Ανάπτυξη συστήματος υποστήριξης διαχείρισης κινδύνων, με χρήση δορυφορικής τηλεπισκόπησης και Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών.
Από RemoteSensing Wiki
Ανάπτυξη συστήματος υποστήριξης της διαχείρισης βιομηχανικού κινδύνου, με χρήση δορυφορικής τηλεπισκόπησης και Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών.
Αντικείμενο Μελέτης: Διαχείριση βιομηχανικών κινδύνων - πυρκαγιών:
Συγγραφέας: Χρυσουλάκης, Ν. (2002)
Πηγή: ΤΕΕ, Β΄ Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών, Αθήνα, 2002
Εισαγωγή
Στην εργασία αυτή αναλύεται η ανάπτυξη συστήματος υποστήριξης της διαχείρισης βιομηχανικού κινδύνου, με χρήση δορυφορικής τηλεπισκόπησης και των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών. Τα κύρια χαρακτηριστικά της διαχείρισης βιομηχανικού κινδύνου είναι η ανάλυση της πιθανότητας εκδήλωσης ατυχήματος σε δεδομένη περιοχή. Στην συνέχεια ακολουθεί ο σχεδιασμός για την αντιμετώπιση της έκτακτης ανάγκης που δημιουργείται, καθώς και η εκτίμηση των συνεπειών του ατυχήματος στο φυσικό και το ανθρωπογενές περιβάλλον. Η δορυφορική τεχνολογία χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις εκδήλωσης καταστροφών ώστε να απεικονισθούν εκτεταμένες περιοχές για την άμεση ανίχνευση πυρκαγιών στην επιφάνεια της γης, και να γίνει διερεύνηση ολοκληρωθέντων περιστατικών με σκοπό την ακριβέστερη αξιολόγηση της καταστροφής λόγω της φωτιάς και της διάδοσης των επικίνδυνων ουσιών στο περιβάλλον καθώς και την αντικειμενική εκτίμηση των βιογεωφυσικών αποτελεσμάτων του συμβάντος σε τοπική ή περιφερειακή κλίμακα. Στην πρώτη περίπτωση η ανίχνευση από το διάστημα μιας συνεχώς επεκτεινόμενης θερμικής ανωμαλίας στην επιφάνεια της γης αποτελεί πολύ χρήσιμη πληροφορία για την έγκαιρη κινητοποίηση των μηχανισμών για την αντιμετώπιση της φωτιάς όταν αυτή βρίσκεται σε αρχικό στάδιο. Στη δεύτερη περίπτωση, η δορυφορική τεχνολογία εφαρμόζεται με σημαντική επιτυχία για την ολοκληρωμένη ανάλυση των παρελθόντων συμβάντων.
Μεθοδολογία
Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται ένα σύστημα διαχείρισης βιομηχανικού κινδύνου βασισμένο στην ανίχνευση και χωροχρονική παρακολούθηση των μετώπων φωτιάς και των λοφίων που προκαλούνται από τεχνολογικά ατυχήματα σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, χρησιμοποιώντας μια πρότυπη μέθοδο η οποία εκμεταλλεύεται τις δυνατότητες που προσφέρει η σύγχρονη τεχνολογία στους τομείς της παρακολούθησης της γης, της διακίνησης της πληροφορίας και της σχεδίασης και ανάπτυξης εφαρμογών, ώστε να καθιστά το σύστημα εφαρμόσιμο και ικανό να δώσει άμεσα αποτελέσματα στον τελικό χρήστη. Το κανάλι που χρησιμοποιείται έχει παρουσιαστεί για την ανίχνευση περιοχών πολύ υψηλών θερμοκρασιών στην επιφάνεια της γης είναι το κανάλι 3 (3.55 – 3.93 μm) του AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) των δορυφόρων NOAA, καθώς και η δυνατότητα συνδυασμού του με το κανάλι 4 (10.5-11.5 μm) για την ανίχνευση φωτιάς.
