ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ - ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ (Δ.Π.Μ.Σ.) "ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ" Η ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΗΣ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗΣ ΤΩΝ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΩΝ ΤΗΣ ΦΩΤΟΕΡΜΗΝΕΙΑΣ-ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΩΝ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΙΚΩΝ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΕΩΝ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Γ.Σ.Π., ΣΤΗΝ ΕΡΕΥΝΑ, ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ. ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Γραμματικογιάννης Α. Ηλίας Περιβάλλον και Ανάπτυξη Εργασία η οποία υποβάλλεται στο πλαίσιο του μαθήματος Εισαγωγή στις Επιστήμες της Ανάπτυξης και του Περιβάλλοντος Μέθοδοι, Τεχνικές Παρατήρησης και Παρακολούθησης της Γης και του Περιβάλλοντος για το Διεπιστημονικό - Διατμηματικό Δίπλωμα Ειδίκευσης του Δ.Π.Μ.Σ. του Ε.Μ.Πολυτεχνείου "Περιβάλλον και Ανάπτυξη" Αθήνα, Ιανουάριος 2008 Επιβλέπων: Καθηγητής Δ. Ρόκος
ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ - ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ (Δ.Π.Μ.Σ.) "ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ" Η ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΗΣ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗΣ ΤΩΝ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΩΝ ΤΗΣ ΦΩΤΟΕΡΜΗΝΕΙΑΣ-ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΩΝ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΙΚΩΝ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΕΩΝ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Γ.Σ.Π., ΣΤΗΝ ΕΡΕΥΝΑ, ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ. ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ. Γραμματικογιάννης Α. Ηλίας Περιβάλλον και Ανάπτυξη Εργασία η οποία υποβάλλεται στο πλαίσιο των μαθημάτων Εισαγωγή στις Επιστήμες της Ανάπτυξης και του Περιβάλλοντος, Μέθοδοι και Τεχνικές Παρατήρησης και Παρακολούθησης της του Περιβάλλοντος για το Διεπιστημονικό - Διατμηματικό Δίπλωμα Ειδίκευσης του Δ.Π.Μ.Σ. του Ε.Μ.Πολυτεχνείου "Περιβάλλον και Ανάπτυξη" Αθήνα, Ιανουάριος 2008 Επιβλέπων: Καθηγητής Δ. Ρόκος 1
ΠΡΟΛΟΓΟΣ Σε μία χρονική συγκυρία όπου η ποιότητα του περιβάλλοντος υποβαθμίζεται διαρκώς στο όνομα της οικονομικής ανάπτυξης, με αποτέλεσμα επιπτώσεις οι οποίες ξεπερνούν τα σύνορα αυτών που ρυπαίνουν, ένα σημαντικό τμήμα των χωρών του πλανήτη έχει στρέψει πλέον αισθητά το ενδιαφέρον του στην προσπάθεια αναστροφής αυτής της πορείας και τη χάραξη στρατηγικής για την ενσωμάτωση της περιβαλλοντικής προστασίας στην αναπτυξιακή προσπάθεια των χωρών. Οι φυσικές καταστροφές, που τείνουν να αποτελέσουν σύνηθες πλέον φαινόμενο σε παγκόσμια κλίμακα, έχουν συμβάλλει σημαντικά στην αφύπνιση των κέντρων λήψης αποφάσεων αλλά και των πολιτών σε μία κοινή προσπάθεια αναζήτησης αποτελεσματικών τρόπων παρέμβασης που να διασφαλίζουν την ισορροπία ανάμεσα στην οικονομική ανάπτυξη, την κοινωνική δικαιοσύνη και την περιβαλλοντική προστασία. Αναγκαία ωστόσο είναι και η συμβολή της επιστημονικής γνώσης για την αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών προβλημάτων, μία επιστημονική γνώση, που όσων αφορά την μελέτη, καταγραφή και παρακολούθηση των περιβαλλοντικών προβλημάτων, βρίσκει τον εκφραστή της στην επιστήμη της Τηλεπισκόπησης. 2
ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 2 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ... 3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 5 1. ΦΩΤΟΕΡΜΗΝΕΙΑ - ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ... 6 1.1. Τηλεπισκόπηση... 6 1.1.1. Ορισμός της τηλεπισκόπησης... 6 1.1.2. Αξιολόγηση της πληροφορίας... 7 1.1.3. Καταγραφή της πληροφορίας... 7 1.1.4. Ο ποσοτικός χαρακτήρας της Τηλεπισκόπησης... 8 1.2. Φωτοερμηνεία... 8 1.2.1. Ορισμός της φωτοερμηνείας... 8 1.2.2. Φωτοαναγνωριστικά χαρακτηριστικά... 9 1.2.3. Ο ποιοτικός χαρακτήρας της Φωτοερμηνείας...10 1.3. Σύγκριση Φωτοερμηνευτικής και Τηλεπισκοπικής Προσέγγισης...10 1.4. Ολοκλήρωση των Δυνατοτήτων της Φωτοερμηνευτικής Τηλεπισκοπικής Μεθοδολογίας11 2. ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΕΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΕΙΣ...14 2.1. Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών...14 2.1.1. Ορισμός Γ.Σ.Π....14 2.1.2. Συνθετικά μέρη ενός Γ.Σ.Π....14 2.1.2. Προσεγγίσεις αναπαράστασης χωρικών πληροφοριών...15 2.2. Ψηφιακές Τηλεπισκοπικές Εικόνες σε Περιβάλλον Γ.Σ.Π....16 2.2.1. Η συμβολή της αλληλεπίδρασης Γ.Σ.Π. και τηλεπισκοπικών απεικονίσεων...16 3. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ...17 3.1. Κύρια Περιβαλλοντικά Προβλήματα...17 3.1.1. Η ρύπανση...17 3.1.2. Η κλιματική αλλαγή...21 3.1.3. Η ερημοποίηση...21 3.1.4. Φυσικά διαθέσιμα...22 4. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ...25 4.1. Εφαρμογή για την Ρύπανση της Ατμόσφαιρας...25 4.1.1. Διαρροές από βιομηχανικά ατυχήματα...25 4.1.2. Συγκεντρώσεις CO 2 στην ανώτερη τροπόσφαιρα...27 4.1.3. Εκρήξεις ηφαιστείων...27 4.2. Εφαρμογή για στην Ρύπανση των Υδάτινων Επιφανειών...28 4.2.1. Εντοπισμός πετρελαιοκηλίδων...28 4.3. Εφαρμογή για τον Εντοπισμό Υδατοπιθανών Περιοχών...30 4.4. Εφαρμογή για την Παρακολούθηση του Φαινομένου της Ερημοποίησης...32 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...35 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...36 3
ΠΙΝΑΚΑΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 4. 1. Ψευδέγχρωμη απεικόνιση του πλουμίου που προκλήθηκε από το ατύχημα στις εγκαταστάσεις της Shell στη Λυών της Γαλλίας στις 2 Ιουνίου 1987....26 Εικόνα 4. 2. Πειριοχή εκπομπής πλουμίου με κόκκινο χρώμα...26 Εικόνα 4. 3. Συγκεντρώσεις CO 2 στην ανώτερη τροπόσφαιρα...27 Εικόνα 4. 4: Έκρηξη ηφαιστείου Αίτνας το 2002...28 Εικόνα 4. 5: Μετρήσεις στο υπέρυθρο...28 Εικόνα 4. 6. Πετρελαιοκηλίδες στην Ελλάδα για το έτος 1999...29 Εικόνα 4. 7. Τµήµα αρχικής και ταξινοµηµένης απεικόνισης του ERS-1...30 Εικόνα 4. 8. Υδρογραφικό δίκτυο Ηρακλείου Κρήτης. Εξαγωγή με αυτόματες τεχνικές...30 Εικόνα 4. 9. Πιθανές περιοχές νερού...31 Εικόνα 4. 10. Περιοχές πιθανές για την ύπαρξη νερού...31 Εικόνα 4. 11. Περιοχές μελέτης...32 Εικόνα 4. 12. Κίνδυνος ερημοποίησης στην περιοχή της Πεντέλης...33 Εικόνα 4. 13. Δυνατότητα φυσικής αναγέννησης...34 Εικόνα 4. 14. Κίνδυνος εδαφικής διάβρωσης...34 4
ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο ρόλος του περιβάλλοντος σήμερα έχει αναβαθμιστεί εξαιτίας της ανθρώπινης δραστηριότητας, η οποία προκαλεί μη αντιστρεπτές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αναζητώντας επιστημονικές μεθόδους σχετικές με την προστασία του περιβάλλοντος, η Τηλεπισκόπηση έχει να διαδραματίσει ένα πολύ σημαντικό ρόλο. Στο πλαίσιο των μαθημάτων Εισαγωγή στις Επιστήμες της Ανάπτυξης και του Περιβάλλοντος και Μέθοδοι και Τεχνικές Παρατήρησης και Παρακολούθησης του Περιβάλλοντος, αναζητήθηκαν τρόποι με τους οποίους η Τηλεπισκόπηση και η Φωτοερμηνεία μπορεί να συμβάλλουν στην προστασία του περιβάλλοντος. Στην παρούσα εργασία για να γίνει κατανοητός ο ρόλος της Φωτοερμηνεία και της Τηλεπισκόπησης αναλύονται στο Κεφάλαιο 1 ο τρόπος με τον οποίο οι δύο προσεγγίσεις αλληλεπιδρούν, όπως επίσης και τι αντιπροσωπεύουν στην διαδικασία της αξιολόγηση της παρεχόμενης πληροφορίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται σε λίγες γραμμές τι εκφράζουν τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών, όπως επίσης και πως οι δορυφορικές τηλεπισκοπικές απεικονίσεις συνδυάζονται με τα Γ.Σ.Π. για την παροχή των πρωτογενών στοιχείων. Στη συνέχεια αναπτύσσονται στο Κεφάλαιο 3, ορισμένα περιβαλλοντικά προβλήματα που απασχολούν την ανθρωπότητα στη σύγχρονη εποχή. Μάλιστα τα προβλήματα αυτά προϊδεάζουν τον αναγνώστη για το Κεφάλαιο 4, όπου οι λύσεις των προβλημάτων αυτών προκύπτουν με εφαρμογή κατάλληλων Τηλεπισκοπικών μεθόδων. Με την ολοκλήρωση της εργασίας ο αναγνώστης έχει αποκτήσει μία πρώτη άποψη για το τι είναι η Τηλεπισκόπηση και πως αυτή βρίσκει την εφαρμογή της σε περιβαλλοντικά προβλήματα, μέσα από συγκεκριμένα παραδείγματα. 5
1. ΦΩΤΟΕΡΜΗΝΕΙΑ - ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ Η φωτοερμηνεία και η τηλεπισκόπηση είναι δύο προσεγγίσεις οι οποίες έχουν ως κύριο στόχο την ερμηνεία του φυσικού και τεχνικού περιβάλλοντος μέσω ποιοτικών και ποσοτικών πληροφοριών, που βρίσκονται στην διάθεση του επιστήμονα ειδικού. Σκόπιμο κρίνεται στις επόμενες γραμμές να περιγραφούν ξεχωριστά οι δύο προσεγγίσεις, ούτως ώστε να παρουσιαστούν ανάγλυφα οι ομοιότητες και οι διαφορές τους. 1.1. Τηλεπισκόπηση 1.1.1. Ορισμός της τηλεπισκόπησης Αναζητώντας ένα ορισμό για το τι εκφράζει ή αλλιώς τι περιγράφει ο όρος τηλεπισκόπηση, οδηγείται κανείς στους εξής ορισμούς: Σαν Τηλεπισκοπική Μεθοδολογία θεωρείται η συστηματική και λογική μελέτη των αρχών που διέπουν τη διαδικασία της έρευνας κι απόκτησης ποιοτικών και ποσοτικών πληροφοριών με την κατάλληλη εξέταση κατάλληλων φωτογραφιών ή γενικότερα, απεικονίσεων αντικειμένων ή συμβάντων. (Ρόκος, 1979) Όπως επίσης στο ότι: Η Τηλεπισκόπηση είναι η επιστήμη και η τέχνη της απόκτησης πληροφοριών για ένα αντικείμενο, μια περιοχή ή ένα φαινόμενο δια μέσου της ανάλυσης δεδομένων, τα οποία έχουν αποκτηθεί από μία συσκευή, η οποία δεν είναι σε επαφή με το υπό έρευνα αντικείμενο, περιοχή ή φαινόμενο. (Αργιαλάς, 1999) Προχωρώντας, για πληρέστερη κατανόηση του όρου τηλεπισκόπηση, χρήσιμη θα ήταν και η ετυμολογική ανάλυση της λέξης όπου αναλύεται στα σύνθετα μέρη τήλε που σημαίνει από μακριά και επισκόπηση που είναι η συνολική εξέταση, επόπτευση. Συνεπώς με τον όρο τηλεπισκόπηση νοείται η εξέταση και συλλογή πληροφοριών του φυσικού κόσμου από απόσταση. Ερμηνεύονται τους δύο ορισμούς, διαπιστώνεται ότι και οι δύο συγκλίνουν στο γεγονός ότι ένα σύνολο πληροφοριών που αφορούν αντικείμενα ή φαινόμενα/συμβάντα συλλέγονται με τρόπο αυτοματοποιημένο. Ο τρόπος αυτός δεν είναι άλλος από την λήψη δορυφορικών εικόνων, από ένα πλήθος δορυφόρων διαφόρων τύπων, που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη γη με διαφορετικό επιστημονικό σκοπό ο καθένας. 6
1.1.2. Αξιολόγηση της πληροφορίας Η απαραίτητη για την ανάλυση πληροφορία περιέχεται στο προϊόν των δορυφόρων, δηλαδή την δορυφορική εικόνα. Τα διάφορα δορυφορικά προγράμματα που έχουν θέσει σε τροχιά γύρω από τη γη δορυφόρους, όπως της σειράς Landsat για την μελέτη της ανθρωπογενούς δραστηριότητας, Spot για την παρακολούθηση των γήινων διαθέσιμων και NOOA για μετεωρολογικούς σκοπούς, έχουν πλέον παράσχει στην αγορά πλήθος δορυφορικών εικόνων με τεράστια περιεχόμενη πληροφορία. Πως όμως αυτή η πληροφορία μπορεί να αξιολογηθεί ως προς την χρησιμότητά της και να αξιοποιηθεί όσο γίνεται περισσότερο. Αξιολόγηση αξιοποίηση πληροφοριών Η αξιολόγηση της πληροφορίας γίνεται από το επίπεδο της χωρικής και ραδιομετρικής ανάλυσης που έχει η εικόνα, η οποία εν τέλει περιέχει την πληροφορία. Με τον όρο χωρική ανάλυση νοείται το μέγεθος της ελάχιστης εδαφικής επιφάνειας που απεικονίζεται στην εικόνα. Συνεπώς, αν π.χ. σε μία εικόνα όπου το κάθε εικονοστοιχείο της απεικονίζει 1100 μέτρα εδάφους όπως συμβαίνει στις εικόνες ΝΟΑΑ, τότε η πληροφορία που περιέχει για τον εντοπισμό των καλλιεργειών αξιολογείται ως μη αξιοποιήσιμη πληροφορία. Τα πράγματα ωστόσο θα ήταν διαφορετικά αν οι πληροφορίες αυτές είχαν μετεωρολογική χρησιμότητα, διότι με ελάχιστη απεικόνιση αντικειμένου έκτασης 1.1 km μπορεί να περιγραφεί με επάρκεια ένα νέφος. Παράλληλα με την χωρική ανάλυση είναι και ραδιομετρική ανάλυση η οποία καθορίζει των αριθμό των διαβαθμίσεων του γκρι της εικόνας. Όσες περισσότερες είναι οι διαβαθμίσεις του γκρι τόσο πιο εύκολα μπορεί να διακριθεί ένα αντικείμενο το οποίο χαρακτηρίζεται από μεγάλο αριθμό τόνων του γκρι. Ομοίως με την χωρική ανάλυση έτσι και στη ραδιομετρική η χρήση καθορίζει το βαθμό αξιοποίησης της πληροφορίας. 1.1.3. Καταγραφή της πληροφορίας Τη στιγμή που θα οριστεί το επίπεδο ακρίβειας που ορίζει το κατώτερο επίπεδο παρεχόμενης πληροφορίας, σειρά έχει η καταγραφή της πληροφορίας αυτής. Η καταγραφή γίνεται μέσω της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας η οποία εκπέμπεται προς τη γη και αφού ανακλαστεί στην επιφάνεια της γης, εισέρχεται στους τηλεπισκοπικούς δέκτες. Τέλος, τα δεδομένα αυτά καταγράφονται δίνοντας τη δυνατότητα περαιτέρω στατιστικής επεξεργασίας των πληροφοριών του εδάφους αλλά και τη σύνθεση του τελικού προϊόντος που είναι η ψηφιακή εικόνα. Στις αποθηκευμένες πλέον πληροφορίες, μπορούν να εφαρμοστούν πλήθος πράξεων, αλγόριθμων αλλά και οποιαδήποτε άλλη μαθηματική επεξεργασία ούτως 7
