Μοντέλο μορφο-τεκτονικής εξέλιξης των Δ. Αστερουσίων (Κρήτης), βασισμένο σε τεχνικές επεξεργασίας δεδομένων Τηλεπισκόπησης και ΣΓΠ
Από RemoteSensing Wiki
| Γραμμή 4: | Γραμμή 4: | ||
Τα προϊόντα της ψηφιακής επεξεργασίας δεδομένων τηλεπισκόπησης αποτελούν, εδώ και χρόνια, σημαντικά εργαλεία για τη χαρτογράφηση γεωλογικών σχηματισμών και μορφο-τεκτονικών δομών. Με τις σύγχρονες τεχνικές ορθοαναγωγής, ταύτισης και συγχώνευσης εικόνων, ακόμη κι αν προέρχονται από συστήματα με διαφορετικά γεωμετρικά και φασματικά χαρακτηριστικά, παράγονται εικόνες πολύ υψηλής χωρικής διακριτικής ικανότητας, οι οποίες στις περισσότερες περιπτώσεις μπορούν να συμβάλλουν στην αύξηση της ακρίβειας σε μεγάλης κλίμακας γεωλογική χαρτογράφηση. Η λεπτομερέστερη αποτύπωση των γεωλογικών επαφών βοηθάει στη δημιουργία τρισδιάστατων μπλοκ διαγραμμάτων, απεικονίζοντας το υφιστάμενο μορφο-τεκτονικό καθεστώς της υπό έρευνα περιοχής. Η περιοχή των δυτικών Αστερουσίων προσφέρεται για τέτοιου είδους ανάλυση λόγω της παρουσίας της ασυμφωνίας των μεταλπικών σχηματισμών στο αλπικό υπόβαθρο, καθώς και πλήθους εφελκυστικών ρηξιγενών ζωνών που έχουν διαρρήξει πρόσφατα την περιοχή. | Τα προϊόντα της ψηφιακής επεξεργασίας δεδομένων τηλεπισκόπησης αποτελούν, εδώ και χρόνια, σημαντικά εργαλεία για τη χαρτογράφηση γεωλογικών σχηματισμών και μορφο-τεκτονικών δομών. Με τις σύγχρονες τεχνικές ορθοαναγωγής, ταύτισης και συγχώνευσης εικόνων, ακόμη κι αν προέρχονται από συστήματα με διαφορετικά γεωμετρικά και φασματικά χαρακτηριστικά, παράγονται εικόνες πολύ υψηλής χωρικής διακριτικής ικανότητας, οι οποίες στις περισσότερες περιπτώσεις μπορούν να συμβάλλουν στην αύξηση της ακρίβειας σε μεγάλης κλίμακας γεωλογική χαρτογράφηση. Η λεπτομερέστερη αποτύπωση των γεωλογικών επαφών βοηθάει στη δημιουργία τρισδιάστατων μπλοκ διαγραμμάτων, απεικονίζοντας το υφιστάμενο μορφο-τεκτονικό καθεστώς της υπό έρευνα περιοχής. Η περιοχή των δυτικών Αστερουσίων προσφέρεται για τέτοιου είδους ανάλυση λόγω της παρουσίας της ασυμφωνίας των μεταλπικών σχηματισμών στο αλπικό υπόβαθρο, καθώς και πλήθους εφελκυστικών ρηξιγενών ζωνών που έχουν διαρρήξει πρόσφατα την περιοχή. | ||
| + | [[ Εικόνα: Image022.gif | thumb |left | Εικόνα 2. Επεξεργασμένη δορυφορική εικόνα LANDSAT-7 για την οποία χρησιμοποιήθηκε ο συνδυασμός των λόγων 3/1, 5/4, 5/7 (R,G,B) με σκοπό να γίνουν ορατές και εκμεταλλεύσιμες, ως προς τη γεωλογική χαρτογράφηση, οι ορυκτολογικές διαφοροποιήσεις των επιφανειακών σχηματισμών.]] | ||
| Γραμμή 9: | Γραμμή 10: | ||
