Αντιμετώπιση φυσικών καταστροφών με τηλεπισκόπηση - Η περίπτωση του σεισμού και του τσουνάμι στην Ιαπωνία
Από RemoteSensing Wiki
Τίτλος
Responding to natural disasters with satellite imagery
Πηγή
Συγγραφείς
Cheng-Chien Liu and Nai-Yu Chen
Ο Formosat-2 είναι ένας δορυφόρος απεικόνιση της γης που εκτοξεύθηκε στις 20 Μαΐου 2004 και λειτουργεί υπό τον Εθνικό Οργανισμό Διαστήματος Ταϊβάν (NSPO). Είναι ο μοναδικός δορυφόρος υψηλής ανάλυσης με τη δυνατότητα απόκτησης επανειλημμένων εικόνων μιας περιοχής ενδιαφέροντος κάθε μέρα (καθημερινή επανάληψη). Εικόνες του μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατανομή της γης, τη διερεύνηση των φυσικών πόρων, τη δασοκομία, την προστασία του περιβάλλοντος, την πρόληψη των καταστροφών, τη διάσωση και για άλλες εφαρμογές. Πρόσφατα, ο Formosat-2 και το αυτόματο σύστημα επεξεργασίας εικόνας (F2 AIPS, υλοποιήθηκε στα τέλη του 2005) αποδείχθηκαν χρήσιμα για την αντιμετώπιση σεισμικών εκδηλώσεων και τσουνάμι στην Ιαπωνία.
Στις 11 Μαρτίου 2011 στις 2:46 μ.μ. τοπική ώρα, σεισμός μεγέθους 9.0R χτύπησε την Ιαπωνία, και το επερχόμενο τσουνάμι 10μ. σάρωσε τη βορειοανατολική ακτή της χώρας μέσα σε 15 λεπτά. Η Πλατφόρμα των Ηνωμένων Εθνών για Διαστημική Πληροφορία για τη Διαχείριση Καταστροφών και Αντιμετώπιση Καταστάσεων Εκτάκτου Ανάγκης ξεκίνησε τη Διεθνή Χάρτα για το Διάστημα και τις Μεγάλες Καταστροφές με στόχο το συντονισμό των δορυφόρων των διαφόρων χωρών για την απόκτηση εικόνων των πληγεισών περιοχών. Μόλις αποκτήθηκε η πρώτη εικόνα Formosat-2 της πληγείσας περιοχής μετά την καταστροφή, η επεξεργασία έγινε εντός 2 ωρών και δημοσιεύτηκε στο Παγκόσμιο Σύστημα Παρακολούθησης Περιβάλλοντος και Αξιολόγησης Καταστροφών (GEMDAS).
Ο GEMDAS παρέχει έκτοτε ένα κανάλι για τη συνεχή ενημέρωση του διεθνούς κοινού σχετικά με τα συμβάντα στη Σεντάι μετά την καταστροφή. Εικόνες της φωτιάς στο διυλιστήριο Chiba (βλ. εικόνα 1), το Sendai Airport (βλ. εικόνα 2), το Miyako Iwate (βλ. εικόνα 3) και το πυρηνικό εργοστάσιο Φουκουσίμα Ι (βλ. εικόνα 4), μεταξύ άλλων, ενημερώνονται συχνά.
Ο ρόλος του GEMDAS στην ιαπωνική καταστροφή μπορεί να αποδοθεί σε τρεις παράγοντες. Η καθημερινή επαναληπτική τροχιά και η υψηλή ευελιξία του Formosat-2, το αυτόματο σύστημα επεξεργασίας εικόνας του δορυφόρου (F2 AIPS), και το διαδικτυακό σύστημα γεωχωρικών πληροφοριών για δημοσιοποίηση των εικόνων στο ευρύ κοινό, συνέβαλαν στην αποτελεσματική αντιμετώπιση των καταστροφών.
Ο δορυφόρος Formosat-2, εξοπλισμένος με μια συστοιχία CCD με 12.000 pixels, είναι ένας υψηλής χωρικής ανάλυσης αισθητήρας. Επιπλέον, η αποστολή αποδεικνύει ότι η χρονική διακριτική ικανότητα των τηλεπισκοπικών συστημάτων μπορεί να βελτιωθεί με την ανάπτυξη ενός συστήματος καθημερινής επαναληπτικής τροχιάς. Κάθε καταγραφόμενη σκηνή μπορεί να παρατηρηθεί συστηματικά από την ίδια γωνία λήψης και υπό παρόμοιες συνθήκες ηλιοφάνειας.
