MANUAL DETECTION OF SNOW AVALANCHE DEBRIS USING HIGH-RESOLUTION RADARSAT-2 SAR IMAGES

Από RemoteSensing Wiki

Συγγραφείς:Markus Eckerstorfer, Eirik Malnes

Πηγή: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165232X15002037 30/10/2015

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Οι μέχρι τώρα τρόποι ποσοτικοποίησης της δραστηριότητας των χιονοστιβάδων είναι κυρίως οπτικοί και συνεπώς ανεπαρκείς. Ως εκ τούτου, προσδιορίζεται η ανάγκη για σύστημα το οποίο υπολογίζει πλήρη σύνολα δεδομένων δραστηριότητας χιονοστιβάδας, στο χώρο και το χρόνο για μια δεδομένη περιοχή. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ Η οπισθοσκέδαση από το χιόνι προέρχεται από την επιφανειακή σκέδαση στη διεπιφάνεια αέρα – χιονιού, από τη σκέδαση εξαιτίας του όγκου της χιονοκάλυψης, και από την εδαφική σκέδαση στη διεπιφάνεια χιονιού -εδάφους. Οι φυσικές ιδιότητες του χιονιού όπως το μέγεθος κόκκου, η πυκνότητα, η περιεκτικότητα σε υγρό νερό, η επιφανειακή τραχύτητα και το βάθος χιονιού επηρεάζουν το σήμα της οπισθοσκέδασης. Στην τηλεπισκόπηση ενεργών μικροκυμάτων, τα ραντάρ χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση οπισθοσκέδασης από ένα μέσο. Αρκετές προηγούμενες μελέτες χρησιμοποίησαν το σύστημα SAR (Synthetic Αperture Radar)για να υπολογίσουν τη δραστηριότητα χιονοστιβάδων.

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

Ο δορυφόρος που χρησιμοποιήθηκε ήταν ο εμπορικά διατιθέμενος Radarsat-2. H μελέτη πραγματοποιήθηκε για την επαρχία Troms στη Β. Νορβηγία. Τα βήματα της διαδικασίας που ακολουθήθηκε ήταν τα εξής:

1. Επεξεργασία SAR (γεωαναφορά εικόνων RS-2U και γεωδιόρθωση μέσω λογισμικού)

2. Χειροκίνητη ανίχνευση χαρακτηριστικών όμοιων με συντρίμμια χιονοστιβάδας

3. Εξαγωγή τοπογραφικού GIS μοντέλου

4. Επικύρωση (τοπίου, φωτογραφικής απεικόνισης χωρίς σύννεφα, ανίχνευσης αλλαγής SAR, ανίχνευσης ανεξάρτητου εμπειρογνώμονα)

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Ανιχνεύτηκαν 546 χαρακτηριστικά όμοια με συντρίμμια χιονοστιβάδας. Μέσω του μοντέλου του GIS πραγματοποιήθηκε η διάκριση μεταξύ περιοχών χιονοστιβάδας και μη χιονοστιβάδας. Κατόπιν, 467 χαρακτηριστικά ταξινομήθηκαν ως συντρίμμια χιονοστιβάδας. Από αυτά, τα 30 επιβεβαιώθηκαν από την επικύρωση τοπίου, τα 38 μέσω των Landsat-8 εικόνων, 123 με ανίχνευση αλλαγής SAR και 81 από ανεξάρτητους εμπειρογνώμονες. Λόγω κάποιων απωλειών στην επικύρωση, επικυρώθηκε το 37% του συνόλου των συντριμμιών χιονοστιβάδας. Μέσω της εικόνας του τοπίου τα συντρίμμια χιονοστιβάδας ήταν ανιχνεύσιμα με σχετικά μεγάλη (>1,5dB) οπισθοσκέδαση σε σύγκριση με τον περιβάλλοντα χώρο. Μια τέτοια διαφορά παρέχει τη δυνατότητα για εξέλιξη συστήματος αυτόματης ανίχνευσης χιονοστιβάδας. Παρόλο που τα δεδομένα του RS-2U, λόγω της υψηλής χωρικής ανάλυσης του συστήματος, είναι σε θέση να παρέχουν λεπτομερή παρακολούθηση ακόμα και των μικρών χιονοστιβάδων, το υψηλό κόστος απόκτησης, η μικρή εδαφική κάλυψη και η αβεβαιότητα του χρόνου επανάληψης περιορίζουν τη χρήση του. O δορυφόρος Sentinel-1A πιθανότατα να παρέχει καλύτερες μελλοντικές δυνατότητες για επιχειρησιακή χρήση παρόλο που δεν δύναται να ανιχνεύσει μικρού μεγέθους χιονοστιβάδες. Επερχόμενη πρόκληση αποτελεί η καλύτερη ποσοτικοποίηση του μοντέλου της ηλεκτρομαγνητικής οπισθοσκέδασης για συντρίμμια χιονοστιβάδας έτσι ώστε να αυτοματοποιηθεί το σύστημα ανίχνευσης.