Χρήση δορυφορικών εικόνων CORONA για την αξιολόγηση και τον εντοπισμό ρίσκου φυσικών καταστροφών και μεταβολών αστικής ανάπτυξης

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 13:52, 22 Φεβρουαρίου 2021

Εικόνα 1. Αστική ανάπτυξη στο οροπέδιο του La Paz στη Βολιβία Αριστερά: εικόνα CORONA έτος 1967,Δεξιά εικόνα OrbView3 έτος 2004-Με άσπρο πλαίσιο φαίνεται η οικιστική περιοχή που φτάνει στο χείλος του γκρεμού, Πηγή:[1]

Εικόνα 2. H αστική περιοχή στην πόλη Yungay πριν και μετά την καταστροφή. Αριστερά: CORONA-1966, Δεξιά: Αεροφωτογραφία-1970-εγγύς υπέρυθρο, Πηγή: [2] εικόνες a,b

Εικόνα 3. Λεπτομέρειες από το κέντρο του Σαντιάγο(αριστερά) το 1972 και την κοίτη ποταμού στο El alto το 1967(δεξιά), Πηγή:[3]

Αντικείμενο μελέτης: Χρήση δορυφορικών εικόνων CORONA υψηλής ανάλυσης και αεροφωτογραφιών για την αξιολόγηση του εντοπισμού ρίσκου φυσικών καταστροφών και μεταβολών της αστικής ανάπτυξης. Οι περιπτώσεις 5 περιοχών με έντονη αστική διασπορά και φαινόμενα φυσικών καταστροφών.

Πρωτότυπος Τίτλος:CORONA High-Resolution Satellite and Aerial Imagery for Change Detection Assessment of Natural Hazard Risk and Urban Growth in El Alto/La Paz in Bolivia, Santiago de Chile, Yungay in Peru,Qazvin in Iran, and Mount St. Helens in the USA

Συγγραφείς: Alexander Fekete-Institute of Rescue Engineering and Civil Protection, TH Köln

Πηγή: https://www.mdpi.com/2072-4292/12/19/3246

Λέξεις κλειδιά: CORONA, φυσική καταστροφή, αστική ανάπτυξη, δορυφορικές εικόνες, οπτική ερμηνεία εικόνας

Περίληψη

Το πρόγραμμα CORONA αναφέρεται στους 1ης γενιάς δορυφόρους CORONA που χρησιμοποιούνταν για την φωτογραφική αποτύπωση της γης την περίοδο 1960-1984. Το παρόν άρθρο παρουσιάζει εφαρμογές των εικόνων CORONA στην ανίχνευση μεταβολών της αστικής διασποράς και στην εκτίμηση φυσικών κινδύνων ως αποτέλεσμα της αστικής μεγέθυνσης. Μέσα από μια σειρά ανάλυσης φυσικών καταστροφών σε διάφορα μέρη της λατινικής Αμερικής, του Ιράν και της Αγίας Ελένης στην Αμερική ερευνώνται οι δυνατότητες και οι περιορισμοί των εικόνων CORONA .

Εισαγωγή

Οι φυσικές καταστροφές παρά τις προηγμένες τεχνολογίες εξακολουθούν να μαστίζουν τις παγκόσμιες κοινωνίες. Η εκτίμηση κινδύνου (risk assessment.) μέσω της παρακολούθησης της αστικής διασποράς θεωρείται πλέον αναγκαία και αποτελεί πρωταρχικό σκοπό στα πλαίσια περιβαλλοντικής πολιτικής σε ευρωπαϊκό αλλά και παγκόσμιο επίπεδο. Ένα πολύ σημαντικό εργαλείο στην παρακολούθηση της αστικής ανάπτυξης είναι η επεξεργασία δορυφορικών εικόνων. Τα δεδομένα από τον δορυφόρο CORONA εμπεριέχουν φιλμ εικόνες γκρι κλίμακας, στο ορατό φάσμα της ακτινοβολίας και συνήθως δεν επιλέγονται για τέτοιου είδους εφαρμογές καθώς πλέον κυριαρχούν οι πολυφασματικές εικόνες με πληθώρα δυνατοτήτων στη διάκριση των επιφανειακών χαρακτηριστικών. Ωστόσο η χρήση παλαιότερης γενιάς δορυφορικών εικόνων παρουσιάζει δύο πολύ σημαντικά πλεονεκτήματα:

• Παροχή εξαιρετικά σπάνιων αποτυπώσεων με εικόνες από το 1960. Πολύ σημαντικό στοιχείο στην ανάλυση της αστικής διασποράς και την εκτίμηση φυσικών καταστροφών
• Παροχή σχετικά υψηλής χωρικής ανάλυσης, περίπου 0.6-1.2 μέτρα ανά φατνίο

Στην παρούσα εργασία γίνεται προσπάθεια παρουσίασης των αλλαγών στις χρήσεις γης μέσα σε ένα μακρύ χρονικό διάστημα, επομένως η εύρεση αρκετά παλιότερων εικόνων αποτελεί ένα πάρα πολύ χρήσιμο στοιχείο για τη γεωμορφολογία του τοπίου και τη μεταβολή του στο χρόνο λόγω αστικής διασποράς. Επιπροσθέτως αναλύεται το εύρος χρησιμότητας δορυφορικών εικόνων πρώτης γενιάς, η ενδεχόμενη άντληση πρόσθετων πληροφοριών σχετικά με την αστική ανάπτυξη συγκριτικά με τις εικόνες τελευταίας γενιάς και τα πεδία έρευνας που απαιτούν περαιτέρω μελέτη.

