ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΤΟΥ CO2 ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ LATERA THΣ ΙΤΑΛΙΑΣ.

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 21:56, 11 Φεβρουαρίου 2010

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΤΟΥ CO2 ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ LATERA THΣ ΙΤΑΛΙΑΣ.

ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ: L. Bateson , M. Vellico, S.E. Beaubien, J.M. Pearce , A. Annunziatellis, G. Ciotoli, F. Coren, S. Lombardi, S. Marsh

ΠΗΓΗ: International journal of greenhouse gas control 2 (2008) 388 – 400

Στόχος

Στόχος της συγκεκριμένης μελέτης είναι η διερεύνηση της δυνατότητας ανίχνευσης διαρροών του CO2 από μία γεωλογική περιοχή αποθήκευσης CO2 μέσω της εφαρμογής έμμεσων μεθόδων τηλεπισκόπησης που αρχικά μετράνε το stress των φυτών και επίγειας επαλήθευση τους με χρήση αέριων τεχνικών γεωχημείας. Oι έρευνες πραγματοποιήθηκαν σε μία κεντρική περιοχή της Ιταλίας, την LATERA, η οποία έχει ηφαιστειογενή, μη ενεργή δομή.

Είδη αερομεταφερόμενων συστημάτων, δεκτών, καναλιών, χρησιμότητα τους και άλλες πηγες δεδομένων τηλεπισκόπησης.

Στην παρούσα μελέτη αξιοποιήθηκαν δεδομένα από δύο διαφορετικά είδη αερομεταφερόμενων συστημάτων:

• Airborne thematic mapper (ATM) data. Το Daedalus 1268 ATM είναι ένα παθητικό πολυφασματικό σύστημα. Διαθέτει 11 κανάλια φασματικών δεδομένων, που καλύπτει το ορατό, κοντινό υπέρυθρο (NIR), μικροκυματικό και θερμικό υπέρυθρο. Η διακριτική ικανότητα των δεδομένων ATM εξαρτάται από το ύψος της πτήσης. Στην προκειμένη περίπτωση η διακριτική ικανότητα είναι 2,5 m.

• Compact airborne spectrographic imager (CASI 2). O δείκτης CASI 2 έχει 18 προγραμματισμένα κανάλια. Σε αυτήν την μελέτη, 15 κανάλια εξειδικεύτηκαν, με φασματικό εύρος μεταξύ ορατού και υπέρυθρου, τα οποία δίνουν πληροφορίες για το stress των φυτών. Η διακριτική ικανότητα είναι 2 m.

Πρέπει να σημειωθεί ότι οι τηλεπισκοπικές πτήσεις πραγματοποιήθηκαν κυρίως την άνοιξη με σκοπό τη βελτίωση της παρατήρησης του stress των φυτών.

Επίσης αξιοποιήθηκαν τηλεπισκοπικά δεδομένα και από τις παρακάτω πηγές:

• Υπερφασματικός ανιχνευτής (Eagle)

• Light detection and ranging (LIDAR)

• Ψηφιακή κάμερα

Προεπεξεργασίες

Πραγματοποιήθηκε επεξεργασία των δεδομένων των ATM και CASI 2 χρησιμοποιούνται αλγόριθμοι ραδιομετρικής βαθμονόμησης. Επίσης πραγματοποιήθηκαν γεωμετρικές και ατμοσφαιρικές διορθώσεις. Οι τελευταίες έγιναν μέσω του IARR (internal average relative reflection). Το θερμικό κανάλι των δεδομένων του ATM διορθώθηκε επίσης για ατμοσφαιρικά αποτελέσματα. Τα δεδομένα του Eagle αρχικά διορθώθηκαν ραδιομετρικά και ατμοσφαιρικά. Επίσης πραγματοποιήθηκε γεωμετρική διόρθωση μέσω του SBET (smooth best estimated trajectory).

Εικ.1:CASI NDVI results for area . The grey-scale ranges from +1 for healthy vegetation (white) to S1 for unhealthy vegetation (black). Known gas vents are circled, and the three strongest are labelled as gas vents A–C.

Ψηφιακές επεξεργασίες.

