Εκτίμηση των Συνεπειών από Σεισμό μέσω της Τηλεπισκόπησης: Ο σεισμός της Κωνσταντινούπολης, Τουρκία
Από RemoteSensing Wiki
Εκτίμηση των Συνεπειών από Σεισμό μέσω της Τηλεπισκόπησης: Ο σεισμός της Κωνσταντινούπολης, Τουρκία
H. Taubenböck, A. Roth and S. Dech
Γερμανικό Κέντρο Δεδομένων Τηλεπισκόπησης Center (DFD), Γερμανικό Διαστημικό Κέντρο (DLR) - Oberpfaffenhofen, D-82234 Wessling, Γερμανία hannes.taubenboeck@dlr.de achim.roth@dlr.de stefan.dech@dlr.de
Πηγή: http://helmholtz-eos.dlr.de/docs/Taubenboeck_etal_Istanbul.pdf.
Αντικείμενο Εφαρμογής: Τεχνική Σεισμολογία
Σκοπός Εφαρμογής: Οι σεισμοί είναι φυσικές καταστροφές με επιπτώσεις στην κοινωνία σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στις δυνατότητες της τηλεπισκόπησης να συμβάλει στην συνεχώς ενημέρωση των χωρικών πληροφοριών για τις υλικές διαστάσεις των ζημιών στο πολύπλοκο σύστημα των αστικών περιοχών στην Κωνσταντινούπολη.
Εισαγωγή
Η διαχείριση των καταστροφών μπορεί να είναι αποτελεσματική μόνο όταν υπάρχουν διαθέσιμες χωρικές πληροφορίες για τους φορείς λήψης των αποφάσεων. Ειδικά στις μεγαλουπόλεις, που χαρακτηρίζεται από την δυναμική τους, την πολυπλοκότητάς τους και την πολυμορφία τους κάνει την δημιουργία και διαχείριση των χωρικών στοιχείων δύσκολη, αλλά ταυτόχρονα απαραίτητη για τον βιώσιμο πολεοδομικό σχεδιασμό και την διαχείριση των κρίσεων. Η αξιολόγηση των συνεπειών, που πραγματοποιούνται με ολοκληρωμένο τρόπο, μπορούν να αποτελέσουν σημαντικό οδηγό για τον προγραμματισμό της διαδικασίας και την λήψη αποφάσεων για την κατανομή των πόρων σε διάφορα επίπεδα, συμβάλλοντας επίσης στην ευαισθητοποίηση του κοινού για τους κινδύνους (UNEP, 2002) από μια αναμενόμενη καταστροφή. Με βάση αυτή την κατευθυντήρια γραμμή η μελέτη εστιάζεται στις ικανότητες της τηλεπισκόπησης να συμβάλει στις επίκαιρες χωρικές πληροφορίες στην φυσική διάσταση της ευπάθειας για το σύνθετο σύστημα των αστικών περιοχών της Κωνσταντινούπολης στην Τουρκία. Μια αστική κατάταξη της κάλυψης της γης που προέρχεται από την υψηλή ανάλυση των δορυφορικών δεδομένων δημιουργεί τη βάση για την ανάλυση της χωρικής κατανομής με διαφορετικά χαρακτηριστικά των κτιρίων, τη φέρουσα ικανότητα του οδικού δικτύου ή την αναγνώριση των ανοικτών χώρων. Τα παράγωγα χαρακτηριστικά των κτιρίων χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των λειτουργικών ζημιών για διάφορες πιθανές εντάσεις σεισμών. Επιπλέον, ένα ψηφιακό μοντέλο εδάφους DEM (Digital Elevation Model) αποτελεί τη βάση για τον υπολογισμό ενός χάρτη κλίσεων γης για τον εντοπισμό των δυνητικών περιοχών κατολίσθησης. Δεδομένα Περιοχής Μελέτης Ο παγκόσμιος αστικός πληθυσμός συνεχίζει να αυξάνεται ταχύτερα από τον συνολικό πληθυσμό του κόσμου. Εκτιμάται ότι 3 δισεκατομμύρια άνθρωποι που ζουν στις αστικές περιοχές το 2003 αναμένεται να ανέλθει σε 5 δισ. μέχρι το 2030 (UNΕP, 2004). Ο αριθμός των μεγαλουπόλεων, στις οποίες κατοικούν πάνω από 10 εκατομμύρια ή περισσότεροι κάτοικοι, αυξάνεται σε όλο τον κόσμο. Στις μεγαλουπόλεις υπάρχει τεράστιο δυναμικό για την αντιμετώπιση καταστροφών που οφείλεται στον ρυθμό ανάπτυξης ο οποίος αψηφά τον έλεγχο συχνά στις επικίνδυνες ζώνες και οι επιπτώσεις από τις τεράστιες συγκεντρώσεις πληθυσμού, της βιομηχανίας και της κυκλοφορίας έχουν στα αστικά συστήματα, σημαντικές επιπτώσεις. Λαμβάνοντας υπόψη