ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ, ΔΙΑ ΒΙΟΥ ΜΑΘΗΣΗΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΕΙΔΙΚΗ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΤΩΝ ΔΡΑΣΕΩΝ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟΥ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑ ΒΙΟΥ ΜΑΘΗΣΗΣ ΚΑΙ ΣΤΟΥΣ ΤΟΜΕΙΣ ΤΗΣ ΈΡΕΥΝΑΣ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΚΑΙΝΟΤΟΜΊΑΣ Ε.Υ.Δ.Ε. Ε.Τ.Α.Κ.) ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ «ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΤΙΚΟΤΗΤΑ & ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ» ΚΑΙ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΩΝ ΣΕ ΜΕΤΑΒΑΣΗ ΕΣΠΑ 2007-2013 έν τω ρ ΕΘΝΙΚΟ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΔΡΑΣΗ ΕΘΝΙΚΗΣ ΕΜΒΕΛΕΙΑΣ «ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ» Υδ ρο μ ΠΡΑΞΗ Ι:«Συνεργατικά έργα μικρής και μεσαίας κλίμακας» «ΥΔΡΟΜΕΝΤΩΡ: ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ yr ig ht - ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΟΣΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΑΓΡΟΤΙΚΩΝ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΥΠΟ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΛΛΑΓΗΣ. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗ ΛΕΚΑΝΗ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΗΣ ΛΙΜΝΗΣ ΚΑΡΛΑΣ.» ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ op Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Ι.Ε.ΤΕ.Θ. Ινστιτούτο Έρευνας και Τεχνολογίας Θεσσαλίας ΦΟΡΕΑΣ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΟΙΚΟΝΑΠΤΥΞΗΣ ΚΑΡΛΑΣ, ΜΑΥΡΟΒΟΥΝΙΟΥ, ΚΕΦΑΛΟΒΡΥΣΟΥ, ΒΕΛΕΣΤΙΝΟΥ. ELPHO A.E. C ΠΑΡΑΔΟΤΕΟ 3.1 : Έκθεση καταγραφής χρήσεων γης ΕΥΡΩΠΑΪΚΗ ΕΝΩΣΗ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟ ΤΑΜΕΙΟ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ SCIENTACT Α.Ε.
ΥΔΡΟΜΕΝΤΩΡ ii
Πίνακας Περιεχομένων Κεφάλαιο 1 ΕΚΘΕΣΗ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΧΡΗΣΕΩΝ ΓΗΣ... 1 1.1 Επιτόπια έκθεση καταγραφής χρήσεων γης... 1 1.2 Δορυφορική απεικόνιση χρήσεων γης... 7 1.2.1 Επιβλεπόμενη ταξινόμηση... 9 1.2.2 Ακρίβεια της ταξινόμησης... 11 1.2.3 Αναθεώρηση χρήσεων γης... 13 Βιβλιογραφία... 15 iii
iv