Εφαρμόστηκε ο κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης NDVI ο οποίος βασίζεται στην φασματική απόκριση της βλάστησης στο κόκκινο και κοντινό υπέρυθρο κανάλι, αφού η υγιής βλάστηση με υψηλό περιεχόμενο χλωροφύλλης ανακλά έντονα στην περιοχή του κοντινού υπέρυθρου και απορροφά έντονα στο κανάλι του κόκκινου.

Οι εικόνες των καναλιών που ανταποκρίνονται στη μέγιστη βλάστηση χρησιμοποιήθηκαν επίσης. Τέλος, έγινε παραγωγή ενός true colour mosaic για την υπό μελέτη περιοχή σε σύγκριση με ορθοφωτογραφίες του μήνα Οκτωβρίου.

Όσον αφορά στη χρήση του LIDAR το τελικό αποτέλεσμα του συνόλου δεδομένων μπορεί να περιγραφεί ως «σημειακά σύννεφα», όπου κάθε σημείο σε ένα σύννεφο έχουν χαρακτηριστικό ανατολικό, νότιο ύψος και συχνότητα. Τα σημεία αυτά ταξινομήθηκαν και στη συνέχεια χωρομετρήθηκαν με τριγωνισμούς για την παραγωγή shaded relief μοντέλων. Η ένταση του LIDAR απεικονίστηκε μέσω της κλίμακας του γκρι και έγχρωμων εικόνων.

Όσον αφορά στις ορθοφωτογραφίες αρχικά first colour balanced και εν συνεχεία απέκτησαν το ίδιο σύστημα γεωαναφοράς με τη χρήση ενός αρχείου βαθμονόμησης. Τέλος οι εικόνες συνδυάστηκαν σε ένα μωσαϊκό το οποίο κόπηκε σε τετράγωνα 1 km για την ευκολία απεικόνισης και ερμηνείας τους.

Χρήση επιπρόσθετων βάσεων δεδομένων και αιτιολόγηση αναγκαιότητας τους.

Αξιοποιήθηκαν αέριες τεχνικές γεωχημείας για την επιβεβαίωση των παρατηρούμενων ανωμαλιών (όπως gas vents ) στα τηλεπισκοπικά δεδομένα εξαιτίας της βαθιάς διαρροής του CO2 στην ατμόσφαιρα. Πραγματοποιήθηκε δειγματολήψια 72 εδαφικών αέριων δειγμάτων τον Ιούλιο, όπου η βιολογική παραγωγή του CO2 είναι πολύ μικρή. Χρησιμοποιήθηκε επίσης το πρόγραμμα Statistica 6 για στατιστικές αναλύσεις το οποίο συμπεριλάμβανε κανονικά διαγράμματα πιθανότητας (NPP).

Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων.

Η εξέταση των εξαγωγών των αερίων (gas vents) μέσω της τηλεπισκόπησης δείχνει ένα μεγάλο εύρος όσον αφορά στην ροή του CO2 (10 – 3000 g mˉ² dˉ¹) και στις τιμές των συγκεντρώσεων του στα εδαφικά αέρια δείγματα (5.6–97.2%). Όπως φαίνεται στην εικόνα 6 με τη χρήση των επιλεγμένων τηλεπισκοπικών μεθόδων και κατά τη διάρκεια αυτής της εποχής της δειγματοληψίας, η ελάχιστη τιμή της ροής του CO2 που αναγνωρίζεται είναι 60 g mˉ² dˉ¹.

Σε περιοχές όπου δεν υπάρχει βλάστηση δεν ενδείκνυται η χρήση του κανονικοποιημένου δείκτη NDVI. Στην συγκεκριμένη περίπτωση προτείνονται δεδομένα από το αερομεταφερόμενα συστήματα ATM και CASI 2. Ωστόσο παρά την επιτυχία ανίχνευσης του CO2 σε αυτές τις περιοχές οι τεχνικές αυτές παρουσιάζουν ανωμαλίες για αυτό χρειάζονται βελτίωση. Ουσιαστικά, ο βέλτιστος τρόπος ανίχνευσης εξαγωγών του αερίου CO2 είναι ο συνδυασμός των παραπάνω τεχνικών (NDVI, thermal, CASI και ορθοφωτογραφίες).