Τηλεπισκόπηση

Η τηλεπισκόπηση αναφέρεται στην απόκτηση δεδομένων και πληροφοριών σχετικά με ένα φαινόμενο και μια περιοχή, χωρίς άμεση επαφή με αυτό. Είναι εναλλακτική λύση στην επιτόπια παρατήρηση. Οι τεχνικές τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται σε πολλούς τομείς, όπως η γεωγραφία, η υδρολογία, η οικολογία, η μετεωρολογία, η ωκεανογραφία, η παγετολογία, η γεωλογία, καθώς και για στρατιωτικές εφαρμογές, πληροφορίες, εμπορικές, οικονομικές, σχεδιαστικές και ανθρωπιστικές εφαρμογές.

Οι τεχνολογίες τηλεπισκόπησης μπορούν να βασίζονται σε δορυφόρους ή αεροσκάφη και είναι σε θέση να ανιχνεύουν και να ταξινομούν αντικείμενα και χαρακτηριστικά του γήινου συστήματος μέσω πολλαπλασιαζόμενων σημάτων (π.χ. ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία). Επιπλέον, η χρήση μη επανδρωμένων αεροσκαφών αναδύεται λόγω των δεδομένων υψηλής ανάλυσης που μπορούν να συλλεχθούν σε σύντομο χρονικό διάστημα για παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο. Οι «ενεργές» τεχνικές τηλεπισκόπησης αναφέρονται σε ένα σήμα που εκπέμπεται απευθείας από δορυφόρο ή αεροσκάφος, το οποίο αντανακλάται από ένα αντικείμενο και ανιχνεύεται με τη σειρά του από τον αισθητήρα (π.χ. RADAR και LiDAR), ενώ η «παθητική» τηλεπισκόπηση αναφέρεται σε αισθητήρες ικανούς να ανιχνεύουν την ακτινοβολία που εκπέμπεται ή αντανακλάται από ένα αντικείμενο ή τις γύρω περιοχές (π.χ. κινηματογραφική φωτογραφία, υπέρυθρες ακτίνες, συσκευές συζευγμένες με φορτίο και ραδιομέτρα).

Πρόσφατα, η τηλεπισκόπηση χρησιμοποιήθηκε για τη βελτίωση της κατανόησης του κλιματικού συστήματος και των αλλαγών του. Επιτρέπει την παρακολούθηση της επιφάνειας της Γης, των ωκεανών και της ατμόσφαιρας σε διάφορες χωροχρονικές κλίμακες, επιτρέποντας έτσι τις παρατηρήσεις του κλιματικού συστήματος, καθώς και τη διερεύνηση διαδικασιών που σχετίζονται με το κλίμα ή μακροπρόθεσμων και βραχυπρόθεσμων φαινομένων, όπως για παράδειγμα η αποψίλωση των δασών ή οι τάσεις El Niño. Επιπλέον, η τηλεπισκόπηση είναι χρήσιμη για τη συλλογή πληροφοριών και δεδομένων σε επικίνδυνες (π.χ. κατά τη διάρκεια συμβάντων πυρκαγιάς) ή δυσπρόσιτες περιοχές (π.χ. στεγανές περιοχές). Συγκεκριμένα παραδείγματα χρήσεων τηλεπισκόπησης που σχετίζονται επίσης με πρακτικές προσαρμογής στην κλιματική αλλαγή περιλαμβάνουν: i) διαχείριση φυσικών πόρων, ii) διαχείριση γεωργικών πρακτικών, για παράδειγμα που σχετίζονται με τη χρήση γης, τη διατήρηση της γης και τα αποθέματα άνθρακα του εδάφους, iii) τακτικές δασοπυρόσβεση σε συστήματα υποστήριξης αποφάσεων σε πραγματικό χρόνο, iv) παρακολούθηση της κάλυψης της γης και των μεταβολών της σε διαφορετικές χρονικές και χωρικές κλίμακες, ακόμη και μετά από συμβάν καταστροφής, v) καλύτερα τεκμηριωμένη διαχείριση δασών και υδάτων, vi) αξιολόγηση των αποθεμάτων άνθρακα και της σχετικής δυναμικής, vii) προσομοίωση της δυναμικής του κλιματικού συστήματος, viii) βελτίωση των κλιματικών προβλέψεων και των προϊόντων μετεωρολογικής επανανάλυσης, που χρησιμοποιούνται ευρέως για ερευνητικές μελέτες σχετικά με την κλιματική αλλαγή.

