forked from Adrian-Nowacki/ocena-korelacji-NDVI
-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 0
/
Copy pathindex.html
326 lines (293 loc) · 20.3 KB
/
index.html
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
<!DOCTYPE html>
<html lang="pl">
<head>
<title>WPN - korelacja NDVI</title>
<link rel="icon" href="wykresy/img/ndvi_logo.png" type="image/icon type">
<meta charset="utf-8">
<meta name="description" content="Ocena korelacji wskaźnika NDVI z zagospodarowaniem terenu oraz temperaturą gruntu dla WOlińskiego Parku Narodowego imiasta Międzyzdroje">
<meta name="keywords" content="NVDI, UAM, geoinformacja, sekcja geoinformacji, wskaźnik NVDI, Wolin, Międzyzdroje, Woliński Park Narodowy, WPN, WNGiG, Wydział Nauk Geograficznych i Geologicznych, pokrycie terenu, roślinność, temperatura, korelacja, temperatura gruntu", >
<meta name="author" content="Sekcja geoinformacji">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<link rel="stylesheet" href="css/style.css" type="text/css"/>
<link rel="preconnect" href="https://fonts.googleapis.com">
<link rel="preconnect" href="https://fonts.gstatic.com" crossorigin>
<link rel="stylesheet" href="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/font-awesome/4.7.0/css/font-awesome.min.css">
<link href="https://fonts.googleapis.com/css2?family=Roboto+Condensed:wght@300&display=swap" rel="stylesheet">
<link rel="stylesheet" href="https://fonts.googleapis.com/css?family=Source+Sans+Pro">
<link rel="stylesheet" href="https://www.w3schools.com/w3css/4/w3.css">
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="css/sortable.css" />
<script src="https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.6.0/jquery.min.js"></script>
</head>
<body>
<script type="text/javascript" src="js/sortable.js"></script>
<div class="w3-top">
<div class="navbar">
<a href="#" class="menu_kafelek w3-bar-item w3-button w3-padding-large w3-white">Artykuł</a>
<a href="autorzy.html" class="menu_kafelek w3-bar-item w3-button w3-hide-small w3-padding-large w3-hover-white">Autorzy</a>
<a href="https://sekcjageoinformacji.amu.edu.pl/" target="_blank" class="menu_kafelek w3-bar-item w3-button w3-hide-small w3-padding-large w3-hover-white">Sekcja Geoinformacji</a>
<a id = "menu_kafelkow"class="w3-bar-item w3-button w3-hide-medium w3-hide-large w3-right w3-padding-large w3-hover-white w3-large w3-white" href="javascript:void(0);" onclick="menu_show()" title="Toggle Navigation Menu"><i class="fa fa-bars"></i></a>
</div>
<div id="navDemo" class="topnav w3-bar-block w3-white w3-hide w3-hide-large w3-hide-medium w3-large">
<a href="autorzy.html" class="w3-bar-item w3-button w3-padding-large">Autorzy</a>
<a href="https://sekcjageoinformacji.amu.edu.pl/" target="_blank" class="w3-bar-item w3-button w3-padding-large">Sekcja Geoinformacji</a>
</div>
</div>
<div id="title">
<p>Ocena korelacji wskaźnika NDVI z temperaturą gruntu oraz zagospodarowaniem terenu dla Wolińskiego Parku
Narodowego i Międzyzdrojów </p>
</div>
<div class = "w3-row-padding w3-padding-32 w3-container w3-content" style = "max-width:1100px">
<h1>Wprowadzenie</h1></br>
<p class = "paragraf">
Poniższa publikacja jest efektem końcowym projektu naukowego realizowanego w ramach wyjazdu na Obóz Naukowy w Białej Górze
przez Sekcję Geoinformacji Studenckiego Koła Naukowego na Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Celem projektu była
statystyczna ocena korelacji znormalizowanego różnicowego wskaźnika wegetacji oraz temperatury gruntu z zagospodarowaniem terenu dla Wolińskiego Parku Narodowego i miasta Międzyzdroje.
