Ελαστική αντιμετώπιση καταστροφών: Αναγνώριση μετασεισμικών καταστροφών με χρήση τηλεπισκόπισης.

Από RemoteSensing Wiki

Εικόνα 1: Διάγραμμα ροής που συνοψίζει την ακολουθία των μεθοδολογικών διαδικασιών που αφορούν την ανίχνευση φθορών με χρήση SPOT και ERS SAR εικόνων

Εικόνα 2: Landsat 5 RGB εικόνα (Red: Κανάλι 4, Green: Κανάλι 5, και Blue: Κανάλι 3). Ανακτήθηκε στις 18.09.1999, και παρουσιάζει τον κόλπο Izmit στην Τουρκία και το Golcuk τις περιοχές μελέτης όπου δημιουργήθηκαν εκτεταμένες φθορές στα κτίρια κατά τη διάρκεια του σεισμού Μαρμαρά (Data Courtesy of ESA).

Εικόνα 3: Δεδομένα για Golcuk: (α) Οδικό δίκτυο που χρησιμοποιήθηκε ως βάση για τον προσδιορισμό των 70 δειγματικών περιοχών (μπλε) για την εκτίμηση των φθορών, (β) Κωδικοποίηση των 70 περιοχών για την αποτύπωση της διανομής των κτιρίων που κατέρρευσαν και για τον προσδιορισμό της βυθισμένης περιοχής (Sunk).

Εικόνα 4: Παγχρωματικό SPOT 4, Κάλυψη του Golcuk: (α) εικόνα «πριν», (β) εικόνα «μετά», (γ) Τιμές διαφοράς, (δ) Συσχέτιση, (ε) Περιοχές συσχέτισης, (στ) Οι 70 περιοχές που παρατηρήθηκαν φθορές των κτιρίων.

Εικόνα 5: SAR ERS Κάλυψη του Golcuk: (α-β) εικόνες «πριν», (γ-δ) εικόνες «μετά», (ε) Συσχέτιση

Πρωτότυπος τίτλος: Resilient Disaster Response: Using Remote Sensing Technologies for Post-Earthquake Damage Detection Συγγραφείς: Ronald T. Eguchi, Charles, K. Huyck, Beverley J. Adams, Babak Mansouri, Bijan Houshmand and Masanobu Shinozuka http://mceer.buffalo.edu/publications/resaccom/03-SP01/09eguchi.pdf

ΣΚΟΠΟΣ

Ο χαρακτηρισμός ζημιάς σε αστικά κτίρια με χρήση μίας συγκριτικής ανάλυσης εικόνων τηλεπισκόπισης πριν και μετά από ένα σεισμικό γεγονός, και η ανάπτυξη αλγορίθμων προκαταρκτικής ανίχνευσης ζημιάς για τον εντοπισμό αστικών κτιρίων που έχουν καταρρεύσει.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Πρόσφατες μελέτες στην Ιαπωνία, στην Ευρώπη και στις Η.Π.Α. δείχνουν ότι η δορυφορικές εικόνες μπορούν να εντοπίσουν ευρείς ζώνες ζημιάς έπειτα από σημαντικά σεισμικά γεγονότα. O Wesnousky και άλλοι, εντοπίζουν τη ζημιά, που προκαλείται από υγροποίηση και φωτιά, ακολουθώντας αποτελέσματα σε δεδομένα τηλεπισκόπησης χαμηλής ανάλυσης. Μέχρι πρόσφατα, ο εντοπισμός ζημιάς σε αστικές περιοχές γινόταν με οπτική επιθεώρηση και κάλυψη SAR. Ωστόσο, επί αρκετά χρόνια εξετάζεται η χρήση τηλεπισκόπησης για σεισμικές ζημιές και άμεση ανάγκη επιτρέποντας την αποκόμιση πολλών συμπερασμάτων.

