Ο ρόλος της τηλεπισκόπησης στην χαρτογράφηση έκτακτων αναγκών για την αντιμετώπιση καταστροφών
Από RemoteSensing Wiki
Ο ρόλος της τηλεπισκόπησης στην χαρτογράφηση έκτακτων αναγκών για την αντιμετώπιση καταστροφών.
Συγγραφείς: Piero Boccardo and Fabio Giulio Tonolo
Engineering Geology for Society and Territory
Πηγή: Boccardo, P., & Tonolo, F. G. (2015). Remote sensing role in emergency mapping for disaster response. In Engineering Geology for Society and Territory-Volume 5 (pp. 17-24). Springer, Cham.[1]
Λέξεις κλειδιά: Τηλεπισκόπηση, Χαρτογράφηση έκτακτης ανάγκης, Αντιμετώπιση καταστροφών, Δορυφόρος.
Σύνοψη
Τα τελευταία χρόνια, εξαιτίας της αύξησης του αριθμού των έντονων μετεωρολογικών φαινομένων που πιθανώς σχετίζονται με την κλιματική αλλαγή, αυξανόμενη προσοχή δίνεται στην υπηρεσιακή χρησιμοποίηση δορυφορικών μέσων παρακολούθησης με εφαρμογή σε διαχείριση έκτακτων καταστάσεων. Αυτή η δημοσίευση επικεντρώνεται κυρίως στην χρήση δεδομένων απομακρυσμένης επισκόπησης για εφαρμογές χαρτογράφησης έκτακτων αναγκών και που υποστηρίζουν την φάση αντίδρασης σε μια κρίση, συμπεριλαμβανομένων τόσο φυσικές καταστροφές όσο και ανθρωπιστικές κρίσεις.
Εισαγωγή
Η υιοθέτηση της απομακρυσμένης επισκόπησης για την υποστήριξη ενεργειών διαχείρισης κρίσεων έχει καταστεί κοινή επιχειρησιακή προσέγγιση. Η ανάλυση που βασίζεται στην απομακρυσμένη επισκόπηση μπορεί να βοηθήσει τόσο την διαδικασία λήψης αποφάσεων όσο και αυτούς που δρουν στο πεδίο κατά την διάρκεια διάφορων φάσεων των δράσεων έκτακτης αντίδρασης. Η παρούσα δημοσίευση επικεντρώνεται κυρίως στην αντίδραση σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.
Δορυφορική απομακρυσμένη ανίχνευση και χαρτογράφηση έκτακτων αναγκών
Διαφορετικοί τύποι αισθητήρων απομακρυσμένης επισκόπησης, πλατφορμών και τεχνικών μπορούν να εξεταστούν στο πλαίσιο της χαρτογράφησης έκτακτης ανάγκης. Όσον αφορά την επιλογή της πλατφόρμας, γενικά η δορυφορική πλατφόρμα προτιμάται. Όσον αφορά τον τύπο του αισθητήρα, τα δεδομένα των SAR ραντάρ είναι γενικά χρήσιμα. Σχετικά με τη χωρική ανάλυση, τόσο οι οπτικοί όσο και οι αισθητήρες των ραντάρ μπορούν πλέον να επιτύχουν πολύ υψηλή ανάλυση (VHR) εικόνας (με απόσταση δείγματος-εδάφους μέχρι 0,5 m για οπτικούς αισθητήρες). Όσον αφορά την ανάλυση στην διάσταση του χρόνου, η διαθεσιμότητα σχηματισμών δορυφόρων και ο αυξανόμενος αριθμός παρόχων δορυφορικών δεδομένων, επιτρέποντας την ταχεία παρακολούθηση δυναμικών φαινομένων. Όσον αφορά τους διάφορους τύπους δορυφορικών προϊόντων χαρτογράφησης έκτακτων αναγκών, δύο διαφορετικά είδη προϊόντων μπορούν να παραχθούν:
- οι χάρτες πριν το συμβάν,
- οι χάρτες μετά την εκδήλωση του συμβάντος.
Σε περίπτωση συνεχιζόμενων συμβάντων, οι προαναφερθέντες χάρτες μπορούν να επικαιροποιηθούν ώστε να παρέχουν μια εκτίμηση της εξέλιξης του συμβάντος.