Κεφάλαιο 1 ΕΚΘΕΣΗ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΧΡΗΣΕΩΝ ΓΗΣ 1.1 Επιτόπια έκθεση καταγραφής χρήσεων γης H καταγραφή και ταξινόμηση των χρήσεων γης και των καλλιεργειών της λεκάνης απορροής έγινε συγκεντρώνοντας στοιχεία από σχετικούς φορείς αλλά και με επιτόπια έρευνα στην περιοχή της Κάρλας. Ἐτσι συγκεντρώθηκαν και αναλύθηκαν στοιχεία για όλη τη Λεκάνη απορροής της Κάρλας και το σύνολο των καλλιεργούμενων εκτάσεων υπολογίστηκε στα 863.236 στρέμματα. Σύμφωνα με το ΟΣΔΕ στη συγκεκριμένη περιοχή υπάρχουν 39 διαφορετικοί κωδικοί δηλαδή 39 διαφορετικές κατηγορίες καλλιεργειών. Στη συγκεκριμένη περιοχή υπάρχουν 42 διαφορετικά δημοτικά διαμερίσματα. ΜΕ βάση τα στοιχεία αυτά δημιουργήθηκε βάση δεδομένων των καλλιεργειών που υπάρχουν στην περιοχή της λεκάνης απορροής της λίμνης Κάρλας. Η βάση δεδομένων παρέχει τις παρακάτω δυνατότητες: Ανάλυση των δεδομένων ανά Δημοτικό Διαμέρισμα. Ανάλυση των Δεδομένων ανά Καλλιέργεια. Ποσοτικοποίηση των στοιχείων των καλλιεργούμενων εκτάσεων. Ο Πίνακας 1, στη συνέχεια, παρουσιάζει τις εκτάσεις ανά κωδικό καλλιέργειας, ενώ ο Πίνακας 2 τις εκτάσεις ανά δημοτικό διαμέρισμα. Στο Σχήμα 1 παρουσιάζεται η ποσοστιαία κατανομή καλλιεργειών στη λεκάνη απορροής της λίμνης Κάρλας. 1
Πίνακας 1: Εκτάσεις ανά καλλιέργεια α/α Κωδικός Καλλιέργειας Περιγραφή Έκταση (Ha) Έκταση (Στρ) Ποσοστό (%) 1 2 ΛΟΙΠΑ ΣΙΤΗΡΑ 3.276,8 32.768,44 3,796 2 4 ΕΛΑΙΟΥΧΟΙ ΣΠΟΡΟΙ 77,0 770,40 0,089 3 5 4 6 ΠΡΩΤΕΙΝΟΥΧΟΙ ΣΠΟΡΟΙ ΕΚΤΑΣΕΙΣ ΔΙΚΑΙΩΜΑΤΩΝ ΑΓΡΑΝΑΠΑΥΣΗΣ 0,6 6,30 0,001 125,3 1.252,63 0,145 5 8 ΖΩΟΤΡΟΦΕΣ 1.996,2 19.962,31 2,312 6 9 ΒΟΣΚΟΤΟΠΟΙ 32.006,3 320.063,49 37,077 7 10 ΖΑΧΑΡΟΤΕΥΤΛΑ 436,5 4.364,53 0,506 8 11 ΟΣΠΡΙΟΕΙΔΗ 52,9 528,96 0,061 9 12 ΒΑΜΒΑΚΙ 16.228,0 162.279,61 18,799 10 15 11 16 ΕΛΑΙΩΝΕΣ ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΕΛΑΙΟΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ 2.251,8 22.518,26 2,609 87,5 874,81 0,101 12 17 ΚΑΠΝΟΣ 6,4 64,00 0,007 13 18 14 20 ΝΤΟΜΑΤΕΣ ΠΡΟΣ ΜΕΤΑΠΟΙΗΣΗ ΡΟΔΑΚΙΝΑ ΚΑΙ ΑΧΛΑΔΙΑ ΠΡΟΣ ΜΕΤΑΠΟΙΗΣΗ 962,8 9.627,73 1,115 15 21 16 23 ΚΑΡΠΟΙ ΜΕ ΚΕΛΥΦΟΣ ΚΥΡΙΑ ΨΥΧΑΝΘΗ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΣΥΜΜΟΡΦΩΣΗΣ ΕΚΤΟΣ ΟΣΠΡΙΟΕΙΔΩΝ 37,1 370,80 0,043 1.894,7 18.946,91 2,195 20,7 206,90 0,024 2