ώστε να εξαχθούν-απομονωθούν στοιχεία του εδάφους που αφορούν τον μελετητή. Τέτοιες διαδικασίες μπορεί να είναι η εφαρμογή φίλτρων για την ενίσχυση των ακμών για να τονιστεί π.χ. η ακτογραμμή η οποία μελετάται για ένα συγκεκριμένο σκοπό. Επίσης, η πληροφορία μπορεί να επεξεργαστεί πέρα από τη ραδιομετρική της τιμή και ως προς τη θέση της στο χώρο, μετατοπίζοντας σημεία της εικόνας, τα οποία για διαφόρους λόγους αποκλίνουν της πραγματικής τους θέσης, στην θέση που συμφωνεί με την πραγματικότητα. 1.1.4. Ο ποσοτικός χαρακτήρας της Τηλεπισκόπησης Όπως προκύπτει από τον τρόπο με τον οποίο αξιολογείται, καταγράφεται αλλά και επεξεργάζεται η πληροφορία, στην προσέγγιση της τηλεπισκόπησης εξάγεται ως προϊόν μία πληροφορία η οποία έχει κατά κύριο λόγο ποσοτικό χαρακτήρα. Στις ποσοτικές τεχνικές επεξεργασίας της αποθηκευμένης πληροφορίας εντάσσονται και οι μέθοδοι αυτόματης ή μη ταξινόμησης, των χαρακτηριστικών του εδάφους σε συγκεκριμένες θεματικές κατηγορίες όπως π.χ. ανάλογα με τη χρήση γης, σε καλλιέργειες, αστική γη κ.α.. Συνεπώς εξαγάγεται το συμπέρασμα ότι: Η ποσοτική ανάλυση πολυφασματικών 1 εικόνων αποβλέπει στην κατάταξη των εικονοστοιχείων τους σε αναγνωρίσιμες τάξεις βάσει των αριθμητικών ιδιοτήτων τους καθώς και στην καταμέτρηση εκτάσεων των αντίστοιχων ειδών εδαφοκάλυψης (Αργιαλάς, 1998). Είναι πλέον σαφές ότι για να γίνει ερμηνεία των πολυφασματικών εικόνων απαιτούνται κατάλληλα υπολογιστικά συστήματα, στα οποία θα γίνει χρήση ειδικών πράξεων για να επιτευχθεί η απομόνωση και εν τέλει καταγραφή των ζητούμενων θεματικών κατηγοριών. Αυτό είναι και ο λόγος όπου στην προσέγγιση της τηλεπισκόπησης αποδίδεται ο ποσοτικός χαρακτήρας. 1.2. Φωτοερμηνεία 1.2.1. Ορισμός της φωτοερμηνείας Όπως επιχειρήθηκε για την προσέγγιση της Τηλεπισκόπησης, όμοια θα αναζητηθεί ένας όσο γίνεται πληρέστερος ορισμός για το τι ακριβώς εκφράζει η προσέγγιση της Φωτοερμηνείας. Έτσι: Η δυνατότητα αναγνώρισης αντικειμένων που υπάρχουν στις φωτογραφίες και αναμετάδοση της πληροφορίας αυτής σε τρίτους, χαρακτηρίζει το πρόσωπο που εκτελεί τη 1 Πολυφασματικές εικόνες είναι οι εικόνες που έχουν προκύψει από συλλογή δεδομένων σε πολλά κανάλια, τα οποία είναι ευαίσθητα σε διαφορετικά μέρη του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας 8
διαδικασία αυτή, ότι εκτελεί Φωτοερμηνεία. (Αργιαλάς, 1999) Όπως αναφέρεται στον (Ρόκος, 1979), η εμπειρία, η λογική κι η επιστημονική γνώση, είναι ουσιαστικής σημασίας εργαλεία στην Φωτοερμηνευτική Μεθοδολογία. Μάλιστα για την ολοκλήρωση της Φωοτοερμηνευτικής Μεθοδολογίας, δηλαδή την αξιοποίηση της μεθοδολογίας αυτής στο έπακρο, απαιτείται η ταυτόχρονη ενεργοποίηση των συστατικών της μερών. Θα πρέπει δηλαδή να χρησιμοποιηθεί η εμπειρία για να καταγραφούν συγκεκριμένα αντικείμενα του εδάφους που καταγράφονται με όμοιο τρόπο διαρκώς, όπως π.χ. μία ελιά, ένα σπίτι κ.λ.π., η λογική που θα ερμηνεύσει μεμονωμένα αντικείμενα αλλά και η επιστημονική γνώση που θα καλύψει με το κατάλληλο υπόβαθρο την εμπειρία και τη λογική του ανθρώπου παρέχοντας την πρέπουσα επιστημονική μεθοδολογία. Από τους ορισμούς της Φωτοερμηνείας είναι φανερό ότι η προσέγγιση αυτή εμπεριέχει μία έντονη υποκειμενικότητα ως προς τα παρατηρούμενα αντικείμενα, γεγονός που σε ορισμένες περιπτώσεις χαρακτηρίζεται ως θετικό και σε άλλες όχι. Θετικό γιατί ο ανθρώπινος νους μπορεί να αποκαλύψει εξαιρετικά σύνθετες σχέσεις αντικειμένων σε μία εικόνα, βάσει της κριτικής του ματιάς, ωστόσο συχνά μπορεί να οδηγηθεί σε παρανοήσεις που οφείλονται στην περιορισμένη πληροφορία που μπορεί να δεχθεί μέσα από τις αισθήσεις του, σε σχέση πάντα με μία σχεδιασμένη μηχανή αυτού του σκοπού, όπως ένας δέκτης. 1.2.2. Φωτοαναγνωριστικά χαρακτηριστικά Για να μπορέσει να περιοριστεί η υποκειμενικότητα αλλά και να διευκολυνθεί ο χρήστηςφωτοερμηνευτής στην ερμηνεία των αντικειμένων στην εικόνα, έχουν συνταχθεί τα λεγόμενα φωτοαναγνωριστικά χαρακτηριστικά που μπορεί να βρίσκονται σε μία εικόνα. Σκόπιμο είναι τα φωτοαναγνωριστικά χαρακτηριστικά να παρουσιαστούν ονομαστικά για να γίνει αντιληπτό το είδος της πληροφορίας που εξάγεται από την προσέγγιση τη Φωτοερμηνείας. Αυτά είναι το σχήμα των απεικονιζόμενων αντικειμένων, το μέγεθος τους, το πρότυπο που νοείται η επανάληψη προκαθορισμένων γενικών μορφών ή σχέσεων, ο τόνος, η υφή νοούμενη ω η συχνότητα αλλαγής των τόνων του γκρι και το χρώμα. Επίσης στα φωτοαναγνωριστικά χαρακτηριστικά συγκαταλέγονται η σκιά, η θέση/τοποθεσία αλλά και η σχέση του αντικειμένου με το περιβάλλον του. Ερμηνεύοντας τα φωτοερμηνευτικά εργαλεία γίνεται αντιληπτό ότι πλέον η εξαγόμενη πληροφορία δεν έχει ποσοτικό χαρακτήρα όπως συνέβαινε στην προσέγγιση της τηλεπισκόπησης αλλά ποιοτικό χαρακτήρα, καθότι η πληροφορία φιλτράρεται από παραμέτρους που δεν είναι σαφώς προκαθορισμένοι και ο ανθρώπινος νους δίνει πλήθος ερμηνειών για την κάθε πληροφορία. 9
1.2.3. Ο ποιοτικός χαρακτήρας της Φωτοερμηνείας Όπως αναφέρεται στην παράγραφο 1.1.4. στην προσέγγιση της Τηλεπισκόπησης απαιτούνται ειδικοί δέκτες και υπολογιστικά μηχανήματα για την εκτέλεση συγκεκριμένων αλγορίθμων. Αντίθετα στην Φωτοερμηνεία τον ρόλο του δέκτη διαδραματίζει ο ανθρώπινος οφθαλμός, το υπολογιστικό μηχάνημα είναι ο εγκέφαλός του, ενώ οι αλγόριθμοι-πράξεις που εφαρμόζονται είναι η λογική και η εμπειρία του. Αυτός είναι και ο λόγος που στην Φωτοερμηνευτική Μεθοδολογία η πληροφορία έχει ποιοτικό χαρακτήρα, που είναι εξίσου χρήσιμος με τον ποσοτικό χαρακτήρα της πληροφορίας που παρέχεται από την Τηλεπισκόπηση στην εξαγωγή των συμπερασμάτων, καθότι η ανθρώπινη αντίληψη μπορεί να αντιμετωπίσει σύνθετα φωτοερμηνευτικά προβλήματα. 1.3. Σύγκριση Φωτοερμηνευτικής και Τηλεπισκοπικής Προσέγγισης Με την ολοκλήρωση της παρουσίασης των δύο μεθοδολογιών ακολουθεί η συγκριτική τους θεώρηση για να τονιστούν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της κάθε μίας. Σύμφωνα με τον (Αργιαλάς, 1998), η Φωτοερμηνεία: Εκτελείται κυρίως από τον φωτοερμηνευτή Επεξεργάζεται ομάδες εικονοστοιχείων (αντικείμενα) Δεν έχει ακρίβεια σε υπολογισμούς επιφανειών Αυτοπεριορίζεται η πραγματική πολυφασματική ανάλυση Ο φωτοερμηνευτής μπορεί να αφομοιώσει ένα περιορισμένο μόνο αριθμό από διακριτές διαβαθμίσεις του τόνου (16 επίπεδα σε κάθε κανάλι) Η αναγνώριση του σχήματος, των προτύπων, της υφής και των αντικειμένων είναι εύκολη Η εξαγωγή συμπερασμάτων είναι εύκολη Οι διαθέσιμες χωρικές πληροφορίες και οι γνώσεις του χρήστη μπορούν να χρησιμοποιηθούν κατά ποιοτικό τρόπο Στα αντίστοιχα πεδία η Τηλεπισκόπηση: Εκτελείται κυρίως από υπολογιστή Επεξεργάζεται συνήθως μεμονωμένα εικονοστοιχεία Δυνατή η ακρίβεια σε υπολογισμούς επιφανειών Δεν υπάρχει περιορισμός για πραγματική πολυφασματική ανάλυση 10
