Ανάπτυξη προηγμένων χαρτογραφικών προϊόντων για τη βελτίωση του αντιπυρικού σχεδιασμού με τη χρήση σύγχρονων τηλεπισκοπικών δεδομένων
Authors: Στεφανίδου Αλεξάνδρα 
Published: November 2021

Οι δασικές πυρκαγιές αποτελούν στις μέρες μας μία από τις πιο απειλητικές φυσικές καταστροφές με δυσμενείς περιβαλλοντικές, οικονομικές και κοινωνικές συνέπειες σε παγκόσμιο επίπεδο. Το φαινόμενο της κλιματικής αλλαγής προβλέπεται να οξύνει το πρόβλημα, ιδιαίτερα στην ήδη ευάλωτη Μεσογειακή Ευρώπη, μέσω της αύξησης της συχνότητας και έντασης των περιόδων ξηρασίας και, κατ’ επέκταση, του κινδύνου πυρκαγιών. Μάλιστα, αναμένεται ότι τα έντονα φαινόμενα ξηρασίας θα επεκταθούν προς τις βορειότερες χώρες της Ευρώπης αλλά και σε ορεινές περιοχές που παλαιότερα δεν ήταν επιρρεπείς σε πυρκαγιές.Η ολοκληρωμένη διαχείριση των πυρκαγιών προϋποθέτει την ύπαρξη ενός αντιπυρικού σχεδιασμού που θα αφορά όλα τα στάδια διαχείρισης, συγκεκριμένα την πρόληψη, την καταστολή και την αποκατάσταση των πληγέντων περιοχών. Η αξιόπιστη πληροφορία για τη χωρική κατανομή και τα χαρακτηριστικά της καύσιμης ύλης καθώς και τον προβλεπόμενο κίνδυνο πυρκαγιάς αποτελεί βασικό στοιχείο ενός ορθολογικού αντιπυρικού σχεδιασμού. Με την εξέλιξη της τεχνολογίας, η τηλεπισκόπηση έχει πλέον καταστεί το εργαλείο κλειδί για την παροχή τέτοιου είδους πληροφοριών με τρόπο οικονομικό και χρονικά αποτελεσματικό.Κύριος σκοπός της διδακτορικής έρευνας είναι η διερεύνηση της αξιοποίησης σύγχρονων τηλεπισκοπικών δεδομένων για τη βελτίωση του αντιπυρικού σχεδιασμού μέσω της ανάπτυξης προηγμένων χαρτογραφικών προϊόντων. Οι επιμέρους στόχοι της έρευνας διαμορφώθηκαν ως εξής: α) ανάπτυξη ενός μεσοπρόθεσμου δείκτη πρόβλεψης κινδύνου πυρκαγιών με τη χρήση δορυφορικών εικόνων MODIS και άλλων βοηθητικών γεωγραφικών δεδομένων, β) βελτίωση της μεθοδολογίας χαρτογράφησης τύπων καύσιμης ύλης που παράχθηκε στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος «Εθνικό Παρατηρητήριο Δασικών Πυρκαγιών ─ ΕΠαΔαΠ» με τη χρήση των δορυφορικών δεδομένων Sentinel-2, γ) διερεύνηση της δυνατότητας εκτίμησης του ύψους έναρξης κόμης σε επίπεδο επιφάνειας με τη χρήση δεδομένων LiDAR και δ) διερεύνηση της δυνατότητας εκτίμησης του φορτίου της δασικής καύσιμης ύλης με τη χρήση δεδομένων LiDAR. Η υλοποίηση του πρώτου στόχου περιελάμβανε την ανάπτυξη ενός νέου μεσοπρόθεσμου δείκτη κινδύνου έναρξης πυρκαγιάς. Ο δείκτης παρέχει προβλέψεις για διάστημα οχτώ ημερών και βασίζεται σε εκτιμήσεις της συνδεσιμότητας της ξηρής καύσιμης ύλης (dry fuel connectivity) που προκύπτουν από την ανάλυση χρονοσειρών MODIS δεδομένων και το συνδυασμό αυτών με βιοφυσικές και τοπολογικές μεταβλητές. Για την επίτευξη του δεύτερου στόχου της έρευνας εφαρμόστηκε αντικειμενοστραφής ανάλυση δορυφορικών εικόνων Sentinel-2 για τη χαρτογράφηση των τύπων καύσιμης ύλης ακολουθώντας τη μεθοδολογία που αναπτύχθηκε στα πλαίσια του προγράμματος ΕΠαΔαΠ. H ακρίβεια των παραγόμενων χαρτών συγκρίθηκε με αυτή των αντίστοιχων προϊόντων του ΕΠαΔαΠ με σκοπό την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τη δυνατότητα των Sentinel-2 εικόνων για περαιτέρω βελτίωση της υπάρχουσας μεθοδολογίας χαρτογράφησης και επικαιροποίηση του εθνικού χάρτη τύπων καύσιμης ύλης σε επιχειρησιακό επίπεδο. Η συνέχεια της έρευνας πραγματεύεται τη διερεύνηση της δυνατότητας των εναέριων LiDAR δεδομένων στην εκτίμηση του ύψους έναρξης κόμης σε επίπεδο επιφάνειας. Εφαρμόστηκαν δύο ευρέως διαδεδομένες μέθοδοι—η μέθοδος των τρισδιάστατων εικονοστοιχείων και η ανάλυση παλινδρόμησης—και η ακρίβεια των αποτελεσμάτων εκτιμήθηκε με τη χρήση δεδομένων πεδίου με σκοπό τη σύγκριση της επίδοσης των δύο μεθόδων. Ο τέταρτος και τελευταίος επιμέρους στόχος της διατριβής περιελάμβανε τη διερεύνηση της δυνατότητας των πολυφασματικών LiDAR δεδομένων διακριτών επιστροφών (discrete-return multispectral LiDAR) στην εκτίμηση του φορτίου της επιφανειακής καύσιμης ύλης στην ίδια περιοχή μελέτης με αυτή που εξετάσθηκε στα πλαίσια επίτευξης του τρίτου στόχου. Εφαρμόστηκε ανάλυση γραμμικής παλινδρόμησης με τη χρήση στατιστικών μετρικών (LiDAR metrics) περιγραφής της δομής και της έντασης των σημείων LiDAR για την εκτίμηση του φορτίου του συνόλου των επιφανειακών καυσίμων ανά δειγματοληπτική επιφάνεια καθώς και του κάθε τύπου που τα αποτελούν. Κατ’ αυτόν τον τρόπο, προέκυψαν συμπεράσματα τόσο για την αξιοπιστία των εκτιμήσεων του φορτίου των επιφανειακών καυσίμων, όσο και για τη χρησιμότητα των μετρικών έντασης και της πολυφασματικής πληροφορίας που παρέχεται από τα LiDAR δεδομένα.Τα αποτελέσματα των παραπάνω εργασιών και τα προκύπτοντα συμπεράσματα υποδεικνύουν τη σημαντική συμβολή των σύγχρονων τεχνολογιών τηλεπισκόπησης στην παραγωγή προηγμένων χαρτογραφικών προϊόντων, η αξιοποίηση των οποίων δύναται να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα του αντιπυρικού σχεδιασμού και, κατ’ επέκταση, των μέτρων που εφαρμόζονται για την ορθολογική διαχείριση των πυρκαγιών.