Τηλεπισκόπηση για διαχείριση των φυσικών καταστροφών

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 16:32, 6 Φεβρουαρίου 2020

Εικόνα 1: Ταξινόμηση σε σταδιακή κλίμακα μεταξύ αμιγώς φυσικών και αμιγώς ανθρωπογενών καταστροφών.

Εικόνα 2: Παγκόσμιος χάρτης των φυσικών καταστροφών. (Πηγή: Munich Re., 1998) .

Τηλεπισκόπηση για διαχείριση των φυσικών καταστροφών

Συγγραφέας: Cees VAN WESTEN, Διεθνές Ινστιτούτο Αεροδιαστημικής Έρευνας και Επιστημών της Γης, ITC, Ολλανδική Διεύθυνση Εφαρμοσμένων Γεωμορφολογικών Μελετών.

Πηγή: Westen, C.J.. (2000). Remote sensing for natural disaster management. [1]

Λέξεις κλειδιά: Φυσικές καταστροφές, Σεισμοί, Κατολισθήσεις, Ηφαίστεια, Τηλεπισκόπηση, GIS.

Εισαγωγή

Οι φυσικές καταστροφές είναι ακραία γεγονότα µέσα στο σύστηµα της γης (λιθόσφαιρα, υδρόσφαιρα, βιόσφαιρα ή ατµόσφαιρα) που διαφέρουν σηµαντικά από τις µέσες συνθήκες, και µπορούν να προκαλέσουν θανάτους ή τραυµατισµούς, και καταστροφές ή απώλεια υλικών αγαθών, όπως κτίρια, δίκτυα τηλεπικοινωνίας, καλλιεργήσιµη γη, δάση, περιβάλλον κλπ. ΄Ενα δυνάµει καταστροφικό φαινόµενο (φυσικός κίνδυνος) όπως ένας σεισµός δεν θεωρείται φυσική καταστροφή όταν συµβαίνει σε ακατοίκητες περιοχές. Φυσική καταστροφή θεωρείται όταν λαµβάνει χώρα σε κατοικηµένη περιοχή, και προκαλεί ζηµιές, απώλειες ή καταστροφή. Οι φυσικές καταστροφές είναι δυνατό να συµβούν σε πολλά µέρη του κόσµου, όµως κάθε τύπος περιορίζεται σε συγκεκριµένες περιοχές. Οι φυσικές καταστροφές µπορούν να ταξινοµηθούν µε διάφορους τρόπους. Μια πιθανή κατηγοριοποίηση είναι η εξής:

• Φυσικές καταστροφές είναι γεγονότα που προκαλούνται από καθαρά φυσικά φαινόµενα και προκαλούν καταστροφές στις ανθρώπινες κοινωνίες (όπως σεισµοί, ηφαιστειακές εκρήξεις, τυφώνες).
• Αθρωπογενείς καταστροφές, γεγονότα που προκαλούνται από ανθρώπινες δραστηριότητες (όπως η ατµοσφαιρική ρύπανση, χηµικά βιοµηχανικά ατυχήµατα, µείζονες ένοπλες συγκρούσεις, πυρηνικά ατυχήµατα, πετρελαιοκηλίδες)
• Δευτερογενώς ανθρωπογενείς καταστροφές , είναι φυσικές καταστροφές που επιταχύνονται/επιδεινώνονται από την ανθρώπινη επιρροή.

Η διαχείριση φυσικών καταστροφών συνίσταται σε δύο φάσεις που προηγούνται της καταστροφής, την πρόληψη και την ετοιµότητα, και σε τρείς που έπονται, την αρωγή, την αποκατάσταση και την ανοικοδόµηση . Τα απαιτούµενα δεδοµένα για την διαχείριση φυσικών καταστροφών προέρχονται από διαφορετικά επιστηµονικά πεδία, και πρέπει να ενσωµατωθούν. Η ενσωµάτωσης δεδοµένων είναι ένα από τα πιο δυνατά σηµεία των ΓΠΣ. Γενικά απαιτούνται οι παρακάτω τύποι δεδοµένων:

• Δεδοµένα καταστροφικών γεγονότων (κατολίσθησεις, πληµµύρες, σεισµοί), θέση, συχνότητα, µέγεθος κλπ.
• Δεδοµένα του περιβάλλοντος στο οποίο λαµβάνουν χώρα τα καταστροφικά γεγονότα: τοπογραφία,γεωλογία,γεωµορφολογί εδάφη, υδρολογία, χρήσεις γης, βλάστηση κλπ.
• Δεδοµένα δυνατοτήτων αρωγής όπως νοσοκοµεία, πυροσβεστικοί σταθµοί, αστυνοµικά τµήµατα, αποθήκες κλπ

Παρακάτω θα συζητήσουμε την χρήση τηλεπισκόπησης για 4 τύπους φυσικών καταστροφών.

