Σύστημα HAZNETH

Από RemoteSensing Wiki

ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΙΣΗ ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΕΩΝ: ΜΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΠΙΘΑΝΗΣ ΣΥΜΒΟΛΗΣ ΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΙΣΗΣ ΣΕ ΓΕΩΧΩΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΚΤΙΜΗΣΗΣ ΚΙΝΔΥΝΟΥ ΣΕ ΟΡΕΙΝΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ

Των: Graciela Metternicht (Department of Spatial Siences, Curtin Univercity of Technology,Australia), Lorenz Hurni - Radu Gogu ( Institute for Cartography, Swiss Federal Institute os Technology ETH, Switzerland).

Εισαγωγή:

Φυσικές καταστροφές όπως κατολισθήσεις, χιονοστιβάδες, πλημμύρες και ροές εδαφών έχουν ως αποτέλεσμα τεράστιες ζημιές σε ιδιοκτησίες και ανθρώπινες απώλειες σε ορεινές περιοχές. Η Ελβετία ήταν πάντα εκτεθειμένη σε μια ευρεία ποικιλία φυσικών καταστροφών με επίκεντρο τις αλπικές κοιλάδες της. Πρόσφατα φυσικές καταστροφές που περιλαμβάνουν χιονοστιβάδες, πλημμύρες, ροές εδαφών και αστάθεια σε πλαγιές οδήγησαν σε ουσιώδεις απώλειες ζωών και ζημιές σε ιδιοκτησίες, υποδομές, πολιτιστική κληρονομιά και στο περιβάλλον. Για να μπορεί να προφερθεί μια ακέραιη τεχνική υποδομή, ένα νέο εννοιολογικό – ειδικό εργαλείο βασισμένο σε μια ολοκληρωμένη, διαδικτυακή βάση δεδομένων δομημένη με Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών αναπτύσσετε υπό το HazNETH. Δίνοντας στη βάση δεδομένων της HazNETH σχεδιαστικά συν πρότυπα την ανίχνευση και χαρτογράφηση από τα διαγνωστικά χαρακτηριστικά των τηλεπισκοπικών δεκτών ( επίγειους εναέριους και διαστημικούς), η εργασία αυτή αναλύει τη χρήση τηλεπισκοπικών δεδομένων σε μελέτες κατολισθήσεων κατά τη διάρκεια των δεκαετιών του 1980, 1990 και του 2000, συμπεριλαμβάνοντας μια διάλεξη για τις προοπτικές και τις ερευνητικές προκλήσεις που θα προκύψουν ως αποτέλεσμα νέων διαχειριστικών και μελλοντικών τεχνολογιών όπως είναι η πολύ υψηλή χωρική ανάλυση οπτικών και υπέρυθρων απεικονίσεων των δορυφόρων Ikonos, Quickbird, IRS CartoSat -1, ALOS, το δορυφορικά εδρασμένο μετρητή υπέρυθρων SAR (InSAR and DInSAR των Radarsat, ERS, Envisat, TerraSAR –X, Cosmo, SkyMed, ALOS), μικροδορυφόρων όπως οι Pleiades, DMC, RapidEye, εναέριων λέιζερ υψομετρικών δεκτών η εδαφικών διαφορικών μετρητών SAR. Η χρήση τηλεπισκοπικών δεδομένων είτε εδαφικών, είτε εναέριων, είτε διαστημικών ποικίλει αναλόγως σε τρία κύρια στάδια που σχετίζονται με τη μελέτη των κατολισθήσεων, συγκεκριμένα: α) εντοπισμός και αναγνώριση β) παρακολούθηση γ) χωρική ανάλυση και πρόβλεψη κινδύνων. Επομένως, η συγκεκριμένη εργασία παρουσιάζει και διαλέγεται προϋπάρχουσες εφαρμογές τηλεπισκοπικών εργαλείων, όπως σχετίζονται με τις ως άνω τρείς κύριες φάσεις, προτείνοντας ένα εννοιολογικό πλαίσιο για τη συμβολή της τηλεπισκόπισης στο σχεδιασμό βάσεων δεδομένων για φυσικές καταστροφές όπως ροές εδαφών, αλλά και για αναγνώριση περιοχών για περεταίρω έρευνα.

Κυρίως μέρος:

Στην εικόνα που ακολουθεί δίνονται συνοπτικά οι τρόποι συμβολής των τηλεπισκοπικών τεχνικών στη διαδικτυακή βάση δεδομένων HazNETH.

