΥ ΔΟΡΥΦΟΡΟΥ LANDSAT 7 Μετά το Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, η εξέλιξη της δορυφορικής τεχνολογίας ήταν ταχύτατη. Πολλοί δορυφόροι εκτοξεύτηκαν με σκοπούς, είτε στρατιωτικούς, είτε επιστημονικούς με πρωτοπόρους τις Η.Π.Α και πρώην Ε.Σ.Σ.Δ, ενώ και η Ευρώπη συμμετείχε δυναμικά τα τελευταία χρόνια. Ανάλογη εξέλιξη είχαν και τα συστήματα καταγραφής που έφεραν οι δορυφόροι, από φωτογραφικές μηχανές μέχρι σαρωτές και χαρτογράφους. Ο δορυφόρος LANDSAT 7, του οποίου εικόνα χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία, είναι αμερικανικός δορυφόρος τρίτης γενιάς και φέρει τον ενισχυμένο θεματικό χαρτογράφο (ΕTM+) (Εικ. 4,5). Ο θεματικός χαρτογράφος καταγράφει δεδομένα από τη Γη σε επτά φασματικούς διαύλους και έχει διακριτική ικανότητα 30m. (60m. ο θερμικός, 15m ο πανχρωματικός). Οι δίαυλοι (κανάλια) και οι εφαρμογές τους είναι οι εξής: 25

Φασματικός δίαυλος 1 (0,45-0,515μm, μπλε). Κατάλληλος να διεισδύει στο νερό, για τη χαρτογράφηση παράκτιων περιοχών και τη διάκριση εδάφους- βλάστησης. Φασματικός δίαυλος 2 (0,525-0,605μm, πράσινη). Κατάλληλος για τη μέτρηση της ορατής πράσινης ανακλούμενης ακτινοβολίας που καθορίζει την υγιή βλάστηση. Φασματικός δίαυλος 3 (0,63-0,69μm, ερυθρή). Κατάλληλος για διάκριση μεταξύ της βλάστησης λόγω της διαφορετικής απορρόφησής της από την χλωροφύλλη των φυτών. Φασματικός δίαυλος 4 (0,75-0,90μm, κοντινή υπέρυθρη). Κατάλληλος για τον υπολογισμό της βιομάζας. και την οριοθέτηση υδάτινων μαζών. Φασματικός δίαυλος 5 (1,55-1,75μm, κοντινή υπέρυθρη). Κατάλληλος για τον υπολογισμό της υγρασίας στα φυτά και στο έδαφος και τον διαχωρισμό των σύννεφων από τα χιόνια. Φασματικός δίαυλος 6 (10,40-12,5μm, θερμική υπέρυθρη). Κατάλληλος για θερμική χαρτογράφηση. Φασματικός δίαυλος 7 (2,09-2,35μm, μέση υπέρυθρη). Κατάλληλος για τη διάκριση πετρωμάτων και για υδροθερμική χαρτογράφηση. Εικόνα 4. Ο δορυφόρος Landsat 7 26

Εικόνα 5. Η εικόνα ΕΤΜ+ του δορυφόρου Landsat 7 που χρησιμοποιήθηκε, με οριοθετημένη την περιοχή μελέτης (B=1, G=2, R=3) 4.2.2 ΔΙΑΚΡΙΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Τα δεδομένα συλλέγονται από τους δορυφόρους σε ψηφιακή μορφή και αποτελούνται από διακριτά στοιχεία εικόνας, τα λεγόμενα pixels τα οποία χαρακτηρίζονται από την τιμή έντασης με βάση την ανακλώμενη ακτινοβολία από την επιφάνεια της γης. Διακριτική ικανότητα θεωρείται η δυνατότητα των δορυφορικών καταγραφέων να καταγράψουν λεπτομέρειες της επιφάνειας της γης. Απ αυτήν εξαρτάται πόσο αξιοποιήσιμες είναι οι πληροφορίες που παίρνονται. Υπάρχουν οι εξής κατηγορίες διακριτικής ικανότητας (Τσακίρη-Στρατή 2006, Καρτέρης 1994): α) Χωρική διακριτική ικανότητα. Καθορίζει ποια είναι η ελάχιστη απόσταση μεταξύ δύο αντικειμένων που μπορεί να διακρίνει ο αισθητήρας. (Τσακίρη-Στρατή 2006). Στην περίπτωση του ΕTM+ η ικανότητα αυτή είναι 30Χ30m. (15Χ15 στην παγχρωματική, 60Χ60 στο θερμικό δίαυλο). β) Φασματική διακριτική ικανότητα. Έχει σχέση με το εύρος της φασματικής περιοχής στην οποία είναι ευαίσθητος ο αισθητήρας. Στον 27