α/α Κωδικός Καλλιέργειας 17 26 18 31 19 32 20 35 21 39 22 40 Συνέχεια πίνακα 1 Περιγραφή ΕΚΤΑΣΕΙΣ ΣΕ ΚΑΛΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΠΟΥ ΠΡΟΣΜΕΤΡΟΥΝΤΑΙ ΣΤΑ ΕΚΤΑΤΙΚΑ ΔΙΚΑΙΩΜΑΤΑ ΠΑΤΑΤΑ ΣΤΑ ΜΙΚΡΑ ΝΗΣΙΑ ΤΟΥ ΑΙΓΑΙΟΥ ΑΜΠΕΛΩΝΕΣ ΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΟΙΝΩΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ (VQPRD) ΣΤΑ ΜΙΚΡΑ ΝΗΣΙΑ ΤΟΥ ΑΙΓΑΙΟΥ ΠΕΛΑΓΟΥΣ ΜΕΛΙ-ΕΚΤΑΣΕΙΣ ΜΕ ΜΕΛΙΣΣΙΑ ΚΗΠΕΥΤΙΚΑ ΥΠΟ ΚΑΛΥΨΗ ΑΝΘΟΚΟΜΙΚΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ Έκταση (Ha) Έκταση (Στρ) Ποσοστό (%) 2.090,8 20.907,75 2,422 2,2 22,00 0,003 0,4 4,30 0,000 2,4 23,72 0,003 5,4 54,40 0,006 3,2 32,35 0,004 23 41 ΑΡΩΜΑΤΙΚΑ ΦΥΤΑ 13,7 137,30 0,016 24 42 25 43 ΓΗ ΠΟΥ ΔΕΝ ΕΝΤΑΣΣΕΤΑΙ ΣΕ ΚΑΛΛΙΕΡΓΗΤΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ ΑΠΟΞΗΡΑΜΕΝΕΣ ΧΟΡΤΟΝΟΜΕΣ 80,1 800,60 0,093 0,4 4,00 0,000 26 1.1 ΣΙΤΑΡΙ ΣΚΛΗΡΟ 1.750,9 17.509,20 2,028 27 1.2 28 25.2 ΣΙΤΑΡΙ ΣΚΛΗΡΟ ΠΟΙΟΤΙΚΟ ΣΠΟΡΟΙ ΣΠΟΡΑΣ (ΛΟΙΠΟΙ ΠΟΥ ΠΡΟΣΜΕΤΡΟΥΝΤΑΙ ΣΤΑ ΕΚΤΑΤΙΚΑ ΔΙΚΑΙΩΜΑΤΑ) 18.316,3 183.162,68 21,218 29 25.3 ΣΠΟΡΟΙ ΣΠΟΡΑΣ (ΛΟΙΠΟΙ ΠΟΥ ΔΕΝ ΠΡΟΣΜΕΤΡΟΥΝΤΑΙ ΣΤΑ ΕΚΤΑΤΙΚΑ ΔΙΚΑΙΩΜΑΤΑ) 65,2 651,80 0,076 1,8 18,00 0,002 30 3.1 ΑΡΑΒΟΣΙΤΟΣ ΠΟΤΙΣΤΙΚΟΣ 1.069,4 10.693,59 1,239 3
Συνέχεια πίνακα 1 α/α Κωδικός Καλλιέργειας Περιγραφή Έκταση (Ha) Έκταση (Στρ) Ποσοστό (%) 31 3.2 ΑΡΑΒΟΣΙΤΟΣ ΕΝΣΙΡΩΣΗΣ 14,0 139,74 0,016 32 36.1 33 36.2 34 36.3 35 38.1 36 38.2 37 45.1 38 45.2 ΑΜΠΕΛΩΝΕΣ- ΑΝΑΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΛΟΙΠΟΙ ΑΜΠΕΛΩΝΕΣ ΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΟΙΝΟΥ ΛΟΙΠΟΙ ΑΜΠΕΛΩΝΕΣ ΓΙΑ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΑ ΧΡΗΣΗ ΚΗΠΕΥΤΙΚΑ ΜΑΚΡΑΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑΣ ΚΗΠΕΥΤΙΚΑ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΕΝΗΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑΣ ΛΟΙΠΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ ΛΟΙΠΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ - ΔΕΝΔΡΩΔΕΙΣ 3,6 36,10 0,004 57,8 578,14 0,067 28,2 282,21 0,033 359,1 3.591,10 0,416 0,1 1,00 0,000 212,4 2.123,80 0,246 2.783,1 27.830,95 3,224 39 45.3 ΦΥΤΩΡΙΑ 2,5 24,90 0,003 Πίνακας 2: Εκτάσεις ανά δημοτικό διαμέρισμα α/α Δ.Διαμέρισμα Έκταση Έκταση (Ha) (Στρ) 1 Αγιάς 1893,25 18932,50 2 Αγροκήπιον 7,16 71,57 3 Αετολόφου 651,79 6517,90 4 Ανάβρας 1213,75 12137,50 5 Αναγέννησις 761,10 7611,00 6 Ανατολής 1648,85 16488,50 7 Αρμενίου 2263,69 22636,90 8 Αχίλλειον 903,79 9037,90 4