Διεθνείς Πρωτοβουλίες
Αρκετές διεθνείς πρωτοβουλίες έχουν αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια για τη διευκόλυνση της πρόσβασης σε δορυφορικά δεδομένα. Ο Διεθνής Χάρτης "Διάστημα και μεγάλες καταστροφές" στοχεύει στην παροχή ενός ενοποιημένου συστήματος ανάκτησης διαστημικών δεδομένων. Κάθε οργανισμός- μέλος έχει διαθέσει πόρους για την υποστήριξη του Χάρτη. Το 2006 η Γενική Συνέλευση των Ηνωμένων Εθνών συμφώνησε να δημιουργήσει την "Πλατφόρμα των Ηνωμένων Εθνών για διαστημικές πληροφορίες για τη διαχείριση καταστροφών και έκτακτων αναγκών UN-SPIDER ".Το Sentinel Asia είναι μία εθελοντική πρωτοβουλία υπό την αιγίδα του περιφερειακού Φόρουμ του Οργανισμού Διαστήματος Ασίας-Ειρηνικού που στοχεύει στην προώθηση της διεθνούς συνεργασίας για την παρακολούθηση των φυσικών καταστροφών στην περιοχή Ασίας-Ειρηνικού. Το SERVIR είναι ένα Περιφερειακό Σύστημα παρακολούθησης και εικονοποίησης. Έχει εγκριθεί από τις κυβερνήσεις της Κεντρικής Αμερικής και της Αφρικής και υποστηρίζεται κυρίως από τη NASA και τον Οργανισμό Διεθνούς Ανάπτυξης των ΗΠΑ (USAID). Στον τομέα της χαρτογράφησης έκτακτης ανάγκης, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή ήταν πολύ δραστήρια την τελευταία δεκαετία. Aπό το 2003 έως το 2009, τα έργα Respond, Preview and Risk- Eos συνέβαλαν στον ορισμό και τη σχηματοποίηση των βασικών απαιτήσεων των χρηστών, ενώ τα έτη 2009-2012, τα έργα SAFER και linkER τροφοδοτούσαν από κοινού την προ-επιχειρησιακή έκδοση της Υπηρεσίας διαχείρισης έκτακτων περιστατικών Κοπέρνικος. Η υπηρεσία Copernicus GIO-EMS στοχεύει στο να αποτελέσει την κύρια ευρωπαϊκή συνεισφορά σε ένα παγκόσμιο δίκτυο πρωτοβουλιών διαστημικού χαρακτήρα για την αντίδραση σε φυσικές και τεχνητές καταστροφές, που θα εξυπηρετούν ένα ευρύ φάσμα εξουσιοδοτημένων χρηστών που δραστηριοποιούνται στον τομέα της διαχείρισης κρίσεων.
Ειδικές εφαρμογές συμβάντων
Διαφορετικοί τύποι προϊόντων χαρτογράφησης έκτακτης ανάγκης μπορούν να αναπτυχθούν με βάση το συγκεκριμένο γεγονός για το οποίο παράγονται. Σε περίπτωση πλημμυρών το κύριο ενδιαφέρον των χρηστών είναι ο εντοπισμός των πληγεισών περιοχών. Αυτός ο στόχος μπορεί να επιτευχθεί με την ανάκτηση διαδοχικών χρονικά εικόνων που ελήφθησαν πριν και μετά το συμβάν.
Οι πιο χρησιμοποιημένοι δορυφορικοί αισθητήρες για την ανάλυση πλημμύρων είναι οι αισθητήρες SAR ραντάρ οι οποίοι διαθέτουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
- Οι εικόνες μεγέθους SAR επιτρέπουν την εύκολη αναγνώριση των στάσιμων υδάτινων περιοχών σε ανοικτές περιοχές.
- Η δυνατότητα της τεχνολογίας ραντάρ να είναι λειτουργική κάτω από κάθε καιρική συνθήκη.