Μπορεί να κάνει χρήση όλων των διαθέσιμων επιπέδων σε όλα τα κανάλια (δηλαδή 64,128,256) Η αναγνώριση του σχήματος, των προτύπων, της υφής και των αντικειμένων είναι πολύ δύσκολη ή αδύνατη Η εξαγωγή συμπερασμάτων είναι δύσκολη Είναι περιορισμένες οι διαθέσιμες τεχνικές για χρήση χωρικών δεδομένων Οι διαθέσιμες γνώσεις του χρήστη μπορούν έμμεσα και επίμονα, να χρησιμοποιηθούν με κατασκευή βάσεων γνώσεων και έμπειρων συστημάτων Κάνοντας μία προσεκτική ανάγνωση των πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων της Τηλεπισκοπικής και Φωτοερμηνευτικής Μεθοδολογίας γίνεται σαφές ότι η παράλληλη εφαρμογή των δύο προσεγγίσεων θα μπορέσει να επιτύχει θαυμαστά αποτελέσματα. Αυτό διότι θα συνδυαστεί περίφημα η υπολογιστική δύναμη στον τομέα διαχείρισης αναρίθμητων δεδομένων και η ανθρώπινη κριτική ικανότητα στην την αξιολόγηση των δεδομένων αυτών, βάσει της εμπειρίας, και της λογικής του ανθρώπινου παράγοντα. Τέλος, ο συνδυασμός αυτός της ποιοτικής και της ποσοτικής πληροφορίας θα παράσχει το βέλτιστο αποτέλεσμα ως προς τη συλλογή, επεξεργασία και ερμηνεία δεδομένων του φυσικού περιβάλλοντος. 1.4. Ολοκλήρωση των Δυνατοτήτων της Φωτοερμηνευτικής Τηλεπισκοπικής Μεθοδολογίας Με την εξέταση των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων της Φωτοερμηνευτικής και Τηλεπισκοπικής Μεθοδολογίας έγινε σαφές, ότι η σύνθεση των προσεγγίσεων αυτών μπορεί να επιφέρει αρκετά θετικά στην συλλογή, επεξεργασία, καταγραφή και εξαγωγή των πληροφοριών του φυσικού κόσμου, που απεικονίζονται σε εικόνες. Αυτή η σύνθεση ωστόσο δεν είναι αρκετή για να δημιουργήσει τη δυναμική εκείνη, που θα περιγράψει μία τόσο σύνθετη, πολύπλοκη και ευμετάβλητη πραγματικότητα, όπως είναι η φυσική πραγματικότητα. Μονόδρομος στη επίτευξη του πολυπόθητου στόχου της πλήρης περιγραφής του φυσικού κόσμου, πέρα από τη σύνθεση των ποιοτικών και ποσοτικών πληροφοριών, πέρα από την αρμονική συνύπαρξη του ανθρώπινου φωτοερμηνευτικού παράγοντα και του μηχανικού τηλεπισκοπικού συστήματος, είναι και η ολοκλήρωση των δυνατοτήτων των δύο αυτών προσεγγίσεων. Με τον όρο ολοκλήρωση νοείται η πολύπλευρη και διεπιστημονική προσέγγιση της φυσικής πραγματικότητας. Αυτό σημαίνει ότι πλέον η φυσική πραγματικότητα μελετάται μέσα από πολλά επιστημονικά πρίσματα και χαρακτηρίζεται-εμπλουτίζεται από πλήθος 11
επιστημονικών εμπειριών. Δηλαδή, μία εικόνα δεν εμπεριέχει μόνο την αναγκαία τοπογραφική της πληροφορίας, αλλά εμπλουτίζεται τη στιγμή της ανάγνωσή της και από άλλους επιστημονικούς συνειρμούς. Π.χ. το έδαφος που χαρακτηρίζεται από έντονες υψομετρικές μεταβολές, πιθανολογεί την ύπαρξη συγκεκριμένου τύπου πετρωμάτων για το γεωλόγο. Ή επίσης η γειτνίαση άρρωστης βλάστησης με υγιή, μπορεί να σηματοδοτήσει για τον δασολόγο κίνδυνο. Σύμφωνα λοιπόν με τον (Ρόκος, 1995) προϋπόθεση για την ολοκλήρωση των Φωτοερμηνευτικών Προσεγγίσεων είναι: Η γενική γνώση της υπό μελέτης περιοχής, Η γενική γνώση των υφιστάμενων χαρτογραφικών, βιβλιογραφικών, στατιστικών, αεροφωτογραφικών, τηλεπισκοπικών κλπ στοιχείων, Η ειδική γνώση των συγκεκριμένων, για την κάθε φορά ειδική έρευνα, συνθηκών της περιοχής, Η ειδική γνώση των δυνατοτήτων των τηλεπισκοπικών δεκτών, Η ειδική γνώση του επιστημονικού πεδίου της ειδικής διερεύνησης και Η δυνατότητα προγραμματισμού και υλοποίησης ειδικών επίγειων ελέγχων. Στην γενική γνώση της υπό μελέτης περιοχής περιλαμβάνεται η γνώση του γηγενή πληθυσμού, οποίος μέσα από στη διαδρομή των χρόνων έχει αποκτήσει την εμπειρία, όσων αφορά τις λεπτομέρειες και τα χαρακτηριστικά της περιοχής του. Η γνώση αυτή καλείται αυτόχθονη σοφία και μετέχει ισότιμα στη διαδικασία της Φωτοερμηνευτικής Προσέγγισης με την επιστημονική γνώση. Απαραίτητη είναι και η γενική γνώση πλήθους επικουρικών στοιχείων που βοηθούν στη διαδικασία της ανάγνωσης του φυσικού περιβάλλοντος. Ενδεικτικά τέτοια στοιχεία μπορούν και πρέπει να είναι πέρα των όσων έχουν ήδη αναφερθεί και μετεωρολογικά στοιχεία, κλιματολογικά, πληθυσμιακά αλλά και οτιδήποτε άλλο μπορεί να φανεί χρήσιμο. Οπωσδήποτε πριν από κάθε λήψη της φυσικής πραγματικότητας απαιτεί η απαιτείται η άριστη γνώση του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται για την κάθε λήψη. Αυτό, διότι μόνο έτσι μπορεί μέσα από ένα πλήθος δεκτών για κάθε χρήση, να επιλεγεί εκείνος ο κατάλληλος συνδυασμός που θα επιφέρει το αναμενόμενο αποτέλεσμα. Άρα πρέπει να επιλεγεί ο εξοπλισμός εκείνος που θα φέρει την κατάλληλη π.χ. χωρική, ραδιομετρική και φασματική ανάλυση, ο οποίος θα έχει τη δυνατότητα να παραδώσει πληροφορίες σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα για την περιγραφή του επιθυμητού αντικειμένου φαινομένου. 12
Η ειδική γνώση του επιστημονικού πεδίου για την διερεύνηση που εκτελείται πρέπει να συνδυαστεί από διεπιστημονική προσέγγιση, ούτως ώστε να αναλυθεί το φαινόμενα πολύπλευρα και σε βάθος, δηλαδή ολοκληρωμένα Τέλος απαραίτητη είναι και η οργάνωση και διενέργεια επίγειων ελέγχων. Ακριβώς επειδή η πληροφορία που παρέχεται είναι σύνθετη και πλήθος επιμέρους πληροφοριών αλληλεξαρτούνται και επηρεάζονται, είναι υπαρκτός ο κίνδυνος περιορισμένης επιτυχίας κατά τη διαδικασία της ανάλυσης. Για το λόγο αυτό θεωρείται απαραίτητος ο επίγειος έλεγχος ενός συνόλου αποτελεσμάτων για την εξασφάλιση της ορθότητας της παραγόμενης πληροφορίας. Η διαδικασία του ελέγχου είναι αρκετά σημαντική εργασία και θα πρέπει να επιλεγεί εκείνος ο αριθμός ελέγχων που δε θα είναι λίγοι και άρα ανεπαρκής, θέτοντας σε κίνδυνο την ποιότητα της εξαγόμενης πληροφορίας, αλλά ούτε υπεράριθμοι μη προσθέτοντας απολύτως τίποτα στην ακρίβεια της όλης εργασίας, αλλά αντιθέτως κοστίζοντας αναίτια περισσότερα χρήματα για την εκτέλεσή τους. 13
2. ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΕΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΕΙΣ Στο παρόν κεφάλαιο θα αναζητηθεί ο ορισμός που περιγράφει πληρέστερα τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Γ.Σ.Π.), αλλά και ο τρόπος με τον οποίο οι Τηλεπισκοπικές απεικονίσεις συνδυάζονται με τα Γ.Σ.Π. για την παραγωγή πληροφοριών που αφορούν το φυσικό κόσμο. 2.1. Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών 2.1.1. Ορισμός Γ.Σ.Π. Ξεκινώντας κανείς την αναζήτηση ορισμού για τα Γ.Σ.Π. πρέπει να σταθεί ότι μέσα στον όρο Γ.Σ.Π. περιέχεται η λέξη Σύστημα. Πρόκειται δηλαδή για ένα σύνολο από επιμέρους τμήματα, εξαρτήματα, στοιχεία που συνδέονται μεταξύ τους, αλληλεπιδρούν και αλληλεξαρτώνται επιτελώντας ένα συγκεκριμένο έργο, στη βάση προκαθορισμένων κανόνων. (Μπαμπινιώτης, 2002) Ωστόσο το σύστημα αυτό ως συγκεκριμένο έργο εκτελεί το χωρικό σχεδιασμό, μέσα από πλήθος προγραμμάτων που αναφέρονται στο φυσικό ή περιβαλλοντικό σχεδιασμό. Επίσης το σύστημα μπορεί να αποτελεί σύμφωνα με τον (Αργιαλάς, 1999) ένα σύστημα υλικής υποδομής, λογισμικού, δεδομένων, ανθρώπων, οργανισμών και διακανονισμών μεταξύ Ιδρυμάτων για τη συλλογή, αποθήκευση, ανάλυση και διανομή πληροφοριών της γήινης επιφάνειας. Μέσα από αυτή την οπτική διαπιστώνεται ότι όταν αναφέρεται κανείς στα Γ.Σ.Π. αναφέρεται σε ένα πλήθος στοιχείων, τα οποία μπορούν και επεξεργάζονται για να προκύψουν στην συνέχεια συγκεκριμένες χωρικές μεταβολές, αποτέλεσμα της επεξεργασίας αυτής των πληροφοριών. Ολοκληρώνοντας προκύπτει ότι: Τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών έχουν σαν κυρίαρχο στόχο τον χωρικό σχεδιασμό και αντιπροσωπεύουν ένα ισχυρό σύνολο εργαλείων για τη συλλογή, αποθήκευση, ανάληψη ανά πάσα στιγμή μετασχηματισμό και απεικόνιση χωρικών στοιχείων του πραγματικού κόσμου. (Κουτσόπουλος, 2002) 2.1.2. Συνθετικά μέρη ενός Γ.Σ.Π. Ιδιαίτερη σημασία στην κατανόηση της λειτουργίας ενός Γ.Σ.Π. διαδραματίζουν τα συνθετικά του μέρη. Έτσι πρέπει να σημειωθεί ότι ένα Γ.Σ.Π. αποτελείται από τρία βασικά συστατικά τα οποία είναι: 14
