Συμβολή της τηλεπισκόπησης και των Γεωγραφικών συστημάτων Πληροφοριών στην υδρογεωολογική έρευνα ορεινών και ημιορεινών περιοχών

Από RemoteSensing Wiki

---

Αναθεώρηση της 15:34, 17 Απριλίου 2010

Αντικείμενο Εφαρμογής

Η χρήση της τηλεπισκοπικής μεθοδολογίας ώστε να αναγνωριστούν τα γεωολογικά και γεωμορφολογικά γραμμικά στοιχεία των πεδίων έρευνας, η στατιστική επεξεργασία και ο προσδιορισμός της σχέσης τους . Επιλέγονται δυο χαρακτηριστικές περιοχές του ελλαδικού χώρου: οι ορεινές και ημιορεινές περιοχές του νομού Λασιθίου στην Κρήτη και της νήσου Νάξου στις Κυκλάδες.

Στόχος της Εφαρμογής

Η ανάδειξη του τρόπου με τον οποίο είναι δυνατόν να συμβάλλουν η Τηλεπισκόπηση και τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών στην υδρογεωολογική έρευνα ορεινών και ημιορεινών περιοχών στις οποίες το νερό αποτελεί αγαθό εν ανεπαρκεία.

Είδη δορυφορικών συστημάτων

Μελέτη περίπτωσης της τεκτονικής τάφρου Σητείας

Στην μελέτη περίπτωσης της τεκτονικής τάφρου Σητείας, όπου βασικός στόχος ήταν η ανάδειξη των φωτογραμμώσεων που πιθανότατα αποτελούν τεκτονικές δομές χρησιμοποιήθηκαν εικόνες του δορυφόρου Landsat 5 TM της 16ης Νοεμβρίου 1987.

Μελέτη περίπτωσης Νάξου

Χρησιμοποιήθηκε εικόνα Landsat 5 TM της 19ης Ιουλίου 1989, στην οποία καταγράφεται η επιφάνεια της Νάξου στα 7 κανάλια του ΤΜ.

Προεπεξεργασίες

Μελέτη περίπτωσης της τεκτονικής τάφρου Σητείας

Πριν πραγματοποιηθούν οι ψηφιακές επεξεργασίες πραγματοποιήθηκε γεωμετρική διόρθωση της δορυφορικής ψηφιακής τηλεπισκοπικής απεικόνισης Landsat TM της 16ης Νοεμβρίου 1987, με βάση τοπογραφικό χάρτη της περιοχής κλίμακας 1: 50000. Χρησιμοποιήθηκαν 50 σημεία γεωδαιτικής αναφοράς για να είναι ικανοποιητική η ακρίβεια της γεωμετρικής διόρθωσης.

Είδη καναλιών και χρησιμότητα

Μελέτη περίπτωσης της τεκτονικής τάφρου Σητείας

Χρησιμοποιήθηκε το θερμικό υπέρυθρο κανάλι 6 του Landsat για να υποδείξει τις περιοχές που βρίσκονται κοντά σε υπόγεια νερά ως ανωμάλως ψυχρές ή ανωμάλως θερμές. Η χρήση αυτού του καναλιού στην περιοχή της Σητείας δεν έδωσε ικανοποιητικά αποτελέσματα.

Το κανάλι 5 εντόπισε γεωλογικές και γεωμορφολογικές φωτογραμμώσεις και θεωρήθηκε το πιο κατάλληλο. Οι ψηφιακές τιμές του καναλιού 5 παρουσιάζουν μεγαλύτερη διασπορά. Αυτό σημαίνει ότι εμπεριέχει περισσότερη πληροφορία.

Χρησιμοποιήθηκε το κανάλι 4, που θεωρείται καταλληλότερο για την απεικόνιση της βλάστησης. Τα όρια μεταξύ διαφορετικών τύπων βλάστησης είναι δυνατό να υποδεικνύουν τεκτονικές δομές ή όρια γεωλογικών μετασχηματισμών.

Χρησιμοποιήθηκε και το κανάλι 1 διότι κρίθηκε ως το πιο κατάλληλο για τον εντοπισμό γραμμικών στοιχείων τα οποία έχουν δημιουργηθεί από ανθρώπινη παρέμβαση, όπως οδικό δίκτυο, όρια καλλιεργειών κλπ, ώστε να μη συγχέονται με τα γεωλογικά και γεωμορφολογικά γραμμικά στοιχεία.

Μελέτη περίπτωσης Νάξου

Χρησιμοποιήθηκαν όλα τα παραπάνω κανάλια εκτός του θερμικού υπέρυθρου καναλιού 6. Χρησιμοποιήθηκε επιπλέον, το κανάλι 3.

Ψηφιακές επεξεργασίες και αποτελέσματα

Μελέτη περίπτωσης της τεκτονικής τάφρου Σητείας

Σε όλες τις ψηφιακές επεξεργασίες χρησιμοποιήθηκε γραμμική ενίσχυση του τόνου με αποκοπή, με στόχο την οπτικά καλύτερη εμφάνιση των ψηφιακών τηλεπισκοπικών απεικονίσεων.

Πραγματοποιήθηκαν πολλά έγχρωμα και ψευδέχρωμα σύνθετα και άλλες επεξεργασίες. Το έγχρωμο σύνθετο που κρίθηκε ως το πιο κατάλληλο για τον εντοπισμό γραμμικών στοιχείων είναι το 5,4,1 (R,G,B).