την πυκνότητα και τον αριθμό των κατοίκων καθώς και την ταχεία ανάπτυξη στις μεγαλουπόλεις συντρέχει υψηλότερος κίνδυνος στις περιπτώσεις των φυσικών καταστροφών. Στο πλαίσιο ενός μεγάλου μέρους των μεγαλουπόλεων που βρίσκονται σε κίνδυνο και σε περιοχές που πλήττονται, η εκτίμηση της τρωτότητας είναι το βασικό στοιχείο για να αναγνωριστεί ποσοτικά να κατανοηθεί και να προβλεφθεί ο κίνδυνος ως βάση πληροφοριών για την ανάπτυξη στρατηγικών σχεδίων πρόληψης. Ειδικότερα οι επιρρεπείς από το σεισμό αναφέρονται οι πόλεις του Μεξικού, το Λος Άντζελες, το Τόκιο, η Τεχεράνη, η Τζακάρτα, η Μανίλα και η περιοχή μελέτης στην παρούσα εργασία. Η Κωνσταντινούπολη είναι μια δυναμική και ταχέως αναπτυσσόμενη πόλη που βρίσκεται στην περιοχή μετάβασης μεταξύ Ασίας και Ευρώπης και αριθμεί περίπου 14 εκατομμύρια ανθρώπους. Ο τεράστιος κίνδυνος για την Κωνσταντινούπολη φαίνεται από το μέγεθος του σεισμού 7,4 που έπληξε στις 17 Αυγούστου 1999 την επαρχία Kocaeli μόλις περίπου 150 χιλιόμετρα νοτιοανατολικά της Κωνσταντινούπολης. Η περιοχή μελέτης (εικόνα 1) αφορά την εργατική περιοχή Zeytinburnu, που βρίσκεται στην ευρωπαϊκή πλευρά της Κωνσταντινούπολης. Η Zeytinburnu δείχνει τις διάφορες ετερογενείς διαρθρώσεις της περιοχής και τις τοπικές διαφορές στην αστική μορφολογία. Για την κατάλληλη αξιολόγηση των παραγόντων εντός της ετερογενούς δομής της πόλης, απαιτείται υψηλής χωρικής διακριτικής ικανότητας δορυφορικές εικόνες. Οι δορυφορικές εικόνες IKONOS διαθέτουν χωρική διακριτική ικανότητα 1m στο παγχρωματικό, 4m στο πολυφασματικό και 1m στο Pan-Sharpened. Για τη μελέτη αυτή η εικόνα IKONOS που ελήφθη στις 19 Απριλίου 2004 από το κέντρο της Κωνσταντινούπολης έχει επιλεγεί για επεξεργασία. Επιπλέον, ένα ψηφιακό μοντέλο εδάφους (DEM) βασισμένο σε δεδομένα από τα φασματικά κανάλια X-και C- από την Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) απoκτήθηκε τον Φεβρουάριο του 2000 που χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση της κατάστασης του εδάφους. Είναι ένα επιφανειακό μοντέλο με αποστάσεις εικονοστοιχείων στα 25 μέτρα και με ακρίβεια ύψους περίπου 6 μέτρα.
Αποτελέσματα
Οι δυνατότητες της τηλεπισκόπησης είναι οι συνεχώς ενημερωμένες πληροφορίες για το σύνολο της ζώνης ανάλυσης του αστικού τοπίου. Ένα αντικείμενο με προσανατολισμό στην αστική κατάταξη της κάλυψης της αστικής γης προβλέπει πληροφορίες για επτά κατηγορίες κάλυψης γης - κτίρια, δρόμους, λειμώνες, δέντρα/θάμνους, γυμνό έδαφος, σκιές και το νερό σε χάρτη ώστε να είναι γνωστό τι κατηγορίες και που είναι τοποθετημένες (εικόνα 1). Οι φασματικές και διαρθρωτικές πληροφορίες σχετικά με τις κατηγορίες κτιρίων χρησιμοποιούνται για τη διάκριση των διαφορετικών χαρακτηριστικών των κτιρίων. Τα μήκη της σκιάς των κτιρίων χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση τριών κατηγοριών ύψους κτιρίων, στην κατηγορία ύψους 1 - 3 πατώματα, 4 -7 ορόφους και υψηλότερα από 7 ορόφους. Μια άλλη παράμετρος που απαιτείται για την αξιολόγηση της ευπάθειας (VULNERABILITY) είναι οι ιδιότητες των στεγών. Η διαφοροποίηση μεταξύ στεγών και ταρατσών επηρεάζει την σταθερότητα των σπιτιών. Η φασματική διαφορά μεταξύ στέγης που αντικρίζει τον ήλιο και μιας στέγης χωρίς ήλιο χρησιμοποιήθηκε για τη διατύπωση κατηγοριών στέγης, ενώ η μη υπάρχουσα φασματική διαφορά χρησιμοποιείται για την