Η μεθοδολογία που ακολουθείται στην παρούσα εργασία για την ανίχνευση μετώπων φωτιάς που προκαλούνται από βιομηχανικά ατυχήματα με χρήση εικόνων AVHRR. Πρακτικά, δημιουργείται το ψευδοκανάλι της διαφοράς θερμοκρασίας λαμπρότητας μεταξύ των καναλιών 3 και 4, το οποίο φιλτράρεται με ειδική μάσκα για τα νέφη, που προκύπτει από το συνδυασμό των καναλιών 1 και 5 του AVHRR. Στη φιλτραρισμένη εικόνα που προκύπτει, τα εικονοστοιχεία των οποίων η τιμή υπερβαίνει ένα συγκεκριμένο κατώφλι αντιπροσωπεύουν πιθανά σημεία εκδήλωσης βιομηχανικών ατυχημάτων. Η διαδικασία έχει αυτοματοποιηθεί με την υλοποίηση του αλγορίθμου ανίχνευσης ως αυτόνομη εφαρμογή, ώστε τα αποτελέσματά του να είναι άμεσα αξιοποιήσιμα Για τον εντοπισμό του λοφίου που προκαλείται μπορεί να χρησιμοποιηθεί το κανάλι 2 αν έχει ήδη εντοπιστεί το μέτωπο της φωτιάς. Ο διαχωρισμός του λοφίου από τα νέφη και από την υποκείμενη επιφάνεια πραγματοποιείται σε έναν ειδικό δισδιάστατο χώρο χαρακτηριστικών ο οποίος υλοποιείται από τα ψευδοκανάλια των κανονικοποιημένων λόγων των καναλιών 1 και 2 αφενός και 1 και 5 αφετέρου. Η διαδικασία διαχωρισμού των εικονοστοιχείων που αντιπροσωπεύουν λοφία στο δισδιάστατο αυτό χώρο έχει επίσης αυτοματοποιηθεί με την υλοποίηση του αλγορίθμου διαχωρισμού ως αυτόνομη εφαρμογή, ώστε τα αποτελέσματά του να είναι άμεσα αξιοποιήσιμα. Οι αλγόριθμοι ανίχνευσης μετώπων φωτιάς και λοφίων έχουν ελεγχθεί με βάση συμβάντα του παρελθόντος.
Περιοχή μελέτης
Προκειμένου να επιτευχθεί η ανάπτυξη συστήματος υποστήριξης της διαχείρισης βιομηχανικού κινδύνου, με χρήση δορυφορικής τηλεπισκόπησης και των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών στα πλαίσια της εργασίας δημιουργήθηκε ένα σενάριο τεχνολογικού ατυχήματος στην περιοχή της Αττικής. Επιλέχθηκε η περιοχή του Θρειάσιου Πεδίου που συγκεντρώνει μεγάλο αριθμό βιομηχανικών εγκαταστάσεων και συγκεκριμένα η θέση εγκατάστασης διυλιστηρίων. Στην ευρύτερη περιοχή υπήρξε στο παρελθόν ατύχημα στις εγκαταστάσεις της Petrola (1/2/1992), όμως για την εφαρμογή, χρησιμοποιούνται τα διαθέσιμα δεδομένα ΝΟΑΑ από την περίπτωση του ατυχήματος στο Ενσέντε της Ολλανδίας (13 Μαΐου 2000).
Δεδομένα
Συνεπώς για την υλοποίηση του ΓΣΠ χρησιμοποιούνται τα εξής δεδομένα:
- α. Εικόνες NOAA/AVHRR (13 Μαΐου 2000, 14.44 UTC και 17.20 UTC) από το δορυφορικό σταθμό λήψης του Πανεπιστημίου του Dundee. Οι εικόνες αυτές προσαρμόζονται και προβάλλονται σε ΕΓΣΑ87.
