XΡΗΣΗ GIS KAI MEΘΟΔΩΝ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΛΕΤΗ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ:Η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΗΣ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΤΑΦΡΟΥ ΣΗΤΕΙΑΣΣ
Από RemoteSensing Wiki
XΡΗΣΗ GIS KAI MEΘΟΔΩΝ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΛΕΤΗ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ: Η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΗΣ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΤΑΦΡΟΥ ΣΗΤΕΙΑΣ
Περίληψη
Η εργασία αυτή αξιοποιεί στοιχεία με αντικείμενο τη γεωλογική και υδρογεωλογική έρευνα της ευρύτερης περιοχής της τεκτονικής τάφρου Σητείας με χρήση γεωλογικών, υδρογεωλογικών και τηλεπισκοπικών μεθόδων και τεχνικών. Στην κατεύθυνση αυτή αναπτύχθηκε ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών στο οποίο εντάχθηκαν τα σχετικά με την έρευνα επίπεδα πληροφορίας προκειμένου να μπορούν να συσχετισθούν κατάλληλα, με στόχο την ολοκλήρωση των πορισμάτων των γεωλογικών και υδρο-γεωλογικών μεθόδων, των σχετικών επί τόπου εργασιών, μετρήσεων και εκτιμήσεων, με τη βοήθεια των πραγματικών δυνατοτήτων της ανάλυσης (ερμηνείας) των ψηφιακών επεξεργασιών τηλεπισκοπικών απεικονίσεων. Ορισμένα από τα συμπεράσματα της έρευνας παρουσιάζονται σε αυτήν την εργασία.
Δεδομένα και μεθοδολογία
Μελέτη των γεωλογικών και υρδογεωλογικών συνθηκών της ευρύτερης περιοχής της τεκτονικής τάφρου Σητείας. Η μελέτη των γεωλογικών και υδρογεωλογικών συνθηκών της περιοχής της έρευνας πραγματοποιείται με βάση τη σχετική βιβλιογραφία, τους γεωλογικούς χάρτες του ΙΓΜΕ,τις δικές μας επιτόπου έρευνες, τις απογραφές των θέσεων εμφάνισης υπογείων νερών (πηγές, γεωτρήσεις, φρέατα), τις σχετικές μετρήσεις και εκτιμήσεις καθώς και τη δημιουργία βάσης δεδομένων, σε ψηφιακή μορφή, με τις απαραίτητες για την έρευνα, πληροφορίες. Στη διαδικασία αυτή αξιοποιήθηκαν ειδικές ψηφιακές μέθοδοι και λογισμικά για την ψηφιοποίηση των υφισταμένων γεωλογικών χαρτογραφήσεων. Χρησιμοποιήθηκε το Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών (ΓΣΠ) Arc/Info 8.0 και οι επί μέρους πληροφορίες εισήχθησαν ως διαφορετικά επίπεδα πληροφορίας (layers) στο ΓΣΠ. Χρησιμοποιήθηκε επίσης το λογισμικό επεξεργασίας ψηφιακών τηλεπισκοπικών απεικονίσεων ER Mapper (version 6.2). Δημιουργήθηκαν α) ψηφιακός γεωλογικός χάρτης (σχ.1) με ψηφιοποίηση του αναλογικού γεωλογικού χάρτη Σητείας – Λιθινών, των Βιδάκη – Μυλωνάκη της Διεύθυνσης Γενικής Γεωλογίας και Γεωλογικών Χαρτογραφήσεων του Ινστιτούτου Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών, κλίμακας 1:25.000 και β) ψηφιακός υδρολιθολογικός χάρτης της περιοχής έρευνας με βάση τις επίγειες παρατηρήσεις και τη σχετική βιβλιογραφία (Καλλέργης,1993).
Εργασίες υπαίθρου
Κατά τη διετία 1998-2000, πραγματοποιήθηκαν στην περιοχή της έρευνας συστηματικές εργασίες υπαίθρου με σκοπό την απογραφή των σημείων νερού (γεωτρήσεις, φρέατα, πηγές) και τη συλλογή όσο το δυνατόν περισσοτέρων σχετικών πρωτογενών στοιχείων.Συγκεντρώθηκαν στοιχεία για την παροχή, τις λιθολογικές στήλες, της στάθμης του υπογείου νερού, την ποιότητα του υπογεί-ου νερού καθώς και για τις γεωλογικές και υδρογεωλογικές συνθήκες της περιοχής. Τα σημεία νερού τοποθετήθηκαν σε τοπογραφικά διαγράμματα 1:5.000 της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού, ενώ υπολογίστηκαν και τα υψόμετρα τους με ακρίβεια ενός μέτρου περίπου (εκτός από ορισμένα σημεία για τα οποία είχε στο παρελθόν πραγματοποιηθεί από διάφορους φορείς χωροστάθμηση με ακρίβεια εκατοστού). Επίσης πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις στάθμης ηρεμίας σε δύο περιόδους (υψηλής και χαμηλής στάθμης, του έτους 1999). Με τις πληροφορίες αυτές δημιουργήθηκε μια βάση δεδομένων μέρος της οποίας παρουσιάζεται στην εργασία αυτή. Τα στοιχεία αυτά αξιοποιήθηκαν σε συνδυασμό με τη μελέτη της υφιστάμενης βιβλιογραφίας και των χαρτογραφήσεων του ΙΓΜΕ στη σύνταξη χαρτών και στην εξαγωγή χρήσιμων πληροφοριών για την ευρύτερη περιοχή της τεκτονικής τάφρου Σητείας- Καλών Νερών.