Υπολογιστικά συστήματα Πρόκειται για τα μηχανικά μέρη ενός Γ.Σ.Π. (hardware) τα οποία εξασφαλίζουν τη δυνατότητα επεξεργασίας των πληροφοριών. Λογισμικά συστήματα Είναι το σύνολο των υπολογιστικών προγραμμάτων (software) που καθορίζουν τον τρόπο με τον οποία τα δεδομένα θα επεξεργαστούν για να προκύψουν οι χωρικές πληροφορίες. Μάλιστα στη συνέχεια οι πληροφορίες αυτές θα παρουσιαστούν και θα αποτυπωθούν στο χώρο. Ανθρώπινο δυναμικό Από μία τόσο σύνθετη διαδικασία όπου ο όγκος της πληροφορίας που επεξεργάζεται είναι τεράστιος, αλλά και οι σχέσεις μεταξύ των πληροφοριών είναι σύνθετες, δε θα μπορούσε να απουσιάζει από τα στάδια ενός Γ.Σ.Π. το ανθρώπινο δυναμικό (peopleware). 2.1.2. Προσεγγίσεις αναπαράστασης χωρικών πληροφοριών Η χωρική πληροφορία διακρίνεται στα εξής τρία βασικά στοιχεία που είναι σημεία γραμμές και επιφάνειες. Ο τρόπος με τον οποίο τα στοιχεία αυτά αναπαρίστανται καθορίζουν την προσέγγιση που ακολουθείται για την περιγραφή του φυσικού χώρου. Το λογισμικό σύστημα ενός Γ.Σ.Π. έχει δομηθεί με τέτοιο τρόπο ούτως ώστε να επεξεργάζεται με δύο συνιστώσες την χωρική αυτή πληροφορία. Αυτές οι δύο συνιστώσες είναι χωρική επεξεργασία της πληροφορίας σε μορφή διανυσματική (vector) και σε μορφή ψηφιδωτή (raster): Διανυσματική μορφή: Στη διανυσματική μορφή η βασική λογική μονάδα είναι στο γεωγραφικό χώρο η γραμμή, που εκφράζεται από μια σειρά σημείων χ, ψ, ενώ οι επιφάνειες εκφράζονται από σύνολο διαδοχικών γραμμικών τμημάτων που τις προσδιορίζουν. Ψηφιδωτή μορφή: Στην ψηφιδωτή μορφή ο χώρος χωρίζεται σε χωρία κανονικού σχήματος (pixels), το καθένα από τα οποία αποτελεί βασική λογική μονάδα. Τα μοντέλα αυτής της κατηγορίας είναι τα πλέον κατάλληλα για την ψηφιακή καταγραφή μη διακριτών (συνεχών) φαινομένων οντοτήτων. Η δομή raster είναι συνήθως αποτέλεσμα σάρωσης με τηλεπισκοπικές μεθόδους (δορυφορικές εικόνες). (Τσούλος, 2004) 15
2.2. Ψηφιακές Τηλεπισκοπικές Εικόνες σε Περιβάλλον Γ.Σ.Π. 2.2.1. Η συμβολή της αλληλεπίδρασης Γ.Σ.Π. και τηλεπισκοπικών απεικονίσεων Τα Γ.Σ.Π. συνδέονται με τις ψηφιακές απεικονίσεις, καθώς υπάρχει η δυνατότητα να εισαχθούν οι τηλεπισκοπικές απεικονίσεις μέσω της raster μορφής τους σε περιβάλλον Γ.Σ.Π. για περαιτέρω επεξεργασία. Η raster μορφή δεν είναι απαραίτητη για την επεξεργασία των πληροφοριών σε ένα περιβάλλον Γ.Σ.Π.. Θα μπορούσε δηλαδή σε περίπτωση που το περιβάλλον των Γ.Σ.Π. έχουν την δυνατότητα να μετατρέψουν την ψηφιακή τηλεπισκοπική εικόνα από raster σε vector μορφή και να προχωρήσει απρόσκοπτα η διαδικασία της ανάλυσης. Αυτό που έχει ιδιαίτερη σημασία να τονιστεί είναι ότι οι Τηλεπισκοπικές απεικονίσεις συνδυάζονται με την πληροφορία που παρέχει ένα Γ.Σ.Π. δίνοντας τη δυνατότητα περαιτέρω φωτοερμηνείας της εικόνας. Ως γνωστόν ένα Γ.Σ.Π. περιέχει πληροφορίες που αφορούν τις χωρικές οντότητες. Μπορεί π.χ. αφού παρουσιάσει στο χώρο που ακριβώς βρίσκεται ένα λατομείο, να έχει συνδυαστεί το λατομείο αυτό με πληροφορία που αφορά την ποιότητα των πετρωμάτων που το αποτελούν. Κατά συνέπεια δίνεται η ευκαιρία να συνδυαστεί το υπόβαθρο της ψηφιακής τηλεπισκοπικής απεικόνισης και στη συνέχεια να υπάρξει επίθεση πληροφορίας που θα προέρχεται από τα Γ.Σ.Π.. Μάλιστα όπως ο αναφέρει ο (Αργιαλάς, 1999), τα τηλεπισκοπικά δεδομένα, και η πληροφορία που εξάγεται από τέτοιες εικόνες, έχουν εξελιχθεί σε κύριες πηγές δεδομένων των σύγχρονων Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών. Βέβαια, τα όρια μεταξύ της τεχνολογίας της Τηλεπισκόπησης και των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών είναι συγκεχυμένα, και αυτά τα συνδυασμένα επιστημονικά πεδία θα συνεχίσουν να αποτελούν επανάσταση στην καταγραφή, παρακολούθηση και διαχείριση των φυσικών διαθέσιμων σε καθημερινή βάση. Επίσης επιτρέπουν να αναπτυχθούν και να συνδυαστούν υποθετικά σενάρια αιτίου αιτιατού που αναφέρονται σε σχέσεις, όσον αφορά στα χωρικά συμφραζόμενα, με τρόπο που δεν ήταν εφικτός παλαιότερα. Είναι πλέον φανερό ότι στις μέρες μας ένα μεγάλο μέρος των στοιχείων υποβάθρου των Γ.Σ.Π. προέρχεται από δορυφορικές εικόνες και αεροφωτογραφίες. Η δυναμική αυτή προβλέπεται ότι θα συνεχιστεί και θα ενταθεί τα επόμενα χρόνια καθώς, η κυριότερη πηγή δεδομένων οι δορυφόροι, περνούν από την στρατιωτική στην επιστημονική και εμπορική χρήση. 16
3. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Στη σημερινή εποχή ο ρόλος του περιβάλλοντος έχει αναβαθμιστεί καθώς ο άνθρωπος διαπιστώνει ότι η δραστηριότητά του δεν απορροφάται ή δεν διαχέεται στη φύση, αλλά αντιθέτως επιστρέφει σε αυτόν με καταστροφικό τρόπο. Η ανθρωπογενής δηλαδή δραστηριότητα, έχει επιβαρύνει και συνεχίζει να επιβαρύνει με τέτοιο τρόπο τη ζωή στον πλανήτη που αρχίζει και αλλάζει την καθημερινότητά της ύστερα από χιλιάδες χρόνια. Σε αυτή την ανησυχητική πραγματικότητα η επιστήμη της Τηλεπισκόπησης φαντάζει ο ιδανικός τρόπος προστασίας του περιβάλλοντος και κατ επέκταση της διατήρησης της ζωής στον πλανήτη. Προτού ωστόσο παρουσιαστούν συγκεκριμένα παραδείγματα της συμβολής της Τηλεπισκόπησης στην παρακολούθηση, εποπτεία και εν τέλει προστασία του περιβάλλοντος, θα αναφερθούν μερικές από τις σημαντικότερες σημερινές περιβαλλοντικές εκκρεμότητες. 3.1. Κύρια Περιβαλλοντικά Προβλήματα Όπως είναι εύκολα κατανοητό η επιβίωση του ανθρωπίνου γένους εξαρτάσαι σε μεγάλο βαθμό από τον παράγοντα περιβάλλον. Μάλιστα ο συνδυασμός κοινωνικής ευημερίας, προόδου αλλά και ανάπτυξης, με την περιβαλλοντική προστασία, δε θα ήταν καθόλου άστοχος. Προσπαθώντας να εντοπίσει κανείς τις βασικές απειλές για το περιβάλλον, στις οποίες στη συνέχεια η Τηλεπισκόπηση θα προσπαθούσε να δώσει λύσεις, θα κατέληγε στις εξής: Η ρύπανση της ατμόσφαιρα, του εδάφους και του υδροφόρου ορίζοντα που απειλή τη δημόσια υγεία, Η κλιματική μεταβολή που έχει καταστροφικές συνέπειες, τόσο στα οικοσυστήματα, όσο και στις πληθυσμιακές ομάδες, Η ερημοποίηση που σε πολλές περιοχές της γης απειλεί την φυτική παραγωγή Η εξάντληση των φυσικών πόρων, η ανάγκη για την ανακάλυψη νέων αλλά και η ορθολογική εκμετάλλευση των υπαρχόντων. 3.1.1. Η ρύπανση Η ρύπανση στο περιβάλλον διακρίνεται σε τρεις βασικές κατηγορίες, αυτή του αέρα, του εδάφους και του νερού. Συγκεκριμένα είναι: 17