Τέλος, η τηλεπισκόπηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της προειδοποίησης και της ετοιμότητας και, ως εκ τούτου, είναι επίσης χρήσιμη στη διαχείριση του κινδύνου καταστροφών. Τα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών (ΣΓΠ) που χρησιμοποιούν δορυφορική τεχνολογία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη συστημάτων έγκαιρης προειδοποίησης και πρόβλεψης για τη μείωση και τη διαχείριση του κινδύνου καταστροφών που σχετίζονται με το κλίμα (δηλαδή για την καλύτερη πρόβλεψη των κυκλώνων και των πλημμυρών, των φαινομένων ξηρασίας, της εκδήλωσης πυρκαγιών), καθώς και για την προετοιμασία για δράσεις. Η τεχνολογία τηλεπισκόπησης μπορεί επίσης να είναι χρήσιμη για την ανίχνευση ζημιών μετά από καταστροφές, με βάση τη συγκριτική ανάλυση εικόνων πριν και μετά από καταστροφές. Τα δεδομένα και οι πληροφορίες τηλεπισκόπησης είναι επίσης χρήσιμα για τους εργαζομένους έκτακτης ανάγκης.

Υπάρχουν διάφορα προγράμματα και πρωτοβουλίες στην Ευρώπη και παγκοσμίως για την προώθηση της χρήσης και της ανταλλαγής δεδομένων εξ αποστάσεως. Το Copernicus είναι το πρόγραμμα γεωσκόπησης της ΕΕ που συντονίζεται και τελεί υπό τη διαχείριση της Ευρωπαϊκής Επιτροπής. Αποτελείται από ένα σύνθετο σύνολο συστημάτων που συλλέγουν δεδομένα από πολλαπλές πηγές: δορυφόροι γεωσκόπησης και επιτόπιοι αισθητήρες, όπως επίγειοι σταθμοί, εναέριοι και θαλάσσιοι αισθητήρες. Το Copernicus επεξεργάζεται αυτά τα δεδομένα και παρέχει στους χρήστες πληροφορίες μέσω ενός συνόλου υπηρεσιών που αφορούν έξι θεματικούς τομείς: γη, θάλασσα, ατμόσφαιρα, κλιματική αλλαγή, διαχείριση καταστάσεων έκτακτης ανάγκης και ασφάλεια. Η υπηρεσία Copernicus για την κλιματική αλλαγή (C3S) παρέχει υπηρεσίες για την κλιματική αλλαγή που υποστηρίζουν τις ευρωπαϊκές πολιτικές και δράσεις για το κλίμα, συμβάλλοντας στην οικοδόμηση μιας ευρωπαϊκής κοινωνίας με μεγαλύτερη ανθεκτικότητα σε ένα ανθρωπογενές μεταβαλλόμενο κλίμα. Το Παγκόσμιο Σύστημα Συστημάτων Γεωσκόπησης (GEOSS) είναι ένα σύνολο συντονισμένων, ανεξάρτητων συστημάτων γεωσκόπησης, πληροφοριών και επεξεργασίας που παρέχουν πρόσβαση σε πληροφορίες για τον δημόσιο και τον ιδιωτικό τομέα. Η «πύλη GEOSS» προσφέρει ένα ενιαίο σημείο πρόσβασης στο διαδίκτυο για τους χρήστες που αναζητούν δεδομένα, εικόνες και αναλυτικά πακέτα λογισμικού που αφορούν όλα τα μέρη του πλανήτη.

