An interwoven visualization platform for assessing : the restoration of fragmented landscape structures

Abstract

The process of landscape restoration in highly polluted areas is influenced by complex interactions between a variety of environmental elements; these are interconnected through the comprehensive medium of the landscape structure which is made up of patches, corridors and matrices. In this study, I research landscape structure using an environmental monitoring model, configured with high-definition real-time visualization, to assess the process of controlling pollution and top-soil restoration in both restored and un-restored sites. Using a unique visual environmental impact assessment platform, I evaluate a simulation from July 1999 to July 2014. I conclude that, at 5m X 5m resolution from the Unmanned Aerial Vehicle (UAV), and 30 m X 30 m resolution from the Landsat satellite (combining GIS, ENVI, Rhino and Grasshopper software), the model captures the main features of observed surface temperature, vegetation and the hydrology variation in the research site. The finer visual representation of the complex surface temperature, vegetation variables and explicit hydrology simulation at different resolutions, significantly improves the efficient and comprehensive assessment of the restoration process, in particular with regard to the visualization analysis of the structure of the damaged landscape eco-system. The change in this during the restoration process is noteworthy; the growth of the vegetation patch and the trend of the surface temperature matrix for each five years are included in the new hydrology corridor. I conclude that there is great potential for improving the precision of the environmental impact assessment platform in restoration through using high-visualization models to develop such studies in the future. 1)I first discuss an insight into the current global conditions of severely fragmented landscape structures before researching restoration of the damage caused by different disturbance conditions. Therefore, in chapter 1, the themes of fragmented patch, corridor and matrix are discussed as cases which analyze the current heavily fragmented conditions of the landscape structure, which will enable the correct environmental index to be selected for each of the different fragmented structure assessments in Chapter 3. 2)Second, I research a number of restoration responses applied to different sites, different fragmented structures and different degrees and types of disturbance. The following restoration cases in Chapter 2 show that similar types of fragmentation can result in different conditions or statuses. These include restoring fragmented areas either back to their original natural status, or to a new modified status, or in other cases using no restoration, but just applying to them a new status and consideration as works of art. In brief, I find that rules for landscape restoration may appear through experience, or even through failure, from which the right direction for future restorations may be learnt. 3)Third, for finding the right approach to landscape restoration in different cases of fragile areas affected by the growing and transformation of cities, I need to build a comprehensive visualization platform, Environmental Impact Assessment (EIA), which we can apply not only to restored areas -to assess and control the effectiveness and evolution of the actions taken and of those in progress, but also to help find out the best alternatives for those sites where no action is taken so far. and un-restored sites. Therefore, in Chapter 3, we present two practical cases where we use our visualization platform to assess and control the situation in two landfill zones both of great landscape significance and both also quite close to important cities which have lately been through intense transformation processes: the Garraf landfill landscape restoration, near Barcelona, and the monitoring and assessment of the un-restored landscape of the landfill area near Lhasa, capital of Tibet.

El proceso de restauración del paisaje en zonas altamente contaminadas se ve influido por las interacciones complejas entre varios elementos del medio ambiente; estos están interconectados a través del medio integral de la estructura del paisaje que se compone de corredores, pasillos y matrices. En este estudio, investigo la estructura del paisaje con un modelo de monitorización del medio ambiente, configurado con visualización en tiempo real de alta definición, para evaluar el proceso de control de la contaminación y la restauración de la capa superior del suelo en ambas zonas, restauradas y no restauradas. Usando una plataforma de evaluación del impacto ambiental visual unificada, evalúo una simulación a partir de julio de 1999 y julio de 2014. Llego a la conclusión de que, con 5m X 5m de resolución del vehículo aéreo no tripulado (VANT), y 30 m X 30 m de resolución del satélite Landsat (combinando SIG, ENVI, Rhino y Grasshopper), el modelo capta las principales características de temperatura de la superficie observada, la vegetación y la variación de la hidrología en la zona investigada. La representación visual más precisa de la temperatura en superficies complejas, las variaciones de la vegetación y la simulación de la hidrología explícita en diferentes grados de resolución, mejoran significativamente la evaluación eficiente e integral del proceso de restauración, en particular, en relación con el análisis de la visualización de la estructura del ecosistema del paisaje dañado. Llego así a la conclusión de que existe un gran potencial para mejorar la precisión de esta plataforma infográfica de evaluación del impacto ambiental en la restauración a través del uso de modelos de alta capacidad de visualización para desarrollar este tipo de estudios en el futuro. 1) Esta es la primera vez que se aborda en su conjunto el estado de las condiciones existentes de las estructuras del paisaje severamente afectadas, antes de investigar como reparar los daños causados por las diferentes condiciones de perturbación. Por lo tanto, en el capítulo 1, los temas del mosaico fragmentado, los corredores y la matriz se examinan como casos con los que analizar las condiciones existentes de fuerte fragmentación de la estructura del paisaje, lo que permitirá hallar el índice ambiental correcto para cada una de las diferentes evaluaciones de la estructura fragmentada en el Capítulo 3. 2) En segundo lugar, investigo una serie de las respuestas de restauración que se han aplicado a distintos lugares, estructuras fragmentadas y diferentes grados y tipos de perturbación. Los siguientes casos de restauración en el Capítulo 2 muestran que el mismo tipo de fragmentación puede dar lugar a condiciones o estados diferentes. Estos incluyen la restauración de áreas fragmentadas ya sea de vuelta a su estado natural original, o a un nuevo estado modificado, o en otros casos utilizando no la restauración sino meramente la aplicación a las mismas de un nuevo estatus como obras de arte. En resumen, me encuentro con que los criterios aplicables a la restauración del paisaje pueden aparecer a través de la experiencia, o incluso a través del fracaso, a través del cual podemos hallar la dirección correcta a seguir en futuras restauraciones. 3) En el Capítulo 3, presentamos dos casos prácticos de utilización de nuestra plataforma de visualización para evaluar la situación en dos zonas de vertedero situadas ambas en lugares de gran relevancia desde el punto de vista paisajístico y, también en los dos casos, próximos a dos ciudades importantes que han experimentado en los últimos años intensos procesos de transformación: la restauración paisajística del vertedero del Garraf, cerca de Barcelona, y la monitorización de la evolución de la zona de vertedero, aun no restaurada, en las proximidades de la ciudad de Lhasa, capital de Tibet