Ανάλυση επικινδυνότητας κατολισθήσεων με χρήση μεθόδων τηλεπισκόπησης : Αποτελέσματα από το ESA/SLAM Project.

Από RemoteSensing Wiki

Ανάλυση επικινδυνότητας κατολισθήσεων με χρήση μεθόδων τηλεπισκόπησης : Αποτελέσματα από το ESA/SLAM Project

Landslide Risk Analysis by means of Remote Sensing Techniques: Results from the ESA/SLAM Project

Συγγραφείς : P.Farina, S. Moretti, D. Colombo, A. Fumagalli, P. Manunta

Πηγή : http://www.slamservice.info/ (Service for Landslides Monitoring,Italy)

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Οι κατολισθήσεις αποτελούν μια από τις φυσικές καταστροφές με κοινωνικοοικονομικές επιδράσεις σε όλο τον κόσμο, που συχνά συνδέονται και με άλλα φυσικά φαινόμενα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η Ιταλία μια ορεινή χώρα που επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τις κατολισθήσεις, οι οποίες απειλούν κατοικημένες περιοχές, ανθρωπογενείς δραστηριότητες καθώς και το φυσικό περιβάλλον. Οι παραδοσιακές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τη χαρτογράφηση και παρακολούθηση των κατολισθήσεων μπορούν να βοηθηθούν από το συνδυασμό τεχνικών τηλεπισκόπησης και συστημάτων GIS. Η χρήση της τηλεπισκόπησης δίνει τη δυνατότητα ταχύτατης συλλογής ποσοτικών δεδομένων μεγάλων εκτάσεων, μειώνοντας την εργασία στο πεδίο και συνεπώς το κόστος. Η συγκεκριμένη πρακτική έχει υιοθετηθεί από το SLAM project, το οποίο αποσκοπεί στην ανάπτυξη και στον προσδιορισμό μιας αλυσίδας πληροφοριών για την αστάθεια των πρανών που θα προκύπτουν από την παρατήρηση δορυφορικών εικόνων .

ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ

Η υδρογραφική λεκάνη του ποταμού Άρνου εντοπίζεται στην περιοχή της Τοσκάνης. Η περιοχή της λεκάνης τοποθετείται εντός της ζώνης των Βόρειων Απέννινων και από γεωλογικής άποψης θεωρείται μια αρκετά ομοιογενής περιοχή (Εικόνα 1). Η υπό εξέταση λεκάνη έχει επιλεγεί λόγω της παρατήρησης υψηλού αριθμού μετακινήσεων μάζας, έως σήμερα έχουν καταγραφεί και χαρτογραφηθεί περισσότερες από 30.000 κατολισθήσεις και 300 περιοχές θεωρούνται ως περιοχές υψηλού κινδύνου κατολισθήσεων, καθώς και για τον μεγάλο αριθμό υποδομών που είναι εκτεθειμένα στον κίνδυνο κατολίσθησης. Ο τύπος και η συχνότητα μετακίνησης των μαζών ελέγχεται πρωταρχικά από λιθολογικούς και δομικούς παράγοντες, και δευτερευόντως τις αρκετά άσχημες μετεωρολογικές συνθήκες. Η αρχή διαχείρισης της λεκάνης του Άρνου έχει χαρτογραφήσει ότι το 74% των κατολισθήσεων στη λεκάνη γίνονται σε περιστρεφόμενες και επίπεδες πλαγιές, 20 % είναι ρηχές κατολισθήσεις που απλώνονται σιγά σιγά ενώ το 5% οφείλεται στις ροές υδάτων.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Προκειμένου να εξασφαλιστεί ένα εργαλείο διαχείρισης κινδύνου σε περιφερειακό επίπεδο, έγινε χαρτογράφηση των καταγεγραμμένων κατολισθήσεων και δημιουργήθηκαν υπηρεσίες ζώνωσης του κινδύνου κατολισθήσεων, ενώ σε τοπική κλίμακα έγινε παρακολούθηση περιοχών περιορισμένης προσβασιμότητας λόγω αστάθειας των πρανών.