Η τηλεπισκόπηση χρησιμοποιείται για την παραγωγή γνώσεων ή ακόμη και συστημάτων υποστήριξης αποφάσεων για στοχευμένους χρήστες (π.χ. επαγγελματίες που συμμετέχουν στη διαχείριση του κινδύνου καταστροφών, πολεοδόμοι, πολεοδόμοι, πολεοδόμοι, γεωργοί κ.λπ.). Η συμμετοχή των τελικών χρηστών ως ενδιαφερόμενων μερών σε ολόκληρη τη διαδικασία σχεδιασμού και δημιουργίας γνώσεων και προϊόντων είναι απαραίτητη για την παραγωγή αποτελεσμάτων που χρησιμοποιούνται πραγματικά και είναι χρήσιμα, σύμφωνα με το παράδειγμα της συμπαραγωγής.

Οι τεχνικές τηλεπισκόπησης, και ειδικότερα οι δορυφορικές εικόνες, έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε ευρύ φάσμα τομέων της κλιματικής αλλαγής, όπως για: i) διερεύνηση των τάσεων της θερμοκρασίας του πλανήτη, τόσο στην επιφάνεια των ωκεανών όσο και στην ατμόσφαιρα, ii) ανίχνευση αλλαγών στην ηλιακή ακτινοβολία που επηρεάζουν την υπερθέρμανση του πλανήτη, iii) παρακολούθηση των αερολυμάτων, της συγκέντρωσης υδρατμών και των αλλαγών στο καθεστώς βροχοπτώσεων, iv) μελέτη της δυναμικής της επέκτασης του χιονιού και της κάλυψης πάγου, v) παρακολούθηση των αλλαγών της στάθμης της θάλασσας και των παράκτιων τροποποιήσεων, vi) παρακολούθηση της κατάστασης και της αλλαγής της βλάστησης, vii) παρακολούθηση των υδάτινων πόρων και των επιπτώσεων λόγω ξηρασίας και ξηρών περιόδων, viii) παρακολούθηση των συμβάντων πυρκαγιάς και των εκπομπών πυρκαγιάς, ix) πρόβλεψη του κινδύνου καταστροφών, όπως κυκλώνας, πλημμύρες και ξηρασία, x) καθοδήγηση των διαδικασιών λήψης αποφάσεων σχετικά με την προσαρμογή στην κλιματική αλλαγή. Η χρήση δεδομένων με τηλεπισκόπηση εξελίσσεται με ταχείς ρυθμούς, τόσο όσον αφορά τις διαθέσιμες τεχνικές όσο και την ανάλυση, ενώ στο επόμενο μέλλον αναμένεται να προκύψουν και άλλες χρήσεις που σχετίζονται με την προσαρμογή στην κλιματική αλλαγή.

Ωστόσο, έχουν διατυπωθεί ορισμένες ανησυχίες σχετικά με τη χρήση της τηλεπισκόπησης. Η μελέτη και η παρακολούθηση της κλιματικής αλλαγής απαιτούν μακροπρόθεσμες χρονοσειρές παρατηρήσεων, ενώ τα δορυφορικά δεδομένα είναι συχνά διαθέσιμα για βραχυπρόθεσμο χρονικό διάστημα. Επιπλέον, ορισμένες αβεβαιότητες και στρεβλώσεις των λαμβανόμενων πλαισίων εικόνας λόγω δονήσεων και αναταράξεων μπορούν να προκύψουν από προκαταλήψεις σε αισθητήρες και αλγορίθμους ανάκτησης, επομένως η χρήση δορυφορικών παρατηρήσεων σε μελέτες για την κλιματική αλλαγή απαιτεί σαφή προσδιορισμό των εν λόγω περιορισμών. Άλλοι πιθανοί περιορισμοί περιλαμβάνουν: i) υψηλό κόστος για την απόκτηση δεδομένων υψηλής ανάλυσης αεροσκαφών και δρόνων· ii) σε ορισμένες περιπτώσεις, περιορισμένη πρόσβαση στις απαιτούμενες τεχνολογίες λόγω του κόστους ή των περιορισμών στις δεξιότητες· iii) χρονική ασυνέχεια των δεδομένων των αεροσκαφών και των δορυφόρων· ενώ η πρώτη μπορεί να είναι ιδιαίτερα δαπανηρή και, ως εκ τούτου, διαθέσιμη για περιορισμένο αριθμό ερευνών, η δεύτερη συλλέγεται σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα ανάλογα με τον χρόνο δορυφορικής επιστροφής.