Συνέχεια Πίνακα 2 α/α Δ.Διαμέρισμα Έκταση (Ha) Έκταση (Στρ) 9 Βελεστίνο 3999,18 39991,80 10 Γλαύκης 3469,93 34699,30 11 Δήμητρας 2269,90 22699,00 12 Ελάφου 797,36 7973,60 13 Ελευθερίου 1071,52 10715,20 14 Καλαμακίου 4058,79 40587,90 15 Καλοχωρίου 2292,37 22923,70 16 Κανάλια 4662,40 46624,00 17 Καστρίου 1226,29 12262,90 18 Κεραμίδι 4441,93 44419,30 19 Κιλελέρ-Κυψέλη 2960,69 29606,90 20 Κυπαρισία 5,66 56,56 21 Μαρμαρινής 1759,68 17596,80 22 Μεγαλόβρυσου 119,96 1199,60 23 Μ.Μοναστηρίου 2227,08 22270,80 24 Μελίας 1806,40 18064,00 25 Μελιβοίας 1494,79 14947,90 26 Μελίσσης 1824,68 18246,80 27 Ναμάτων 1152,09 11520,90 28 Ν.Περιβολίου 2646,23 26462,30 29 Νερομύλων 174,10 1741,00 30 Νέσσωνος 653,42 6534,20 31 Νίκης 1222,82 12228,20 32 Πλατυκάμπου 4702,36 47023,60 33 Ποταμιάς 1469,62 14696,20 34 Πουρναρίου 2534,35 25343,50 35 Ριζόμυλο 2976,47 29764,70 36 Σκήτης 639,40 6394,00 37 Σπηλιάς 2534,01 25340,10 38 Στεφανοβίκειο 4904,47 49044,70 39 Συκουρίου 3867,11 38671,10 40 Σωτηρίου 1983,85 19838,50 41 Σωτηρίτσης 769,62 7696,20 42 Χάλκης 4261,67 42616,70 ΣΥΝΟΛΟ 863,235,729 863235,73 5
έν τω ρ Υδ ρο μ yr ig ht op C Σχήμα 1. Ποσοστιαία κατανομή καλλιεργειών στη λεκάνη απορροής της λίμνης Κάρλας Η γνώση των καλλιεργειών ανά περιοχή δύναται να συμβάλει: Στον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής των καλλιεργειών (άρα και δυνητικά στο θεωρητικό υπολογισμό των μέγιστων αναγκών σε νερό). Να συνδυαστεί με τη γνώση του παρεχόμενου υδατικού δυναμικού της περιοχής. 6
1.2 Δορυφορική απεικόνιση χρήσεων γης Εκτός της καταγραφής και ταξινόμησης της γης με βάση το Ολοκληρωμένο Σύστημα Διαχείρισης Εκμεταλλεύσεων (ΟΣΔΕ) εναλλακτικά έγινε επίσης και δορυφορική απεικόνιση χρήσεων γης. Στην περίπτωση αυτή δεν υπάρχει λεπτομερής καταγραφή ανά δήμο, αλλά υπάρχει το πλεονέκτημα της τοποθέτησης των καλλιεργειών στο χώρο με ότι αυτό συνεπάγεται. Για το σκοπό αυτό έγινε χρήση δορυφορικών εικόνων από τον ιστότοπο USGS GLOBAL Visualization Center EROS. Οι εικόνες που προέρχονται από αυτή τη βάση δεδομένων υπόκεινται σε μια συγκεκριμένη επεξεργασία. Για κάθε αρχική εικόνα Landsat 5 TM που λαμβάνεται από την παραπάνω υπηρεσία χρησιμοποιούνται μόνο τα πρώτα τέσσερα (4) κανάλια εκ των οκτώ (8) διαθέσιμων. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιούνται τα κανάλια ιώδες, πράσινο, ερυθρό και εγγύς υπέρυθρο. Για κάθε κανάλι γίνεται ραδιομετρική διόρθωση και παράγεται μια νέα εικόνα η οποία αναπαριστά πλέον την ακτινοβολία που αντιστοιχεί σε συγκεκριμένο μήκος κύματος. Η ραδιομετρική διόρθωση λαμβάνει υπόψη τη μέρα λήψης της εικόνας καθώς και το ύψος του ήλιου (sun