Συμπεράσματα Αναλυτικά:

Αποτελέσματα από πρόσφατες εργασίες στην αξιολόγηση μεγάλων ρίσκων από συχνές, ογκώδεις κατολισθήσεις στην Ευρώπη (Kilburn & Pasuto, 2003), καταδεικνύουν τη σπουδαιότητα των διεπιστημονικών μελετών των κινδύνων από κατολισθήσεις, συνδυάζοντας διαφορετικά θέματα όπως γεωλογία, γεωμορφολογία, τηλεπισκόπιση, γεωδαισία, δυναμική ρευστών και κοινωνικά χαρακτηριστικά. Επιπλέον προηγούμενες εργασίες όπως η EPOCH, (Mantovani, 1996), (Carrara 1991) και (Zhou, 2002), αναφέρουν ότι η πρόβλεψη φυσικών καταστροφών όπως οι ροές εδαφών και οι κατολισθήσεις, δημιουργούνται από συνέργεια παραγόντων, οι οποίοι δεν είναι πάντα πλήρως κατανοητοί και διαφέρουν στο χρόνο και στο χώρο, βάζουν λοιπόν όρια στις εργασίες της χαρτογράφησης και της ανάλυσης των χωροχρονικών προτύπων, των σχέσεων μεταξύ στη συχνότητα των κατολισθήσεων και αιτιατούς παράγοντες. Για εκτεταμένες περιοχές οι οποίες χαρτογραφούνται σε μικρή κλίμακα, (περιφέρειες/χώρες), είναι πιθανό να γίνουν γενικές προβλέψεις, για συγκεκριμένες περιοχές βασισμένες στον αριθμό των κατολισθήσεων που έχουν λάβει χώρα στο παρελθόν, σε μια «μονάδα γης». Ωστόσο, χρησιμοποιώντας μια μορφή προσέγγισης χαρτογραφικού καταλόγου, οι προβλέψεις είναι περίπλοκες, σε περιοχές ελεύθερες πλέον από κατολισθήσεις και ως εκ τούτου σε τέτοιες περιπτώσεις μοιάζει να είναι πιο ταιριαστό να εφαρμόζονται διαδικαστικά, στοχαστικά ή ευρεσιακά μοντέλα βασισμένα στην παραδοχή ότι οι κατολισθήσεις είναι πιο πιθανό να συμβούν σε μέρη όπου ένας συνδυασμός συνθηκών που οδήγησαν σε κατολισθήσεις στο παρελθόν ισχύουν. Αυτό απαιτεί γνώση των αιτιατών παραγόντων, ικανότητα αναπαράστασης σε χάρτες (η θεματικά επίπεδα ΓΣΠ) και λεπτομερής γνώση παρελθοντικών μαζικών μετακινήσεων (Mantovani,1996).

Η βιβλιογραφική ανασκόπηση δείχνει ότι η συμβολή της τηλεπισκόπισης στη χαρτογράφηση, παρακολούθηση, χωρική ανάλυση και πρόβλεψη κινδύνων μαζικών μετακινήσεων, (πχ Κατολισθήσεων, ροής εδαφών), είναι μεγάλη κυρίως με τη μορφή στερεοζευγών αεροφωτογραφιών και δορυφορικών εικόνων στις οποίες γίνεται η ερμηνεία κατολισθητικών χαρακτηριστικών (πχ διανομή και ταξινόμηση) και παραγόντων (πχ κλίση, λιθολογία, γεωδομή, χρήσεις/καλύψεις γης, ανωμαλίες πετρωμάτων). Μια κλίμακα 1/15000 ή μεγαλύτερη θεωρείται η καλύτερη για ανίχνευση μεμονωμένων στοιχείων, σχετιζόμενων με κατολισθήσεις. Στο παρελθόν μόνο αεροφωτογραφίες τέτοιας κλίμακας μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν, αλλά ένα νέο παράθυρο, για ερευνητικές και λειτουργικές εφαρμογές έχει πλέον ανοίξει, με τη διαθεσιμότητα δεδομένων υψηλής ανάλυσης από δορυφόρους όπως οι Ikonos, Quickbird, ALOS, SPOT-5, IRS Cartosat-1, KOMPSAT-2, EROS. Αν και ο (Carrara, 1991) προτείνει ότι πολύ χρονικές θερμικές υπέρυθρες απεικονίσεις μπορεί να είναι χρήσιμες για ανίχνευση των υδρογεωλογικών συνθηκών σε πλαγιές, ως παράμετρος καθορισμού των συνθηκών σταθερότητας των πλαγιών, εμείς επισημάναμε μια έλλειψη έρευνας στον τομέα αυτό την τελευταία δεκαετία. Η διαθεσιμότητα δορυφορικών απεικονίσεων με υψηλή χωρική και φασματική ανάλυση στο θερμικό εύρος του φάσματος (πχ Terra ASTER) μπορεί να αναπτύξουν κάποιο ενδιαφέρον για έρευνα στις δυνατότητες για εφαρμογές εκτίμησης κατολισθητικών κινδύνων. Η παρακολούθηση της κατολισθητικής δραστηριότητας (πχ ταχύτητα πεδίων), ή η χαρτογράφηση κινήσεων, έχουν κυρίως αναληφθεί με χρήση δορυφορικών τεχνικών όπως InSAR και DInSAR. Όσον αφορά τις αλπικές περιοχές οι τρέχοντες περιορισμοί σχετίζονται στην ανικανότητά τους να προσφέρουν πληροφορίες σε απότομες περιοχές με μεγάλη κλίση, καλυμμένες με βλάστηση ή/και με χιόνι, συμβάλλοντας επιπρόσθετα έτσι στα προβλήματα διαθεσιμότητας δεδομένων.

