Χρήση ενεργητικών αισθητήρων τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση της βιοποικιλότητας
Creators: name: Μάνθου, Αργυρώ Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Βιοποικιλότητα
GEDI LiDAR
Ψηφιακό μοντέλο ύψους κόμης
Υπόθεση Φασματικής Διακύμανσης
Δείκτης Rao Q
Αλγόριθμοι παλινδρόμησης
Biodiversity
Canopy Height Model
Spectral Variation Hypothesis
Rao Q index
Regression Algorithms

description: Η παρούσα μελέτη εισάγει μια σύγχρονη προσέγγιση για την χαρτογράφηση της βιοποικιλότητας σε ένα μεσογειακό δασικό οικοσύστημα, που βρίσκεται στον Ταξιάρχη Χαλκιδικής, χρησιμοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης. Επιδιώκονται τρεις αλληλοσυνδεόμενοι στόχοι. Πρώτον, εκτιμάται η ακρίβεια της εκτίμησης του ύψους δένδρων για δύο ψηφιακά μοντέλα ύψους κόμης (Canopy Height Model – CHM), ένα μοντέλο που παράχθηκε από το ελεύθερα διαθέσιμο Global Canopy Height 2020 (Liang 10m) και ένα δεύτερο μοντέλο που παράχθηκε στην παρούσα εργασία ενσωματώνοντας δεδομένα GEDI LiDAR, Sentinel 1 &amp; Sentinel 2. Δεύτερον, εξετάζεται η υπόθεση της φασματικής διακύμανσης αναλύοντας τη σχέση μεταξύ της ποικιλότητας ειδών δέντρων και της διακύμανσης του ύψους δέντρων χρησιμοποιώντας δεδομένα GEDI LiDAR (Liang 10m), το οποίο και εντέλει προκρίθηκε ως αποτέλεσμα της ανάλυσης που διενεργήθηκε κατά τον πρώτο στόχο. Στα πλαίσια της υπόθεσης αυτής εξετάζεται και η συσχέτιση μεταξύ της ποικιλότητας των ειδών δέντρων και της φασματικής διακύμανσης χρησιμοποιώντας δεδομένα PlanetScope υψηλής χωρικής ανάλυσης (3m) για έξι δορυφορικές εικόνες, σε διαφορετικά στάδια του φαινολογικού κύκλου των φυτών. Η μελέτη επικεντρώνεται κυρίως στην αξιολόγηση της άλφα ποικιλότητας δασικών δένδρων, που μετριέται στο πεδίο μέσω του δείκτη Shannon (H’) και εκτιμάται από τα συνεχή δεδομένα τηλεπισκόπησης μέσω του μονοδιάστατου/πολυδιάστατου δείκτη Rao Q. Τέλος, γίνεται χρήση αλγορίθμων παλινδρόμησης για την παραγωγή ενός μοντέλου εκτίμησης της βιοποικιλότητας, λαμβάνοντας υπόψη ανεξάρτητες μεταβλητές όπως το υψόμετρο, την κλίση, τη σκίαση ημέρας για κάθε εικόνα λήψης, την ετερογένεια ύψους δέντρων και το ποσοστό εδαφοκάλυψης. Οι αλγόριθμοι παλινδρόμησης χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη των επιπέδων βιοποικιλότητας, παρέχοντας πολύτιμες γνώσεις για τα πρότυπα της βιοποικιλότητας στο οικοσύστημα. Συνολικά, αυτή η μελέτη συμβάλλει στην προώθηση μεθοδολογιών τηλεπισκόπησης για την αξιολόγηση της βιοποικιλότητας στα δασικά οικοσυστήματα της Μεσογείου.
description: The present study introduces a modern approach to biodiversity mapping in a Mediterranean forest ecosystem located in Taxiarchis, Chalkidiki, using remote sensing data. Three interrelated objectives are pursued. Firstly, the accuracy of tree height estimation is assessed for two digital canopy height models (CHM): one model produced from the freely available Global Canopy Height 2020 (Liang 10m) and a second model produced in this work incorporating GEDI LiDAR data, Sentinel 1, and Sentinel 2. Secondly, the hypothesis of spectral variation is examined by analyzing the relationship between tree species diversity and tree height variation using GEDI LiDAR data (Liang 10m), which was ultimately qualified as the result of the analysis carried out under the first objective. In the context of this hypothesis, the correlation between the diversity of tree species and spectral variation is examined using PlanetScope data of high spatial resolution (3m) for six satellite images at different stages of the plant phenological cycle. The study mainly focuses on the assessment of alpha diversity, measured in the field through the Shannon (H’) index and estimated from the continuous remote sensing data through the one-dimensional/multidimensional Rao Q index. Finally, regression algorithms are used to produce a biodiversity assessment model, taking into consideration independent variables such as elevation, slope, day shading for each captured image, tree height heterogeneity, and percentage of land cover. These algorithms predict biodiversity levels, providing valuable insights into patterns of biodiversity in the ecosystem. Overall, this study contributes to the advancement of remote sensing methodologies to assess biodiversity in Mediterranean forest ecosystems.