ΕTM+ ο πρώτος δίαυλος έχει εύρος 0,065μm, ο δεύτερος 0,085μm κ.λ.π. Η σημασία της είναι ανάλογη με την ακρίβεια που επιδιώκουμε στον διαχωρισμό χαρακτηριστικών. γ) Ραδιομετρική διακριτική ικανότητα. Αναφέρεται στην ικανότητα διάκρισης του πλήθους ψηφιακών επιπέδων που χρησιμοποιούνται για να εκφράσουν τα δεδομένα που συλλέγονται. Για τον ΕTM+ οι τιμές είναι 256 (8 bit). 5. ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 5.1 ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΔΙΟΡΘΩΣΗ-ΟΡΘΟΑΝΑΓΩΓΗ Αποσκοπεί στην εύρεση της ακριβούς γεωγραφικής θέσης των pixels καθώς και στη διόρθωση εξαιτίας του αναγλύφου. Η λανθασμένη θέση οφείλεται στην κίνηση της γης, στην κίνηση του δορυφόρου, την υψομετρική διαφορά κ.λ.π. και έτσι παρουσιάζονται συστηματικά και τυχαία σφάλματα. 28

Στην ορθοαναγωγή θα γίνει χρήση χαρτών μεγάλης ακριβείας για την εύρεση των σημείων ελέγχου, βάση των οποίων θα στηριχθεί η διόρθωση όλης της εικόνας. Η διαδικασία έχει τα εξής στάδια: Επιλογή του κατάλληλου γεωμετρικού μοντέλου του δορυφόρου Landsat και εισαγωγή του DTM Επιλέγεται το μοντέλο του δορυφόρου, ορίζεται στο Elevation file το DTM που θα χρησιμοποιηθεί καθώς και η χαρτογραφική προβολή που είναι το ΕΓΣΑ 87. Επιλογή των σημείων ελέγχου στην εικόνα Αρχικά πληκτρολογούνται οι συντεταγμένες των σημείων ως Χref, Yref και Zref και αναγνωρίζονται τα σημεία πάνω στην εικόνα. Εμφανίζονται αυτόματα οι συντεταγμένες Xinput, Yinput. Μετά το τέταρτο σημείο αρχίζουν να εμφανίζονται τα μέσα τετραγωνικά σφάλματα RMS για κάθε σημείο (Εικ. 6) Τελικά η ορθοαναγωγή της πολυφασματικής εικόνας έδωσε τα εξής σφάλματα Χresidual=2,7966m Yresidual=8,6391m RMSerror =9,0805m Η ίδια διαδικασία ακολουθείται και για την παγχρωματική με τα εξής σφάλματα Χresidual=3,2547m Yresidual=9,4487m RMSerror =11,0234m Οι μονάδες είναι σε μέτρα διότι η πρωτογενής εικόνα είναι προσανατολισμένη και ανηγμένη στο παγκόσμιο σύστημα WGS 84 και είχε συντεταγμένες εκφρασμένες σε μέτρα. 29

Εικόνα 6. Τα σημεία που χρησιμοποιήθηκαν ως control και check points Επαναδειγματοληψία της εικόνας Η διαδικασία έχει ως εξής: α) σχηματισμός ενός γεωγραφικά διορθωμένου κανάβου, από τα σημεία ελέγχου στο χάρτη. β) μετατροπή των συντεταγμένων κάθε pixel του κανάβου, ώστε να προσδιοριστούν οι αντίστοιχες συντεταγμένες στα μη διορθωμένα δεδομένα. γ) μετατροπή της τιμής έντασης των pixels των δορυφορικών δεδομένων σ αυτά του κανάβου με μια μέθοδο παρεμβολής. Επιλέγεται η μέθοδος της δικυβικής παρεμβολής κατά την οποία η τιμή έντασης υπολογίζεται μέσω μιας κυβικής προσέγγισης των τιμών 16 πλησιέστερων ψηφίδων Η υποβάθμιση της διακριτικής ικανότητας είναι μικρότερη σε σχέση με τις άλλες μεθόδους (Τσακίρη-Στρατή 2006). 5.2 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΗΣ ΕΙΚΟΝΑΣ 30