</p>
<p class = "paragraf">
<!--Obszar objęty badaniem jest dość kontrastowy pod względem potencjalnych różnic wskaźnika NDVI oraz temperatury ze względu na graniczenie
wielkiego pasa zieleni, Wolińskiego Parku Narodowego, obok małego, stricte turystycznego miasta - Międzyzdrojów.-->
Woliński Park Narodowy jest zlokalizowany w województwie zachodniopomorskim, na największej polskiej wyspie - Wolin. Jest jedną
z najchętniej odwiedzanych atrakcji turystycznych w kraju - w roku 2015 pod tym względem plasował się na 8. miejscu, z liczbą odwiedzających
dochodzącą do 1,5 mln osób. Park charakteryzuje się obfitą różnorodnością pokrycia terenu, w tym głównie lasów, które zajmują niemal
45 procent powierzchni z ok. 110 km². Graniczy z Międzyzdrojami, małym, stricte turystycznym miastem, zajmującym 4,5 km². Daje to dość kontrastowy,
pod względem potencjalnych różnic temperatury, obszerny pas zieleni.
</p>
</div>
<div class = "w3-row-padding w3-padding-32 w3-container w3-content" style = "max-width:1100px">
<h1>Metodologia i dane</h1>
<p class = "paragraf">
Analiza wykorzystująca wskaźnik NDVI i temperaturę gruntu została przeprowadzona w oparciu o zobrazowanie satelitarne z programu Landsat 8,
prowadzonego przez dwie amerykańskie instytucje: Narodową Agencję Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) oraz Służbę Geologiczną Stanów Zjednoczonych (USGS).
Jednym z głównych źródeł danych były warstwy wektorowe pokrycia terenu, pozyskane z projektu CORINE Land Cover CLC2018, realizowanego w ramach programu Copernicus Land Monitoring,
będącego częścią ogólnego projektu Copernicus. W projekcie wykorzystano ogólnodostępne dane pochodzące z OpenStreetMap
- były to wyłącznie granice administracyjne miasta Międzyzdroje oraz Wolińskiego Parku Narodowego.
</p>
<p class = "paragraf">
Zobrazowanie satelitarne pozyskano na dzień 24 czerwca 2022 roku - wówczas na badanym obszarze występowała temperatura powietrza 27°C.
Wartości NDVI oraz temperatury gruntu zostały uzyskane na podstawie szeregu obliczeń wykorzystujących poszczególne kanały spektralne - czerwony,
bliskiej podczerwieni, a także termalny. Obliczenie temperatury gruntu wymagało wyszczególnienia promieniowania widmowego górnej atmosfery,
temperatury promieniowania, emisyjności powierzchnii ziemi, a także znormalizowanego różnicowego wskaźnika wegetacji NDVI.
</p>
<p class = "paragraf">
Pokrycie terenu zostało podzielone na 10 kategorii: zabudowę miejską, tereny rekreacyjne, łąki i pastwiska, obszary rolnicze, lasy liściaste, iglaste i mieszane, obszary podmokłe oraz
obszary wodne i morze. Podział ten różni się od oryginalnego podziału CLC, aby uniknąć szczegółowości - nieistotnego statystycznie zagospodarowania terenu o znikomej powierzchni. Dwie
ostatnie kategorie zostały wydzielone jako osobne w celu przedstawienia różnic statystyk wód zewnętrznych i wód wewnętrznych, do których zaliczają się jeziora, cieki i laguny przybrzeżne,
posiadające bardzo zbliżone wartości w przypadku badanych zmiennych. W celu wyliczenia średniej temperatury gruntu i średniej wartości wskaźnika NDVI, a także korelacji obu zmiennych dla całego terenu WPN i Międzyzdrojów, obszar morza oraz
wód wewnętrznych nie został wliczony do analizy.