Ευκαιρίες για περεταίρω έρευνα ώστε να υπερβούμε κάποιους από τους υπάρχοντες περιορισμούς είναι πλέον ανοιχτές με τη διαθεσιμότητα νέων δορυφορικών συστημάτων (ALOS, TerraSat-X, Radarsat-2, Cosmo/SkyMed), τα οποία προσφέρουν μεγαλύτερη χωρική ανάλυση και υψηλότερη χρονική συχνότητα. Επίσης, η βελτίωση της χαρτογράφησης κινήσεων σε αλπικές περιοχές μπορεί να προέλθει από νέες τεχνικές επεξεργασίας όπως αυτές προτείνονται από τον Guarnieri, (2003) ώστε να αποκτήσουμε συμβολομετρικές έρευνες συνδυάζοντας δύο εικόνες από οποιοδήποτε SAR σύστημα, ή σύμφωνα με τον Ferretti (2001), ο οποίος υποστηρίζει ότι η PS τεχνική επιτρέπει διαστημικές συμβολομετρικές μετρήσεις πάνω σε περιοχές καλυμμένες με βλάστηση και επιπλέον διευκολύνει τη χαρτογράφηση συνεχών, αργών κατολισθητικών κινήσεων. Μιας και τα δεδομένα της συχνότητας L επηρεάζονται λιγότερο από ότι οι υψηλότερες SAR συχνότητες (Rott, 2004) σε ασυσχέτιση που προκαλείτε από πυκνή βλάστηση, όπως είναι τα αλπικά δάση, η διαθεσιμότητα συμβολομετρικών απεικονίσεων ALOS ( 7μ διακριτική ικανότητα) μπορεί να προσφέρει μια οδό για περεταίρω έρευνα των εφαρμογών InSAR και DInSAR σε αλπικά λιβάδια.

Επιπροσθέτως η χαρτογράφηση κινήσεων όπως προτάθηκε από τον Delacourt. (2004), χρησιμοποιώντας οπτικές εικόνες υψηλής ανάλυσης (πχ αεροφωτογραφίες, Ikonos, Quickbird, SPOT -5) μπορεί να εφαρμοστεί συμπληρωματικά σε τεχνικές DInSAR, για να ξεπεραστούν κάποιοι από τους περιορισμούς από τους οποίους η τεχνική αυτή υποφέρει όσον αφορά απότομες ορεινές περιοχές καλυμμένες με βλάστηση. Τέλος αξίζει να επισημάνουμε μερικά πλεονεκτήματα των εναέριων LIDAR εικόνων από εικόνες SAR και της ραδιοσυμβολομετρίας στη μελέτη κατολισθήσεων σε απότομο τραχύ έδαφος. Καταρχήν τα δεδομένα LIDAR συγκεντρώνονται σε μια στενή κατακόρυφη λωρίδα γωνίας ( συνήθως μικρότερη από 20 μοίρες από το ναδίρ), όντας έτσι ανεπηρέαστες από τοπογραφικές σκιάσεις, σε αντίθεση με τις εικόνες από SAR συστήματα. Δεύτερον τα δεδομένα LIDAR είναι ευκολότερα στην επεξεργασία από ότι οι πληροφορίες από SAR και τα δεδομένα μπορούν να αποκτηθούν με μια πυκνότητα περίπου ενός μέτρου, και κατακόρυφη ακρίβεια 10 εκατοστών (McKean & Roering, 2004). Αναφέρουν ότι αξιολογώντας το πόσο καλά οι κατολισθητικές μετατοπίσεις μπορούν να εκτιμηθούν σε διαχρονικά DEM τα οποία θα έχουν παραχθεί από LIDAR εικόνες, το γεγονός αξίζει περεταίρω διερεύνησης.

Ως συμπερασματική παρατήρηση, αξίζει να θυμηθούμε ότι πέρα από την εφαρμογή γεωχωρικών τεχνολογιών όπως τα ΓΣΠ, η τηλεπισκόπηση και οι αναπτυγμένες τεχνολογίες μοντελοποίησης, το κρίσιμο βήμα ολόκληρης της ανάλυσης κατολισθητικών κινδύνων και πρόβλεψης τους στηρίζεται βαρέως στην ικανότητα συγκέντρωσης «ακουσμάτων» σχετικών προβλέψεων κατολισθήσεων (Carrara, 1991). Στην περίπτωση ροής εδαφών, ίσως μιας από τις κύριες προκλήσεις, το βάρος παραμένει στην ακριβή τηλεπισκοπική χαρτογράφηση του όγκου πιθανών χαλαρών εδαφών.