5.2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Βελτίωση της εικόνας είναι η διαδικασία βελτίωσης της οπτικής εμφάνισης της εικόνας με σκοπό την καλύτερη παρατήρηση κι επεξεργασία. Υπάρχουν γενικά τρεις μεγάλες κατηγορίες: η ραδιομετρική, η χωρική και η φασματική βελτίωση. 5.2.2 ΡΑΔΙΟΜΕΤΡΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ Μπορεί να είναι είτε τεχνικές στο χώρο της εικόνας είτε στο χώρο των χωρικών συχνοτήτων. Στην πρώτη κατηγορία ανήκει η ενίσχυση της αντίθεσης της εικόνας με τροποποίηση του ιστογράμματος. Η αντίθεση έχει σχέση με το εύρος τιμών έντασης (τόνους του γκρι). Π.χ αν οι τιμές σε μία εικόνα κυμαίνονται από 80 ως 150 τότε με τη ενίσχυση το εύρος μπορεί να μεγαλώσει από 0 ως 255. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι συγκεντρωμένες τιμές να «ανοίγουν» τονίζοντας έτσι περισσότερο τις μικροαντιθέσεις των γκρι τόνων και κατά συνέπεια τον καλύτερο διαχωρισμό αντικειμένων. Η πιο διαδεδομένη και απλή μέθοδος είναι η γραμμική ενίσχυση. Οι αρχικές τιμές κατανεμήθηκαν εκ νέου με χρησιμοποίηση νέων άκρων και τις ενδιάμεσες τιμές να κλιμακώνονται μεταξύ των δύο άκρων ανάλογα με την αρχική κατανομή. 5.2.3 ΧΩΡΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ (ΣΥΓΧΩΝΕΥΣΗ ΤΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ) 5.2.3.1 Εισαγωγή Τα δεδομένα των εικόνων που παρέχουν οι τηλεπισκοπικοί δορυφόροι, που παρατηρούν τη γήινη επιφάνεια, είναι δυνατόν να καλύπτουν διαφορετικές περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, καθώς μπορεί να έχουν και διαφορετικές χωρικές, χρονικές και ραδιομετρικές 31

αναλύσεις. Για την πλήρη εκμετάλλευση όλων αυτών των εικόνων αναπτύχθηκαν τεχνικές συγχώνευσης για τη δημιουργία νέων συνθετικών εικόνων με τα καλύτερα χαρακτηριστικά των αρχικών. Η συγχώνευση συνδυάζει, με τη χρήση κατάλληλων αλγόριθμων, δεδομένα από διαφορετικούς αισθητήρες με διαφορετικές αναλύσεις για τη βελτίωση της αναγνωσιμότητας των εικόνων της χαμηλότερης ανάλυσης. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται συγχώνευση, merging ή fusion, πολυδιάστατων εικόνων ή όξυνση, sharpening, της εικόνας με τη μικρότερη χωρική ανάλυση (Τσακίρη-Στρατή 2004). Στην συγχώνευση το προϊόν έχει τη χωρική ανάλυση της εικόνας με τη μεγαλύτερη χωρική ανάλυση, η οποία συνήθως είναι μία πανχρωματική εικόνα, και τα φασματικά χαρακτηριστικά της πολυφασματικής. Η αύξηση της χωρικής ανάλυσης αυξάνει την ακρίβεια της θεματικής χαρτογράφησης και χρησιμεύει σε εφαρμογές όπου απαιτούνται δεδομένα με μεγάλη χωρική ανάλυση, όπως για παράδειγμα σε μελέτες αστικού περιβάλλοντος. Ενώ τα φασματικά χαρακτηριστικά είναι χρήσιμα για την αναγνώριση χαρακτηριστικών όπως τα δέντρα, το νερό, το έδαφος, το τσιμέντο κλπ. Για να είναι δυνατή η συγχώνευση δύο εικόνων θα πρέπει να έχουν αναχθεί στο ίδιο σύστημα αναφοράς, να καλύπτουν ακριβώς την ίδια γεωγραφική περιοχή και να έχουν τις ίδιες διαστάσεις (το ίδιο πλήθος ψηφίδων/ γραμμή και ψηφίδων/ στήλη). Για την καλύτερη αντιστοίχηση των αντίστοιχων γεωγραφικά ψηφίδων στις δύο εικόνες, θα πρέπει πριν τη συγχώνευση να γίνει εγγραφή της εικόνας με τη μικρότερη χωρική ανάλυση στην εικόνα με τη μεγαλύτερη χωρική ανάλυση. Επίσης, για μεγαλύτερη ακρίβεια στην αντιστοίχηση, και ιδιαίτερα όταν πρόκειται για ορεινές περιοχές, θα πρέπει οι εικόνες πριν την εγγραφή να υφίστανται ορθοαναγωγή. Η επαναδειγματοληψία γίνεται στη διάσταση της εικόνας υψηλής χωρικής ανάλυσης. Ακόμα οι δύο προς συγχώνευση εικόνες θα πρέπει να έχουν ένα λογικό βαθμό ραδιομετρικής συσχέτισης για ένα καλό αποτέλεσμα. Οι συνθετικές εικόνες παρουσιάζουν τεχνουργήματα εάν έχουν προέλθει από εικόνες με φτωχή συσχέτιση. 32

