ΣΥΧΡΟΝΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ & ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΤΗΣ ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑΣ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ

Οι σύγχρονες τεχνολογίες μπορούν να συμβάλλουν τα μέγιστα στη διάσωση του περιβάλλοντος και των οικοσυστημάτων, όπως αποδείχθηκε από την πιλοτική χρήση τους σε δύο προστατευόμενες περιοχές της χώρας, στο πλαίσιο του έργου LIFE EL-BIOS.

Το έργο LIFE EL-BIOS (συνολικού προϋπολογισμού 2.571.132€) συγχρηματοδοτείται από το Πρόγραμμα LIFE της Ευρωπαϊκής Ένωσης και το Πράσινο Ταμείο, με βασικό στόχο την ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου Εθνικού Πληροφοριακού Συστήματος για τη Βιοποικιλότητα της Ελλάδας, που:

• θα συγκεντρώνει πληροφορίες και δεδομένα από υφιστάμενες ελληνικές βάσεις δεδομένων βιοποικιλότητας που δεν επικοινωνούν σήμερα μεταξύ τους, και
• θα συνδυάζει και θα διαχέει με εύκολο τρόπο στους ενδιαφερομένους, τις πληροφορίες και τα δεδομένα για τον πλούτο της ζωής στην Ελλάδα (μέσω διαβαθμισμένης πρόσβασης).

Πλέον του Εθνικού Πληροφοριακού Συστήματος για τη Βιοποικιλότητα της χώρας, μια από τις δράσεις του έργου αφορά στην πιλοτική χρήση καινοτόμων μεθόδων για την καταγραφή δεδομένων βιοποικιλότητας σε προστατευόμενες περιοχές.

Μετά από ενδελεχή διερεύνηση όλων των υφιστάμενων τεχνολογιών αιχμής που χρησιμοποιούνται ανά τον κόσμο για την καταγραφή και παρακολούθηση της βιοποικιλότητας, επιστήμονες από:

• το Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών Αριστοτελείου Πανεπιστήμιου Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ – ΤΑΤΜ) και
• το Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών (T.H.M.M.Y.) του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας,

εξήγαγαν λεπτομερή και ολοκληρωμένα δεδομένα βιοποικιλότητας μέσω:

• μη-επανδρωμένων συστημάτων εναέριας χαρτογράφησης (Unmanned Aerial Vehicles – UAVs),
• συστημάτων επίγειας χαρτογράφησης,
• αυτόνομων επίγειων δικτύων, χωρικά κατανεμημένων ασύρματων αισθητήρων,
• κύβων δεδομένων Παρατήρησης Γης (Earth Observation Data Cubes).

Συγκεκριμένα, ομάδα επιστημόνων του Τμήματος Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ – ΤΑΤΜ), με την υποστήριξη ομάδας πεδίου της εταιρείας Όλυμπος Εταιρεία Μελετών, κατέγραψαν περισσότερα από 2 Terabyte δεδομένα βιοποικιλότητας από τη Βάλια Κάλντα και το Εθνικό Πάρκο Υγροτόπων Κοτυχίου – Στροφυλιάς.

Ομάδα επιστημόνων του έργου LIFE EL-BIOS στο πεδίο

Με τη χρήση των μη-επανδρωμένων συστημάτων εναέριας χαρτογράφησης (Unmanned Aerial Vehicles – UAVs) πραγματοποιήθηκε καταγραφή εικόνων πολύ υψηλής ανάλυσης στις πιλοτικές περιοχές. Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε περιελάβανε 3 ειδών μη επανδρωμένα συστήματα:

• σταθερής πτέρυγας με πολυφασματικό αισθητήρα,
• τετρακόπτερο με LiDAR (Light Detection And Ranging) αισθητήρα,
• τετρακόπτερο με έγχρωμο RGB αισθητήρα.

Μη-επανδρωμένο σύστημα εναέριας χαρτογράφησης (UAV)

Καταγραφή δεδομένων μέσω μη-επανδρωμένων συστημάτων εναέριας χαρτογράφησης (UAVs)

Οι εικόνες έχουν καταγράψει την ανακλώμενη από τα οικοσυστήματα της περιοχής ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στο ορατό, αλλά και μη ορατό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Η ανάλυση των εικόνων με ειδικούς αλγόριθμους θα επιτρέψει την εξαγωγή δεικτών βιοποικιλότητας για τις πιλοτικές περιοχές καθώς και δεικτών για την υγεία και την κατάσταση διατήρησης των οικοσυστημάτων της περιοχής.

