Μια Ολοκληρωμένη Προσέγγιση Χαρτογράφησης της Επικινδυνότητας Κατολίσθησης Χρησιμοποιώντας Τηλεπισκόπηση και Σ.Γ.Π.

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 14:41, 20 Ιανουαρίου 2011

Συγγραφείς

S. Sarkar and D.P. Kanungo

Πηγή

An Integrated Approach for Landslide Susceptibility Mapping Using Remote Sensing and GIS

Εισαγωγή

Οι κατολισθήσεις είναι το αποτέλεσμα περίπλοκων αλληλεπιδράσεων μεταξύ διαφόρων παραγόντων, κατά κύριο λόγο γεωλογικών σχηματισμών, γεωμορφολογίας, και μετεωρολογικών συνθηκών. Οι χωρικές πληροφορίες που σχετίζονται με αυτούς τους παράγοντες μπορούν να προέρχονται από εφαρμογές τηλεπισκόπησης, επίγειους ελέγχους και άλλες πηγές πληροφόρησης η ολοκλήρωση των οποίων γίνεται μέσω των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ). Στη συγκεκριμένη μελέτη παρουσιάζεται μια μεθοδολογία για τη χαρτογράφηση της επικινδυνότητας της κατολίσθησης χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένες μεθόδους τηλεπισκόπησης και ΓΣΠ.

ΕΙΚΟΝΑ 1: Περιοχή Μελέτης, Πηγη:Ιδία

Περιοχή Μελέτης και Γεωλογία

ΕΙΚΟΝΑ 2: IRS δορυφορική εικόνα της περιοχής μελέτης, Απεικόνιση Greyscale της εικόνας LISS III (3:2:1), Πηγη:Ιδία

Η περιοχή μελέτης που επιλέχθηκε είναι η περιοχή Darjeeling στα Ιμαλάια, με έκταση 254km2 και μέγιστο υψόμετρο 2600m και ελάχιστο 500m. Η περιοχή αυτή διατρέχεται από πολλές κορυφογραμμές και κοιλάδες αλλά και απότομες πλαγιές με μέγιστη κλίση μεγαλύτερη από 35ο. Οι ετήσιες βροχοπτώσεις κυμαίνονται από 3000-6000mm και είναι συνήθως συγκεντρωμένες τους καλοκαιρινούς μήνες.

Οι τεκτονικές μονάδες της περιοχής εμφανίζονται με την αντίστροφη σειρά της επαλληλίας της στρωματογραφίας και αποτελείται από χαμηλού βαθμού μεταμορφωμένα πετρώματα και Γνεύσιο. Η παρουσία χαρακτηριστικών όπως λίμνες, καταρράκτες και απότομες αλλαγές στην κλίση των ποταμών αναδεικνύουν πως η περιοχή έχει υποβληθεί σε διαφορική ανάταση.

Δεδομένα

Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν στη μελέτη αυτή ήταν δορυφορικές εικόνες IRS-1C LISS III και IRS-1DPAN, τοπογραφικοί χάρτες της περιοχής της Ινδίας καθώς και πληροφορίες από δημοσιευμένους γεωλογικούς και εδαφικούς χάρτες. Έγινε γεωαναφορά των δορυφορικών εικόνων με βάση κάποια σταθερά σημεία από τους τοπογραφικούς χάρτες η επαλήθευση των φασματικών υπογραφών των στοιχείων των εικόνων εξασφάλιζε την ακρίβεια της καταχώρησης. Επίσης για καλύτερα αποτελέσματα επεξεργασίας έγινε ενίσχυση των δορυφορικών εικόνων με διάφορες τεχνικές έτσι ώστε να υπάρχει ευκρίνεια και σαφήνεια.

Μεθοδολογία

Οι κατολισθήσεις είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης διαφόρων παραγόντων και για το λόγο αυτό στη μελέτη αυτή υιοθετήθηκε η τεχνική του ποιοτικού συνδυασμού του χάρτη με την ανάπτυξη ενός συστήματος αξιολόγησης, το οποίο βασίζεται στη σχετική σημασία των παραγόντων που επηρεάζουν τις κατολισθήσεις στην περιοχή μελέτης.

1. Δημιουργία θεματικών επιπέδων

Για τη χαρτογράφηση της επικινδυνότητας της κατολίσθησης είναι απαραίτητο να επιλεχθούν οι παράγοντες που επιδρούν στις κατολισθήσεις και να γίνουν τα απαραίτητα θεματικά επίπεδα. Οι παράγοντες που διέπουν την αστάθεια σε μια έκταση είναι κατά κύριο λόγο η γεωλογία, η μορφολογία, η κλίση, το υδατικό δίκτυο, οι χρήσεις γης, η σεισμικότητα, και οι κλιματικές συνθήκες. Οι παράγοντες αυτοί μπορούν γενικά να ομαδοποιηθούν σε δύο κατηγορίες, τους προπαρασκευαστικούς που καθιστούν την κλίση που προκαλεί την αστάθεια και τους ενεργοποιητές που προκαλούν την κίνηση. Έτσι δημιουργήθηκαν σε περιβάλλον ΓΣΠ διάφορα θεματικά επίπεδα ένα για κάθε παράγοντα που επιδρά στις κατολισθήσεις. Δημιουργήθηκε λοιπόν το ψηφιακό μοντέλο εδάφους, και τα διάφορα θεματικά επίπεδα που περιλάμβαναν τη λιθολογία, τις κορυφογραμμές και τα ρήγματα, το υδατικό δίκτυο, το έδαφος, τις χρήσεις γης και την κατανομή των υπαρχόντων κατολισθήσεων. Με βάση τα παραπάνω δημιουργήθηκε ένας χάρτης διανομής των κατολισθήσεων σε κλίμακα 1:25000.

