Εφαρμογή υψηλής ευκρίνειας δορυφορικών εικόνων για τη λεπτομερή αξιολόγηση καθιζήσεων εδάφους
Από RemoteSensing Wiki
Application of high – resolution stereo satellite images to detailed landslide hazard assessment
Εφαρμογή υψηλής ευκρίνειας δορυφορικών εικόνων για τη λεπτομερή αξιολόγηση καθιζήσεων εδάφους
Janet E. Nichol, Ahmed Shaker, Man-Sing Wong
Department of Land Surveying and Geo-Informatics, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong
Ημερομηνία δημοσίευσης 18 Ιανουαρίου 2006
Αντικείμενο εφαρμογής
Η μελέτη των καθιζήσεων
Οι πιο χρήσιμοι δείκτες της ευαισθησίας του εδάφους σε καθιζήσεις λογίζονται τα στοιχεία σχετικά με τις προηγούμενες καθιζήσεις που έχουν συμβεί σε μία περιοχή, οι ρωγμές και οποιαδήποτε άλλη ανιχνεύσιμη μετακίνηση του εδάφους. Με βάση την ότι μία περιοχή έχει παρουσιάσει κάποιο φαινόμενο καθίζησης κατά το παρελθόν θεωρείται ότι είναι πολύ πιθανό να δημιουργηθούν νέες καθιζήσεις στην ίδια περιοχή. Εκτός από τις ξηρές ζώνες ή κάτω από πυκνό δάσος οι πρόσφατες καθιζήσεις είναι εύκολα διακριτές σε αεροφωτογραφίες εξαιτίας της μεγάλης αντίθεσης με το πιο σκουρόχρωμο επίπεδο της βλάστησης, ωστόσο η αντίθεση μειώνεται με την πάροδο του χρόνου και καθίστανται δυσδιάκριτες. Από μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί στην περιοχή του Hong Kong έχει προταθεί ότι οι παλιότερες καθιζήσεις μπορούν να αναγνωριστούν επίσης από μετακινήσεις του εδάφους με μορφή ευθύγραμμη, όπως επίσης και από την καινούρια βλάστηση που έχει αναπτυχθεί στην περιοχή της καθίζησης.
Οι μέχρι τώρα χρήσεις αεροφωτογραφιών κάλυπταν τις παραπάνω προϋποθέσεις, ωστόσο το μεγάλο κόστος και ταυτόχρονα η χρονοβόρα και επίπονη διαδικασία της επεξεργασίας οδήγησε στη χρήση των δορυφορικών εικόνων. Η χρήση πολυφασματικών δορυφορικών εικόνων SPOT με χωρική ανάλυση 20m φάνηκαν χρήσιμες για την καταγραφή της γεωμορφολογίας μίας περιοχής. Αργότερα ακολούθησε η χρήση μεγαλύτερης ευκρίνειας εικόνες όπως αυτές του SPOT – 5 HRG, Terra ASTER και IKONOS, οι οποίες μπορούν να αναδείξουν ικανοποιητικά την τοπογραφία μίας περιοχής. Οι πιθανές διαδικασίες επεξεργασίας των δορυφορικών εικόνων είναι η άμεση στερεοσκοπική παρατήρηση της εικόνας σε έναν stereo-plotter, η κατασκευή ανάγλυφων και η χρήση ψηφιακού υψογραφικού μοντέλου ( DEM ).
Η μελέτη των καθιζήσεων στην περιοχή έρευνας
Την περιοχή έρευνας αποτελεί μία έκταση 24km2 του νησιού Lantau στο Hong Kong, η οποία ως επί το πλείστον καλύπτεται στα πεδινά της τμήματα από δάση πλατύφυλλων και θάμνους και στα υψηλότερα υψομετρικά σημεία από χλόη. Επιπρόσθετα παρουσιάζονται εμφανίσεις ηφαιστειακής τέφρας και λάβας της Ιουρασικής περιόδου.
Οι εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη της περιοχής ήταν στερεοσκοπικές δορυφορικές εικόνες IKONOS του Ιανουαρίου του 2003, με οπτική γωνία 15,22ο και 18,43ο στο ναδίρ, μέγεθος pixel 0,87m κατά τη λήψη και στο 1,0m στη συνέχεια, οι γωνίες του αζιμούθιου και της ανύψωσης ήταν 152,24ο και 44,63ο.