Ρύπανση Ατμόσφαιρας Ο ατμοσφαιρικός αέρας χαρακτηρίζεται ως ρυπασμένος, όταν περιέχει ουσίες στερεές ή υγρές ή αέριες σε ποσότητες τέτοιες που να μπορούν να βλάψουν την υγεία του ανθρώπου ή να του προκαλέσουν ακόμη και απλές ενοχλήσεις. (Οξενκιούν, 2002) Δίνοντας ιδιαίτερη σημασία στον ορισμό της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, θα δημιουργηθούν δεύτερες σκέψεις πως η Τηλεπισκόπηση θα μπορούσε να συμβάλει στην μείωση της. Αυτό μπορεί να γίνει αν αναζητηθούν εκείνες οι στερεές, υγρές ή αέριες ουσίες, οι οποίες είναι ανιχνεύσιμες από τους τηλεπισκοπικούς δέκτες, οδηγώντας έτσι στην καταγραφή της ποσότητας αλλά και της θέσης της αέριας ρύπανσης. Με την ολοκλήρωση της καταγραφής θα μπορούν να σχεδιαστούν μέτρα αποτελεσματικής μείωσής της, στα επιτρεπτά επίπεδα. Οι σημαντικότεροι ρύποι διακρίνονται σε δύο κατηγορίες, πρωτογενείς και δευτερογενείς: Στους πρωτογενείς ρύπους συγκαταλέγονται αυτοί οι οποίοι εκπέμπονται απ ευθείας από τις πηγές τους στην ατμόσφαιρα. Τέτοιοι ρύποι είναι: - Αιωρούμενα σωματίδια, - Καπνός, - Διοξείδιο του θείου (SO 2 ), - Μονοξείδιο του άνθρακα (CO), - Υδρογονάνθρακες, Cl 2, F 2 Οι δευτερογενείς ρύποι είναι οι ρύποι που σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα από τους πρωτογενείς. Για να γίνει αυτό αποτελεί προϋπόθεση η χημική αντίδραση μεταξύ του, είτε με συστατικά της ατμόσφαιρας σε κατάλληλες θερμοκρασιακές συνθήκες, παρουσία φωτός ή και υγρασίας. Οι ρύποι αυτοί είναι: - Οξειδωμένοι υδρογονάνθρακες, - Όζον (SO 3 ), - Νιτρώδη (ΝO 2 ). Ρύπανση Εδάφους Το έδαφος της Ελλάδος κρίνοντας και την πραγματικότητα στις ανεπτυγμένες χώρες είναι σε καλό επίπεδο. Ωστόσο κυριότερες πηγές ρύπανσης στην Ελλάδα, που αποτελούν και το βασικό κίνδυνο υποβάθμισης των εδαφών του ελληνικού χώρου είναι: - Η ελλειμματική επεξεργασία των στερεών αποβλήτων, όπως επίσης και των επικίνδυνων εργοστασιακών, βιομηχανικών αποβλήτων, - Αυξητική χρήση των φυτοφαρμάκων και των λιπασμάτων στην γεωργία που εκτός από την ρύπανση στα υδατικά αποθέματα, υποβαθμίζουν και την ποιότητα του εδάφους, 18
- Η καταστροφή των δασών από τις πυρκαγιές και η υπερβόσκηση αφαιρούν από το έδαφος πλήθος φυτικών οργανισμών χρήσιμων στην τροφική αλυσίδα. Είναι αλήθεια ότι όσο ευρύ είναι το μέγεθος και η φύση της ανθρωπογενούς δραστηριότητας, άλλο τόσο πολυσύνθετος είναι ο τρόπος που ρυπαίνει το έδαφος και κατ επέκταση το περιβάλλον. Για το λόγο αυτό σημασία έχει στο σημείο αυτό να δοθούν οι κατευθυντήριες γραμμές που θα αναδείξουν τις βασικές κατηγορίες ρύπανσης των εδαφών από τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Ρύπανση Υδάτων Ρύπανση υδάτων ονομάζεται οποιαδήποτε μεταβολή των φυσικών, χημικών και βιολογικών παραμέτρων του νερού (θαλασσών, ποταμών, λιμνών), λόγω της παρουσίας σε αυτό ουσιών σε ποσότητα που υπερβαίνει τα φυσιολογικά όρια. Η μεταβολή αυτή μπορεί να έχει αρνητικές επιπτώσεις στον άνθρωπο, σε άλλους ζωικούς ή φυτικούς οργανισμούς και γενικότερα να διαταράξει την ισορροπία των οικοσυστημάτων σε μικρή ή μεγάλη γεωγραφική κλίμακα. Οι ουσίες αυτές διαλύονται στο νερό, επιπλέουν ή κατακάθονται στον πυθμένα και προέρχονται κυρίως από ανθρωπογενείς δραστηριότητες, όπως το πετρέλαιο και τα λιπάσματα. Επίσης, είναι πιθανή η απελευθέρωση ενέργειας υπό τη μορφή θερμότητας ή ραδιενέργειας, η οποία προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας του νερού, οπότε έχουμε τη «θερμική ρύπανση των υδάτων». (Πηγή: δικτυακός τόπος health.in.gr) Σήμερα, μεγάλη συζήτηση γίνεται γύρω από το θέμα σχετικά με πια είναι αυτά τα επιτρεπόμενα όρια; Δυστυχώς, τα όρια αυτά πολλές φορές καθορίζονται σε συνεργασία με τους ρυπαίνοντας, στρογγυλεύοντας την επιστημονική γνώση η οποία στο θέμα της ρύπανσης σήμερα είναι αρκετά δυσάρεστη. Όσων αφορά τους ρύπους αυτοί είναι ονομαστικά: Παθογόνοι μικροοργανισμοί: Έτσι ονομάζονται όσοι μικροοργανισμοί είναι ικανοί να μολύνουν ή να μεταφέρουν ασθένειες, όπως: - Βακτήρια, - Ιοί, - Πρωτόζωα. Ανόργανες και οργανικές διαλυτές στο νερό ουσίες: Περνούν στο νερό είτε από τον αέρα μέσω της βροχής είτε κατά τη διήθησή του μέσα από το έδαφος είτε (η πιο συνηθισμένη περίπτωση) λόγω της ανάμειξής του με αστικά λύματα ή υγρά απόβλητα. 19
Αιωρούμενες στο νερό ενώσεις: Είναι συνήθως ανόργανες (σπανιότερα οργανικές) ενώσεις, που στα φυσικά νερά προέρχονται από τη διάβρωση εδαφών, στα αστικά λύματα από αδιάλυτα στερεά που παρασύρονται στους αγωγούς αποχέτευσης και στα υγρά βιομηχανικά απόβλητα από αδιάλυτα στερεά παραπροϊόντα της παραγωγικής διαδικασίας. Οι πηγές από τις οποίες εκπέμπονται οι ρύποι είναι δύο κατηγοριών, οι σημειακές και οι μη σημειακές πηγές: Σημειακές πηγές ρύπανσης: έτσι χαρακτηρίζονται όλες οι πηγές που εκβάλλουν ρύπους σε εντοπισμένα σημεία. Αυτά είναι τα άκρα αγωγών, τάφρων ή αποχετευτικών δικτύων που καταλήγουν σε υδάτινους αποδέκτες. Σε αυτή την κατηγορία ταξινομούνται οι βιομηχανικές μονάδες, οι μονάδες επεξεργασίας λυμάτων που απομακρύνουν μέρος των ρύπων, ενεργά η εγκαταλελειμμένα ορυχεία, πετρελαιοπηγές και τάνκερς. Επειδή βρίσκονται σε συγκεκριμένο μέρος, συνήθως σε αστικές περιοχές, είναι σχετικά εύκολος ο εντοπισμός τους και κατά συνέπεια η παρακολούθησή τους. Μη σημειακές πηγές ρύπανσης: είναι πηγές οι οποίες δεν είναι δυνατόν να εντοπιστούν σε κανένα ειδικό σημείο απορροής. Είναι συνήθως μεγάλες περιοχές που ρυπαίνουν το νερό με επιφανειακή απορροή, υπεδάφια ροή ή απόθεση στην ατμόσφαιρα. Τέτοιες είναι, για παράδειγμα, οι απορροές χημικών στα επιφανειακά νερά και η διαρροή τους στο έδαφος μέσα από χωράφια, υλοτομημένα δάση, ζωοτροφές, δρόμους, αποχετεύσεις κ.ά. Εκτιμάται ότι σε χώρες με αγροτική παραγωγή η γεωργική ρύπανση, υπό τη μορφή στερεών αποθέσεων, ανόργανων λιπασμάτων, κοπριάς, αλάτων διαλυμένων στο νερό άρδευσης και παρασιτοκτόνων, είναι υπεύθυνη για πάνω από το 60% των συνολικών ρύπων που φτάνουν σε ποτάμια και λίμνες. Ο έλεγχος της ρύπανσης αυτού του τύπου είναι πολύ δυσχερής, επειδή είναι δύσκολο να εντοπιστούν οι τόσο διαφορετικές και διεσπαρμένες πηγές ρύπανσης. (Πηγή: δικτυακός τόπος health.in.gr) Με βάση τη μορφή που έχει η ρύπανση των υδάτων διαπιστώνεται ότι η Τηλεπισκόπηση παρέχει την δυνατότητα εντοπισμού της ρύπανσης τόσο στις ευρύτερες περιοχές όπου η ρύπανση διαχέεται, αλλά τόσο και στις σημειακές πηγές, δημιουργώντας ένα πρώτης τάξεως εργαλείο ελέγχου του ρυπαίνωντος. Επίσης μία χαρακτηριστική εφαρμογή ελέγχου της ρύπανσης σε ευρύτερες περιοχές είναι ο εντοπισμός και η παρακολούθηση πετρελαιοκηλίδων, διότι όπου αυτές εντοπίζονται αποτελούν σοβαρότατα κίνδυνο για τη ζωή στα υδάτινα οικοσυστήματα. 20