Τα ψηφιακά δεδομένα τηλεπισκόπησης που υπήρχαν διαθέσιμα για περαιτέρω επεξεργασία ώστε να είναι δυνατή η ανάδειξη τεκτονικών δομών και τα όρια των επιφανειακών εμφανίσεων των διαφόρων λιθολογιών, αφορούν πολυφασματικές δορυφορικές εικόνες LANDSAT-7/ETM+, SPOT-4, IKONOS-2 καθώς και μωσαϊκό παγχρωματικών ορθοφωτογραφιών. Η επεξεργασία των παραπάνω δεδομένων έγινε μέσω εξειδικευμένων λογισμικών πακέτων, σχετικών με την ψηφιακή επεξεργασία και ανάλυση δορυφορικών εικόνων, ξεκινώντας από τη διαδικασία γεωμετρικής ταύτισης των ψηφιακών εικόνων σε ενιαίο σύστημα γεωγραφικών συντεταγμένων. Στη συγκεκριμένη περίπτωση όπου χρησιμοποιούνται εικόνες με πολύ μεγάλη χωρική διακριτική ικανότητα, σε περιοχές με έντονη τοπογραφία αλλά και σε περιπτώσεις που χρησιμοποιούνται αεροφωτογραφίες για την παραγωγή μωσαϊκών σε ενιαίες ψηφιακές εικόνες, είναι απαραίτητη η συμμετοχή του παράγοντα «επιφανειακό ανάγλυφο», στην διαδικασία της γεωμετρικής διόρθωσης.Η διαδικασία αυτή ονομάζεται ορθοαναγωγή και μέσω αυτής, στις νέες συντεταγμένες του κελιού, λαμβάνεται υπ’ όψιν και το υψόμετρο της νέας θέσης, κατά τη διαδικασία ταύτισης των δεδομένων μεταξύ τους. Το βασικό μειονέκτημα σε αυτή τη διαδικασία είναι η πολύ συχνή ανάδειξη θορύβου, η οποία εκφράζεται μέσα από σειρές κελιών με μηδενική τιμή. Σε γενικές γραμμές έχει αποδειχθεί ότι τα πετρώματα με υψηλή περιεκτικότητα σε ορυκτά στα οποία συμμετέχουν σιδηρούχα οξείδια (Campbell, 1996), παρουσιάζουν μεγάλη φωτεινότητα, μετά την εφαρμογή του λόγου με αριθμητή το κανάλι 3 και παρονομαστή το κανάλι 2 του των δορυφορικών εικόνων LANDSAT 7-ETM+. Ακόμη, ο λόγος με αριθμητή το κανάλι 5 και παρονομαστή το κανάλι 4 των ίδιων εικόνων, αναδεικνύει τα πετρώματα που συνίστανται από μεγάλη περιεκτικότητα u963 σε ορυκτά που περιέχουν σίδηρο. Επίσης, η εφαρμογή του λόγου με αριθμητή το κανάλι 5 και παρονομαστή το κανάλι 7 των ίδιων εικόνων, αναδεικνύει τις περιοχές με υψηλή συγκέντρωση αργίλου, που συνήθως σχετίζεται με την χημική εξαλλοίωση των επιφανειακών στρωμάτων του υποβάθρου (Sabins, 1997). Φυσικά, οι ιδανικές συνθήκες εφαρμογής των παραπάνω λόγων αφορούν πλήρη απαλοιφή των ατμοσφαιρικών επιδράσεων και την πλήρη απουσία βλάστησης. Όμως σε κάθε περίπτωση η μεθοδολογία αυτή είναι ενδεικτική για επιφανειακές αλλαγές που αξίζουν την υπαίθρια διερεύνησή τους. Για γεωλογικές εφαρμογές, είναι αρκετά συχνή η σύνθεση ψευδέγχρωμων εικόνων με λόγους δύο φασματικών καναλιών των εικόνων LANDSAT 7/ETM+, όπως είναι για παράδειγμα η χρησιμοποίηση του συνδυασμού 3/1, 5/4, 5/7 (R,G,B), με σκοπό να διακριθούν διαφορετικά είδη πετρωμάτων (εικ.2) ή των λόγων 4/3, 3/1 και 5/7 (εικ.3) για την καταγραφή επιφανειακών εξαλλοιώσεων λόγω παρουσίας νερού και μεγάλων εναλλαγών θερμοκρασίας και υγρασίας (Avery & Berlin, 1992), (Παρχαρίδης, et al.,1999).