Παράλληλα, σε κατάλληλα επιλεγμένες δειγματοληπτικές περιοχές, συλλέχθηκαν τρισδιάστατα νέφη σημείων μέσω τριών διαφορετικών τύπων τρισδιάστατων σαρωτών laser. Τα συστήματα επίγειας χαρτογράφησης περιλάμβαναν:

• Terrestrial Laser Scanners,
• Δέκτες GNSS,
• Σύστημα SLAM.

Συστήματα επίγειας χαρτογράφησης

Μέσω της τρισδιάστατης απεικόνισης και ανάλυσης θα αναγνωριστούν πρότυπα που θα επιτρέψουν την εξαγωγή κατάλληλων δεικτών που θα περιγράφουν την κατακόρυφη δομή των οικοσυστημάτων.

Επιπρόσθετα, ομάδα επιστημόνων του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών (T.H.M.M.Y.) του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, μελέτησαν, ανέπτυξαν και τοποθέτησαν αυτόνομο δίκτυο ασύρματων αισθητήρων για την εξ αποστάσεως συλλογή δεδομένων βιοποικιλότητας από τη Βάλια Κάλντα και τη Δρακόλιμνη Τύμφης.

Στην περιοχή της Βάλια Κάλντα τοποθετήθηκαν συνολικά 10 κόμβοι συλλογής βιομετρικών δεδομένων και ήχου. Τα βιομετρικά/ μετεωρολογικά δεδομένα που συλλέγονται περιλαμβάνουν την υγρασία, την ατμοσφαιρική πίεση και τη θερμοκρασία. Τα δεδομένα ήχου υπόκεινται σε ειδική επεξεργασία που επιτρέπει την αναγνώριση και καταγραφή πληθυσμών ζώων, καθώς και την αναγνώριση ήχων που αποδίδονται σε ανθρώπινη παρέμβαση (π.χ. ήχος μηχανής) που τυχόν διαταράσσει το οικοσύστημα. Απώτερος στόχος της αξιοποίησης των δεδομένων ήχου είναι μεταξύ άλλων και η έγκαιρη ενημέρωση των αρχών για παράνομη ανθρώπινη παρέμβαση στις προστατευόμενες περιοχές.

ΒΑΛΙΑ ΚΑΛΝΤΑ: Αυτόνομο δίκτυο ασύρματων αισθητήρων

ΒΑΛΙΑ ΚΑΛΝΤΑ: Αισθητήρες και μικρόφωνα σε δένδρα

Στη Δρακόλιμνη Τύμφης τοποθετήθηκε ένας αυτόνομος κόμβος 9 αισθητήρων, οι οποίοι καταγράφουν παραμέτρους σχετικά με την ποιότητα του νερού, όπως pH, θερμοκρασία αέρα, θερμοκρασία νερού, ηλεκτρική αγωγιμότητα, θολότητα, χλωροφύλλη, διαλυμένο οξυγόνο, ιόν αμμωνίου NH4+ και νιτρικό ιόν NO3-.

ΔΡΑΚΟΛΙΜΝΗ: Εγκατάσταση Κόμβου

ΔΡΑΚΟΛΙΜΗ: Σύνδεση φωτοβολταΪκών με μπαταρίες

ΔΡΑΚΟΛΙΜΗ: Κεραία αναμετάδοσης

Τα δεδομένα βιοποικιλότητας που συλλέγονται μέσω αυτών των αυτόνομων δικτύων ασύρματων αισθητήρων υποβάλλονται σε επεξεργασία και τροφοδοτούν αλγορίθμους τεχνητής νοημοσύνης, οι οποίοι παρέχουν την απαραίτητη πληροφόρηση στους επιστήμονες της βιοποικιλότητας και στους σχετικούς ενδιαφερόμενους για τη βιοποικιλότητα, και υποβοηθούν την έγκαιρη και εμπεριστατωμένη λήψη αποφάσεων.

