Μετακίνηση μαζών ενός αλπικού παγετωνικού βράχου.

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 18:23, 11 Φεβρουαρίου 2020

Πηγή: Boesch, R. and Graf, C.,(2019): ‘Mass movements of an alpine rock glacier’, Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XLII-2/W13, 215-219

Τίτλος άρθρου: Mass movements of an alpine rock glacier

Διαθέσιμο στο: https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-2-W13-215-2019

Λέξεις κλειδιά:

Εισαγωγή

Τα παγετωνικά πετρώματα μπορούν να ρέουν με ταχύτητες που κυμαίνονται από μερικά εκατοστά έως αρκετά μέτρα ετησίως. Η πρόσφατη θέρμανση του εδάφους μπορεί να προκαλέσει μια επιταχυνόμενη κίνηση κλίσης που σχετίζεται με την ολίσθηση των αενάως παγωμένων ζωνών (permafrost). Η ανίχνευση αυτής της κίνησης σε αλπικά περιβάλλοντα βασίζεται συχνά σε σημειακές μετρήσεις GPS εγκατεστημένων δικτύων παρατήρησης. Παρ ’όλα αυτά , για πολλές απομακρυσμένες τοποθεσίες, η ύπαρξη ενός μόνιμου επίγειου δικτύου παρατήρησης εδάφους συχνά δεν είναι εφικτή. Η παρούσα έρευνα αφορά την τηλεπισκοπική ανίχνευση μεταβολών με τη χρήση φωτογραμμετρίας βασισμένης σε μη επανδρωμένα οχήματα (UAV) η οποία αποτελεί μια εναλλακτική λύση, που δεν απαιτεί προηγούμενο εγκατεστημένο εξοπλισμό και επιτρέπει την συνολική παρατήρηση της περιοχής ενδιαφέροντος.

Περιοχή μελέτης και απόκτηση δεδομένων

O υπό μελέτη παγετώνας ονομάζεται Jegi και βρίσκεται στις Άλπεις του Valais δυτικά του Jegihorn. Αποτελείται από μια ζώνη ριζοβολίας 2700 - 2800 με σώμα κάτω από ένα ανώτερο μέτωπο (2550 m), το οποίο υπερχειλίσει μια δεύτερη γλώσσα μήκους 150 m .Για την παρακολούθηση των διεργασιών αποσταθεροποίησης, που έχουν παρατηρηθεί τουλάχιστον από τη δεκαετία του 1950 και εκφράζονται σε μερικώς έντονα αυξημένες ταχύτητες κίνησης, πραγματοποιήθηκαν 3 εκστρατείες πτήσης με UAV στο τέλος του καλοκαιριού κατά τα έτη 2016, 2017 και 2018. Κάθε πτήση έγινε με υψηλή επικάλυψη εικόνας 80% σε ύψος 100 μ. και οδήγησε σε ανάλυση εδάφους 2,3 - 2,8 εκατοστά.

Μεθοδολογία

Για την ανίχνευση της μετακίνησης των μαζών του παγετωνικού βράχου χρησιμοποιείται η αντιστοίχιση του σημείου σύνδεσης που βασίζεται στην μηχανική όραση (όραση με υπολογιστή, computer vision, CV). Χρησιμοποιώντας τις εφαρμογές του OpenCV 2018 για τον υπολογισμό της αντιστοίχισης των σημείων σύνδεσης με την επιλογή για την κατάρτιση σημείων κλειδιών μέσω των αλγορίθμων SURF και SIFT, η Εικόνα 1 δείχνει μια τυπική κατάσταση αντιστοίχισης για την περιοχή μελέτης.

Εικόνα 1. Open CV Αντιστοίχιση σημείων σύνδεσης (tie point matching)

Η ακριβής παρακολούθηση της κίνησης της ίδιας γωνίας ενός βράχου στις 3 χρονικές περιόδους μπορεί να παρατηρηθεί μόνο σε πολύ λίγες περιπτώσεις (κίτρινο βέλος στην Εικόνα 5). Εάν η όρθια θέση της γωνίας του βράχου δεν έχει αλλάξει για 3 χρόνια, τότε μπορεί να μετρηθεί μια συνεχής κίνηση.

Αντιστοίχιση σημείων σύνδεσης ,λεπτομέρεια 2016, 2017 και 2018 πράσινο: 2016-2017 κόκκινο: 2017-20

==Αποτελέσματα==

Η κίνηση εντός των δύο περιόδων παραμένει αρκετά σταθερή, ενώ η εκτιμώμενη ταχύτητα διαφοροποιείται. Στο άνω μέρος του παγετώνικού βράχου (Εικόνα 3 ,Claster 1) μπορεί να εκτιμηθεί αξιόπιστα μια ροή 4m/ έτος. Το σύμπλεγμα 2 (Claster 2) έχει αυξημένη ροή 8-9 m/έτος, γεγονός που μπορεί να εξηγηθεί από κρυμμένα σημεία τήξης πάγων και δομών από βράχους στο εσωτερικό του παγετώνα. Τέλος στο σύμπλεγμα 3 (Cluster 3) στο μπροστινό μέρος του βράχου σημειώνεται ο βραδύτερος χρόνος (1,5m/έτος), κυρίως λόγω της μειωμένης κλίσης του εδάφους πάνω από την ευδιάκριτη αλλαγή κλίσης στα 2400m a.s.l.

Εικόνα 3 Παρακολούθηση κίνησης για την περιοχή μελέτης, πράσινο: 2016-2017 κόκκινο: 2017-2018 έγχρωμες τιμές αντιπροσωπεύουν μ./έτος

==Συμπεράσματα=='

Η χρήση διαφορετικών καμερών με παρόμοια οπτική ανάλυση επιτρέπει τη δημιουργία ψηφιακών μοντέλων εδάφους (Digital Surface Models, DSM) με συγκρίσιμη ακρίβεια. Η ανάλυση DSM θα πρέπει να είναι 10 εκατοστά ή και περισσότερο για να επιτευχθεί αρκετός ισχυρός συνδυασμός σημείων σύνδεσης. Η παρακολούθηση μετακινήσεων μαζών με αλγόριθμους αντιστοίχισης σημείων σύνδεσης SIFT και SURF σε συνδυασμό με μια κατάλληλη μέθοδο φίλτρου επιτρέπει τη διάκριση διαφορετικών μοτίβων κίνησης σε γειτονικά σημεία. Ταυτόχρονα, παρατηρήθηκε ότι τα κρυμμένα σώματα πάγου και το απότομο έδαφος δυσχεραίνουν την ανίχνευση μετακινήσεων μέσω της αντιστοίχισης του σημείου σύνδεσης. Για αυτό το λόγο μια επαρκής επιφάνεια σημείων βράχου με μόνιμη όρθια θέση εξακολουθεί να απαιτείται προκειμένου να εντοπιστούν αξιόπιστα οι μεταβολές των παγετώνων.