Στη συγκεκριμένη περίπτωση και επειδή η περιοχή που έπρεπε να χαρτογραφηθεί με μεγάλη λεπτομέρεια ήταν σχετικά μικρή, προτιμήθηκε η συγχώνευση της εικόνας LANDSAT με το ψηφιακό ορθο-μωσαϊκό από τις αεροφωτογραφίες. Το βασικότερο πλεονέκτημά του είναι η πολύ καλή χωρική διακριτική ικανότητα που διαθέτει (<1μ), ενώ μειονεκτεί στο γεγονός ότι η απεικόνιση της περιοχής γίνεται παγχρωματικά, δηλαδή χρησιμοποιώντας την περιοχή του ορατού φάσματος σε ένα μόνο κανάλι με διαβαθμίσεις του γκρι (εικ.4). | Τα ψηφιακά δεδομένα τηλεπισκόπησης που υπήρχαν διαθέσιμα για περαιτέρω επεξεργασία ώστε να είναι δυνατή η ανάδειξη τεκτονικών δομών και τα όρια των επιφανειακών εμφανίσεων των διαφόρων λιθολογιών, αφορούν πολυφασματικές δορυφορικές εικόνες LANDSAT-7/ETM+, SPOT-4, IKONOS-2 καθώς και μωσαϊκό παγχρωματικών ορθοφωτογραφιών. Η επεξεργασία των παραπάνω δεδομένων έγινε μέσω εξειδικευμένων λογισμικών πακέτων, σχετικών με την ψηφιακή επεξεργασία και ανάλυση δορυφορικών εικόνων, ξεκινώντας από τη διαδικασία γεωμετρικής ταύτισης των ψηφιακών εικόνων σε ενιαίο σύστημα γεωγραφικών συντεταγμένων. Στη συγκεκριμένη περίπτωση όπου χρησιμοποιούνται εικόνες με πολύ μεγάλη χωρική διακριτική ικανότητα, σε περιοχές με έντονη τοπογραφία αλλά και σε περιπτώσεις που χρησιμοποιούνται αεροφωτογραφίες για την παραγωγή μωσαϊκών σε ενιαίες ψηφιακές εικόνες, είναι απαραίτητη η συμμετοχή του παράγοντα «επιφανειακό ανάγλυφο», στην διαδικασία της γεωμετρικής διόρθωσης.Η διαδικασία αυτή ονομάζεται ορθοαναγωγή και μέσω αυτής, στις νέες συντεταγμένες του κελιού, λαμβάνεται υπ’ όψιν και το υψόμετρο της νέας θέσης, κατά τη διαδικασία ταύτισης των δεδομένων μεταξύ τους. Το βασικό μειονέκτημα σε αυτή τη διαδικασία είναι η πολύ συχνή ανάδειξη θορύβου, η οποία εκφράζεται μέσα από σειρές κελιών με μηδενική τιμή. Σε γενικές γραμμές έχει αποδειχθεί ότι τα πετρώματα με υψηλή περιεκτικότητα σε ορυκτά στα οποία συμμετέχουν σιδηρούχα οξείδια (Campbell, 1996), παρουσιάζουν μεγάλη φωτεινότητα, μετά την εφαρμογή του λόγου με αριθμητή το κανάλι 3 και παρονομαστή το κανάλι 2 του των δορυφορικών εικόνων LANDSAT 7-ETM+. Ακόμη, ο λόγος με αριθμητή το κανάλι 5 και παρονομαστή το κανάλι 4 των ίδιων εικόνων, αναδεικνύει τα πετρώματα που συνίστανται από μεγάλη περιεκτικότητα u963 σε ορυκτά που περιέχουν σίδηρο. Επίσης, η εφαρμογή του λόγου με αριθμητή το κανάλι 5 και παρονομαστή το κανάλι 7 των ίδιων εικόνων, αναδεικνύει τις περιοχές με υψηλή συγκέντρωση αργίλου, που συνήθως σχετίζεται με την χημική εξαλλοίωση των επιφανειακών στρωμάτων του υποβάθρου (Sabins, 1997). Φυσικά, οι ιδανικές συνθήκες εφαρμογής των παραπάνω λόγων αφορούν πλήρη απαλοιφή των ατμοσφαιρικών επιδράσεων και την πλήρη απουσία βλάστησης. Όμως σε κάθε περίπτωση η μεθοδολογία αυτή είναι ενδεικτική για επιφανειακές αλλαγές που αξίζουν την υπαίθρια διερεύνησή τους. Για γεωλογικές εφαρμογές, είναι αρκετά συχνή η σύνθεση ψευδέγχρωμων εικόνων με λόγους δύο φασματικών καναλιών των εικόνων LANDSAT 7/ETM+, όπως είναι για παράδειγμα η χρησιμοποίηση του συνδυασμού 3/1, 5/4, 5/7 (R,G,B), με σκοπό να διακριθούν διαφορετικά είδη πετρωμάτων (εικ.2) ή των λόγων 4/3, 3/1 και 5/7 (εικ.3) για την καταγραφή επιφανειακών εξαλλοιώσεων λόγω παρουσίας νερού και μεγάλων εναλλαγών θερμοκρασίας και υγρασίας (Avery & Berlin, 1992), (Παρχαρίδης, et al.,1999).