Α)Χαρτογράφηση απογραφής κατολισθήσεων

Η απογραφή των κατολισθήσεων περιλαμβάνει επιφανειακή χαρτογράφηση περιοχών ολίσθησης με τουλάχιστον μια αξιολόγηση της θέσης και του μεγέθους τους και μια εκτίμηση για την πρόσφατη δραστηριότητα τους. Η απογραφή πραγματοποιήθηκε το έτος 2003 και αφορούσε τις ενεργές και αδρανείς κατολισθήσεις στην περιοχή του ποταμού Άρνου, σε χάρτη κλίμακας 1:10.000 με χρήση κλασσικών γεωμορφολογικών εργαλείων. Ο σκοπός της διαδικασίας SLAM ήταν η ενοποίηση της απογραφής με την πληροφορία που προέρχονταν από σταθερούς σκεδαστές (PS) συμβολομετρικής ανάλυσης. Η τεχνική αυτή επιτρέπει την ταυτοποίηση μεμονωμένων σημείων αναφοράς ραντάρ όπου μπορούν να πραγματοποιηθούν πολύ ακριβείς μετρήσεις μετατόπισης κατά μήκος της δορυφορικής οπτικής επαφής (line of sight). Για να δοθεί χωρική διάσταση στις πληροφορίες των PS κρίνεται απαραίτητος ο συνδυασμός τους με δορυφορικές εικόνες ή αεροφωτογραφίες. Περίπου 350 εικόνες SAR , της λεκάνης του ποταμού Άρνου, λήφθηκαν από το δορυφόρο ERS από το 1992 έως το 2002 και χρησιμοποιήθηκαν κατά την Standard PS Analysis . Μια τέτοια ανάλυση επέτρεψε την ανίχνευση περισσοτέρων από 650.000 PS, υπολογίζοντας τη μέση ταχύτητα τους . Οι PS που προέκυψαν εισήχθησαν σε περιβάλλον GIS και συγκρίθηκαν με προηγούμενο χάρτη απογραφής. Οι διαφορές ανάμεσα στα δυο σύνολα δεδομένων αναλύθηκαν με οπτική ερμηνεία εικόνων SPOT 5 και αεροφωτογραφιών διαφόρων κλιμάκων. Η συγκεκριμένη ανάλυση αποσκοπούσε στην εύρεση περιοχών που ήταν πιθανό να σημειωθούν κατολισθήσεις. Σε μια έκταση 1750 km2 υπολογίστηκε πυκνότητα των PS 154 PS/ km2 , καταγράφηκαν 352 κατολισθήσεις με ένα τουλάχιστο PS καθώς και 154 νέες ασταθείς περιοχές. Τα προκαταρκτικά αυτά αποτελέσματα φαίνεται να επιβεβαιώνουν τη δυνατότητα της μεθοδολογίας να υποστηρίξουν τη χαρτογράφηση των κατολισθήσεων (Εικόνα 2).