Εν αντιθέσει, η ακρίβεια που εξάγεται από τις εικόνες SAR για τις πλημμυρισμένες περιοχές ενδέχεται να είναι χαμηλότερη σε αστικές περιοχές. Παρ 'όλα αυτά, ad hoc διαδικασίες κάλυψης και τεχνητή βελτίωση των εικόνων των πλημμυρισμένων περιοχών πρέπει να διενεργηθεί ώστε να περιοριστεί η εμφάνιση εσφαλμένων θετικών αποτελεσμάτων. Εάν οι επιπτώσεις των πλημμυρών πρέπει να οριοθετηθούν σε αστικές περιοχές, ή απαιτείται λεπτομερής αξιολόγηση ζημιών, μια διαφορετική προσέγγιση με βάση την οπτική ερμηνεία των οπτικών δεδομένων VHR υιοθετείται. Το ίδιο ισχύει και για τα γεγονότα από καταιγίδες/τσουνάμι, τα οποία οδηγούν σε διάβρωση των ακτών και η οποία αξιολογείται χρησιμοποιώντας οπτικές εικόνες υψηλής ανάλυσης. Οι εκδηλώσεις πυρκαγιάς χαρακτηρίζονται γενικά ως εξαιρετικά δυναμικά συμβάντα. Επομένως, η επιλογή του αισθητήρα γίνεται με βάση αρκετούς περιορισμούς. Επομένως, η ανάλυση μετά την εκδήλωση του συμβάντος βασίζεται γενικά σε υπερφασματικές εικόνες μέσης χωρικής ανάλυσης, που επιτρέπουν τόσο μια προσέγγιση ημιαυτόματης ταξινόμησης όσο και την οπτική τους ερμηνεία. Σεισμικά γεγονότα μπορεί να οδηγήσουν σε καταστροφές ανάλογα με το μέγεθος του φαινομένου, την τοποθεσία του και την ευπάθεια των πληγεισών περιοχών. Για την αντιμετώπιση θεμάτων προσβασιμότητας και χρονικών περιορισμών, "χρήση δεδομένων σε περιβάλλοντα σεισμού, έχουν προταθεί και έχουν παρουσιαστεί αποτελέσματα μετά από διάφορα συμβάντα βασισμένα κυρίως σε οπτικά δεδομένα και αναπαραστάσεις". Τόσο οι ενεργητικοί όσο και οι παθητικοί αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον σκοπό της εκτίμησης των ζημιών ενός σεισμού. Μη κερδοσκοπικοί οργανισμοί όπως το Human Rights Watch, καθώς και υπηρεσίες του ΟΗΕ όπως η Unitar's Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Δορυφορικών Εφαρμογών-Unosat προσφέρουν "Αναλύσεις δορυφορικών εικόνων για να κάνουν τη διαφορά σε κρίσιμους τομείς όπως η ανθρωπιστική βοήθεια και η ανθρώπινη ασφάλεια .
Τεχνολογικές Βελτιώσεις στο πεδίο της δορυφορικής παρατήρησης της γης
Οι τεχνολογικές βελτιώσεις των τελευταίων ετών στον τομέα της δορυφορικής παρατήρησης της γης μπορούν να διαδραματίσουν βασικό ρόλο στην εδραίωση της χρήσης δορυφορικών εικόνων για τον σκοπό της απόκρισης σε έκτακτες ανάγκες.
Επί του παρόντος κάποια τεχνολογίες αιχμής φαίνεται να είναι πολύ ελπιδοφόρες, συγκεκριμένα:
- σχηματισμοί μικρο-δορυφόρων: μικροδορυφόροι, έως 20φορές μικρότεροι από τους παραδοσιακούς
- δυνατότητες βίντεο: ο SkySat-1 είναι σε θέση να κάνει ανάκτηση όχι μόνο εικόνων με διακριτική ικανότητα μικρότερη του μέτρου αλλά ακόμη και υψηλής ευκρίνειας πανχρωματικού βίντεο διάρκειας μέχρι και 90 δευτερολέπτων
- βελτιωμένη χωρική ανάλυση: νέες πλατφόρμες που είναι προγραμματισμένες να τεθούν σε τροχιά κατά τη διάρκεια του 2014
Ξεπερνώντας τους περιορισμούς στην δορυφορική οπτικοποίηση
Bασική προϋπόθεση για τη χρήση της δορυφορικής χαρτογράφησης είναι να ενημερώνονται οι τελικοί χρήστες για την ακρίβεια της ανάλυσης που μπορούν να περιμένουν από ένα συγκεκριμένο δορυφορικό σύστημα, επιτρέποντάς τους να ερμηνεύουν ανάλογα τα αποτελέσματα. Σχετικά με την ακρίβεια των εκτιμήσεων του βαθμού βλάβης των κτιρίων βασισμένες σε δορυφορικές εικόνες, πρόσφατες μελέτες τόνισαν ότι κάθετες εικόνες μπορεί να περιορίζουν τη διάκριση του επιπέδου των ζημιών στο επίπεδο των κτιρίων.