Στη συγκεκριμένη περίπτωση και επειδή η περιοχή που έπρεπε να χαρτογραφηθεί με μεγάλη λεπτομέρεια ήταν σχετικά μικρή, προτιμήθηκε η συγχώνευση της εικόνας LANDSAT με το ψηφιακό ορθο-μωσαϊκό από τις αεροφωτογραφίες. Το βασικότερο πλεονέκτημά του είναι η πολύ καλή χωρική διακριτική ικανότητα που διαθέτει (<1μ), ενώ μειονεκτεί στο γεγονός ότι η απεικόνιση της περιοχής γίνεται παγχρωματικά, δηλαδή χρησιμοποιώντας την περιοχή του ορατού φάσματος σε ένα μόνο κανάλι με διαβαθμίσεις του γκρι (εικ.4). | ||
| + | |||
| + | [[ Εικόνα: Image024.gif | thumb | center | Εικόνα 3. Επεξεργασμένη δορυφορική εικόνα LANDSAT-7 για την οποία χρησιμοποιήθηκαν οι λόγοι 4/3, 3/1, 5/7 (R,G,B) με σκοπό να απεικονισθούν καλύτερα οι περιοχές που δεν εμφανίζονται ανθρακικά πετρώματα.]] | ||
| + | [[ Εικόνα: Image026.gif | thumb | right | Εικόνα 4. Εικόνα σε πραγματικό χρώμα, που προήλθε από τη συγχώνευση δορυφορικής εικόνας LANDSAT-7 και μωσαϊκού αεροφωτογραφιών της περιοχής μελέτης. Είναι εμφανής η τεράστια διαφορά στην ευκρίνεια σε σχέση με τις εικόνες 2 και 3.]] | ||
| Γραμμή 19: | Γραμμή 23: | ||
''Δελτίο Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρίας τομ.XLII/I, 2008'' | ''Δελτίο Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρίας τομ.XLII/I, 2008'' | ||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
Αναθεώρηση της 01:07, 16 Φεβρουαρίου 2012
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Τα προϊόντα της ψηφιακής επεξεργασίας δεδομένων τηλεπισκόπησης αποτελούν, εδώ και χρόνια, σημαντικά εργαλεία για τη χαρτογράφηση γεωλογικών σχηματισμών και μορφο-τεκτονικών δομών. Με τις σύγχρονες τεχνικές ορθοαναγωγής, ταύτισης και συγχώνευσης εικόνων, ακόμη κι αν προέρχονται από συστήματα με διαφορετικά γεωμετρικά και φασματικά χαρακτηριστικά, παράγονται εικόνες πολύ υψηλής χωρικής διακριτικής ικανότητας, οι οποίες στις περισσότερες περιπτώσεις μπορούν να συμβάλλουν στην αύξηση της ακρίβειας σε μεγάλης κλίμακας γεωλογική χαρτογράφηση. Η λεπτομερέστερη αποτύπωση των γεωλογικών επαφών βοηθάει στη δημιουργία τρισδιάστατων μπλοκ διαγραμμάτων, απεικονίζοντας το υφιστάμενο μορφο-τεκτονικό καθεστώς της υπό έρευνα περιοχής. Η περιοχή των δυτικών Αστερουσίων προσφέρεται για τέτοιου είδους ανάλυση λόγω της παρουσίας της ασυμφωνίας των μεταλπικών σχηματισμών στο αλπικό υπόβαθρο, καθώς και πλήθους εφελκυστικών ρηξιγενών ζωνών που έχουν διαρρήξει πρόσφατα την περιοχή.