ταξινόμηση των επίπεδων ταρατσών. Η ηλικία των κτιρίων αξιολογήθηκε από μια ανίχνευση της αλλαγή χρησιμοποιώντας μια σειρά από δορυφορικά δεδομένα Landsat από τα έτη 1975, 1987 και 2000. Η περιοχή Zeytinburnu δείχνει κυρίως δομές που δημιουργήθηκαν πριν από το 1975, το οποίο αποτελεί ένδειξη των χρησιμοποιούμενων υλικών και το είδος της κατασκευής. Η εικόνα 1 δείχνει την χωρική κατανομή των κτιρίων, τις υποδομές και τους ανοικτούς χώρους στην περιοχή Zeytinburnu. Με τις πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τα χαρακτηριστικά των κτιρίων προέκυψαν από την τηλεπισκόπηση οι προσαρμοσμένες υπάρχουσες λειτουργικές βλάβες στις διαθέσιμες κατασκευαστικές. Οι ζημιές συνδέουν τις σεισμικές επιπτώσεις και τις αναμενόμενες ζημίες της κατασκευής. Το αποτέλεσμα στην εικόνα 2 δείχνει τη συμπεριφορά των διαφόρων τύπων κτιρίων σε μια δεδομένη ένταση ενός σεισμού. Αυτό επιτρέπει σε μια χωρική παραγωγή της ευπάθειας (VULNERABILITY) για τα διάφορα κτίρια στην περιοχή Zeytinburnu. Η αστική κατάταξη κάλυψης του εδάφους επιτρέπει την περαιτέρω ανάλυση των αστικών χώρων για τον εντοπισμό της χωρικής κατανομής των τρωτών σημείων. Το παραγόμενο οδικό δίκτυο χωρίστηκε σε τρεις κατηγορίες με βάση την κυκλοφοριακή τους ικανότητα. Το κριτήριο που χρησιμοποιείται είναι το μέσος πλάτος των δρόμων. Έτσι, το κύριο οδικό δίκτυο ήταν ιεραρχικά καταταγμένο σε εσωτερικές γραμμές που συνδέουν την πόλη (inner-city αυτοκινητοδρόμοι), σε εσωτερικές γραμμές που συνδέουν μία περιοχή και σε δρόμους της περιοχής. Ενώ οι δυνατότητες της τηλεπισκόπησης επιτρέπουν την σχεδόν πλήρη εξαγωγή των κύριων δικτύων δρόμων, οι μεμονωμένοι δρόμοι της περιοχής μπορούν να εξαχθούν μόνο εν μέρει, και οφείλεται στο πλήθος των στενών δρόμων ή τις σκιές. Επιπροσθέτως οι πράσινες εκτάσεις εξήχθησαν για τον εντοπισμό δυνητικών στρατοπέδων ή τομείς καταφυγίων σε περίπτωση καταστροφής. Στην εικόνα 3a εμφανίζεται η ιεραρχία των κατηγοριών δρόμου και των ανοικτών χώρων. Επιπλέον, το ψηφιακό μοντέλο εδάφους DEM χρησιμεύει ως βάση για τη δημιουργία των χαρτών κλίσεως γης (Εικόνα 3b). Η κλίση της πλαγιάς υπολογίζεται μέσω μιας εξίσωσης λαμβάνοντας υπόψη τις τιμές υψών των γειτονικών εικονοστοιχείων. Τα παραγόμενα σχέδια δείχνουν την χωρική κατανομή των κλίσεων των πρανών, που χρησιμεύει ως δείκτης για τον εντοπισμό περιοχών που διατρέχουν υψηλότερο κίνδυνο στην περίπτωση πιθανής κατολίσθησης. Τα διάφορα στρώματα των πληροφοριών της περιοχής Zeytinburnu δίνουν την εικόνα σε διάφορες πτυχές της ευπάθειας κατά η φυσική διάσταση. Αυτά τα στρώματα στη φυσική διάσταση δείχνουν την δυναμική συμβολή της τηλεπισκόπησης για την εκτίμηση της τρωτότητας (VULNERABILITY). Αλλά αυτές είναι μόλις τρεις πτυχές των δυνατοτήτων της τηλεπισκόπησης για την εκτίμηση της τρωτότητας, ενώ περαιτέρω δείκτες όπως ο αριθμός των κτιρίων, οι ρυθμοί αστικοποίησης ή η έμμεση εκτίμηση των δημογραφικών μεταβλητών δίνουν τη δυνατότητα ακόμη και σε ευρύτερες προοπτικές για την εκτίμηση της τρωτότητας. Έτσι, δίνεται μια ιδέα για το πώς η κάλυψη χώρου προσφέρει τις γνώσεις των εκτενών χωρικών συσχετίσεων και τις κατανομές των δεικτών για μια ευρύτερη κατανόηση των κινδύνων. Το αποτέλεσμα είναι ο συνδυασμός των χωρικών δεδομένων που παράγονται από πολυστρωματικές σημαντικές βάσεις πληροφοριών για τη λήψη αποφάσεων.