Θα εφαρμοστεί εδώ για την εικόνα Landsat μεταξύ της πολυφασματικής και της πανχρωματικής ώστε η χωρική ανάλυση της πολυφασματικής να βελτιωθεί και να φτάσει στα 15 μέτρα από τα 30. Αυτό θα βοηθήσει μετέπειτα και στην καλύτερη ταξινόμηση των pixels. 5.2.3.2 Εγγραφή της εικόνας Πριν την συγχώνευση πρέπει να προηγηθεί η εγγραφή της εικόνας με τη χαμηλότερη χωρική ανάλυση στην υψηλότερη. Δηλαδή της πολυφασματικής των 30 μέτρων στην πανχρωματική των 15 μέτρων ώστε να έχουμε σύμπτωση των αντίστοιχων σημείων. Επειδή οι εικόνες προέρχονται από τον ίδιο αισθητήρα η σύμπτωση αυτή αναμένεται να είναι εύκολη. Η διαδικασία είναι η εξής: Εμφάνιση των εικόνων στο περιβάλλον του προγράμματος Επιλογή του γεωμετρικού μοντέλου Αναγνώριση των σημείων ελέγχου Επαναδειγματοληψία της εικόνας Επειδή ο μετασχηματισμός μιας εικόνας αλλάζει πάντα τις θέσεις των ψηφίδων στην εικόνα η εγγραφή ολοκληρώνεται με την διαδικασία της επαναδειγματοληψίας (resampling). Το πρόγραμμα προσφέρει 3 μεθόδους. Θα χρησιμοποιηθεί η μέθοδος της δικυβικής παρεμβολής. 5.2.3.3 Αποκοπή περιοχής μελέτης Τελευταίο στάδιο πριν την διαδικασία της συγχώνευσης αποτελεί η αποκοπή των εικόνων ώστε να απεικονίζουν ακριβώς την ίδια περιοχή και οι ακραίες ψηφίδες να έχουν τις ίδιες συντεταγμένες. Για αυτό τον λόγο με την χρήση ΑΟΙ του προγράμματος ορίζεται η κοινή περιοχή ως αρχείο.aoi. Στη συνέχεια επιλέγουμε Interpreter-Utilities-Subset. Αρχείο εισόδου η πολυφασματική εικόνα και αρχείο εξόδου η αποκομένη εικόνα 33

χρησιμοποιώντας το αρχείο.aoi που δημιουργήσαμε πριν. Η ίδια διαδικασία εφαρμόζεται και για την πανχρωματική με το ίδιο αρχείο.aoi 5.2.3.4 Συγχώνευση Ως high resolution εικόνα εισάγεται η πανχρωματική και ως Multispectral η πολυφασματική. Μέθοδος παρεμβολής για την επαναδειγματολειψία ορίζεται η δικυβική παρεμβολή. Ως μέθοδος συγχώνευσης επιλέγεται η μέθοδος των κυρίων συνιστωσών. Σύμφωνα με διάφορες μελέτες (Κούτσιος 2002) αυτή η μέθοδος δίνει καλύτερα αποτελέσματα στη βλάστηση γιατί δίνει μεγαλύτερη φασματική απόσταση στις φασματικές υπογραφές χωρίς να χάνεται η γεωμετρική ακρίβεια. Η συνθετική εικόνα εμφανίζεται στην εικόνα 7. Εικόνα 7. Η πολυφασματική εικόνα Landsat μετά την συγχώνευση(r=3, G=2, B=1) 34

