Metodologia cercetarii
Teledetectia satelitara este un sprijin veritabil pentru aceste modelari deoarece ofera informatie precisa spatio-temporala asupra variabilelor biogeofizice de mediu urban ca si asupra starii de sanatate si a conditiei vegetatiei urbane, care ar fi foarte dificil de obtinut pe alta cale. Pentru a rezolva acesata problema si a deduce variabilele bio-geofizice si bio-geochimice vor fi utilizate diferite metode statistice-empirice si fizice dezvoltate in regiunile spectrale de teledetectie optica VNIR -SWIR( Vizibil Infrarosu Apropiat -Infrarosu de unde Scurte). In consecinta, vor fi angrenate tehnici de asimilare a datelor de teledetectie in modelele de sisteme urbane.
Aceste metode foarte complexe de asimilare a datelor si modelelor care descriu functionarea dinamicii acestor ecosisteme implica cu necesitate dezvoltarea de algoritmi complecsi de calcul. Oricum, studiul modelarii dinamicii ecosistemului urban Bucuresti se va reliza prin integrarea imageriei satelitare de diferite rezolutii spatiale, temporale, spectrale si unghiulare prin fuziunea datelor de diferite origini cum ar fi cele din domeniul optic si cele de microunde (radar) disponibile complementar celor optice pe perioade de cer acoprit si de noapte.
Teledetectia satelitara folosita in acest proiect ca instrument de definire a ariilor urbane "critice" de mediu este superioara altor tehnici dat fiind ca genereaza date si extensii urbane georeferentiate spatial prin :
-Caracterizarea fizica a sistemelor urbane(ex. delinierea, clasificarea utilizarii terenurilor, diferentierea structurilor interne ale oraselor) , demografica/socioeconomica;
-Masurarea si monitorizarea proprietatilor bio-geofizice ale sistemelor urbane ( ex. vegetatie, calitatea aerului, aspecte termice, ape de suprafata, soluri etc.) ;
-Analize de impact si evaluarea vulnerabilitatii ( inclusiv aspecte legate de managementul apelor si contaminarea terenurilor sau monitorizarea asezarilor urbane nelegale ) de asemenea prin co-analize de caracteristici fizice si demografice/socioeconomice ale mediului urban;
-Monitorizarea schimbarilor urbane si a dinamicii lor spatio-temporale.
Proiectul va dezvolta si utiliza algoritmi si modele spectrale radiative/climatice regionale pe baza datelor satelitare serii de timp de la satelitii LANDSAT (MSS,TM, ETM), MODIS, ASTER , SPOT , SAR -ERS , INKONOS si Quick Bird si vor fi realizate simulari numerice pentru perioade succesive de timp , ceeace constituie o metoda noua de investigare si predictie a tendintelor modificarilor amprentelor spectrale ale utilizarii/acoperirii terenurilor urbane sub actiunea factorilor de stress umani si a celor naturali. Modelarea predictiva a impactului factorilor de stress antropogeni si climatici asupra ecosistemelor urbane prin date de teledetectie satelitare si biogeofizice de masura in teren este adresata pentru adoptarea politicilor de management decizional care sa asigure reducerea riscului de incalzire globala datorat forcingului radiativ antropogen.
Aspectul inovativ al acestor modele predictive consta in modelarea efectelor stressorilor antropogeni si climatici asupra sistemului urban cu ajutorul unor instrumente puternice de evaluare si identificare a directiilor cheie de actiune, a substantelor toxice importante din mediu si a parametrilor fizici responsabili de schimbarile de mediu din diferitele zone structurale si functionale urbane, prin elaborarea unui sistem integrat de monitorizare, evaluare si avertizare a situatiilor critice de mediu urban.
Utilizarea in cadrul proiectului a informatiei de datele de teledetectie satelitara (RS Remote Sensing) multispectrale, multitemporale si multirezolutie in sinergie cu observatiile biogeofizice in-situ inclusiv spectroradiometrice de calibrare a datelor satelitare si tehnicile de modelare si simulare numerica asigura optimizarea solutiilor cercetarii evolutiei spatio-temporale a acestor sisteme pentru elaborarea sistemelor informationale de management si suport decizional.
Modelele spatiale de utilizare/acoperire a terenurilor in ariile urbane critice test alese vor considera diferite niveluri de fragmentare a suprafetelor precum cele vegetative apartinand zonelor periurbane ale municipiului Bucuresti.
Parcelele agro-forestiere fragmentate si padurile aflate in vecinatatea marginilor in zonele periurbane sunt susceptibile de o multitudine de impacte umane si bio-climatologice cu repercursiuni dramatice asupra sanatatii populatiei.Bazat pe informatiile satelitare, cele de masura spectroradiometrice in-situ, pe datele geofizice si simulate , in cadrul proiectului va fi dezvoltat un model spectral originalal al campului reflectat al vegetatiei urbane in domeniile vizibil si infrarosu apropiat , care permite evaluarea globala si cuantificarea impactului stressorilor antropogeni si climatici asupra vegetatiei si evaluarea predictiva a tendintei schimbarilor spatio-temporale ale ecosistemului.Vor fi stabilite conexiunile dintre parametrii biofizici ai vegetatiei urbane (fluxul de radiatie reflectata in diferite canale spectrale) si factorii geometrici si radiometrici care caracterizeaza procesele de interactie in sistemul atmosfera-vegetatie-sol.
Modelul de reflectanta a vegetatiei propus bazat pe teoria transferului radiativ si pe conceptele dezvoltate de modelele turbide va facilita calculul reflectantelor bidirectionale ale vegetatiei urbane ca functie de proprietatile optice ale vegetatiei in conditii diferite de stress . Vor fi adresate de asemenea aspecte legate de raspunsul acestor arii urbane de impact la sistemul climatic si evenimente climatice extreme.
Pe baza datelor satelitare si de monitorizare in-situ a paramerilor bio-geofizici de mediu se vor dezvolta :
- algoritmi si modele opto-spectrale de monitorizare si evaluare a calitatii mediului (aer, apa, sol, vegetatie) in zona urbana Bucuresti prin date de teledetectie satelitara si meteorologice , spectroradiometrice.
- analiza complexa a relatiei functionale urbane dintre elementele climatice la scara micro- si macro precum si a morfologiei urbane in relatie cu procesele radiative si convective ale ecosistemelor urbane cu aplicatie pentru zona test Bucuresti ;
- analiza stabilitatii statice si instabilitatii convective in zonele urbane ;
- algoritmi matematici pentru evaluarea parametrilor bio-geofizici urbani din datele satelitare :albedo si temperaturile efective ale suprafetelor urbane , emisivitatilor si continutul total de vapori de apa in domeniile de lungimi de unda Vizibil , Infra Rosu Apropiat si Infrarosu Termic ;
- analiza in sistem grid a concentratiilor de poluanti in zona urbana test Bucuresti si a zonelor invecinate functie de repartitia surselor poluante punctuale sau distribuite ;
- analiza statistica a datelor de teledetectie, climatologice si de monitorizare in-situ pentru delimitarea zonelor poluate de risc ridicat ;
- fuziunea si analiza multispectrala si mutitemporala a datelor satelitare LANDSAT (MSS,TM, ETM), MODIS, ASTER , SPOT , SAR -ERS , INKONOS si Quick Bird.
- algoritmi si modelarea efectului de insula de caldura al orasului din date satelitare in domeniul IR.
- algoritmi de modelare a dinamicii spatio-temporale urbane si peri-urbane a municipiului Bucuresti.