Στο σύνθετο 5,4,1 (R,G,B) και στο κανάλι 5 ψηφιοποιήθηκαν τα γραμμικά στοιχεία, έτσι ώστε να είναι σαφώς ορατά στον παρατηρητή και στη συνέχεια συντάχθηκε ο χάρτης των γραμμικών στοιχείων.

Εικόνα 1: Ο γεωλογικός χάρτης της περιοχής μελέτης με ψηφιοποιημένες τις τεκτονικές δομές (αριστερά) και το ψευδέχρωμο σύνθετο των καναλιών 5,4,1 (R,G,B) με ψηφιοποιημένα τα γεωλογικά και γεωμορφολογικά γραμμικά στοιχεία

Μελέτη περίπτωσης Νάξου

Τα ζητούμενα από την εργασία γεωλογικά και γεωμορφολογικά γραμμικά στοιχεία αναγνωρίζονται:

• στο κανάλι 1, μετά από εφαρμογή της τεχνικής επέκτασης τόνου
• στις κύριες συνιστώσες pc1, pc3 και pc5
• στους λόγους 5/1 και 4/3

Εικόνα 2: Κανάλια, κύριες συνιστώσες και λόγοι

Μετά τη φωτοερμηνεία των παραγόμενων βελτιωμένων εικόνων αναγνωρίζονται και ψηφιοποιούνται συνολικά 335 γεωλογικά και μορφολογικά γραμμικά στοιχεία. Και κατασκευάζεται ψηφιακός χάρτης των γραμμικών στοιχείων.

Χρήση και αναγκαιότητα χρήσης επιπρόσθετων χαρτών και στατιστικών μεθόδων

Μελέτη περίπτωσης της τεκτονικής τάφρου Σητείας

Μετά τον εντοπισμό των φωτογραμμώσεων ψηφιοποιήθηκαν τα ρήγματα από το γεωμετρικά διαμορφωμένο γεωλογικό χάρτη 1:5000. Έτσι δημιουργήθηκε ο χάρτης ρηγμάτων της περιοχής.

Μελέτη περίπτωσης Νάξου

Χρησιμοποιείται επιπλέον, ένας χάρτης του ΙΓΜΕ, στον οποίο ψηφιοποιούνται 112 ρήγματα της Νάξου και κατασκευάζεται ψηφιακός χάρτης των ρηγμάτων που καταχωρείται σε γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών.

Έπειτα γίνεται σύγκριση, μετά από κατάλληλη στατιστική επεξεργασία, μεταξύ των κατανομών των διευθύνσεων των γραμμικών στοιχείων και των ρηγμάτων. Το αποτέλεσμα που προκύπτει είναι ότι τα γραμμικά στοιχεία των κοινών σημείων της σύγκρισης αντιστοιχούν σε τεκτονικές ασυνέχειες της νήσου (επιβεβαιώνεται κι από επίγειους ελέγχους).

Δημιουργούνται και χρησιμοποιούνται επιπλέον, τρεις ψηφιακοί χάρτες: των πηγών, των υδρογεωμετρήσεων και των πηγαδιών. Τίθεται ο ένας επί του άλλου και δημιουργείται ψηφιακός χάρτης των σημείων νερού. Καταχωρείται σε γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών.

Διεξάγονται επιπλέον στατιστικές επεξεργασίες για τη συσχέτιση (χρήση συντελεστών συσχέτισης Pearson και Spearman και έλεγχοι δυο δειγμάτων Wilcoxon) των γραμμικών στοιχείων με τα σημεία νερού. Τα πορίσματα χρήσουν περαιτέρω διερεύνησης και γι’ αυτό πραγματοποιούνται στατιστικοί έλεγχοι που περιλαμβάνουν και τις κατανομές κύριων διευθύνσεων, καταλήγοντας στο ότι οι πηγές μεγάλης παροχής εκδηλώνονται κοντά στα γραμμικά στοιχεία.

Τα αποτελέσματα των στατιστικών ελέγχων υποδεικνύουν ως περιοχές με αυξημένη πιθανότητα επιτυχούς χωροθέτησης υπόγειου υδροληπτικού έργου αυτές που βρίσκονται πλησιέστερα στα γραμμικά στοιχεία.

Εικόνα 3: Χάρτης αποστάσεων από γραμμικά στοιχεία

Για τον έλεγχο τον αποτελεσμάτων χρησιμοποιούνται τα παραπάνω δεδομένα σε συνδυασμό με τους ψηφιακούς χάρτες που παράχθηκαν κατά τη διαδικασία.

Εικόνα 4: Χάρτης ελέγχου αποτελεσμάτων

Αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων

Για την τεκτονική τάφρο Σητείας – Καλών Νερών και για τη νήσο Νάξο προκύπτει ότι:

• Είναι εφικτός ο προσδιορισμός με τηλεπισκοπικές μεθόδους ο προσδιορισμός των γεολογικών και γεωμορφολογικών γραμμικών στοιχεών
• Η χρήση στατιστικών μεθόδων είναι δυνατό να προσδιορίσει τη σχέση μεταξύ γεωλογικών –γεωμορφολογικών γραμμικών στοιχείων και τεκτονικών ασυνεχειών

Συγκεκριμένα για τη νήσο Νάξο, η χρήση μεθόδων γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών, σε συνδυασμό με στατιστικές μεθόδους, προσδιορίζει τη σχέση μεταξύ γεωλογικών –γεωμορφολογικών γραμμικών στοιχείων και υδρογεωλογικού καθεστώτος της νήσου.