Διαχρονική χωρική ανίχνευση επικινδυνότητας σε κατολίσθηση στην περιοχή Kashmir κατόπιν της ισχυρής σεισμικής δόνησης (2005)

Από RemoteSensing Wiki

Σκοπός εφαρμογής

Πολλοί ερευνητές πρόβλεψαν μακροχρόνιες σφοδρές κατολισθήσεις ως επακόλουθο της καταγραφής σεισμού μεγέθους 7.6Mw, στις 8 Οκτωβρίου του 2005 στην περιοχή του νότιου Πακιστάν κατά μήκος της γραμμής Balokot-Bagh (Εικ. 1). Η σεισμική δόνηση αποσταθεροποίησε πολλές πλαγιές μέσω δημιουργίας ρωγμών που ενδεχομένως, σε συνδυασμό με τις κλιματικές συνθήκες μουσώνων που επικρατούν να οδηγήσουν σε αυξημένη δραστηριότητα κατολισθήσεων. Στην παρούσα μελέτη εξετάζεται η ορθότητα της ανωτέρω πρόβλεψης μέσω διαχρονικού ελέγχου χωρικών μεταβολών της δραστηριότητας κατολισθήσεων μετά από τις ετήσιες περιόδους μουσώνων ενώ παράλληλα μελετάται το χρονικό διάστημα που απαιτείται προκειμένου οι ασταθείς πλαγιές να επανακτήσουν τη σταθερότητά τους. Η μελέτη αυτή εστιάζει:

(α) στις διαχρονικές χωρικές μεταβολές των διαφόρων τύπων κατολισθήσεων και (β) στην επίδραση της καθεμιάς περιόδου μουσώνων στις αλλαγές των καταγεγραμμένων φαινομένων κατολίσθησης και στη συχνότητα εμφάνισης αυτών.

Μειονεκτήματα των αρχικών μεθόδων αξιολόγησης

Κατά το παρελθόν, αρκετές μελέτες κατολισθήσεων βασίστηκαν σε δεδομένα δορυφορικών εικόνων στις οποίες τα όρια των σημείων κατολίσθησης οριοθετούνταν με οπτική ερμηνεία χωρίς διαφοροποίηση των τύπων ή υποκατηγοριών κατολισθήσεων. Η παρατήρηση των χαρακτηριστικών της εικόνας ήταν καθαρά οπτική, ενώ η ταυτοποίηση λογική και βασισμένη σε συσχέτιση των χαρακτηριστικών της εικόνας με σχετικά σημεία της περιοχής. Η οπτική αυτή συσχέτιση ήταν επομένως υποκειμενική και βασιζόταν κυρίως στα κριτήρια ταυτοποίησης των πλαγιών, αλλά και στην γνώση και πείρα του παρατηρητή.

Δορυφορικές εικόνες

Στην συγκεκριμένη μελέτη χρησιμοποιήσαμε πέντε τηλεπισκοπικές δορυφορικές εικόνες για την προετοιμασία καταγραφής των κατολισθήσεων και την ανίχνευση των μεταβολών τους. Χρησιμοποιήθηκαν εικόνες της περιοχής πριν και μετά την ημερομηνία εκδήλωσης της σεισμικής δόνησης, καλύπτοντας το διάστημα 2004-2008. Αναλυτικότερα χρησιμοποιήθηκαν: 1. μια δορυφορική εικόνα QuickBird με ημερομηνία λήψης την 13/08/2004 και ανάλυση 1.0m, 2. μια δορυφορική εικόνα ΙΚΟNOS με ημερομηνία λήψης την 12/10/2005 και ανάλυση 1.0m, 3. δύο δορυφορικές εικόνες SPOT με ημερομηνίες λήψης τις 30/11/2006 και 19/10/2007 και ανάλυση 2.5m, 4. μια δορυφορική εικόνα WorodView01 με ημερομηνία λήψης την 20/09/2008 και ανάλυση 0.5m.

Χρησιμότητα δορυφορικών εικόνων

Η υψηλή ανάλυση των δορυφορικών εικόνων IKONOS και QuickBird (1m) επέτρεψε την ταυτοποίηση των κατολισθήσεων των οποίων το μήκος και πλάτος ήταν μεγαλύτερο των 3m (επιφάνειες 9m2). Εξαιτίας της πολύ υψηλής ανάλυσης του δορυφόρου WorldView, στην αντίστοιχη παγχρωματική εικόνα, τα μορφολογικά χαρακτηριστικά ήταν πλήρως ευδιάκριτα, γεγονός που συνέβαλλε σημαντικά στην επίλυση του προβλήματος ταυτοποίησης κατολισθήσεων μικρής έκτασης.