5.2.4 ΦΑΣΜΑΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ 5.2.4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σ αυτή την κατηγορία ανήκουν οι δείκτες βλάστησης, η ανάλυση στις κύριες συνιστώσες και ο μετασχηματισμός Tasseled Cap. Ο σκοπός των τεχνικών αυτών είναι η εξαγωγή νέων διαύλων καταλληλότερων για οπτική ερμηνεία. 5.2.4.2 Ανάλυση στις κύριες συνιστώσες (PCA) 5.2.4.2.1 Εισαγωγή Ο μετασχηματισμός στις κύριες συνιστώσες (principal components analysis) χρησιμοποιεί τον πίνακα συμμεταβλητότητας που είναι μία στατιστική τεχνική για τη βελτίωση των εικόνων η οποία επιτρέπει τη συμπίεση των δεδομένων (Τσακίρη-Στρατή 2006). Με τη συμπίεση αυτή δε χάνονται οι εσωτερικές σχέσεις. Στην πολυφασματική εικόνα οι δίαυλοι παρουσιάζουν ποιοτική και ποσοτική συσχέτιση μεταξύ τους. Ο βαθμός συσχέτισης μεταξύ των διαύλων δίνεται με τη βοήθεια του πίνακα συσχέτισης. Οι κύριες συνιστώσες είναι τα ιδιοδιανύσματα χ του πίνακα συμμεταβλητότητας Σ των αρχικών δεδομένων και ισχύει: Σχ= λχ οι τιμές της παραμέτρου λ που δίνουν λύση στην παραπάνω σχέση ονομάζονται ιδιότιμες του Σ. Το άθροισμα των ιδιοτιμών του πίνακα Σ είναι πάντοτε ίσο με το άθροισμα των διαγώνιων στοιχείων του. Τα διαγώνια στοιχεία του Σ εκφράζουν τη μεταβλητότητα κάθε διαύλου. Έτσι μετά την εφαρμογή της 35

μεθόδου ο διαγώνιος πίνακας με τις ιδιοτιμές είναι ο πίνακας μεταβλητότητας των νέων δεδομένων. Άρα η ολική μεταβλητότητα των δεδομένων είναι αμετάβλητη προ και μετά τα του PCA και κάθε ιδιοτιμή λ εκφράζει τη μεταβλητότητα του κάθε ψευτοδίαυλου, δηλαδή του νέου δίαυλου που προκύπτει μετά την PCA. Η νέα εικόνα έχει ίδιες διαστάσεις με την αρχική (πλήθος διαύλων) και την ίδια μεταβλητότητα. Η διαφορά είναι ότι κατανέμεται σύμφωνα με τις αντίστοιχες ιδιοτιμές σε κάθε κύρια συνιστώσα PCI. Η περιεχόμενη πληροφορία σε κάθε δίαυλο είναι ανάλογη της μεταβλητότητας του. Έτσι ένας ψευτοδίαυλος με μικρή μεταβλητότητα (λίγη πληροφορία) μπορεί να παραληφθεί που σημαίνει και μικρότερες διαστάσεις των μετασχηματισμένων δεδομένων. Επιπλέον το κέρδος από τον μετασχηματισμό PCA του συστήματος είναι ότι υφίσταται αυτό μετάθεση και στροφή ώστε στο χώρο των νέων διαύλων τα δεδομένα να φαίνονται καλύτερα. 5.2.4.2.2 Εφαρμογή Η συνθετική εικόνα Landsat θα μετασχηματιστεί στις κύριες συνιστώσες γιατί έτσι στους νέους διαύλους τα δεδομένα φαίνονται πολύ καλύτερα και διευκολύνεται πάρα πολύ και η εύρεση των «περιοχών εκπαίδευσης» κατά την διαδικασία της ταξινόμησης που θα ακολουθήσει. Επιπλέον έχουμε μικρότερες διαστάσεις των νέων δεδομένων. Αν στις μετασχηματισμένες εικόνες δοθούν ως χρώματα R=1, G=2, B=3 φαίνεται ότι ήδη δημιουργείται μιας μορφής ταξινόμηση και διαχωρισμός της βλάστησης από τα άγονα και χαμηλής βλάστησης εδάφη (χωράφια κ.λ.π.) (Εικ. 8). 36