</p>
<p style="text-align: center; width:100%;"><img id = "clc" src = "mapy_qgis/wydruk/przyciete/pokrycie_terenu_wydruk.png"></p>
<p style = "text-align:center; font-weight:150">Ryc. 1 Mapa kategorii pokrycia terenu</p>
</div>
<div class = "w3-row-padding w3-padding-32 w3-container w3-content" style = "max-width:1100px">
<h1>Analiza</h1>
<h2>Temperatura gruntu</h2>
<p class = "paragraf">Na obszarze Wolińskiego Parku Narodowego temperatura gruntu wyniosła od 14,2°C do 32°C, ze średnią temperaturą 22,8°C. Najcieplejszym miejscem okazał się obszar na terenie wyspy
Wielki Krzek na Zalewie Szczecińskim, w południowo-zachodniej części parku, gdzie znajdują się bagna śródlądowe. Najzimniejszym natomiast - rozległy pas morza, którego wartości nie zostały wliczone do
pomiaru średniej temperatury. Interesującymi miejscami wysokiej temperatury są trzy pasy przebiegające w poprzek parku - wrzosowisko, droga E65 oraz linia kolejowa. Nie wliczając obszaru wód, najmniejsza temperatura gruntu w przypadku WPN wynosi 18,1°C.
</p>
<p class = "paragraf">Na obszarze Międzyzdrojów temperatura gruntu wynosiła wówczas od 15,8°C do 34,1°C, średnia temperatura natomiast 26,3°C. Najcieplejszym miejscem okazał się obszar stadionu miejskiego, znajdującego się w centrum miasta.
Pozostałe wysokie temperatury zostały odnotowane na terenie osiedli mieszkalnych, resortów, dyskontów handlowych oraz na obszarze stacji elektroenergetycznej. Najniższa odnotowana temperatura dla Międzyzdrojów, bez wliczenia wód, wyniosła 20,6°C.
</p>
<div class = "maps">
<img class = "wydruk" style = "float:left" src = "mapy_qgis/wydruk/przyciete/temp_wpn.png">
<p class = "maps_text">Ryc. 2 Mapa rozkładu temperatury w WPN</p>
</div>
<div class = "maps">
<img class = "wydruk" style = "float:right" src = "mapy_qgis/wydruk/przyciete/temp_miedzyzdroje.png">
<p class = "maps_text">Ryc. 3 Mapa rozkładu temperatury w Międzyzdrojach</p>
</div>
<span style = "clear:both;display:block"></span>
<p class = "paragraf" style = "margin-top:80px">Rozkład wartości temperatury dla obu miejsc zaprezentowany jest za pomocą histogramów przedstawionych poniżej. Ukazują one liczbę pikseli o rozdzielczości 30 x 30 metrów w poszczególnym zakresie temperatury gruntu.
W przypadku Wolińskiego Parku Narodowego najczęściej występującą wartością (niemal 18 tysięcy pikseli) jest zakres temperatury 22 - 22,4°C. Rozkład danych przyjmuje postać unimodalną symetryczną, rozległą wartościami w stronę wyższej temperatury.
Międzyzdroje natomiast charakteryzują się najczęstszą temperaturą w zakresie od 23 do 23,4°C, występującym ponad 400 razy. Dla WPN, obszary przekraczające granicę 30°C wynoszą jedynie 0,15 % jego powierzchni (0,094 km²), natomiast w przypadku
Międzyzdrojów jest to 6,6 % powierzchni miasta (0,283 km²).