elevation). Κάθε αρχείο-μπάντα έπειτα ενοποιείται και όλες οι εικόνες ανά κανάλι συγχωνεύονται σε ένα αρχείο. Για την προεπεξεργασία των εικόνων χρησιμοποιήθηκε εξειδικευμένο λογισμικό. Στην εικόνα-αρχείο η οποία περιέχει πλέον τέσσερα κανάλια γίνεται έπειτα τροποποίηση του συστήματος συντεταγμένων της (file map conversion projection). Επιλέγεται το σύστημα συντεταγμένων ΕΓΣΑ 87 το οποίο είναι το σύστημα το οποίο επικρατεί σε αντίστοιχες μελέτες σε όλη την Ελληνική επικράτεια. Παρά το ότι οι εικόνες Landsat TM είναι σε πρώτο στάδιο γεωαναφερμένες η διαδικασία της γεωμετρικής διόρθωσης επαναλαμβάνεται και χειροκίνητα προκειμένου να αυξηθεί η ακρίβεια. Στο τελικό στάδιο της μεθόδου επιλέχτηκε η εικόνα Landsat 5 TM της 26 ης Ιουλίου 2007 (Σχήμα 2). Καθρεπτισμοί που οφείλονται σε αντανακλάσεις αντικείμενων, κτηριακών κατασκευών και υδάτινων επιφανειών οδηγούν πολύ συχνά, σε συνάρτηση και με τη γωνία πρόσπτωσης του ήλιου σε σφάλματα στη λαμπρότητα των εικόνων. Σαν αποτέλεσμα δημιουργούνται αλλοιώσεις στην πληροφορία που μπορεί να δώσουν τα εικονοστοιχεία της κάθε εικόνας. Για το λόγο αυτό εφαρμόζεται η ψηφιακή επεξεργασία Cross Track Illumination η οποία βελτιώνει αισθητά τα αποτελέσματα 7
ακόμα και με μια απλή οπτική παρατήρηση. Στη συνέχεια η εικόνα που δημιουργείται μετά την παραπάνω επεξεργασία «κόβεται» στο κομμάτι ενδιαφέροντος του συγκεκριμένου έργου που είναι η λεκάνη απορροής της λίμνης Κάρλας. Κατά τη διαδικασία της επιβλεπόμενης ταξινόμησης το λογισμικό επεξεργασίας εικόνας εκπαιδεύεται βάση κλάσεων τις οποίες δημιουργεί ο χρήστης. Συγκεκριμένα επιλέγονται εικονοστοιχεία που αντιπροσωπεύουν αναγνωρίσιμες δομές στην εικόνα [1]. Αυτές οι δομές καλούνται εκπαιδευτικά δείγματα και συνήθως περικλείονται από πολύγωνα κατασκευασμένα από το χρήστη. Τα φασματικά χαρακτηριστικά των δομών που εντοπίζονται χρησιμοποιούνται από το λογισμικό επεξεργασίας εικόνας για τον εντοπισμό εικονοστοιχείων με παρόμοια χαρακτηριστικά τα οποία στη συνέχεια ταξινομούνται σε μια τάξη. Στο παρόν έργο γίνεται προσπάθεια καταγραφής χρήσεων γης με χωρική ανάλυση 30 μέτρα x 30 μέτρα, δυνατότητα που προσφέρουν οι αισθητήρες LANDSAT TM. Η μεθοδολογία έχει την ίδια αρχή με την CORINE LAND COVER 2000 (CLC2000), με την έννοια ότι βασίζεται στις χρωματικές αποχρώσεις R-G-B για κάθε χρήση γης (Σχήμα 3) [2]. Σχήμα 2. Αρχική RGB Landsat εικόνα για την περιοχή της λεκάνης Κάρλας 8