Παράδειγµα 1: Πληµµύρες

Οι διαφορετικοί τύποι πληµµύρων (πχ. ποτάµιες, αστραπιαίες, παράκτιες πληµµύρες είτε πληµµύρες που προκαλούνται από κατάρρευση φραγµάτων) έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά όσον αφορά τον χρόνο που συµβαίνουν, το µέγεθος, τη συχνότητα, την διάρκεια, την ταχύτητα ροής και την έκταση. Πολλοί παράγοντες παίζουν ρόλο στην εµφάνιση πλημμύρων, όπως η ένταση και η διάρκεια της βροχόπτωσης, το λιώσιµο των χιονιών, η αποψίλωση των δασών, πρακτικές χρήσης γης η διάβρωση στις κοίτες ποταµών , και φυσικά ή ανθρωπογενή εµπόδια. Οι δορυφοροι παρατήρησης της γης µπορούν να χρησιµοποιηθούν στην φάση της πρόληψης, χαρτογραφώντας γεωµορφολογικά δεδοµένα, ιστορίκά γεγονότα και διαδοχικές κατακλυσµιαίες φάσεις, όπως η διάρκεια, το βάθος του κατακλυσµού, και η διεύθυνση του ρεύµατος. Οι δορυφοροι παρατήρησης της γης χρησιµποποιούνται επίσης εκτενώς στις φάσεις ετοιµότητας/προειδοποίησης και απόκρισης/επίβλεψης. Η χρήση οπτικών αισθητήρων περιορίζεται σηµαντικά από την µεγάλη νεφοκάλυψη η οποία υπάρχει συνήθως κατά την διάρκεια µιας πληµµύρας. Για τις επιχειρήσεις αρωγής, η εφαρµογή των σύγχρονων δορυφορικών συστήµατων είναι για την ώρα περιορισµένη, λόγω της κακής χωρικής διακριτικής του ικανότητας και προβλήµατων λόγω νεφοκάλυψης. Καλώς εχόντων των πραγµάτων, οι δορυφόροι µεγαλύτερης διακριτικής ικανότητας θα την βελτιώσουν.

Παράδειγμα 2: Σεισµοί

Οι σεισμόπληκτες περιοχές είναι γενικά µεγάλες, αλλά περιορίζονται σε γνωστές περιοχές (στα όρια των τεκτονικών πλακών). Τυπικές περίοδοι επανάληψης των σεισµών εκτείνονται από δεκαετίες µέχρι αιώνες. Παρατηρίσιµα χαρακηριστικά είναι τα ρήγµατα, ζηµιές λόγω σεισµών, ρευστοποίηση, κατολισθήσεις, πυρκαγιές και πληµµύρες. Οι παρακάτω παράµετροι παίζουν σηµαντικό ρόλο: απόσταση από ενεργά ρήγµατα, γεωλογίκές δοµές, τύποι εδάφους, βάθος υφαλοκρηπίδας, τοπογραφία, και οικοδοµικοί τύποι των κτιρίων. Η δορυφορική τηλεπισκόπηση δεν παίζει μείζονα ρόλο στην διαχείριση σεισµών. Κατά την φάση της πρόληψης η δορυφορική τηλεπισκόπηση µπορεί να παίξει έναν ρόλο στην καταγραφή ρηγµάτων, την µελέτη της διάταξης των τεκτονικών πλακών στην περιοχή, και σε νεοτεκτονικές µελέτες. Συνήθως χρησιµοποιείται απεικόνιση στο ορατό και το υπέρυθρο σε διακριτικές ικανότητες των 5-20m. Το Satellite Laser Ranging (SLR) και Very Long Base Baseline Interferometry (VLBI) έχουν χρησιµοποιηθεί για την επίβλεψη της κίνησης του φλοιού κοντά σε ενεργά ρήγµατα. Το GPS έχει επίσης καταστεί πολύ σηµαντικό στην µέτρηση των µετατοπίσεων των ρηγµάτων. Μια ιδιαίτερα δηµοφιλής εφαρµογή τηλεπισκόπησης είναι η χαρτογράφηση πεδίων σεισµικής παραµόρφωσης χρησιµοποιώντας συµβολοµετρία SAR. . Κατά την φάση της αρωγής, η δορυφορική τηλεπισκόπηση µπορεί, για την ώρα, µόνο να ταυτοποιήσει µέγαλης κλίµακας χαρακηριστικά.

Παράδειγµα 3: Ηφαιστειακές Εκρήξεις

Οι περιοχές που επηρεάζονται από ηφαιστειακές εκρήξεις είναι γενικά µικρές, και περιορίζονται σε γνωστές περιοχές. Η δορυφορική τηλεπισκόπηση χρησιμοποιείται σε  : 1) επίβλεψη ηφαιστειακής δραστηριότητας και εντοπισµός ηφαιστειακών εκρήξεων. 2) ταυτοποίηση πιθανών επικίνδυνων ηφαιστείων, ειδικά σε αποµακρυσµένες περιοχές και 3) χαρτογράφηση ηφαιστειακών γεωλογικών σχηµατισµών και αποθέσεων. Οι δορυφόροι παρατήρησης της γης µπορούν να χρησιμοποιηθούν στην φάση της πρόληψης και της χαρτογράφησης της κατανοµής και του τύπου των ηφαιστειακών αποθέσεων μέσω θεματικών χαρτών. Τέλος το κανάλι 6 του Landsat μπορεί να χρησιμοποιηθεί για δείξει τις ενεργές ροές της λάβας και άλλων παραγόντων που προκαλούν ανωμαλίες.