Ωστόσο, η μοναδικά προσαρμοσμένη τροχιά του δορυφόρου και ο αντίκτυπος της ευθυγράμμισης του αισθητήρα δημιουργούν νέες προκλήσεις στην επεξεργασία εικόνας. Αυτές περιλαμβάνουν την απώλεια ή κακή καταγραφή δεδομένων από κανάλι σε κανάλι, η οποία προκαλείται όταν μεμονωμένες γραμμές χρώματος στις συστοιχίες CCD σαρώνουν το έδαφος διαδοχικά με μία μικρή χρονική υστέρηση. Αναπτύχθηκε κατόπιν το αυτόματο σύστημα F2 AIPS για την επεξεργασία μεγάλης ποσότητας εικόνων Formosat-2 σε καθημερινή βάση. Το σύστημα χρησιμοποιεί παγχρωματικό κανάλι (μια εικόνα κλίμακας του γκρι που καλύπτει το κόκκινο, πράσινο και μπλε τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος) ως βασική εικόνα. Τα άλλα τέσσερα πολυφασματικά κανάλια συν-καταχωρούνται στην εικόνα-βάση, χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται γρήγορη εξομάλυνση εγκάρσιου συντελεστή (fast normalize cross coefficient). Η συν-εγγραφή της γενικής εικόνας είναι μια χρονοβόρα διαδικασία, αλλά με το σύστημα F2 είναι δυνατή η επεξεργασία ενός προτύπου (12 × 12 χλμ.) σε περίπου είκοσι λεπτά σε έναν απλό προσωπικό υπολογιστή εξοπλισμένο με επεξεργαστή Pentium IV 2,4 GHz. Επιπλέον, το σύστημα διορθώνει όλα τα προβλήματα της επεξεργασίας της εικόνας που προκαλείται από την ευθυγράμμιση του αισθητήρα. Με την επιτυχή εφαρμογή του F2 AIPS, είναι εφικτή η συνεχής παρακολουθηση του παγκόσμιου περιβάλλοντος και η ταχεία αντίδραση σε καταστροφικά γεγονότα, όπως οι στην πυρκαγιές Καλιφόρνια το 2007, ο σεισμός Sichuan στην Κίνα το 2008 και ο τυφώνας Morakot το 2009.
Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας για την αποτελεσματική αντιμετώπιση των φυσικών καταστροφών με δορυφορικές εικόνες είναι η κατανομή των γεωχωρικών πληροφοριών. Μεταξύ των διαφόρων εμπορικών πλατφόρμων που διατίθενται για το σκοπό αυτό, επιλέχθηκε η χρήση της εφαρμογής Google Earth, η οποία έχει το μεγαλύτερο αριθμό χρηστών. Για την ικανοποίηση των αιτημάτων του κοινού και των κυβερνητικών φορέων, εφαρμόσθηκε η τεχνική υπερ-επικάλυψης για τη μετατροπή κάθε εικόνας Formosat-2 σε μια σειρά επιπέδων με διαφορετικές πληροφορίες. Ανάλογα με την περιοχή πλοήγησης από το χρήστη, μόνο τα επίπεδα πληροφορίας που εμπίπτουν εντός της περιοχής ενδιαφέροντος εμφανίζονται στο διαδίκτυο. Με αυτό το είδος επεξεργασίας, μια μεγάλη δορυφορική εικόνα μπορεί να πλοηγηθεί από έναν αριθμό χρηστών του διαδικτύου ταυτόχρονα.
Η ταχεία αντίδραση σε ένα παγκόσμιο καταστροφικό γεγονός με δορυφορικά δεδομένα απαιτεί την έγκαιρη απόκτηση της δορυφορικής εικόνας, τη γρήγορη επεξεργασία των δεδομένων και την ευρεία διανομή πληροφοριών. Τα χαρακτηριστικά του Formosat-2 υποδεικνύουν ότι εικόνες από μια συγκεκριμένη περιοχή μπορούν να ληφθούν μέσα σε μία ημέρα, ενώ το σύστημα επεξεργασίας εικόνας F2 AIPS δίνει τη δυνατότητα γρήγορης επεξεργασίας μεγάλης ποσότητας δορυφορικών εικόνων. Η ευρεία διανομή πληροφοριών επιτυγχάνεται μέσω GEMDAS. Το σύστημα, το οποίο είναι πλέον πλήρως λειτουργικό, είναι μια αποτελεσματική προσέγγιση για την ανταλλαγή μεγάλων ποσοτήτων τηλεπισκοπικών εικόνων μέσω του διαδικτύου.