- β. Εικόνα Landsat TM (26 Απριλίου 1994) από το Εργαστήριο Τηλεπισκόπησης του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Αθηνών. Η εικόνα αυτή διορθώνεται γεωμετρικά με τη βοήθεια GCP’s (Ground Control Points) και χρησιμοποιείται για την απεικόνιση των αστικών περιοχών και τον εντοπισμό των ζωνών βιομηχανικών εγκαταστάσεων με τη βοήθεια θεματικών χαρτών χρήσεων γης και κάλυψης γης. Χρησιμοποιείται επίσης για την αποτύπωση του κύριου οδικού δικτύου σε συνδυασμό με vector δεδομένα. Τέλος, χρησιμοποιείται για την αποτύπωση της υπάρχουσας κατάστασης περιβάλλοντος στην ευρύτερη περιοχή του ατυχήματος όπως για παράδειγμα για την αποτύπωση της κατανομής της βλάστησης η οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω του NDVI (Normalized Deference Vegetation Index) ο οποίος προκύπτει από τα κανάλια 3 και 4 του ΤΜ.
- γ. Ψηφιακά δεδομένα κάλυψης γης (CORINE Land Cover) και χάρτες χρήσεων γης από το Εργαστήριο Τηλεπισκόπησης του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Αθηνών. Τα δεδομένα αυτά χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με την εικόνα Landsat ΤΜ για την οριοθέτηση των περιοχών στις οποίες είναι πιθανή η εκδήλωση τεχνολογικού ατυχήματος. Οι περιοχές αυτές παρουσιάζονται με κόκκινο στην Εικόνα 2 ως υπέρθεση σε ψευδόχρωμη σύνθεση 3-2-1 της εικόνας Landsat TM.
- δ. Ισοϋψείς ανά 100 m για την περιοχή της Αττικής οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή Digital Elevation Model (DEM)
- ε. Οδικό δίκτυο σε ψηφιακή μορφή (vector) για την περιοχή της Αττικής. Η υπέρθεση του οδικού δικτύου στην εικόνα Landsat αποτελεί πολύτιμο στοιχείο για τη διαδικασία λήψης αποφάσεων τόσο κατά το σχεδιασμό όσο και κατά τη διάρκεια της αντιμετώπισης της κρίσης.
- ζ. Κατανομή του πληθυσμού της Αττικής σε ψηφιακή μορφή (vector)
Συμπεράσματα
Ο συνδυασμός των άνωθεν στοιχείων οδηγεί σε χρήσιμα συμπεράσματα για την διαχείριση κινδύνων. Για παράδειγμα στην εικόνα 5 φαίνονται άμεσα οι πληγείσες αστικές περιοχές καθώς και οι περιοχές του φυσικού περιβάλλοντος όπου αναμένονται υψηλές συγκεντρώσεις τοξικών ουσιών στο έδαφος. Μπορεί επίσης να γίνει εκτίμηση της μέσης οριζόντιας ταχύτητας επέκτασης του λοφίου κατά την κύρια διεύθυνσή του και κάθετα σ’ αυτήν. Συνεπώς είναι δυνατό να εξαχθούν πολύτιμα συμπεράσματα ιδιαίτερα για τις επιπτώσεις του ατυχήματος. Όμως για την εκτίμηση για τον πληθυσμό σε κίνδυνο που απαιτείται κατά τη διάρκεια της κρίσης, καθώς και κατά τη φάση του σχεδιασμού, είναι απαραίτητος ο συνδυασμός δορυφορικής και επίγειας πληροφορίας που υλοποιείται στα πλαίσια του προτεινόμενου ΓΣΠ. Η χωρική κατανομή του πληθυσμού της περιοχής γύρω από το ατύχημα που προέρχεται από επίγεια δεδομένα σε συνδυασμό με την απεικόνιση των περιοχών εξάπλωσης του λοφίου μπορεί να δώσει μία άμεση εκτίμηση για τον πληθυσμό σε κίνδυνο και να υποστηρίξει τη λήψη αποφάσεων σχετικά με την εκκένωση τμημάτων της πληγείσας περιοχής.