3.1.2. Η κλιματική αλλαγή Το ζήτημα της κλιματικής αλλαγής φάνηκε να παίρνει επιτέλους μια θέση που του αξίζει στην ενημέρωση και την πολιτική ατζέντα. Οι εκθέσεις του Διακυβερνητικού Πάνελ για την Κλιματική Αλλαγή (IPCC) που δημοσιεύτηκαν μέσα στο 2007 δεν αφήνουν πια κανένα περιθώριο για δικαιολογίες ή καθυστερήσεις: αν δεν αλλάξει η σημερινή κατάσταση, την ανθρωπότητα περιμένει ένα ζοφερό μέλλον με ανυπολόγιστες επιπτώσεις στο περιβάλλον, την κοινωνία και την οικονομία, ενώ για να αποτραπούν αυτές, οι παγκόσμιες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου πρέπει να πέσουν τουλάχιστον στο ένα τρίτο των σημερινών πριν τα μέσα του αιώνα. (Πηγή: δικτυακός τόπος http://climatechangegr.wordpress.com) Για να γίνει σαφές ωστόσο τι είναι η κλιματική αλλαγή μπορεί να περιγραφεί ως εξής: Με τον όρο κλιματική αλλαγή αναφέρεται κανείς στη μεταβολή του παγκόσμιου κλίματος και ειδικότερα σε μεταβολές των μετεωρολογικών συνθηκών που εκτείνονται σε μεγάλη χρονική κλίμακα. Τέτοιου τύπου μεταβολές περιλαμβάνουν στατιστικά σημαντικές διακυμάνσεις ως προς τη μέση κατάσταση του κλίματος ή τη μεταβλητότητά του, που εκτείνονται σε βάθος χρόνου δεκαετιών ή περισσότερων ακόμα ετών. Οι κλιματικές αλλαγές οφείλονται σε φυσικές διαδικασίες, καθώς και σε ανθρώπινες δραστηριότητες με επιπτώσεις στο κλίμα, όπως η τροποποίηση της σύνθεσης της ατμόσφαιρας. Στη Σύμβαση-Πλαίσιο των Ηνωμένων Εθνών για τις Κλιματικές Μεταβολές (UNFCC), η κλιματική αλλαγή ορίζεται ειδικότερα ως η μεταβολή στο κλίμα που οφείλεται άμεσα ή έμμεσα σε ανθρώπινες δραστηριότητες, διακρίνοντας τον όρο από την κλιματική μεταβλητότητα που έχει φυσικά αίτια. (πηγή: δικτυακός τόπος el.wikipedia.org) Από τα παραπάνω είναι φανερό ότι ή σύνθεση της ατμόσφαιρας συνδέεται με την κλιματική αλλαγή, συνεπώς η επιστήμη της Τηλεπισκόπησης δύναται μέσα από την παρακολούθηση των αερίων εκπομπών, την αέρια ρύπανση να παράσχει ένα πλέγμα προστασία της ζωής, μέσα από τον έλεγχο των αερίων που προκαλούν την κλιματική αλλαγή. 3.1.3. Η ερημοποίηση Με τον όρο ερημοποίηση, νοείται η εξάπλωση των άγονων, ανύνδρων και γενικότερα περιοχών με ερημικά χαρακτηριστικά, που οφείλεται στις κλιματικές αλλαγές ή στην ανθρώπινη δραστηριότητα. Στην Ελλάδα οι περιοχές που απειλούνται από το φαινόμενο της ερημοποίησης είναι το Κιλκίς, η Λέσβος, η Νάξος, η Κρήτη και η Αργολίδα, ενώ ήδη στη χωρά έχει εκπονηθεί Εθνικό Στρατηγικό Σχέδιο για την αντιμετώπιση του φαινομένου αυτού. 21
Αναλύοντας τους παράγοντες που βοηθούν στην εξάπλωση του φαινομένου της ερημοποίησης, γίνεται φανερός ο ρόλος και η συμβολή της επιστήμης της Τηλεπισκόπησης στην αντιμετώπισή της. Οι παράγοντες αυτοί είναι: - Οι πυρκαγιές και οι καταστροφικές εκχερσώσεις - Η υπερκατανάλωση υδατικών πόρων και η ρύπανση - Εντατική εκμετάλλευση αγροτικών γαιών - Εκμετάλλευση βοσκοτόπων πέρα της βιοϊκανότητάς τους - Επέκταση χρήσεων γης όπως οικοδομική, βιομηχανική και τουριστική χρήση σε δασικές εκτάσεις Μέσω λοιπόν της επιστήμης της Τηλεπισκόπησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν υψηλής διακριτικής ανάλυσης δορυφορικές εικόνες ούτως ώστε να καταγραφούν οι πυρκαγιές, οι πλημμύρες αλλά και άλλα καταστροφικά φαινόμενα που συμβάλουν στο φαινόμενο της ερημοποίησης. Η Τηλεπισκόπηση παρέχει τη δυνατότητα μιας αποτελεσματικής καταγραφής της ποιότητας της βλάστησης μέσα από τις κατάλληλες τεχνικές, όπως επίσης παρατηρήσεις των θερμοκρασιακών μεταβολών του εδάφους, παρέχοντας τη δυνατότητα στους ειδικούς γεωλόγους να εκτιμήσουν τους κινδύνους και να προτείνουν μέτρα. Επίσης, με λήψεις δορυφορικών εικόνων σε τακτά χρονικά διαστήματα μπορούν να καταγραφούν, αλλά και να παρακολουθηθούν στενά παράνομες ή και όχι οικιστικές δραστηριότητες σε δασικές εκτάσεις. Μέσω αυτής της διαδικασίας μπορεί να υπάρξει ένα σύστημα ελέγχου αλλά και προειδοποίησης για κάθε περιοχή που παρατηρούνται καταστροφικές δραστηριότητες. Συμπερασματικά με τη χρήση δορυφορικών εικόνων είναι δυνατή η διαχρονική μελέτη δυναμικά εξελισσόμενων φαινόμενων όπως η εξέλιξη της βλάστησης, πλημμυρών και πυρκαγιών που συμβάλουν στην επέκταση της ερημοποίησης. 3.1.4. Φυσικά διαθέσιμα Φυσικά διαθέσιμα είναι εκείνοι οι χρήσιμοι για το ανθρώπινο γένος πόροι που υπάρχουν στη γη, στην ατμόσφαιρα, στο υπέδαφος και τους ωκεανού, ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης φυσικών, βιολογικών, και χημικών φαινομένων και των κάθε φύσης παρεμβάσεων του ανθρώπου κατά τη διάρκεια της ιστορίας του πλανήτης μας. (Ρόκος, 1979) Όπως διαπιστώνει κανείς με την πρώτη ανάγνωση του ορισμού τα φυσικά αυτά διαθέσιμα, μπορεί να μην είναι ανεξάντλητα ως προς την επάρκεια τους, αλλά είναι σίγουρα 22
αναρίθμητα ως προς τον αριθμό τους. Σε ένα μεγάλο μέρος αυτού του αριθμού οι εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης μπορούν να δώσουν λύσεις, συγκεκριμένα: Διερεύνηση των υδατικών διαθέσιμων Είναι δυνατό μέσα από τη λήψη υπέρυθρων ψηφιακών τηλεπισκοπικών απεικονίσεων να εμφανιστούν περιοχές άνυδρες και περιοχές που υπάρχουν θερμοκρασιακές μεταβολές. Μέσα από τέτοιου είδους τηλεπισκοπικές απεικονίσεις είναι δυνατόν να αποκαλυφθούν ψυχρά υδατικά αποθέματα που βρίσκονταν στους υπόγειους υδροφορείς. Μια άλλη εφαρμογή θα μπορούσε να είναι με την εφαρμογή κατάλληλων ψηφιακών επεξεργασιών όπως είναι οι λόγοι μεταξύ των διαφόρων καναλιών των τηλεπισκοπικών δεκτών, να τονιστούν σε μια εικόνα τα υδατικά αποθέματα. Μία άλλη εξίσου σημαντική εφαρμογή θα μπορούσε να είναι η παρατήρηση της κάλυψης από χιόνια στα βουνά, αυτό διότι είναι γεγονός ότι στο μέγεθος της χιονοκάλυψης οφείλεται η ποσότητα των υδατικών αποθεμάτων. Συνεπώς, πιθανές μεταβολές του όγκου της θα μπορούσαν να κινητοποιήσουν τους αρμόδιους να λάβουν μέτρα αρτιότερης διαχείρισης των υδατικών αποθεμάτων. (Ρόκος, 1979) Οι εφαρμογές αυτές είναι απλώς ενδεικτικές, ενώ είναι βέβαιο ότι υπάρχουν πλήθος παραδειγμάτων τα οποία είναι πιο αντιπροσωπευτικά και εκτείνονται σε όλο το εύρος της ανθρώπινης δραστηριότητας. Διερεύνηση των φυσικών-γεωλογικών διαθέσιμων Σε αυτό το πεδίο οι εφαρμογές για την αντιμετώπιση της έλλειψη γεωλογικών πόρων σχετίζονται με την ανίχνευση περιοχών με οικονομικό ενδιαφέρον. Έτσι μέσω της λήψης απεικονίσεων ραντάρ χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα των πυριγενών πετρωμάτων που απεικονίζονται με έντονο χρώμα, ενώ σκουρότερα απεικονίζονται τα ιζηματογενή πετρώματα. Μια σημαντική ωστόσο εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης έγκειται στον εντοπισμό θέσεων κλειστών αντικλινών που αποτελούν ευνοϊκές γεωλογικές δομές για τον εντοπισμό πετρελαίου. (Ρόκος, 1979). Έτσι με την διερεύνηση μέσω της Τηλεπισκόπησης των φυσικών-γεωλογικών διαθέσιμων, μπορούν να εντοπιστούν περιοχές που θα συμβάλουν στην αντιμετώπιση του προβλήματος της επάρκειας των φυσικών πόρων. Ωστόσο, οι πόροι αυτοί θα πρέπει να αξιοποιηθούν με κατάλληλο τρόπο και με το βλέμμα στραμένο στην τελική απεξάρτηση, από τους πόρους εκείνους που προκαλούν, όπως έχει ήδη αναφερθεί, ρύπανση της ατμόσφαιρας και εν τέλει κλιματική αλλαγή. Η απεξάρτηση αυτή μπορεί να προέλθει μέσα από τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. 23