Οι λόγοι της μειωμένης ακρίβειας των πληροφοριών της κρίσης που βασίζονται σε δορυφορικές εικόνες σχετίζονται με πολλούς εγγενείς περιορισμούς στην τεχνολογίας παρατήρησης της γης. Για να ξεπεραστούν οι παραπάνω περιορισμοί, αρκετές επιλογές έγιναν πρόσφατα διαθέσιμες από επιχειρησιακή άποψη, στην βάση τριών παραδοχών:
- Kατά την τελευταία δεκαετία διαφόρων ειδών πληροφορίες έχουν γίνει διαθέσιμες, επιτρέποντας την εξαγωγή πρόσθετων πληροφοριών
- σε αρκετές περιπτώσεις, τα ανοικτά δεδομένα γίνονται διαθέσιμα από την εθελοντική προσέγγιση του crowdsourcing συμβάλλοντας ως η αποκλειστική πηγή δεδομένων για την δραστηριότητα της χαρτογράφησης έκτακτης ανάγκης.
- καινοτόμες τεχνολογίες όπως τα μη επανδρωμένα ιπτάμενα αεροσκάφη και τα συστήματα κινητής χαρτογράφησης χαμηλού κόστους επέτρεψαν στα γεωχωρικά δεδομένα να ανακτώνται με συνέπεια και αποτελεσματικότητα.
Το OpenStreetMap είναι ένας δωρεάν προσβάσιμος, επεξεργάσιμος χάρτη ολόκληρου του κόσμου. Bασίζεται σε μια κοινότητα χαρτογράφων που συμβάλλουν στην σyγκέντρωση και διατήρηση γεωπολιτικών δεδομένων σε όλο τον κόσμο. Το GeoNode είναι μια διαδικτυακή εφαρμογή και πλατφόρμα για την ανάπτυξη γεωπληροφορικών πληροφοριακών συστημάτων (GIS) και για την ανάπτυξη υποδομών χωρικών δεδομένων (SDI) Το Ushahidi είναι μη κερδοσκοπική οργάνωση πληροφορικής που αναπτύσσει δωρεάν λογισμικό ανοιχτού κώδικα για συλλογή πληροφοριών, απεικόνιση και διαδραστική χαρτογράφηση. Το Διεθνές Δίκτυο Καταγραφών Κρίσεων είναι η μεγαλύτερη και πιο ενεργή διεθνής κοινότητα εμπειρογνωμόνων, επαγγελματιών, πολιτικών, τεχνολόγων, ερευνητών, δημοσιογράφων, μελετητών, χάκερ και ειδικευμένων εθελοντών που συμμετέχουν στη διασταύρωση ανθρωπιστικών κρίσεων, νέων τεχνολογιών, crowd-sourcing και στην χαρτογράφηση κρίσεων. Τέλος, νέες μεθοδολογίες που οδηγούνται από τομείς διαφορετικών εφαρμογών και που βασίζονται στους πανταχού παρόντες αισθητήρες έχουν αναπτυχθεί.
Συμπεράσματα
Η χρήση απομακρυσμένης επισκόπησης για χαρτογράφηση έκτακτων αναγκών είναι σήμερα μια κοινή επιχειρησιακή προσέγγιση σε διάφορες φάσεις του κύκλου διαχείρισης καταστροφών. Διεθνείς πρωτοβουλίες και επιχειρησιακές υπηρεσίες έχουν καταφέρει να προσφέρουν δορυφορικές αναλύσεις σε διαφορετικούς τύπους χρηστών, συμπεριλαμβανομένων των υπηρεσιών πολιτικής προστασίας και ανθρωπιστικών οργανώσεων. Διεθνείς εθελοντικές πρωτοβουλίες όπως η Διεθνής Ομάδα Εργασίας για τη Δορυφορική Χαρτογράφηση Έκτακτης Ανάγκης λειτουργούν για να εξασφαλίσουν πως οι κατευθυντήριες γραμμές της κοινής χαρτογράφησης και οι κατάλληλοι μηχανισμοί επικοινωνίας είναι στην θέση τους.
Νέες δυνατότητες προσφέρονται από αναδυόμενες τεχνολογίες και πρωτοβουλίες οι οποίες μπορούν να παρέχουν επικαιροποιημένες γεωχωρικές πληροφορίες. Περαιτέρω δοκιμές σε επιχειρησιακό πλαίσιο, λεπτομερής αξιολόγηση της ακρίβειας των πληροφοριών που εξήχθησαν από μία κρίση και η συνεχής ανταλλαγή πληροφοριών που εκμεταλλεύονται κοινότητες όπως το διεθνές δίκτυο κρίσιμων χαρτών είναι ζωτικής σημασίας για να εξασφαλιστεί ότι οι νέες τεχνολογίες θα ενσωματωθούν στις ήδη υπάρχουσες τυπικές επιχειρησιακές διαδικασίες. Αυτό θα επιτρέψει την χαρτογράφηση έκτακτων αναγκών που θα βασίζεται στην απομακρυσμένη ανίχνευση.