Επιπλέον, η συγκεκριμένη δράση του έργου αποτελεί πιλότο για την κατανόηση των επιμέρους χαρακτηριστικών του σχεδιασμού, της μεθοδολογίας και της ανάπτυξης αυτόνομων ασύρματων δικτύων αισθητήρων σε εξωτερικά περιβάλλοντα, καθώς οι αγροτικές και δασικές περιοχές θέτουν σημαντικές προκλήσεις λόγω της περιορισμένης προσβασιμότητας και της έλλειψης δικτύων και υποδομών ηλεκτρικού δικτύου. Παρόλες τις προκλήσεις, αποδεικνύεται πως η τηλεμέτρηση είναι πλέον εφικτή με τη χρήση εξοπλισμού χαμηλού κόστους που χρησιμοποιεί λογισμικό ανοιχτού κώδικα χωρίς σημαντικούς περιορισμούς στην απόδοση ή/και τις δυνατότητές τους σε σύγκριση με ακριβές εμπορικές λύσεις. Η πρόοδος στην τεχνολογία των μπαταριών, των ηλιακών συλλεκτών, του Internet of Things, των ευρυζωνικών δικτύων και των κινητών δικτύων επιτρέπουν πλέον την πρόσβαση σε πραγματικό χρόνο σε πληθώρα πληροφοριών για το περιβάλλον και τα ζώα, και διευκολύνουν το έργο των επιστημόνων και τους υπεύθυνων χάραξης πολιτικής σε σχέση με τη βιοποικιλότητα.

Τέλος, ομάδα επιστημόνων του Τμήματος Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ – ΤΑΤΜ), σε συνεργασία με επιστήμονες του Ελληνικού Κέντρου Βιοτόπων-Υγροτόπων – EKBY (Μουσείο Γουλανδρή Φυσικής Ιστορίας), ανέπτυξαν ένα σύνολο δεικτών για την παρακολούθηση της βιοποικιλότητας που βασίζεται στην Παρατήρηση Γης (Earth Observation). Οι επιλεγμένοι αυτοί δείκτες βιοποικιλότητας ενσωματώθηκαν σε έναν κύβο δεδομένων Παρατήρησης Γης (LIFE EL-BIOS Earth Observation Data Cube), για την παρακολούθηση της βιοποικιλότητας μέσω επεξεργασμένων πυκνών χρονοσειρών δορυφορικών εικόνων του προγράμματος Copernicus της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Στους δείκτες αυτούς περιλαμβάνονται:

• το ετήσιο ολοκλήρωμα του δείκτη βλάστησης κανονικοποιημένων διαφορών (NDVI) – για την εκτίμηση της καθαρής πρωτογενούς παραγωγικότητας,
• το διαχρονικό σχετικό εύρος του NDVI – για την εκτίμηση της εποχικότητας των ροών άνθρακα,
• το ετήσιο μέγιστο του NDVI – για την εκτίμηση της φαινολογίας και την ποικιλομορφίας της βλάστησης,
• η φυλλική επιφάνεια – ως έκφραση της ποικιλομορφίας των φυτών και την παραγωγικότητα στην επιφάνεια της γης,
• η κλασματική κάλυψη της βλάστησης – για την εκτίμηση της φαινολογικής ποικιλομορφίας και της δομής της βλάστησης.

Η ανάλυση των άμεσα διαθέσιμων ‘χαρτογραφικών προϊόντων Παρατήρησης Γης’ (Earth Observation products) προβλέπεται να αποδώσει επιπλέον δείκτες για την παρακολούθηση πιέσεων & απειλών για τη βιοποικιλότητα, όπως:

• η αδιαπερατότητα – για την εκτίμηση της υποβάθμισης των οικοσυστημάτων (απώλεια των λειτουργιών τους),
• η παρουσία νερού – για την εκτίμηση της κατάστασης υγροτοπικών οικοσυστημάτων,
• ο κατακερματισμός – για την εκτίμηση της συνδεσιμότητάς τους.

Οι δείκτες αυτοί αποσκοπούν στην αποτύπωση, σε όλη την ελληνική επικράτεια, διαφορετικών πτυχών της κατάστασης των φυσικών και τεχνητών οικοσυστημάτων, εστιάζοντας σε δύο σημαντικούς τομείς: α) στην υπάρχουσα κατάσταση και β) στις απειλές & πιέσεις (καθώς και στις επιπτώσεις αυτών).

Απώτερος στόχος της συγκεκριμένης δράσης του έργου LIFE EL-BIOS είναι τα αποτελέσματα της πιλοτικής χρήσης καινοτόμων μεθόδων, για την καταγραφή δεδομένων βιοποικιλότητας στις πιλοτικές περιοχές, να αποτελέσουν το έναυσμα για την ευρύτερη χρήση σύγχρονων τεχνολογιών και καινοτόμων προσεγγίσεων, για την παρακολούθηση της βιοποικιλότητας σε εθνικό επίπεδο.

(Δημοσίευση του άρθρου στο Green Agenda)