Σε αυτή την εργασία περιγράφεται η πρόοδος στη μεθοδολογία χαρακτηρισμού της ζημιάς σε αστικά κτίρια με χρήση οπτικής και SAR τηλεπισκόπησης. Μελετά αλγορίθμους για προκαταρκτικό εντοπισμό ζημιάς με εφαρμογή στον σεισμό στο γεωγραφικό διαμέρισμα Μαρμαρά της Τουρκίας(1999). Επίσης γίνεται μία ποσοτική αξιολόγηση για το μέγεθος και την έκταση της κατάρρευσης κτιρίων στην πόλη Golcuk.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ - ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

Για τον εντοπισμό διαφορών πριν και μετά το σεισμό χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα τηλεπισκόπησης υψηλής ανάλυσης, κάτι που παρείχε μία γενική εικόνα της μετασεισμικής σκηνής, ταχεία εκτίμηση ζημιών και σημαντικές πληροφορίες για τον σχεδιασμό των επιχειρήσεων διάσωσης.

Οι εικόνες SPOT ήταν σε μορφή γεωαναφοράς, ενώ στις σκηνές ERS αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε μία περίπλοκη τεχνική ταυτοποίησης.

Τέλος, δημιουργήθηκε ένα σύνολο αλγορίθμων με σκοπό να ποσοτικοποιηθούν οι φασματικές αλλαγές που σχετίζονται με σεισμικές ζημιές. Αυτοί οι αλγόριθμοι είναι «προκαταρκτικοί» με την έννοια ότι είναι εμπειρικοί και έχουν εφαρμοστεί σε μεμονωμένο γεγονός. Περισσότερη έρευνα θα δημιουργήσει θεωρητικές βάσεις που θα θεμελιώνουν τα μοντέλα αυτά, και θα οδηγούν σε ευρύτερη εφαρμογή.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ – ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Η σύγκριση ανάμεσα οπτική και SAR τηλεπισκόπιση που αποκτήθηκε πριν και μετά τον σεισμό στο γεωγραφικό διαμέρισμα του Μαρμαρά το 1999, αποκαλύπτει ξεκάθαρες διαφορές. Μετά από το σεισμικό γεγονός, η επιφάνεια ανάκλασης του SPOT αυξάνεται μέσα στο αστικό κέντρο, όπου κατέρρευσαν πολυάριθμα κτίρια. Αυτό δείχνει ότι τα συντρίμμια του κτιρίου παρουσιάζουν μεγαλύτερη επιστροφή από το αρχικό κτίριο. Οι τάσεις είναι πιο δύσκολο να διακριθούν με απλή παρατήρηση της κάλυψης SAR, όπου στην επιστροφή, οι χρονικές μεταβολές καλύπτονται από διακυμάνσεις σε όλη τη σκηνή. Ωστόσο, έπειτα από εξέταση προερχόμενων συσχετίσεων και χαμηλών συσχετίσεων, στις κεντρικές περιοχές της Golcuk βλέπουμε αλλαγές λόγω της κατάρρευσης κτιρίων. Οι προκαταρκτικοί αλγόριθμοι ανίχνευσης αλλαγών, SPOT και ERS, διαχώρισαν με επιτυχία τις χωρικές διακυμάνσεις σε σχέση με την καταστροφική ζημιά στα κτίρια της Golcuk. Στο παγχρωματικό SPOT, τα προφίλ αφαίρεσης και συσχέτισης αλλάζουν ανάλογα με τη ζημιά που έχει παρατηρηθεί. Αντίθετα, η συσχέτιση SAR, δείχνει τάσεις στην πυκνότητα των κτιρίων που έχουν καταρρεύσει, και το προφίλ αφαίρεσης κυριαρχήθηκε από ένα μεγάλο ραδιομετρικό εκτόπισμα στις σκηνές πριν και μετά το σεισμό. Οι τεχνικές ανίχνευσης αλλαγών που παρουσιάστηκαν, εφαρμόζουν με επιτυχία τηλεπισκόπηση για να εντοπίσουν και να καθορίσουν το μέγεθος της ζημιάς. Η παντός καιρού εικονοληψία των αισθητήρων SAR προσφέρουν ευελιξία για σεισμικά γεγονότα που λαμβάνουν χώρα νύχτα ή με συννεφιασμένο καιρό. Μαζί με τα δεδομένα της οπτικής κάλυψης, αυτές οι τεχνολογίες υπόσχονται γρήγορα και ακριβή αποτελέσματα στην μετασεισμική αναγνώριση ζημιάς.