Υδ ρο μ έν τω ρ 1.2.1 Επιβλεπόμενη ταξινόμηση Σχήμα 3. CLC 2000 για την περιοχή της Θεσσαλίας. Τα όρια της λεκάνης απορροής της Λίμνης Κάρλας είναι yr ig ht - σκιασμένα με κόκκινο χρώμα. Σύμφωνα με τα παραπάνω λοιπόν, επιλέγονται για την εκπαίδευση του αλγόριθμου οι παρακάτω δέκα (10) κλάσεις: C op Πίνακας 3: Κλάσεις ταξινόμησης ΑΡΙΘΜΟΣ ΚΛΑΣΗΣ 1 2 3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Γρασίδι-Μηδική Ζαχαρότευτλα Καλαμπόκι Γυμνές-Ακαλλιέργητες επιφάνειες Υδάτινες Επιφάνειες Βοσκότοποι Τεχνητές Επιφάνειες Βαμβάκι Σιτηρά Δενδρώδη 4 5 6 7 8 9 10 9
Για την εκπαίδευση του λογισμικού με τις περιοχές αναφοράς συνδυάστηκε η μελέτη προϋπαρχόντων χαρτών, η προηγούμενη εμπειρία καθώς και η επιτόπια επίσκεψη στην περιοχή μελέτης. Κατόπιν δημιουργήθηκαν στο λογισμικό οι περιοχές ενδιαφέροντος, και εφαρμόστηκε ο κανόνας της μέγιστης πιθανοφάνειας [3], [4]. Αυτός βασίζεται στην πιθανότητα ένα εικονοστοιχείο να ανήκει σε κάποια συγκεκριμένη τάξη. Σαν αξίωμα της μεθόδου θεωρείται ότι οι πιθανότητες είναι ίσες για όλες τις τάξεις και ότι τα κανάλια που χρησιμοποιούνται έχουν κανονική κατανομή. Προϋπόθεση ακρίβειας της μεθόδου είναι η ομοιογένεια των φασματικών υπογραφών. Απαιτείται συνήθως έλεγχος του ιστογράμματος ώστε να αποφεύγονται μεγάλες αποκλίσεις από την κανονική κατανομή. Ο παραγόμενος χάρτης απεικονίζεται στο Σχήμα 4 όπου απεικονίζονται οι χρήσεις γης κατά το έτος 2007 πριν την επανασύσταση της λίμνης Κάρλας. Σχήμα 4. Χάρτης χρήσεων γης λεκάνης απορροής λίμνης Κάρλας 2007. Τα στατιστικά αποτελέσματα για κάθε κλάση δίνονται στον πίνακα 4 και η ακρίβεια της ταξινόμησης στον πίνακα 5. Είναι προφανές ότι η ακρίβεια της μεθοδολογίας κρίνεται ως 10
αρκετά ικανοποιητική (88,3%). Από τον πίνακα 4 και από το άθροισμα των αντίστοιχων κλάσεων φαίνεται ότι οι καλλιεργούμενες εκτάσεις είναι 848,171 στρέμματα έναντι 863,236 στρεμμάτων που υπολογίζονται με συμβατικές μεθόδους (ΚΕΤΕΑΘ). Οι εκτάσεις που προέκυψαν είναι επομένως αρκετά ρεαλιστικές. 1.2.2 Ακρίβεια της ταξινόμησης Πίνακας 4: Στατιστικά κλάσεων Κλάση Έκταση (km 2 ) Ποσοστό (%) Γρασίδι-Μηδική 49,663,8 4,1 Ζαχαρότευτλα 17,500,5 1,4 Καλαμπόκι 78,772,5 6,5 Γυμνές- Ακαλλιέργητες 51,457,5 4,3 επιφάνειες Υδάτινες Επιφάνειες 5,449,5 0,5 Βοσκότοποι 194,835,6 16,1 Τεχνητές Επιφάνειες 108,866,7 9,0 Βαμβάκι 175,653,9 14,6 Σιτηρά 49,345,2 4,1 Δενδρώδη 477,237,6 39,4 ΣΥΝΟΛΟ 1,208,783 100 Η εκτίμηση της ακρίβειας της ταξινόμησης μπορεί να οριστεί σαν η διαδικασία κατά την οποία τα αποτελέσματα της ταξινόμησης κρίνονται για την αξιοπιστία τους με βάση γεωγραφικά αληθή δεδομένα τα οποία εξάγονται για το σκοπό αυτό από χάρτες και από 11