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ
Τα ψηφιακά δεδομένα τηλεπισκόπησης που υπήρχαν διαθέσιμα για περαιτέρω επεξεργασία ώστε να είναι δυνατή η ανάδειξη τεκτονικών δομών και τα όρια των επιφανειακών εμφανίσεων των διαφόρων λιθολογιών, αφορούν πολυφασματικές δορυφορικές εικόνες LANDSAT-7/ETM+, SPOT-4, IKONOS-2 καθώς και μωσαϊκό παγχρωματικών ορθοφωτογραφιών. Η επεξεργασία των παραπάνω δεδομένων έγινε μέσω εξειδικευμένων λογισμικών πακέτων, σχετικών με την ψηφιακή επεξεργασία και ανάλυση δορυφορικών εικόνων, ξεκινώντας από τη διαδικασία γεωμετρικής ταύτισης των ψηφιακών εικόνων σε ενιαίο σύστημα γεωγραφικών συντεταγμένων. Στη συγκεκριμένη περίπτωση όπου χρησιμοποιούνται εικόνες με πολύ μεγάλη χωρική διακριτική ικανότητα, σε περιοχές με έντονη τοπογραφία αλλά και σε περιπτώσεις που χρησιμοποιούνται αεροφωτογραφίες για την παραγωγή μωσαϊκών σε ενιαίες ψηφιακές εικόνες, είναι απαραίτητη η συμμετοχή του παράγοντα «επιφανειακό ανάγλυφο», στην διαδικασία της γεωμετρικής διόρθωσης.Η διαδικασία αυτή ονομάζεται ορθοαναγωγή και μέσω αυτής, στις νέες συντεταγμένες του κελιού, λαμβάνεται υπ’ όψιν και το υψόμετρο της νέας θέσης, κατά τη διαδικασία ταύτισης των δεδομένων μεταξύ τους. Το βασικό μειονέκτημα σε αυτή τη διαδικασία είναι η πολύ συχνή ανάδειξη θορύβου, η οποία εκφράζεται μέσα από σειρές κελιών με μηδενική τιμή. Σε γενικές γραμμές έχει αποδειχθεί ότι τα πετρώματα με υψηλή περιεκτικότητα σε ορυκτά στα οποία συμμετέχουν σιδηρούχα οξείδια (Campbell, 1996), παρουσιάζουν μεγάλη φωτεινότητα, μετά την εφαρμογή του λόγου με αριθμητή το κανάλι 3 και παρονομαστή το κανάλι 2 του των δορυφορικών εικόνων LANDSAT 7-ETM+. Ακόμη, ο λόγος με αριθμητή το κανάλι 5 και παρονομαστή το κανάλι 4 των ίδιων εικόνων, αναδεικνύει τα πετρώματα που συνίστανται από μεγάλη περιεκτικότητα u963 σε ορυκτά που περιέχουν σίδηρο. Επίσης, η εφαρμογή του λόγου με αριθμητή το κανάλι 5 και παρονομαστή το κανάλι 7 των ίδιων εικόνων, αναδεικνύει τις περιοχές με υψηλή συγκέντρωση αργίλου, που συνήθως σχετίζεται με την χημική εξαλλοίωση των επιφανειακών στρωμάτων του υποβάθρου (Sabins, 1997). Φυσικά, οι ιδανικές συνθήκες εφαρμογής των παραπάνω λόγων αφορούν πλήρη απαλοιφή των ατμοσφαιρικών επιδράσεων και την πλήρη απουσία βλάστησης. Όμως σε κάθε περίπτωση η μεθοδολογία αυτή είναι ενδεικτική για επιφανειακές αλλαγές που αξίζουν την υπαίθρια διερεύνησή τους. Για γεωλογικές εφαρμογές, είναι αρκετά συχνή η σύνθεση ψευδέγχρωμων εικόνων με λόγους δύο φασματικών καναλιών των εικόνων LANDSAT 7/ETM+, όπως είναι για παράδειγμα η χρησιμοποίηση του συνδυασμού 3/1, 5/4, 5/7 (R,G,B), με σκοπό να διακριθούν διαφορετικά είδη πετρωμάτων (εικ.2) ή των λόγων 4/3, 3/1 και 5/7 (εικ.3) για την καταγραφή επιφανειακών εξαλλοιώσεων λόγω παρουσίας νερού και μεγάλων εναλλαγών θερμοκρασίας και υγρασίας (Avery & Berlin, 1992), (Παρχαρίδης, et al.,1999).