Εφαρμογή της τηλεπισκόπησης για τον εντοπισμό πυρκαγιών σε κοιτάσματα άνθρακα στην περιοχή Raniganj της Ινδίας

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 16:36, 14 Ιανουαρίου 2011

Εφαρμογή της τηλεπισκόπησης για τον εντοπισμό πυρκαγιών σε κοιτάσματα άνθρακα στην περιοχή Raniganj της Ινδίας

Application of remote sensing to identify coalfires in the Raniganj Coalbelt, India

Prasun K Gangopadhyay, Kuntala Lahiri-Dutt, Kanika Saha

1. Εισαγωγή

Η τηλεπισκόπηση μπορεί να δώσει μία καλή συνοπτική εικόνα σε περιπτώσεις όπως οι φωτιές σε δάση ή ορυχεία. Η θερμική τηλεπισκόπηση χρησιμοποιεί μήκη κύματος 3-5 μm και 8-12 μm, από την περιοχή 3-60 μm που ανήκουν στα θερμικά υπέρυθρα μήκη κύματος. Μέχρι το 1960 για τον εντοπισμό υπόγειων πυρκαγιών σε άνθρακα, χρησιμοποιούνταν οι μετρήσεις θερμοκρασίας με γεωτρήσεις, με τις οποίες ήταν αδύνατη η συλλογή αρκετών στοιχείων για μεγάλες περιοχές. Από αυτήν την περίοδο και μετά τα εναέρια και διαστημικά δεδομένα, διευκόλυναν τον εντοπισμό και την καταγραφή τέτοιων πυρκαγιών. Στη μελέτη αυτή για τον εντοπισμό θερμοκρασιακών μεταβολών του εδάφους που οφείλονται σε πυρκαγιές κοιτασμάτων άνθρακα, χρησιμοποιείται πειραματικά ο δείκτης NDVI και δεδομένα του Landsat 5.

2. Περιοχή μελέτης

Η ζώνη άνθρακα Raniganj, κατέχει μία περιοχή 1260 τ.χλμ, και βρίσκεται 250 χλμ βορειοδυτικά της Kolkata, πρωτεύουσας της Δυτικής Βεγγάλης. Το μεγαλύτερο τμήμα αυτής της περιοχής βρίσκεται στην περιοχή Burdwan, την οποία και θα μελετήσουμε ( εικόνα 1 ).

3. Μεθοδολογία

Για τη μελέτη αυτή χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα του Landsat 5 Thematic Mapper και συγκεκριμένα των καναλιών 3, 4 και 6 της 30ης Απριλίου 1997.

3.1 Προεπεξεργασία των δεδομένων του Landsat TM

Για την μείωση των επιδράσεων της ατμόσφαιρας στο κανάλι 3 και 4, χρησιμοποιήθηκε το ATCOR 2.

3.2 Επεξεργασία των δεδομένων

Τα ατμοσφαιρικά διορθωμένα κόκκινο και υπέρυθρο κανάλια ( 3 και 4 ), χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό του δείκτη NDVI, για τον υπολογισμό των επιφανειακών εκπομπών. Το κανάλι 6 ( θερμικό υπέρυθρο ), χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό της φωτεινότητας της θερμοκρασίας με την ακόλουθη μέθοδο :

• Οι ψηφιακές τιμές του θερμικού καναλιού μετατράπηκαν σε φασματική ακτινοβολία
• Υπολογισμός της ακτινοβολούμενης θερμοκρασίας
• Χρήση του δείκτη βλάστησης NDVI, για την ενίσχυση των χαρακτηριστικών της βλάστησης
• Υπολογισμός του δείκτη NDVI ενός μικτού pixel, για τον υπολογισμό των εκπομπών

Μετά από αυτή τη διαδικασία, οι ψηφιακές τιμές του καναλιού 6 μετασχηματίστηκαν σε θερμοκρασίες. Με την εφαρμογή κατάλληλων διορθώσεων δημιουργήθηκε ο θερμικός χάρτης εδάφους της περιοχής και εντοπίστηκαν οι φωτιές στα ορυχεία. Η θερμοκρασία των διαφόρων τύπων γεωκάλυψης, εξαρτάται από αυτό τον τύπο.

3.3 Επί τόπου τρόποι μετρήσεων

Για τον υπολογισμό της θερμοκρασίας των διάφορων επιφανειών χρησιμοποιήθηκε ένα θερμόμετρο ακτινοβολίας Raytek. Το θερμοκρασιακό εύρος λειτουργίας του είναι 32-760 oC, η φασματική κάλυψή του είναι 8-14 mm και η εκπομπή μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια 0,01.

4. Αποτελέσματα

Οι διάφορες θερμοκρασιακές ζώνες της υπό εξέταση περιοχής, εμφανίζονται στην εικόνα 2. Η εικόνα δείχνει πέντε θερμικές ζώνες, 4 από τις οποίες είναι σε διαφορετικούς τόνους του γκρι. Τα έντονα λευκά σημάδια δείχνουν υψηλές θερμοκρασίες που οφείλονται σε υπέργειες και υπόγειες φωτιές άνθρακα. Η περιοχή χωρίζεται στις εξής πέντε κατηγορίες :

1. Περιοχές με έντονες θερμοκρασιακές ανωμαλίες ( λευκό χρώμα )

2. Περιοχές με ροή θερμοκρασίας από αυτές τις ανωμαλίες, καθώς και κατοικημένες περιοχές ( ανοιχτό γκρι )

3. Οι περιβάλλουσες περιοχές ( μέσο γκρι )

4. Αγροτική γη με βλάστηση ( σκούρο γκρι )

5. Υδατικές περιοχές ( μαύρο )

Ενδεικτικά αναφέρεται ότι πάνω από το νερό η θερμοκρασία είναι 12-22 oC, πάνω από τη βλάστηση 21-26 oC, πάνω από τις άγονες εκτάσεις 29-38 oC, πάνω από τις κατοικημένες περιοχές 28-34 oC, στους βάλτους 28-32 oC, στα ορυχεία 35-38 oC, ενώ σε κάποια σημεία στα κοιτάσματα άνθρακα η θερμοκρασία φτάνει από 50-68 oC ( εικόνα 3 ). Ο τελικός χάρτης επιφανειακών θερμοκρασιών παρουσιάζει τις περιοχές που έχουν επηρεαστεί από πυρκαγιά σε κοιτάσματα άνθρακα ( εικόνα 4 ), σε σχέση με τη γεωλογική μορφή της περιοχής και πληροφορίες εδάφους.

5. Συμπεράσματα

Από το 1960 η τηλεπισκόπηση χρησιμοποιείται ως αξιόπιστο εργαλείο για τον εντοπισμό και την καταγραφή πυρκαγιών σε κοιτάσματα άνθρακα. Η παρούσα μελέτη αποδεικνύει ότι τα θερμικά δεδομένα του Landsat 5 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποτελεσματική καταγραφή των θερμοκρασιακών ανωμαλιών για την ποσοτική μελέτη τέτοιων πυρκαγιών. Σε κάποιες περιπτώσεις όμως αναμένονται μικρές ανακρίβειες στις θερμοκρασίες, κάτι που οφείλεται στα χαμηλής ανάλυσης δεδομένα.