Διερεύνηση ωκεανών και θαλασσών Πέρα από τις εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης, σχετικές με τη μόλυνση των υδάτων, μπορεί μέσα από την επιστήμη αυτή να διερευνηθούν τα έμβια φυσικά διαθέσιμα, και αυτό όπως αναφέρει ο (Ρόκος, 1979) βοηθώντας στην εκτίμηση της επίδρασης των εποχιακών μεταβολών ή των κύκλων μεταβολών της θερμοκρασίας των θαλασσών και των ωκεανών σε σημαντικές ομάδες ψαριών. 24
4. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Με την ολοκλήρωση της περιγραφής των προσεγγίσεων της Φωτοερμηνείας και της Τηλεπισκόπησης, όπως επίσης και με την ανάλυση των κύριων περιβαλλοντικών προβλημάτων, έχουν δημιουργηθεί οι κατάλληλοι συνειρμοί, σχετικά με το πώς η Τηλεπισκόπηση συνδέεται με τα θέματα περιβάλλοντος. Στον παρών κεφάλαιο θα παρουσιαστούν συνοπτικά ορισμένα ενδεικτικά παραδείγματα των εφαρμογών αυτών, για να γίνει αντιληπτή και στην εφαρμογή της η χρησιμότητα της Τηλεπισκόπησης. 4.1. Εφαρμογή για την Ρύπανση της Ατμόσφαιρας 4.1.1. Διαρροές από βιομηχανικά ατυχήματα Το παράδειγμα που ακολουθεί αφορά την ρύπανση της ατμόσφαιρας και μάλιστα μέσα από μία εφαρμογή που σχετίζεται με βιομηχανικό ατύχημα. Η συγκεκριμένη εφαρμογή έχει ως στόχο να αναδείξει τα εξής: - την δυνατότητα επαγρύπνησης της κρατικής μηχανής στην περίπτωση ακραίων καταστάσεων, όπως ένα βιομηχανικό ατύχημα με τη διαρροή ραδιενεργών υλικών και - την παρακολούθησης της διάχυσης της ρύπανσης για την λήψη όλων των αναγκαίων μέτρων. Πρόκειται για την περιοχή της Λυών της Γαλλίας όπου προκλήθηκε ατύχημα στις εγκαταστάσεις της Shell. Τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται είναι εικόνες NOAA/AVHRR υψηλής ευκρίνειας και η απεικόνιση που προέκυψε έπειτα από επεξεργασία είναι η Εικόνα 4.1.: Στην συγκεκριμένη εικόνα εφαρμόστηκαν λόγοι καναλιών για να απομακρυνθεί η περιττή λεπτομέρεια και εν τέλει να απομονωθεί μόνο η χρήσιμη πληροφορία, όπου ήταν η καταγραφή της θέσης του πλουμίου. Για το λόγο αυτό αφαιρέθηκαν τα νέφη και οι υδάτινες επιφάνειες με την εφαρμογή του λόγου μεταξύ των καναλιών, όπως επίσης έγινε διαχωρισμός του πλουμίου από την επιφάνεια της γης. Οι λόγοι που εφαρμόστηκαν για μεν την απομάκρυνση των νεφών ήταν (5-1)/(5+1), ενώ για την απομάκρυνση των υδάτινων επιφανειών και διαχωρισμό του πλουμίου από την επιφάνεια της γης ήταν (2-1)/(2+1). Αποτέλεσμα της επεξεργασίας αυτής ήταν τα νέφη και τα υδατικά στοιχεία να απεικονίζονται με μαύρο χρώμα, ενώ το πλούμιο αν απεικονίζεται με κόκκινο χρώμα. Συγκεκριμένα το αποτέλεσμα της δορυφορικής τηλεπισκοπικής απεικόνισης ήταν: 25
Εικόνα 4. 1. Ψευδέγχρωμη απεικόνιση του πλουμίου που προκλήθηκε από το ατύχημα στις εγκαταστάσεις της Shell στη Λυών της Γαλλίας στις 2 Ιουνίου 1987. (Χρυσουλάκης Ν., Ανδρίτσος Α., Αδακτύλου Ν., Καρτάλης Κ., Πετράκης Μ, 1999) Η περιοχή τις εκπομπής του πλουμίου με το κόκκινο χρώμα είναι για το διαφυγόν υλικό: Εικόνα 4. 2. Πειριοχή εκπομπής πλουμίου με κόκκινο χρώμα 26
4.1.2. Συγκεντρώσεις CO 2 στην ανώτερη τροπόσφαιρα Από τα στοιχεία που είναι διαθέσιμα προκύπτει ότι με τη χρήση του μετεωρολογικού δορυφόρου NOAA, καταγράφονται οι συγκεντρώσεις CO 2 στην ανώτερη τροπόσφαιρα και οι συγκεντρώσεις απεικονίζονται με κόκκινο χρώμα. Οι δορυφορική εικόνα προέρχεται από την ευρύτερη περιοχή των Η.Π.Α.. Εικόνα 4. 3. Συγκεντρώσεις CO 2 στην ανώτερη τροπόσφαιρα Πηγή: δικτυακός τόπος www.hep.upatras.gr/class/download/geo_sim_til/environmental_remote_sensing_course.pdf 4.1.3. Εκρήξεις ηφαιστείων Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα του ηφαιστείου της Αίτνας, όπου κατά την έκρηξή του έγιναν μετρήσεις στο ορατό και στο υπέρυθρο. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τις εικόνες του MODIS είναι: - Οι αρνητικές τιμές του φάσματος 11-12 μm δηλώνουν μεγάλο όγκο τέφρας. - Η «αρνητική λαμπρότητα» στο φάσμα 8-11 μm, δείχνει την ύπαρξη SO2, καθώς και την παρουσία μικροκρυστάλλων Η2Ο. - Οι τιμές SO2 που καταγράφηκαν στην ατμόσφαιρα της περιοχής κατά την διάρκεια των εκρήξεων είναι 20πλάσιες των φυσιολογικών τιμών. - Ο ρυθμός εκπομπής SO2 κατά την διάρκεια του επεισοδίου του 2002 είναι 20000 tn/day. (Πηγή: δικτυακός τόπος http://155.207.11.99/pms/upload/baltzopoulou.ppt) 27
Εικόνα 4. 4: Έκρηξη ηφαιστείου Αίτνας το 2002 (Μπαλτζοπούλου Κ.) Εικόνα 4. 5: Μετρήσεις στο υπέρυθρο (Μπαλτζοπούλου Κ.) 4.2. Εφαρμογή για στην Ρύπανση των Υδάτινων Επιφανειών Χαρακτηριστικό παράδειγμα στην ρύπανση των υδάτινων επιφανειών είναι η ρύπανση μέσω της διαρροής πετρελαίου και του σχηματισμού πετρελαιοκηλίδων. 4.2.1. Εντοπισμός πετρελαιοκηλίδων Η συγκεκριμένη εφαρμογή που θα παρουσιαστεί δεν αφορά τις πετρελαιοκηλίδες που δημιουργούνται από ατυχήματα, αλλά αφορά της πετρελαιοκηλίδες εκείνες που σχηματίζονται 28
παρανόμως από τάνκερ και πλοία της ακτοπλοΐας. Οι πετρελαιοκηλίδες αυτές είναι μικρές σε μέγεθος αλλά την εποχή που έγινε η έρευνα, εντοπίστηκαν πάνω από 300 τέτοιες εστίες. Εικόνα 4. 6. Πετρελαιοκηλίδες στην Ελλάδα για το έτος 1999 (Τοπουζέλης, Καραθανάση, Παυλάκης, Ρόκος, 2005) Η μέθοδος που ακολουθήθηκε χρησιμοποίησε δύο απεικονίσεις ραντάρ μία του δορυφόρου ERS-1 και μία ERS-2. Οι δύο απεικονίσεις παρέχουν ικανοποιητικά αποτελέσματα με την προϋπόθεση ότι υπάρχει ελαφρός κυματισμός, ούτως ώστε η ακτινοβολία από το ραντάρ να ανακλάται στις πετρελαιοκηλίδες, να μην επιστρέφει στο δέκτη και αυτές να απεικονίζονται με μαύρο χρώμα. Η εικόνα που προκύπτει είναι: 29
Εικόνα 4. 7. Τµήµα αρχικής και ταξινοµηµένης απεικόνισης του ERS-1 (Τοπουζέλης, Καραθανάση, Παυλάκης, Ρόκος, 2005) 4.3. Εφαρμογή για τον Εντοπισμό Υδατοπιθανών Περιοχών Η εφαρμογή αυτή αφορά μία συνδυασμένη χρήση της τηλεπισκόπησης για τον εντοπισμό υδάτινων αποθεμάτων. Αρχικά χρησιμοποιείται το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους σε μία εικόνα και από το ανάγλυφο, θεωρώντας ως δεδομένων ότι το νερό κινείται από υψηλότερο σε χαμηλότερο υπολογίζονται οι διαδρομές του νερού. Εικόνα 4. 8. Υδρογραφικό δίκτυο Ηρακλείου Κρήτης. Εξαγωγή με αυτόματες τεχνικές (Γραμματικογιάννης, 2007) 30