επιτόπιες μετρήσεις. Τα δεδομένα αυτά ονομάζονται στη διεθνή βιβλιογραφία ground-truth data. Η διαδικασία της εκτίμησης της ακρίβειας της ταξινόμησης γίνεται λαμβάνοντας ένα σετ εικονοστοιχείων από την ταξινομημένη εικόνα τα οποία αντιστοιχούν σε γνωστά σημεία στο έδαφος (ground-truth). Η συσχέτιση μεταξύ των δύο διαφορετικής προέλευσης σημείων καταγράφεται σε ένα πίνακα που αποκαλείται confusion matrix. Ο αριθμός των γραμμών και στηλών σε αυτόν τον πίνακα θα πρέπει να είναι ίσος με τον αριθμό των κλάσεων της ταξινόμησης η οποία μελετάται [5]. Επομένως, τα εικονοστοιχεία που βρίσκονται κατά μήκος της διαγωνίου από το πάνω αριστερό μέρος του πίνακα, μέχρι και το κάτω δεξιό αντιπροσωπεύουν τις σωστές προβλέψεις στην ταξινόμηση. Τα στοιχεία που βρίσκονται εκτός διαγωνίου αντιπροσωπεύουν σημεία τα οποία προβλέφθηκαν λάθος από την ταξινόμηση. Η διαίρεση του αθροίσματος των αριθμών που βρίσκονται στη διαγώνιο με τον αριθμό των συνολικών εικονοστοιχείων που εξετάζονται δίνει την ακρίβεια της ταξινόμησης (producer's accuracy). Ο αριθμός αυτός εκφράζει το κατά πόσο βαθμό τα εικονοστοιχεία που εκπαιδεύτηκαν σε κάποια κλάση μπόρεσαν να αποδώσουν σε εικονοστοιχεία παρόμοιας πιθανότητας εύρεσης στον τετραδιάστατο χώρο (εφόσον η υπό ανάλυση εικόνα έχει 4 κανάλια) τη σωστή κλάση [5], [6]. Στη συγκεκριμένη περίπτωση ο αριθμός των εικονοστοιχείων που εξετάστηκαν ήταν 60 τα οποία ελέγχθηκαν από επισκέψεις (η πλειοψηφία τους) και από τοπογραφικούς χάρτες. Ο πίνακας 5 δίνει τον πίνακα confusion matrix. 12
ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ Πίνακας 5: Ακρίβεια ταξινόμησης ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΓΡΑΜΜΩΝ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 4 1 5 2 5 5 3 3 3 4 4 4 5 15 1 16 6 4 4 7 5 5 8 1 1 7 9 9 1 1 1 6 9 ΣΥΝΟΛΟ 5 5 4 6 15 5 5 9 6 60 ΣΤΗΛΩΝ Συνολική ακρίβεια ταξινόμησης (4+5+3+4+15+4+5+7+6)/60= 88,3% 1.2.3 Αναθεώρηση χρήσεων γης Κατά τη διάρκεια του έργου αλλά και μελλοντικά προβλέπεται η εκ νέου επεξεργασία εικόνων Landsat με την παραπάνω μεθοδολογία κι