Δεδομένα και Μεθοδολογία

Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε ήταν η σύγκριση πολυχρονικών δορυφορικών εικόνων με χειροκίνητη οπτική ερμηνεία εικόνας. Η μέθοδος αυτή βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην εμπειρία του ερμηνευτή αλλά και σε πλήθος άλλων παραγόντων όπως είναι η γνώση των χαρακτηριστικών που απεικονίζονται στην εικόνα, η γωνία λήψης της εικόνας, οι παρεμβολές κ.α. Αναλυτικότερα, πραγματοποιήθηκε μία πρώτη εκτίμηση των δεδομένων που συλλέχθηκαν και επιλέχθηκαν οι εικόνες με επαρκή οπτική απεικόνιση των αστικών χαρακτηριστικών. Με βάση την πρώτη ανάλυση υπολογίστηκε πως η χρονική περίοδος 1962–1984 χρήζει περαιτέρω ανάλυσης. Για να γίνει αυτό εφικτό επιλέχθηκαν πραγματικές περιπτώσεις φυσικών καταστροφών εκείνης της περιόδου για τις οποίες υπήρχαν διαθέσιμες εικόνες CORONA. Για τη σύγκριση των αλλαγών στα αστικά χαρακτηριστικά χρησιμοποιήθηκαν εικόνες OrbView3 με υψηλή χωρική ανάλυση(περίπου 0.9 μέτρα/pixel).Συνολικά χρησιμοποιήθηκαν 5 εικόνες CORONA μεταξύ 1967και 1980 , 3 εικόνες OrbView3 μεταξύ 2004 και 2006 και δύο αεροφωτογραφίες.

Αποτελέσματα

Τα αποτελέσματα διαχωρίζονται ανάλογα με την παρακολούθηση της αστικής διασποράς και τις φυσικές καταστροφές και αναφέρονται τα σημαντικότερα ευρήματα.

• Εντοπισμός μεταβολής αστικής διασποράς σε επικίνδυνη περιοχή

Η αστική ανάπτυξη μπορεί να ανιχνευθεί μέσω εικόνων CORONA και οπτικής ερμηνείας εφόσον η χωρική ανάλυση και η νεφοκάλυψη το επιτρέπουν. Σαν περιοχή μελέτης επιλέχθηκαν οι πόλεις La Paz και El Alto της Βολιβίας καθώς και το Santiago της Χιλής. Και οι τρεις πόλεις έχουν βιώσει πολύ μεγάλη αστική ανάπτυξη με αποτέλεσμα ο αστικός ιστός να επεκταθεί και σε περιοχές με υψηλό κίνδυνο εμφάνισης φυσικής καταστροφής. Οι δύο πόλεις της Βολιβίας επεκτάθηκαν προς απόκρημνα σημεία σε κοιλάδα που ενέχουν κινδύνους για κατολίσθηση και πλημμύρες.(εικόνες 1 και 2).Με παρόμοιο τρόπο η πόλη του Σαντιάγο επεκτάθηκε επίσης σε ορεινά σημεία με υψηλό κίνδυνο κατολισθήσεων και φαινομένων διάβρωσης εδάφους.

• Φαινόμενα κατολισθήσεων

Η ανίχνευση φαινομένων κατολίσθησης δεν είναι πάντα εύκολο να πραγματοποιηθεί. Ωστόσο ορισμένοι τύποι κατολισθήσεων μεταβάλλουν το υλικό του επιφανειακού εδάφους και δημιουργούν χαρακτηριστικές τιμές ανακλαστικότητας. Στην εικόνα 2 απεικονίζονται δύο εικόνες από την πόλη Yungay όπου ένας ισχυρός σεισμός οδήγησε στην αποκοπή ενός μεγάλου τμήματος του βουνού. Οι εικόνες απεικονίζουν το ίδιο σημείο πριν και μετά το συμβάν. Συμπεράσματα: Συμπερασματικά η χρησιμότητα των δεδομένων CORONA φάνηκε μέσω των δυνατοτήτων για οπτική ερμηνεία. Ειδικότερα στη μελέτη των φυσικών καταστροφών, η βιβλιογραφία εμφάνισε πολλές ελλείψεις και η ερμηνεία παλαιότερων δορυφορικών εικόνων δίνει τη δυνατότητα για πιο ολοκληρωμένη μελέτη των φυσικών φαινομένων . Επιπροσθέτως μέσω της ερμηνείας των εικόνων CORONA είναι δυνατή η ανίχνευσης της πυκνότητας δόμησης και ο εντοπισμός τοπίων πριν από την έναρξη φαινομένων αστικοποίησης. Το γεγονός αυτό είναι πολύ σημαντικό για τον εντοπισμό περιοχών επιρρεπείς σε κίνδυνο(Εικόνα 3).