Χωρική και χρονική ανάλυση μετασεισμικών αλλαγών των κατολίσθησεων κοντά στο επίκεντρο του σεισμού στο Wenchuan
Από RemoteSensing Wiki
Συγγραφείς: Wentao Yang, ,Wenwen Qi, Ming Wang, Jianjun Zhang, Yan Zhang
Λέξεις κλειδιά: Μετασεισμικές κατολισθήσεις, Χωρικές και χρονικές μεταβολές, τηλεπισκόπηση, ροή συντριμμιών
Πηγή: Geomorphology, Elsevier
Εισαγωγή
Ο σεισμός στο Wenchuan της Κίνας το 2008 προκάλεσε χιλιάδες κατολισθήσεις σε μια τεράστια περιοχή, μεταβάλλοντας τοπία, αφαιρώντας βλάστηση και άλλους τύπους κάλυψης γης. Πιστεύεται ότι τα ασταθή στρώματα που διαταράχθηκαν από τους σεισμούς στις ορεινές περιοχές μπορεί να παραμείνουν για ένα μεγάλο χρονικό διάστημα και να προκαλέσουν περαιτέρω προβλήματα τα επόμενα χρόνια. Μέχρι πρόσφατα περιορισμένη γνώση έχει αποκτηθεί όσον αφορά τις χωρικές μεταβολές των κατανομών των κατολισθήσεων μετά το σεισμό στο Wenchuan. Στόχοι της παρούσας εργασίας είναι να μελετήσει τις χωρικές και χρονικές μεταβολές κατολισθήσεων κοντά στο επίκεντρο του συγκεκριμένου σεισμού και να καθορίσει τις θέσεις όπου εξακολουθούν να υπάρχουν κατολισθήσεις.
Δεδομένα-Μεθοδολογία
Ως περιοχή μελέτης επιλέχθηκε το Yingxiu (Εικ. 1) για δύο λόγους: 1) ήταν κοντά στο επίκεντρο του σεισμού και ως εκ τούτου βίωσε την πιο έντονη ανακίνηση κατά τη διάρκειά του και 2) το Yingxiu βρίσκεται στο νότιο τμήμα της συν-σεισμικής κατολισθικής ζώνης με την υψηλότερη πυκνότητα. Δύο τύποι δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν ένα ψηφιακό υψομετρικό μοντέλο (DEM) με χωρική ανάλυση 25 μέτρα που προήλθε από τοπογραφικό χάρτη 1:50000 και 5 δορυφορικές εικόνες από διαφορετικές πηγές (QuickBird, Aerial Photo, Spot5,World View, Pleiades) με χωρική ανάλυση ίδια περίπου 2 μέτρα. Η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για τη χαρτογράφηση των κατολισθήσεων το 2005, 2008, 2009, 2011 και 2013 ήταν η Αντικειμενοστραφής Ανάλυση Εικόνας. Ένα αντικείμενο εικόνας είναι μία χωρικά συνεχής ομάδα pixels που μοιράζονται παρόμοια φασματικά χαρακτηριστικά. Για τη χαρτογράφηση των κατολισθήσεων εφαρμόστηκε πολλαπλή κατάτμηση ώστε να παραχθούν τα αντικείμενα της εικόνας. Αρχικά έγινε προεπεξεργασία των εικόνων για διόρθωση των παραμορφώσεων λόγω αναγλύφου με σημεία ελέγχου στο έδαφος και με το DEM. Μετά την ορθοαναγωγή οι μετασεισμικές εικόνες εγγράφονται στην προ-σεισμική QuickBird εικόνα, η οποία χρησιμοποιήθηκε ως βασικός χάρτης. Για την χαρτογράφηση των κατολισθήσεων πραγματοποιήθηκαν δύο επίπεδα κατάτμησης, ένα σε μια μικρής κλίμακας παράμετρο για την εξάλειψη της βλάστησης (με τον υπολογισμό του δείκτη NDVI) και η δεύτερη σε μία μεγαλύτερης κλίμακας παράμετρο για τη διάκριση των κατολισθήσεων από τον ποταμό και τα βράχια. Η παράμετρος κλίμακα χρησιμοποιείται για να ελέγχει το μέσο μέγεθος της εικόνας αντικειμένου κατά τη διάρκεια κατάτμησης της εικόνας. Στα αντικείμενα μη βλάστησης γίνεται μια ένωση και εφαρμόζεται και δεύτερη κατάτμηση ενώ εντάσσεται στη διαδικασία και η σκίαση αναγλύφου καθώς και ο λόγος υψομέτρου για να διαχωριστούν οι περιοχές με μεγάλη κλίση που κινδυνεύουν με κατολισθήσεις.
Αποτελέσματα
• Χαρτογράφηση κατολισθήσεων
Οι κατολισθήσεις το 2009, το 2011 και το 2013 χαρτογραφήθηκαν ημι-αυτόματα και τα αποτελέσματα της χαρτογράφησης ελέγχθηκαν με οδηγό ερμηνείας (Σχ. 1c-e). Συγκρίνοντας την ημι-αυτόματη ανίχνευση κατολισθήσεων με το εγχειρίδιο ερμηνείας επικυρωμένο από το πεδίο αναγνώρισης το 2011 και το 2012, οι κατολισθήσεις που ανιχνεύτηκαν σωστά ορίσθηκαν ως αληθώς θετικές (Τrue Ρositive), παραλείπονται οι κατολισθήσεις που ορίστηκαν ως ψευδώς αρνητικές (Faulse Negatives)? Και υπερ-ανιχνεύσιμες κατολισθήσεις ορίστηκαν ως ψευδώς θετικές (Faulse Positive). Το ποσοστό των TP, FN και FP το 2009, το 2011 και το 2013 υπολογίστηκε και οι τιμές TP για τα τρία έτη είναι τουλάχιστον 95% υποδεικνύοντας ότι η ημι-αυτόματη χαρτογράφηση κατολίσθησεων σε αυτό τον τομέα είναι ιδιαίτερα ακριβής. Σε σύγκριση με FP, FN έχει μεγαλύτερη αξία, η οποία είναι πιθανό να προκαλείται από την παράλειψη των κατολισθήσεων με χαμηλές αλλαγές. Αυτές οι ψευδώς αρνητικές FN βρίσκονταν σε ρεματιές και σε επίπεδες οροσειρές.
2005 (a) 2008 (b) 2009 (c)
2011 (d) 2013 (e)
Εικόνα 1: Αλλαγές στις κατολισθήσεις 2005-2013 στην περιοχή Yingxiu