</p>
<iframe class = "wykres" style = "float:left" frameborder="0" scrolling="no" modebar = "false" src="wykresy/temp_wpn.html"></iframe>
<iframe class = "wykres" style = "float:right" frameborder="0" scrolling="no" src="wykresy/temp_miedzyzdroje.html"></iframe>
<span style = "clear:both;display:block"></span>
</br></br>
<h2>Wskaźnik NDVI</h2>
<p class = "paragraf">Na obu obszarach wskaźnik stanu kondycji roślin jest bardzo zróżnicowany, jednak przybiera prawie identyczny zakres, od ok. -0.2 do 0.6. Usunięcie obszaru morza i wód wewnętrznych powoduje widoczną zmianę wartości wskaźnika, jednak nadal
bardzo zbliżoną dla obu badanych miejsc, od 0 (brak roślinności) do 0.6 (bardzo dobra kondycja roślinności) w przypadku WPN i od -0.06 do 0.6 dla Międzyzdrojów. Wizualizacja wskaźnika NDVI ukazuje dokładniejsze zobrazowanie poszczególnych elementów zagospodarowania
terenu, niż w przypadku wizualizacji temperatury - intensywność odbicia promieniowania bliskiej podczerwieni wpływa na możliwość rozróżnienia roślinności, w tym przypadku rodzaju lasu, ze względu na zawartość
wody w komórkach danej rośliny. Z tego względu, widoczny na wschodnim wybrzeżu parku narodowego lub w południowo-zachodniej części miasta las iglasty, charakteryzuje się mniejszymi od lasu liściastego wartościami znormalizowanego różnicowego wskaźnika wegetacji.
</p>
<p class = "paragraf">W przypadku WPN, najwyższymi wartościami NDVI odznaczają się te same obszary, których powierzchnia ma największą temperaturę, czyli bagna śródlądowe. Najwyższe wartości przyjmują natomiast wspomniane lasy liściaste, a także łąki i pastwiska. Dla
Międzyzdrojów niskie NDVI przyjmuje ścisła zabudowa miejska w centrum miasta. Dość wysokim wskaźnikiem wegetacji charakteryzują się natomiast tereny rekreacyjne z domkami letniskowymi i ogródkami działkowymi, a także obszary roślinne znajdujące się w kierunku południowo-zachodnim od centrum.
</p>
<div class = "maps">
<img class = "wydruk" style = "float:left" src = "mapy_qgis/wydruk/przyciete/ndvi_wpn.png">
<p class = "maps_text">Ryc. 4 Mapa rozkładu NDVI w WPN</p>
</div>
<div class = "maps">
<img class = "wydruk" style = "float:right"src = "mapy_qgis/wydruk/przyciete/ndvi_miedzyzdroje.png">
<p class = "maps_text">Ryc. 3 Mapa rozkładu NDVI w Międzyzdrojach</p>
</div>
<span style = "clear:both;display:block"></span>
<p class = "paragraf" style = "margin-top:80px">Najczęściej wystepującą wartością wskaźnika NDVI na obszarze parku narodowego są wartości z zakresu 0.4 - 0.5, świadczące o występowaniu roślinności zielonej o dobrej kondycji - w zakresie tym również mieści się średnia wartości,
wynosząca 0,43. Dominantą dla Międzyzdrojów są wartości ok. 0.4, ze średnią równą 0.32. Obszary z wartością NDVI poniżej 0.2, czyli terenami bez roślinności (obszary zabudowane, odkryta gleba), wynoszą dla Wolińskiego Parku Narodowego 1,07 % jego powierzchni (0,66 km²), natomiast w przypadku
Międzyzdrojów jest to aż 23,34 % powierzchni (1 km²) pozbawionej roślinności.
</p>
<iframe class = "wykres" style = "float:left" frameborder="0" scrolling="no" src="wykresy/ndvi_wpn.html"></iframe>
<iframe class = "wykres" style = "float:right" frameborder="0" scrolling="no" src="wykresy/ndvi_miedzyzdroje.html"></iframe>
<span style = "clear:both;display:block"></span>
</br></br></br></br>
<h2>Korelacja temperatury ze wskaźnikiem NDVI</h2>
<p class = "paragraf">Zależność dwóch badanych zmiennych przedstawiono na wykresie rozrzutu, wraz z naniesioną regresją liniową. W celach estetycznych wyszczególniono próbki danych proporcjonalne do powierzchni WPN i Międzyzdrojów, nie zmieniając jednocześnie wartości linii regresji.