Συμπεράσματα
Εντός του πλαισίου της ολιστικής αντιμετώπισης των κινδύνων και της τρωτότητας, οι δυνατότητες της τηλεπισκόπησης επιτρέπουν τη λήψη συνεχώς ενημερωμένων πληροφοριών σχετικά με το φυσικό περιβάλλον με άμεσο τρόπο, καθώς και τους κοινωνικοοικονομικούς και δημογραφικούς δείκτες με έμμεσο τρόπο. Οι μελλοντικές προσεγγίσεις πρέπει να στοχεύουν στις διεπιστημονικές προσεγγίσεις για να συμπληρώνει η μία επιστήμη την άλλη για τη δυνατότητα της ολιστικής αξιολόγησης της τρωτότητας και των κινδύνων.
Βιβλιογραφία
BIRKMANN, J. (2006): Measuring Vulnerability to Natural hazards –
Towards Disaster Resilient Societies. New York, United Nations
University. p. 524.
BOLLIN, C., HIDAJAT, R. (2006): Community-based risk index: Pilot implementation in Indonesia. In: Birkmann, J., 2006, Measuring Vulnerability to Natural hazards – Towards Disaster Resilient Societies, New York, United Nations University. pp. 271-289.
BROOKS, N. (2003): Vulnerability, Risk and Adaption: A conceptual framework. Working paper 38, Tyndall Centre for Climate Change Research, Norwich, UK.
CUTTER, S., L. (1996): Vulnerability in environmental hazards. Progress in Human Geography 20, 529-539.
DEGG, M. (1992): Natural disasters: Recent trends and future prospects. Geography: 198-209. Disaster Resistance Communities Initiative: Evaluation of the Pilot Phase Year 2. Year 2 Report. 2000. Newark, DE: disaster Research Center, University of Delaware.
KÖTTER, T. (2004): Risks and Opportunities of Urbanisation and Megacities, FIG working Week, Athens, Greece.
MÜNICH, J., TAUBENBÖCK, H., STEMPNIEWSKI, L., DECH, S., ROTH, A. (2006): “Remote sensing and engineering: An interdisciplinary approach to assess vulnerability in urban areas ”, In: First European Conference on Earthquake Engineering and Seismology. Geneva, Switzerland.
PARKER, D. (1995): Disaster Vulnerability of Megacities: An Expanding Problem that requires rethinking and innovative responses. In GeoJournal 37.3, pp. 295-301.
PELLING, M. (2003): The Vulnerability of Cities – Natural Disasters and Social Resilience. pp. 212, Earthscan Publications Ltd., ISBN 1 85383 830 6, London.
PEDUZZI, P. (2006): The Disaster Risk Index: Overview of a quantitative approach. In: Birkmann, J., 2006, Measuring Vulnerability to Natural hazards – Towards Disaster Resilient Societies, New York, United Nations University. pp. 171-181.
RASHED, T., WEEKS, J. (2003): Assessing vulnerability to earthquake hazards through spatial multicriteria analysis of urban areas. International Journal of Geographical Information Science. Vol. 17, No. 6, 547-576.
TAUBENBÖCK, H., ROTH, A (2007): “A transferable and stable classification approach in various urban areas and various high resolution sensors”. In: Urban Remote Sensing Joint Event - Proceedings, Paris, France.
TAUBENBÖCK, H., ROTH, A., DECH, S. (2007): The Capabilities of Remote Sensing to support disaster management – A case study of the district Üsküdar in Istanbul, Turkey. In: Turkish Journal of Disaster. In Press.
UNEP (2002): Assessing Human Vulnerability due to Environmental Change: Concepts, Issues, Methods and Case Studies. ISBN: 92-807- 2366-9.
UN/ISDR (International Strategy for Disaster Reduction) (2004): Living with Risk: A Global Review of Disaster Reduction Initiatives, 2004 version, Geneva: UN Publications.
UNITED NATIONS1 (2004): Living with Risk: A global Review of Disaster Reduction Initiatives. United Nations International Strategy for disaster Reduction, Geneva, Switzerland.
UNITED NATIONS2 (2004): World Urbanization Prospects – The 2003 Revision. New York, 2004.
WHITE, P., PELLING, M., SEN, K., SEDDON, D., RUSSELL, S., and FEW, R. (2005): Disaster Risk Reduction. A development Concern. DFID.