Β)Παρακολούθηση μετατοπίσεων κατολίσθησης

Οι πληροφορίες που προέρχονται από τη συμβολομετρία SAR μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εργαλείο παρακολούθησης των αργών κατολισθήσεων (έως μερικά cm/year)και συμπληρώνουν άλλα in-situ μέσα τα οποία παρέχουν στοιχεία για τις υπόγειες κινήσεις. Το τελικό προϊόν μιας ολοκληρωμένης προσέγγισης που συνδυάζει παραδοσιακές in-situ μετρήσεις με σταθερούς σκεδαστές αποτελείται από μια αναφορά για κάθε περιοχή παρακολούθησης, η οποία περιλαμβάνει τη γεωλογική μοντελοποίηση του φαινομένου. Τα παρεχόμενα στοιχεία είναι χρήσιμα για την αξιολόγηση της χρονικής εξέλιξης του παρελθόντος των παραμορφώσεων, αναδεικνύοντας τις τάσεις επιτάχυνσης ή επιβράδυνσης. Η διαδικασία προβλέπει μια προκαταρκτική συλλογή και την αναθεώρηση των βιβλιογραφικών πληροφοριών μετά την οποία εκτελείται υπέρθεση του χάρτη των δεδομένων PS στον υφιστάμενο γεωμορφολογικό χάρτη. Αυτό επιτρέπει τη διάκριση με ακρίβεια των σταθερών περιοχών από τις περιοχές που κινούνται και των ζωνών του χάρτη που επηρεάζονται από διαφορετικά ποσοστά παραμόρφωσης του εδάφους. Αναλύθηκαν οι κατολισθήσεις στο Carbonile, (Εικόνα 3), στο Casalino και στο βόρειο τμήμα της πόλης Chianciano Terme. Τα αποτελέσματα που επιτεύχθηκαν, όπως φαίνεται στις εικόνες 4 και 5, είναι πολύ ικανοποιητικά τόσο για την πυκνότητα των σημείων αναφοράς όσο και για την ποιότητα των πληροφοριών.

Γ)Χαρτογράφηση κινδύνου κατολισθήσεων

Η χωρική πρόβλεψη κινδύνου κατολισθήσεων συνήθως υπολογίζεται με βάση την παραδοχή ότι οι μελλοντικές κατολισθήσεις είναι πιθανό να συμβούν σε συνθήκες παρόμοιες με αυτές που έχουν προκαλέσει κατολισθήσεις στο παρελθόν, για το λόγο αυτό κρίνεται απαραίτητη η υψηλής ποιότητας απογραφή των κατολισθήσεων. Οι χάρτες της περιοχής του ποταμού Άρνου παρουσιάζουν τρία αυξανόμενα επίπεδα δραστηριότητας για τις κατολισθήσεις :

• Ενεργές - κατολισθήσεις οι οποίες δείχνουν σημάδια μιας πρόσφατης ενεργοποίησης, λιγότερο από 2 χρόνια πριν.
• Αδρανείς - κατολισθήσεις οι οποίες δεν κινούνται και παρουσιάζουν σημάδια μετακίνησης 2-10 χρόνια πριν.
• Ανενεργές - κατολισθήσεις οι οποίες δεν κινούνται και πιθανώς ενεργοποιήθηκαν σε περιόδους που χαρακτηρίζονται από διαφορετικές κλιματολογικές συνθήκες από τις παρούσες.

Ο συνδυασμός των ζωνώσεων που χρησιμοποιούνται για τη χωρική πρόβλεψη των κατολισθήσεων και εκείνης που ελήφθη για τη χρονική πρόβλεψη ενός χάρτη κίνδυνου κατολισθήσεων, κατατάσσονται σε 4 επίπεδα επικινδυνότητας.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Το project SLAM αποσκοπεί στην αξιολόγηση των δυνατοτήτων της συμβολομετρίας SAR να καταστεί ένα λειτουργικό εργαλείο για τα διάφορα στάδια των διαδικασιών κινδύνου κατολισθήσεων. Τα αποτελέσματα που επιτεύχθηκαν τόσο σε περιφερειακή κλίμακα, με το χάρτη απογραφής καθίζησης του εδάφους, όσο και σε τοπική με την παρακολούθηση του φαινομένου που δημιουργεί σενάρια υψηλού κινδύνου, είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικά και δημιουργούν σοβαρές προοπτικές. Επιπρόσθετα, η δυνατότητα πρόσβασης σε μια βάση δεδομένων που περιλαμβάνει στοιχεία πολλών ετών επιτρέπει την ουσιαστικότερη μελέτη και εκτίμηση των κινδύνων από κατολισθήσεις. Τα αναμενόμενα αποτελέσματα με την ολοκλήρωση του project SLAM βασίζουν την ενδεχόμενη ένταξη των προϊόντων και των μεθοδολογιών του στις πρακτικές που χρησιμοποιούνται από τους γεωλόγους της λεκάνης απορροής του ποταμού Άρνου.