Στη συγκεκριμένη περίπτωση και επειδή η περιοχή που έπρεπε να χαρτογραφηθεί με μεγάλη λεπτομέρεια ήταν σχετικά μικρή, προτιμήθηκε η συγχώνευση της εικόνας LANDSAT με το ψηφιακό ορθο-μωσαϊκό από τις αεροφωτογραφίες. Το βασικότερο πλεονέκτημά του είναι η πολύ καλή χωρική διακριτική ικανότητα που διαθέτει (<1μ), ενώ μειονεκτεί στο γεγονός ότι η απεικόνιση της περιοχής γίνεται παγχρωματικά, δηλαδή χρησιμοποιώντας την περιοχή του ορατού φάσματος σε ένα μόνο κανάλι με διαβαθμίσεις του γκρι (εικ.4).
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΘΟΔΟΥ – ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Η πολυπαραμετρική προσέγγιση μιας περιοχής αποτελεί σημαντικότατο παράγοντα στην εφαρμογή της τεχνικής της αναδόμησης, όταν απώτερος στόχος είναι η μορφο-τεκτονική εξέλιξή της. Η ακριβής αποτύπωση των στρωματογραφικών και τεκτονικών επαφών καθώς και τα χαρακτηριστικά τους, μέσω των οποίων προκύπτει η ιστορία τους, είναι το πιο σημαντικό κομμάτι της μεθοδολογίας και σε αυτό συμβάλλει καθοριστικά η σωστή εκμετάλλευση των δεδομένων τηλεπισκόπησης καθώς και των προϊόντων που προκύπτουν από την επεξεργασία τους. Η αύξηση της χωρικής διακριτικής ικανότητας επιτρέπει την λεπτομερέστερη τοποθέτηση σημαντικών επαφών και κατά συνέπεια την ακριβέστερη διάκριση των ρηξιτεμαχών που συμμετέχουν στην παλινσπαστική διαδικασία. Η εφαρμογή της μεθοδολογίας που περιγράφεται, σε τεκτονικά ενεργές περιοχές, όπως η Κρήτη, όπου υπάρχουν σημαντικότατες κατακόρυφες και οριζόντιες κινήσεις κατά τη διάρκεια της Νεογενούς περιόδου, μπορεί να δώσει απαντήσεις σε σημαντικά ερωτήματα που αφορούν τη γεωλογική ιστορία τους. Η σύνδεση μικρότερων περιοχών σε ένα ευρύτερο γεω-τεκτονικό πλαίσιο μπορεί να γεννήσει ακόμη και νέα ερωτηματικά με απώτερο στόχο τη βελτίωση των γνώσεων που έχουμε για το γεωλογικό παρελθόν και η συμμετοχή τεχνικών τηλεπισκόπησης και συστημάτων διαχείρισης γεωγραφικών πληροφοριών είναι αναγκαία και επιβεβλημένη.
Συγγραφέας: ΒΑΣΙΛΑΚΗΣ ΕΜΜΑΝΟΥΗΛ, Τομέας Δυναμικής, Τεκτονικής & Εφαρμοσμένης Γεωλογίας, Ε.Κ.Π.Α.
Δελτίο Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρίας τομ.XLII/I, 2008