Ωστόσο, η χωρική ανάλυση των εικόνων του δορυφόρου SPOT είναι περιοριστική καθώς το ελάχιστο μήκος και πλάτος ταυτοποίησης ήταν περίπου 7.5m (επιφάνειες 65.5m2), με αποτέλεσμα να αποκλείεται η παρατήρηση κατολισθήσεων μικρότερης έκτασης. Έτσι, καταγράφηκαν μόνο οι κατολισθήσεις με διάσταση μεγαλύτερη των 10 μ., ενώ όσες ήταν μικρότερες των 100 τ.μ. αγνοήθηκαν. Με αυτόν τον τρόπο, κάθε κατολίσθηση μήκους ή πλάτους 10 μέτρων, καλύπτεται με 100 εικονοστοιχεία στις εικόνες των δορυφόρων QuickBird και IKONOS, με 400 στις εικόνες WorldView, ενώ με μόλις 16 στην εικόνα SPOT.

Προεπεξεργασίες

Σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκε ένας τοπογραφικός χάρτης από τον οποίο εξήχθη μοντέλο DEM (Digital Elevation Model), στο οποίο οι ισουψείς των 10 μ. υπέστησαν διαδικασίες ψηφιοποίησης και παρεμβολής. Το μοντέλο DEM που παράχθηκε χρησιμοποιήθηκε στην ορθοκανονικοποίηση των ήδη συγχωνευμένων πολυφασματικών εικόνων QuickBird (προ σεισμού) και IKONOS (κατόπιν σεισμού). Κατόπιν οι εικόνες συγκρίθηκαν με τον βασικό τοπογραφικό χάρτη.

Λόγω μη διαθεσιμότητας εικόνων QuickBird και IKONOS για τα έτη 2006-2007, χρησιμοποιήθηκαν εικόνες SPOT, ήδη ορθοκανονικοποιημένες. Η εικόνα του WorldView ήταν μεν διορθωμένη ως προς την τοπογραφία αλλά δεν ήταν ορθοκανονικοποιημένη και γι’ αυτό χρησιμοποιήθηκε επιπλέον ένα μοντέλο DEM του 2008. Τέλος, επειδή οι τυχαίες διαφοροποιήσεις της ηλιοφάνειας, των ατμοσφαιρικών συνθηκών και της απόκρισης του ανιχνευτή ενδέχεται να προκαλέσουν σημαντικές μεταβολές στις τιμές ανακλαστικότητας των εικονοστοιχείων για το ίδιο αντικείμενο, όλες οι εικόνες υπέστησαν ατμοσφαιρική διόρθωση με εφαρμογή της μεθόδου κανονικοποίησης της φωτεινότητας των εικονοστοιχείων.

Ταξινομήσεις

Στην παρούσα μελέτη, εξετάστηκαν οι τάσεις κατολισθήσεων για τέσσερα συνεχή χρόνια, πριν και μετά την σεισμική δόνηση. Προσδιορίστηκαν οι αλλαγές ως προς τον τύπο κατολίσθησης (Εικ. 2) ή την χωρική κατανομή των περιστατικών μετά από κάθε περίοδο μουσώνων (Εικ. 3). Για την μελέτη του φαινομένου, οι κατολισθήσεις ταξινομήθηκαν σε τάξεις όπως για παράδειγμα η σφοδρότητα κατολίσθησης, ο όγκος των κατολισθούμενων υλικών, ο τελικός τους διασκορπισμός κ.α.

Αποτελέσματα

Από την μελέτη των δορυφορικών εικόνων προκύπτει ότι η επικινδυνότητα εκδήλωσης φαινομένων κατολίσθησης είναι σχετικά υψηλή στη συγκεκριμένη περιοχή ακόμα και πριν την σεισμική δόνηση. Η σημαντικότερη αύξηση της σφοδρότητας των φαινομένων σημειώθηκε κατά τους μουσώνες που επικράτησαν τα δύο επόμενα χρόνια μετά το σεισμό (2006 και 2007). Το 2008, παρά τους ισχυρότατους μουσώνες τα φαινόμενα κατολισθήσεων εξασθένησαν αισθητά σε σύγκριση με το 2006 και το 2007. Εξάγεται συνεπώς το συμπέρασμα πως η όποια αύξηση της επικινδυνότητας λόγω του σεισμού αίρεται κατόπιν μιας διετίας, διαψεύδοντας τα σενάρια περί μακροχρόνιων επιπτώσεων.