Εικόνα 8. Εικόνα Landsat μετά την εφαρμογή μετασχηματισμού στις κύριες συνιστώσες. Έχουν δοθεί τα χρώματα Red=pc1, Green=pc2, Blue=pc3. 5.2.4.3 Μετασχηματισμός Tasseled Cap 5.2.4.3.1 Εισαγωγή Ο μετασχηματισμός Tasseled Cap (TCT) είναι ένας γραμμικός μετασχηματισμός ο οποίος βελτιώνει την εμφάνιση της εικόνας για μελέτες βλάστησης / φυτικής κάλυψης (Δερμάνης 2002). Οι συντελεστές του μετασχηματισμού είναι μία συνάρτηση του πίνακα συμμεταβλητότητας των δεδομένων. Οι TC δίαυλοι μπορούν να ερμηνευτούν με βάση τα φυσικά χαρακτηριστικά της σκηνής ενώ η ερμηνεία αλλάζει από εικόνα σε εικόνα. Το 1976 οι KAUTH και THOMAS ανέπτυξαν ένα μετασχηματισμό που προβάλει την πληροφορία του εδάφους και της βλάστησης σε ένα απλό επίπεδο. Παρατήρησαν ότι στο διάγραμμα της διασποράς των ψηφίδων MSS 37

εικόνας γεωργικής σκηνής παρουσιάζονται οι ψηφίδες σε προκαθορισμένες θέσεις σύμφωνα με τις ιδιότητές τους. Η ανάπτυξη καλλιέργειας παρέχει ένα σχήμα που περιγράφεται ως Tasseled Cap, με μία βάση που ονομάζεται επίπεδο των εδαφών. Οι ψηφίδες της καλλιέργειας δημιουργούν αυτό το σχήμα καθώς η καλλιέργεια αυξάνει και πλησιάζει στο επίπεδο των εδαφών και η πρόοδος της καλλιέργειας είναι στο στάδιο γήρανσης. Ουσιαστικά έχουμε τέσσερις άξονες. Ο πρώτος άξονας ονομάζεται SOIL BRIGHTNESS και ορίζεται με την υπογραφή των χωρίς βλάστηση περιοχών. Ο δεύτερος άξονας ορθογώνιος στον πρώτο, ονομάζεται GREENESS και προέρχεται από την υπογραφή της βλάστησης. Ο τρίτος άξονας, ορθογώνιος στους δύο πρώτους, ονομάζεται YELLOWNESS και δείχνει την γερασμένη βλάστηση λόγω ωρίμανσης ή WETNESS και δείχνει την παρουσία υγρασίας. Ο τέταρτος άξονας ορθογώνιος στους υπόλοιπους που ονομάζεται NONSUCH ή HAZE για τα δεδομένα χωρίς σημαντικά χαρακτηριστικά εδάφους, πρασινότητας ή κιτρινίσματος της βλάστησης. Το κίνητρο για την ανάπτυξη του TCT ήταν να βρεθεί ένα σταθερό σετ αξόνων στο χώρο των διαύλων που να αναπαριστά τις φυσικές ιδιότητες της εξελισσόμενης καλλιέργειας στη μεσοδυτική Αμερική. Το ζητούμενο στην παρούσα μελέτη ήταν να ερευνηθεί αν ο μετασχηματισμός αυτός θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και στη δασική επιστήμη ως προς την καταγραφή διαφορετικών ομάδων βλάστησης. Δηλαδή μία άλλη χρήση του μετασχηματισμού από αυτήν για την οποία αρχικά δημιουργήθηκε. 5.2.4.3.2 Εφαρμογή Στην εικόνα Landsat εφαρμόζεται και ο μετασχηματισμός Tasseled Cap (Εικ. 9). Με την εφαρμογή στους διαύλους των χρωμάτων TC1=Red, TC2=Green, TC3=Blue έχουμε τα εξής αποτελέσματα: με κόκκινο στην εικόνα φαίνονται οι γυμνές ή αστικές ή με λίγη βλάστηση εκτάσεις (π.χ. χωράφια) που ανακλούν κυρίως στον πρώτο δίαυλο (Brightness). Με πράσινο οι εκτάσεις με έντονη βλάστηση που ανακλούν στο δεύτερο δίαυλο (greeness). Με μπλε οι εκτάσεις που ανακλούν στον τρίτο δίαυλο (wetness). 38