ως εκ τούτου η παρακολούθηση και αναθεώρηση των χρήσεων γης που προκύπτουν. Έτσι, η διαδικασία επαναλαμβάνεται και μετά τον εμπλουτισμό της λίμνης Κάρλας το 2012 με αποτέλεσμα τη δημιουργία του παρακάτω χάρτη χρήσεων γης με βάση την εικόνα Landsat 5 TM της 15 ης Ιουλίου 2012 (Σχήμα 4). Οι κλάσεις ταξινόμησης πλέον έχουν εμπλουτιστεί σε σχέση με την περίπτωση του 2007 (Πίνακας 6). Η ακρίβεια της ταξινόμησης εκτιμήθηκε και πάλι σύμφωνα με τα παραπάνω και ήταν αρκετά υψηλή και πάλι (>80%). Τελικό στόχο του έργου αποτελεί η δημιουργία βάσης δεδομένων, η παρακολούθηση αλλαγών καθώς και η διαχρονική απεικόνιση των αποτελεσμάτων μέσω Γ.Σ.Π. Για το λόγο αυτό νέες εικόνες Landsat 8 επεξεργάζονται και τοποθετούνται στη βάση δεδομένων με σκοπό την εκ νέου εφαρμογή της διαδικασίας για κάθε χρόνο που ακολουθεί. 13
Πίνακας 6: Κλάσεις ταξινόμησης 2012 ΑΡΙΘΜΟΣ ΚΛΑΣΗΣ 1 2 3 4 5 6 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ έν τω ρ Σιτηρά Δενδρώδη Αμπέλια Θάμνοι Βοσκότοποι Βαμβάκι Τεχνητές Επιφάνειες Υδάτινες Επιφάνειες Καλαμπόκι Μηδική Δασικές εκτάσεις Ζαχαρότευτλα 7 8 C op yr ig ht - Υδ ρο μ 9 10 11 12 Σχήμα 4. Χάρτης χρήσεων γης λεκάνης απορροής λίμνης Κάρλας 2012. 14
Βιβλιογραφία [1] Cartalis, K., and Feidas, C. (2006): Principles and applications of Remote Sensing. Giourdas Publications. ISBN 9603875201 (In Greek). [2] CORINE (2000): Land cover map of the EU: http://www.integratedassessment.eu/node/838. [3] Al-Ahmadi F.S., Hames A.S., (2009): Comparison of Four Classification Methods to Extract Land Use and Land Cover from Raw Satellite Images for Some Remote Arid Areas, Kingdom of Saudi Arabia. Journal of King Abdulaziz University, Earth Sciences 20 (1), pp. 167-191. [4] Patil, B.M., Desai, C.G., Umrikar, B.N., (2012): Image classification tool for Land Use / Land cover analysis: A Comparative Study Of Maximum Likelihood and Minimum Distance Method. International Journal of Geology, Earth and Environmental Sciences ISSN: 2277-2081 (Online) An Online International Journal Available at http://www.cibtech.org/jgee.htm 2012 Vol. 2 (3) September - December, pp.189-196. [5] Lillesand, T.M. and Kiefer, R.W. (2000): Remote Sensing and Digital Image Interpretation, Wiley, New York, 724 p. [6] US Army Corps of Engineers (USACE) (2003): Remote Sensing, Engineering and design, Engineering Manual EM 1110-2-2907, 217. 15