Είκοσι οχτώ σημεία επίγειου ελέγχου ( GCPs ) και τριάντα πέντε σημεία ελέγχου ψηφιοποιήθηκαν από πρόσφατους 1:1000 ψηφιακούς χάρτες του Lands Department στο Hong Kong. Τα υψόμετρα των αντίστοιχων σημείων που χρησιμοποιήθηκαν προήλθαν από μοντέλο DEM πρόσφατων τοπογραφικών χαρτών. Οι εικόνες IKONOS παρέχονται μαζί με τους λογικούς πολυωνυμικούς συντελεστές ( RPC ), οι οποίοι και παρουσιάζουν τη συσχέτιση μεταξύ της εικόνας και των αντικειμένων. Στη μελέτη χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο RPC για τη δημιουργία στερεοσκοπικού μοντέλου και την παραγωγή του DEM εξαιτίας της λίγο καλύτερης ακρίβειας και ευκολίας του λογισμικού.
Όσο αφορά στην επεξεργασία οι συντεταγμένες της εικόνας εισήχθηκαν στο λογισμικό, στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε επεξεργασία για τον προσανατολισμό και η αυτόματη συσχέτιση της εικόνας για τον προσδιορισμό σημείων μεταξύ των δύο εικόνων, ακόλουθα προστέθηκαν είκοσι τρία ακόμη σημεία και τέλος επειδή η έρευνα αφορούσε σε μικρής κλίμακας κατολισθήσεις σε απότομα πρανή δημιουργήθηκε ένα ακόμη μοντέλο DEM 1m.
Αποτελέσματα μελέτης
Από την ανάλυση της βάσης δεδομένων του Natural Terrain Landslide Inventory ( NTLI ) προέκυψε ότι 42 κατολισθήσεις συνέβησαν στην περιοχή που καλύπτεται από 1m DEM για το χρονικό διάστημα 1945 – 2003 ( χρονιά λήψης της δορυφορικής εικόνας, Ιανουάριος 2003 ). Από αυτές μόνο οι μεγάλες και οι πιο πρόσφατες κατολισθήσεις ( περίπου το 20% ) μπορούν να αναγνωριστούν στην εικόνα IKONOS, ωστόσο με την τρισδιάστατη απεικόνιση στο stereoplotter τα χρώμα – σχήμα – τοπογραφία – βλάστηση ήταν ευδιάκριτα, με αποτέλεσμα να γίνει εφικτή η αναγνώριση περίπου του 50% των προαναφερθέντων κατολισθήσεων της περιοχής. Επιπρόσθετα ταυτοποιήθηκαν κατολισθήσεις και παλιότερες του 1945.
Αξίζει να σημειωθεί ότι η στερεοσκοπική ανάλυση των 1:10,000 αεροφωτογραφιών δεν είχε αξιόλογα αποτελέσματα.
Συμπεράσματα
Καταληκτικά προκύπτει ότι οι δορυφορικές εικόνες IKONOS είναι εύκολες στην επεξεργασία, παρέχουν τη δυνατότητα παρατήρησης της επιφάνειας σε διαφορετικές κλίμακες και σε διαφορετικά τμήματα της εικόνας και είναι υψηλής ευκρίνειας. Επιπρόσθετα καλύπτουν παραπάνω από ικανοποιητικά τις ανάγκες καταγραφής των κατολισθητικών φαινομένων σε τοπικές και μεσαίες κλίμακες ( σε τοπική κλίμακα μπορούν να μελετηθούν μερικές δεκάδες των τετραγωνικών χιλιομέτρων, ενώ εκτάσεις μικρότερες του 1 εκταρίου είναι σαφώς καθορισμένες ). Η τρισδιάστατη απεικόνιση των εικόνων IKONOS ήταν επαρκής για την ανίχνευση των πιο πρόσφατων αλλά και παλιότερων κατολισθήσεων που έχουν συμβεί στην περιοχή μελέτης. Οι δορυφόροι SPOT και IKONOS είναι δυνατόν να προγραμματιστούν για να αποδώσουν οποιοδήποτε σημείο του εδάφους, ενώ ο επαναλαμβανόμενος κύκλος και των δύο ανά τρεις ημέρες προσφέρουν τη δυνατότητα μίας πολύ καλής εναλλακτικής για τη δημιουργία λεπτομερών καταλόγων με τα κατολισθητικά φαινόμενα μίας περιοχής.