Korelacja pomiędzy temperaturą gruntu a wartością wskaźnika NDVI dla obszaru Wolińskiego Parku Narodowego metodą Pearsona wyniosła -0.42, co oznacza średnią zależność wskaźnika wegetacji od temperatury (wartość -1 oznaczałaby całkowitą korelację ujemną - dla całego obszaru wartość wskaźnika NDVI malałaby wraz ze wzrostem temperatury).
Dla obszaru miasta Międzyzdroje regresja liniowa wyniosła -0.72, co oznacza bardzo silną korelację ujemną. Dla tak małego miasta, jakim są Międzyzdroje, korelacja ta jest zrozumiała ze względu na średnie zróżnicowanie zagospodarowania terenu - zabudowę miejską, łąki i pastwiska, tereny rekreacyjne i wypoczynkowe oraz lasy.
<iframe class = "wykres" style = "float:left" frameborder="0" scrolling="no" src="wykresy/korelacja_wpn.html"></iframe>
<iframe class = "wykres" style = "float:right" frameborder="0" scrolling="no" src="wykresy/korelacja_miedzyzdroje.html"></iframe>
<span style = "clear:both;display:block"></span>
</br></br>
</div>
<p class='img_text' style = "text-align:center;"><b>Tabela 1. Statystyki obu zmiennych w podziale na kategorię zagospodarowania terenu</b></p>
<div id = "statystyki_tabela">
<table class = "sortable">
<thead>
<tr>
<th>POKRYCIE TERENU</th>
<th>ŚREDNIE NDVI</th>
<th>ŚREDNIA TEMPERATURA</th>
<th>MIN. NDVI</th>
<th>MIN. TEMPERATURA</th>
<th>MAKS. NDVI</th>
<th>MAKS. TEMPERATURA</th>
<th>LICZBA </th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>zabudowa miejska</td>
<td>0,24</td>
<td>27,8</td>
<td>-0,07</td>
<td>21,7</td>
<td>0,60</td>
<td>34,1</td>
<td>2708</td>
</tr>
<tr>
<td>tereny sportowe i rekreacyjne</td>
<td>0,36</td>
<td>26,7</td>
<td>0,07</td>
<td>24,5</td>
<td>0,59</td>
<td>29,3</td>
<td>440</td>
</tr>
<tr>
<td>łąki i pastwiska</td>
<td>0,50</td>
<td>23,9</td>
<td>0,01</td>
<td>22,3</td>
<td>0,62</td>
<td>29,3</td>
<td>355</td>
</tr>
<tr>
<td>obszary rolnicze</td>
<td>0,42</td>
<td>22</td>
<td>-0,05</td>
<td>19,9</td>
<td>0,56</td>
<td>27,9</td>
<td>456</td>
</tr>
<tr>
<td>lasy liściaste</td>
<td>0,48</td>
<td>22,3</td>
<td>-0,15</td>
<td>18,4</td>
<td>0,61</td>
<td>29,9</td>
<td>16 174</td>
</tr>
<tr>
<td>lasy iglaste</td>
<td>0,40</td>
<td>22,8</td>
<td>-0,04</td>
<td>19,4</td>
<td>0,58</td>
<td>28,2</td>
<td>22 718</td>
</tr>
<tr>
<td>lasy mieszane</td>
<td>0,45</td>
<td>22,5</td>
<td>-0,06</td>
<td>19,5</td>
<td>0,61</td>
<td>29,9</td>
<td>16 264</td>
</tr>
<tr>
<td>bagna śródlądowe</td>
<td>0,37</td>
<td>23,6</td>
<td>-0,11</td>
<td>18,2</td>
<td>0,59</td>
<td>31,1</td>
<td>14 494</td>
</tr>
<tr>
<td>obszary wodne</td>
<td>-0,02</td>
<td>18,3</td>
<td>-0,19</td>
<td>16,6</td>
<td>0,57</td>
<td>24</td>
<td>20 573</td>
</tr>
<tr>
<td>morze</td>
<td>-0,04</td>
<td>15,3</td>
<td>-0,23</td>
<td>14,2</td>
<td>0,54</td>
<td>23,9</td>
