Χωροχρονική ανάλυση τηλεπισκοπικών δεδομένων πυρκαγιών με μεθόδους μετρικών τοπίου

Abstract

Οι πυρκαγιές ειδικά σε δασικές περιοχές επηρεάζουν πολλές περιοχές του κόσμου. Η συχνή εμφάνισή τους στη Μεσόγειο εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τοπικούς παράγοντες όπως το κλίμα (ξηρές περίοδοι), το ανάγλυφο, το υψόμετρο, τη τοπογραφία (δύσβατες περιοχές), τις χρήσεις γης, τους τύπους των καυσίμων υλικών, αλλά και τις δραστηριότητες των ανθρώπων. Η Ελλάδα θεωρείται μέρος της ΝΔ Ευρώπης, όμως σύμφωνα με την πυκνότητα και την συχνότητα των πυρκαγιών της ταιριάζει με τα μοτίβα της Νότιο- Ανατολικής Ευρώπης και είναι μια από τις πιο ευάλωτες περιοχές από άποψη πυρκαγιών. Με την βοήθεια της τηλεπισκόπησης και των Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων (GIS) τα δεδομένα που αφορούν τις πυρκαγιές μπορούν να εντοπιστούν, να χαρτογραφηθούν και να αναλυθούν σε διάφορες κλίμακες. Η παρούσα εργασία ερευνά και αναλύει τα τη θέση και τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των καμένων εκτάσεων, τριών ετών (2005, 2006, 2007) για τον Ελλαδικό χώρο, όπως αυτά καταγράφηκαν από δυο δορυφορικά συστήματα εντοπισμού πυρκαγιών το Modis και το EFFIS το διακρατικό Ευρωπαϊκό πληροφοριακό σύστημα για τις πυρκαγιές. Συγκεκριμένα στην παρούσα εργασία έγινε χωροχρονική ανάλυση των πολυγώνων των καμένων εκτάσεων. Έγινε μελέτη των διαφορών τους και χωρική σύγκριση των αποτελεσμάτων τους με μεθόδους μετρικών τοπίου (patch metrics - μετρικά πολυγώνων - δείκτες κατακερματισμού) σε περιβάλλον GIS. Τα αποτελέσματα ομαδοποιήθηκαν ανά έτος για να φανεί η χωροχρονική εξέλιξή τους με τις πληροφορίες που μας παρέχει η ανάλυση των χαρακτηριστικών των patch metrics με υπολογισμό των μετρητικών δεικτών (π.χ. δείκτες έκτασης/πυκνότητας/ορίων, δείκτες σχήματος, δείκτες κλασματικής διάστασης, δείκτες ποικιλότητας των patches των καμένων εκτάσεων για το κάθε σύστημα καταγραφής). H ανάλυση των patches καμένων περιοχών πραγματοποιήθηκε με παράγοντες που επηρεάζουν τις πυρκαγιές όπως χρήσεις γης και τοπογραφικούς παράγοντες υψόμετρο, κλίση, έκθεση και μορφολογικούς παράγοντες αναγλύφου. Για την πραγματοποίηση της εργασίας χρησιμοποιήθηκαν επιπλέον πληροφορίες υψομέτρου (ψηφιακό μοντέλο εδάφους, DEM) του Ελλαδικού χώρου και οι χρήσεις γης από το CORINE2000. H ανάλυσή τους πραγματοποιήθηκε με τα λογισμικά Arcgis10, ENVI και Patch Analyst 5.1. Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν σημαντικές διαφορές συγκριτικά για τα δυο συστήματα τόσο χρονικά όσο και χωρικά. Μεγάλη διαφορά παρατηρήθηκε στο βαθμό κατακερματισμού του τοπίου ανάμεσα στα δυο προϊόντα. Συγκεκριμένα τα προϊόντα του Modis εμφανίζουν μεγαλύτερο κατακερματισμό με μικρότερα patches σε σύγκριση με τα αντίστοιχα του Effis. Οι ποιοτικές διαφορές ανάμεσα στα δυο προϊόντα σχετίζονται με τις προδιαγραφές τους.

Fires especially in forest areas affect many parts of the world. The frequent occurrence in the Mediterranean depends largely on local factors such as climate (dry periods), terrain, altitude, topography (inaccessible areas) land use, types of fuel materials, and human activities. Greece is considered part of Southwest Europe but according to the density and frequency of fires, matches with patterns of South - Eastern Europe and is one of the most vulnerable areas in terms of fire. With the help of remote sensing and Geographic Information Systems (GIS) data related fires can be identified, mapped and analyzed at various scales. This study investigates and analyzes the position and geometry of burned areas, for three years (2005, 2006 and 2007) in Greece, as recorded by two satellite fire detection systems the Modis and EFFIS transnational European information system for fires. Specifically in the present study spatiotemporal analysis was carried out for polygons of burned areas. Their differences studied thoughtfully and spatial comparison deliberated about their results with methods of landscape metrics (patch metrics - metrics polygons - hash indexes) in environment of ArcGIS. The results were grouped by year to show the spatiotemporal evolution. Their information were analysis of patch metrics characteristics with calculating measurement indicators such as: indices of area / density / edges/ shape /fractal dimension index/ diversity of patches of burned areas for each recording system. Analysis of patches burned areas carried out by factors affecting fires such as land use and topographic factors altitude, slope, exposure and morphological factors of the terrain. For the study was used additional altitude information (digital elevation model, DEM) of Greece and land uses from CORINE 2000. Their analysis was performed with software Arcgis10, ENVI, Patch Analyst 5.1. The results showed significant differences compared to the two systems both temporally and spatially. Big difference noticed in the degree of fragmentation of the landscape between the two products. Specifically Modis products exhibit greater fragmentation with smaller patches compared with those of Effis. The qualitative differences between the two products are related to their specifications.