2. Αριθμητικό σχέδιο αξιολόγησης

Η αναγνώριση των πιθανών περιοχών κατολίσθησης προϋποθέτει ότι τα στοιχεία πρέπει να συνδυάζονται σύμφωνα με τη σχετική τους σημασία στην εμφάνιση της κατολίσθησης. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με την ανάπτυξη ενός συστήματος αξιολόγησης στην οποία στους παράγοντες και στα βάρη τους έχουν ανατεθεί αριθμητικές τιμές. Στη μελέτη αυτή αναπτύχθηκε ένα σύστημα αξιολόγησης με βάση τις σχετικές αιτιολογικές σχέσεις των παραγόντων και των κατολισθήσεων. Έτσι στους παράγοντες ανατέθηκε μία αριθμητική κατάταξη στην κλίμακα 1 έως 9 στη σειρά σπουδαιότητας. Τα βάρη επίσης υπάγονται στις κλάσεις 0 έως 9 τακτική κλίμακα όπου το μεγαλύτερο βάρος δείχνει περισσότερη επιρροή προς την εμφάνιση κατολίσθησης. Στην περιοχή μελέτης παρατηρήθηκε πως οι κατολισθήσεις συσχετίζονταν σε μεγάλο βαθμό με το υδατικό δίκτυο ενώ αντίθετα δεν παίζει σημαντικό ρόλο ο προσανατολισμός της πλαγιάς. Έτσι τα βάρη αντιστοιχήθηκαν αναλόγως και στους υπόλοιπους παράγοντες.

3. Ολοκλήρωση δεδομένων και χαρτογράφηση κατολισθήσεων

ΕΙΚΟΝΑ 3: Διάγραμμα κατανομής συχνότητας του δείκτη κατολίσθησης, Πηγη:Ιδία

Τα αριθμητικά δεδομένα, που αντιπροσωπεύουν τα βάρη των παραγόντων ως πληροφορίες χαρακτηριστικών, προήλθαν από τα θεματικά επίπεδα δεδομένων ύστερα από ενοποίηση δεδομένων και χωρική ανάλυση στα ΣΓΠ. Τα δεδομένα εισόδου πολλαπλασιάστηκαν με τις αντίστοιχες τάξεις και αθροίστηκαν για να υπολογιστεί ο πιθανός δείκτης κατολίσθησης (LPI).

LPI = Σ(Ri x Wij) (1)

Όπου Ri η τάξη του παράγοντα I και Wij το αντίστοιχο βάρος της κλάσης j του παράγοντα i.

Ένας συνετός τρόπος για την κατάταξη της επικινδυνότητας είναι η αναζήτηση των απότομων αλλαγών στις τιμές του δείκτη LPI. Για το σκοπό αυτό δημιουργήθηκε ένα διάγραμμα με τις συχνότητες του LPI το οποίο έδειξε πολλές ταλαντώσεις (Εικόνα 2). Έτσι η περιοχή κατατάχθηκε σε υψηλή, μέτρια, χαμηλή και πολύ χαμηλή ευαισθησία κατολίσθησης και ο χάρτης επικινδυνότητας παρουσιάζεται στην εικόνα 3.

Συμπεράσματα

ΕΙΚΟΝΑ 4: Χάρτης επικινδυνότητας κατολίσθησης με χρήση GIS, Πηγη:Ιδία

Η μεθοδολογία για τη χαρτογράφηση ευαισθησίας κατολισθήσεων εδάφους που παρουσιάζεται στη μελέτη αυτή περιλαμβάνει την παραγωγή των θεματικών επιπέδων, την ανάπτυξη ενός κατάλληλου αριθμητικού σχεδίου εκτίμησης κινδύνου, τη χωρική ολοκλήρωση στοιχείων και τον έλεγχο των αποτελεσμάτων. Η τηλεπισκόπηση και τα ΓΣΠ χρησιμοποιήθηκαν εκτενώς καθώς η συγχώνευση των πολυφασματικών και πανγχρωματικών δορυφορικών εικόνων βελτίωσε πολύ την ποιότητα των χαρακτηριστικών γνωρισμάτων κατά την επεξεργασία.

Εντούτοις, επειδή οι παράγοντες που συμβάλλουν στις κατολισθήσεις του εδάφους ποικίλλουν από περιοχή σε περιοχή, αυτό το σχέδιο εκτίμησης κινδύνου μπορεί να μην είναι κατάλληλο για άλλα μέρη των Ιμαλάϊων. Ως εκ τούτου, τέτοιοι χάρτες πρέπει να ενημερώνονται περιοδικά. Οι χάρτες επικινδυνότητας κατολισθήσεων βοηθούν σημαντικά στην λήψη αποφάσεων κατά την υλοποίηση ενός σχεδίου ανάπτυξης στην εν λόγω περιοχή. Συνεπώς, είναι πάντα καλύτερο να αποφεύγονται οι ιδιαίτερα ευαίσθητες ζώνες αλλά εάν αυτό δεν γίνεται, πρέπει να παρθούν τα αντίστοιχα διορθωτικά μέτρα έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί η πιθανότητα των περιστατικών καθιζήσεων εδάφους.