<td>31 117</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</div>
<div class = "w3-row-padding w3-padding-32 w3-container w3-content" style = "max-width:1100px">
<h1>Wnioski i podsumowanie</h1>
<p class = "paragraf">Przedstawione wyniki wskazują na bardzo dobrą korelację znormalizowanego różnicowego wskaźnika wegetacji dla Międzyzdrojów i znacznie gorszą dla Wolińskiego Parku Narodowego. Na wartość korelacji liniowej
wpłynęła głównie kilkunastokrotnie mniejsza powierzchnia miasta oraz małe zróżnicowanie zagspodarowania terenu. Z wyjątkiem morza i węwnętrznych obszarów wodnych, najniższa wartość wskaźnika NDVI występuje na terenach objętych zabudową miejską.
Średnie NDVI wynosi tam zaledwie 0,24 - na obszarze lasów, przy maksymalnej wartości, jest to aż 0,48. Najwyższe temperatury odnotowano w obrębie zabudowy miejskiej - średnia temperatura wyniosła tam 27,8°C, co jest wartością wyższą od temperatury
morza o niemal 14°C, a o ponad 10°C od jezior i lagun. Różnica temperatur poszczególnych kategorii pokrycia terenu jest zauważalna nawet dla tak małego miasta, jakim są Międzyzdroje.
<br><br></p>
<p class = "paragraf"> Przestrzenna korelacja niskich temperatur z obszarami zielonymi oraz zbiornikami wodnymi jest widoczna bez potrzeby obliczania poszczególnych statystyk. Porównując wizualizację NDVI oraz temperaturę podłoża, szczegółowość
pierwszej zmiennej jest o wiele większa w przypadku możliwości rozpoznania poszczególnych kategorii pokrycia terenu, rozróżniając między innymi typy lasów, ze względu na różniące wartości NDVI.
Powyższa analiza ukazuje, jak istotne dla redukowania miejskiej wyspy ciepła jest występowanie terenów zielonych i obszarów wodnych na terenie miast. Na przykładzie analizowanego dnia, 24 czerwca 2022 roku, średnia temperatura
podłoża zabudowy miejskiej była aż o 5,5°C wyższa od temperatury lasów, w szczególności mieszanych i liściastych, zlokalizowanych kilkaset metrów od zabudowy. <br><br> </p>
</div>
<div id="procent">
<span id="procent-value"></span>
</div>
<footer id = "footer" class = "w3-xlarge w3-container w3-center w3-padding-32 w3-opacity-min">
© Sekcja Geoinformacji 2022
<div class = "w3-padding-32">
<a href = "https://www.facebook.com/SekcjaGeoinformacjiUam/" target="_blank">
<i class = "fa fa-facebook-official w3-opacity-off w3-xxlarge w3-margin-right w3-hover-opacity"></i>
</a>
<a href = "https://www.instagram.com/sekcja_geoinformacji_uam/" target="_blank">
<i class = "fa fa-instagram w3-opacity-off w3-xxlarge w3-margin-right w3-margin-left w3-hover-opacity"></i>
</a>
<a href = "https://github.com/sekcja-geoinformacji-uam" target="_blank">
<i class = "fa fa-github w3-opacity-off w3-xxlarge w3-margin-left w3-hover-opacity"></i>
</a>
</div>
</footer>
<script type="text/javascript" src="js/script.js"></script>
</body>