Παράδειγµα 4: Κατολίσθησεις

Οι µεµονωµένες κατολίσθησεις είναι γενικά µικρές αλλά πολύ συχνές σε κάποιες ορεινές περιοχές. Οι κατολισθήσεις συµβαίνουν µε µεγάλη ποικιλία ανάλογα µε την τον τύπο κίνησης (ολίσθηση, ανατροπή, ροή, πτώση, διάχυση) και την ταχύτητα της κίνησης (mm/έτος- m/sec), το υλικό που εµπλέκεται (βράχος,χώµα,θραύσµατα) και του µηχανισµού ενεργοποίησης (σεισµός, βροχόπτωση, ανθρώπινη παρέµβαση). Κατά την φάση την ετοιμότητας θα µπορούσαν να χρησιµοποιηθούν οι εξής τεχνικές επίβλεψης κατολισθήσεων: µετρήσεις εδάφους, φωτογραµµετρία, GPS, συµβολοµετρία radar. Συστήµατα προειδοποίησης κατολισθήσεων λειτουργούν σε ελάχιστα µέρη στον κόσµο, µε μεγάλη πυκνότητα πληροφορίας.

Συµπεράσµατα

Κατά δεκαετία του 1990, οι στατιστικές δείχνουν ραγδαία αύξηση απωλειών λόγω φυσικών καταστροφών, η οποία οφείλεται τόσο στην αυξηµένη ευπάθεια µεγάλου µέρους του παγκόσµιου πληθυσµού, όσο και στην αύξηση των σχετιζόµενων µε τον καιρό φαινοµένων. Για διάφορους τύπους καταστροφών, οι τεχνικές παρατήρησης της γης χρησιµοποιούνται επιχειρησιακά στις φάσεις προειδοποίησης και επίβλεψης, µέσα σε σχετικά µικρό χρονικό διάστηµα. Η τηλεπισκόπηση χρησιµοποιείται επιχειρησιακά στην προειδοποίηση και επίβλεψη κυκλώνων, ξηρασίας, και σε µικρότερο βαθµό πλημμύρας. Οι εφαρµογές χρησιµοποιούν κυρίως απεικονίσεις χαµηλής χωρικής ευκρίνειας. Ο χρόνος απόκρισης Turn-Around-Time (TAT), είναι ο απαιτούµενος χρόνος µεταξύ της λήψης της εικόνας και της απάντησης για προειδοποίηση ή επίβλεψης ενός συγκεκριµένου κινδύνου. Σε πολλές από τις σχετιζόµενες µε τον καιρό φυσικές καταστροφές, η λήψη εικόνων χωρίς νέφη είναι συχνά ένα σοβαρό πρόβληµα. Στην φάση της αρωγής, η δορυφορική τηλεπισκόπηση µπορεί να παίξει τον ρόλο ταυτοποίησης των πληγέντων περιοχών, µόνο εάν αυτές είναι αρκετά µεγάλες. Λαµβάνοντας υπόψιν τους εγγενείς περιορισµούς των τεχνικών συλλογής και ανάλυσης δεδοµένων και των περιορισµών που επιβάλλονται από την κλίµακα της χαρτογράφησης, µια µελέτη κινδύνου θα ενέχει πάντα έναν βαθµό υποκειµενικότητας. Αυτό δεν σηµαίνει απαραίτητα ανακρίβεια. Η αντικειµενικότητα και η αναπαραξιµότητα της εκτίµησης µπορεί να βελτιωθεί αισθητά µε την ερµηνεία διαδοχικών απεικονίσεων, την χρήση κατά το δυνατόν ξεκάθαρων ποσοτικών περιγραφών των εµπλεκόµενων παραγόντων, καθώς και µε καλώς ορισµένες αναλυτικές διαδικασίες και κανόνων αποφάσεων. Το πιο σηµαντικό κοµµάτι παραµένει η εµπειρία του αναλυτή, τόσο πάνω στους διάφορους παράγοντες που εµπλέκονται σε µια µελέτη κινδύνου, όσο στις συγκεκριµένες συνθήκες του πεδίου µελέτης. Λόγω δυσκολίας κανονικοποίησης κανόνων εξειδίκευσης, η χρήση εξειδικευµένων συστηµάτων στην εκτίµηση κινδύνων δεν είναι ακόµη ιδιαίτερα ανεπτυγμένη.