Οι άμεσες παρατηρήσεις εδάφους είναι συνήθως περιορισμένες στη χωρική κάλυψη, ενώ οι τεχνικές τηλεπισκόπησης επιτρέπουν την παρακολούθηση μεγαλύτερης κλίμακας. Τα δορυφορικά δεδομένα έχουν ευρεία κάλυψη, πολυχρονική και πολυφασματική ικανότητα, παρέχοντας δεδομένα και πληροφορίες σχετικά με την κλιματική αλλαγή για εκτεταμένες περιοχές. Αυτό επιτρέπει βελτιώσεις στην κατανόηση του κλιματικού συστήματος, τη μελέτη και την πρόβλεψη των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στα οικοσυστήματα και την παρακολούθηση της αποτελεσματικότητας των εφαρμοζόμενων μέτρων προσαρμογής.

Η τηλεπισκόπηση επιτρέπει επίσης τη συλλογή δεδομένων σε επικίνδυνες ή δυσπρόσιτες περιοχές, χωρίς ενοχλήσεις για τον ιστότοπο και παρέχει συχνές ενημερώσεις. Η απόκτηση δεδομένων είναι συχνά λιγότερο δαπανηρή και ταχύτερη από την άμεση συλλογή δεδομένων από το έδαφος. Επιπλέον, η χρήση μη επανδρωμένων αεροσκαφών προσθέτει ευελιξία στην παρακολούθηση του χρόνου και του χώρου και το πλεονέκτημα ότι δεν υπάρχουν ανθρώπινοι κίνδυνοι.

Η τιμή των δορυφορικών εικόνων ποικίλλει ανάλογα με τη χωρική ανάλυση. Οι εικόνες αρχείου χαμηλής ανάλυσης (> 10m) είναι συνήθως δωρεάν, ενώ οι τιμές αυξάνονται από 1 σε 8 $ ανά km ² περνώντας από ανάλυση 5-10 m σε ανάλυση 0,3-1 m (τιμές 2019· βλ. για παράδειγμα Geocento). Το κόστος είναι ελαφρώς υψηλότερο για τις εικόνες που λαμβάνονται από αεροπλάνα και μη επανδρωμένα αεροσκάφη· αυτό το τελευταίο μπορεί να φτάσει σε ανάλυση & Φυσικά, οι τιμές αυξάνονται εάν απαιτούνται προσαρμοσμένες εικόνες. Χρειάζονται επίσης πόροι για την επεξεργασία δεδομένων και την ανάπτυξη εφαρμογών. Τέλος, απαιτούνται αρκετές δεξιότητες και ικανότητες για τη χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης.

Ο χρόνος υλοποίησης αναφέρεται στην επεξεργασία δεδομένων και την παράδοση τελικών γνώσεων ή προϊόντων. Εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το συγκεκριμένο πεδίο εφαρμογής και τη χρήση τεχνικών τηλεπισκόπησης, το επίπεδο των διαθέσιμων δεξιοτήτων, τη διαθεσιμότητα των απαιτούμενων εργαλείων και τη συνεργασία μεταξύ των διαφόρων εμπλεκόμενων ενδιαφερόμενων μερών.

Η χρήση τεχνικών τηλεπισκόπησης για τη μελέτη της κλιματικής αλλαγής και την υποστήριξη του καθορισμού δράσεων για τον μετριασμό και την προσαρμογή στην κλιματική αλλαγή μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο βραχυπρόθεσμα όσο και μακροπρόθεσμα.