Θεματικά επίπεδα πληροφοριών
Τα επίπεδα πληροφοριών τα οποία χρησιμοποιήθηκαν ως θεματικές πληροφορίες και εισήχθησαν για να αλληλοσυσχετισθούν στο ΓΣΠ είναι τα ακόλουθα: Τοπογραφία της περιοχής, Λιθολογικές και Υδρολιθολογικές ενότητες, Τεκτονικές δομές, Γεωλογικές και Γεωμορφολογικές γραμμώσεις, Σημεία νερού (γεωτρήσεις,φρέατα,πηγές). Ειδικότερα χρησιμοποιήθηκαν τα εξής:
Ο Γεωλογικός χάρτης Σητείας του Ινστιτούτου Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών, κλίμακας 1:50.000, με τετραγωνισμό ΗΑΤΤ ανά 5.000 μέτρα και αρχή των συντεταγμένων το κέντρο φύλλου χάρτου Σητεία, φ = 35° 15’ , λ = 2° 15’.
Ο Τοπογραφικός χάρτης Σητείας της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού, κλίμακας 1:50.000, με τετραγωνισμό ΕΓΣΑ 87 (Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του 1987) ανά 5.000 μέτρα, κεντρικό μεσημβρινό λ=24ο και συντελεστή κλίμακας 0.9996. Ο Χάρτης Εθνικής Στατιστικής Υπηρεσίας Σητείας - Ιεράπετρας, της Εθνικής Στατιστικής Υπηρεσίας Ελλάδος, κλίμακας 1:100.00, με τετραγωνισμό ΗΑΤΤ ανά 5.000 μέτρα και αρχή των συντεταγμένων το κέντρο φύλλου χάρτου Σητεία – Ιεράπετρα, φ = 35° 15’ , λ = 2° 15’.
Τοπογραφικά Διαγράμματα της ευρύτερης περιοχής της Σητείας, της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού, κλίμακας 1:5.000, με τετραγωνισμό ΗΑΤΤ ανά 500 μέτρα και αρχή των συντεταγμένων το κέντρο φύλλου χάρτου Σητεία, φ = 35° 15’ , λ = 2° 15’. Ο Γεωλογικός χάρτης Σητείας – Λιθινών, των Βιδάκη – Μυλωνάκη της Διεύθυνσης Γενικής Γεωλογίας και Γεωλογικών Χαρτογραφήσεων του Ινστιτούτου Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών, κλίμακας 1:25.000, με τετραγωνισμό ΕΓΣΑ 87 ανά 2.500 μέτρα, κεντρικό μεσημβρινό λ=24ο και συντελεστή κλίμακας 0.9996. Ο ψηφιακός Υδρολιθολογικός χάρτης (ο οποίος δημιουργήθηκε στο πλαίσιο της έρευνας), κλίμακας 1:25.000, με τετραγωνισμό ΕΓΣΑ 87 ανά 2.500 μέτρα, κεντρικό μεσημβρινό λ=24ο και συντελεστή κλίμακας 0.9996. Ο ψηφιακός Γεωλογικός χάρτης Σητείας – Λιθινών (ο οποίος δημιουργήθηκε στο πλαίσιο της έρευνας), κλίμακας 1:25.000, με τετραγωνισμό ΕΓΣΑ 87 ανά 2.500 μέτρα, κεντρικό μεσημβρινό λ=24ο και συντελεστή κλίμακας 0.9996. Το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους το οποίο συντάχθηκε με βάση τις ισοϋψείς καμπύλες του τοπογραφικού χάρτη Σητείας, ισοδιάστασης 20 μέτρων. Η Ψηφιακή Τηλεπισκοπική Απεικόνιση (Ψ.Τ.Α.) Landsat TM της 16ης Νοεμβρίου 1987, με διαχωριστική / διακριτική δυνατότητα 30 μέτρων και χαρτογραφικό υπόβαθρο το Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του 1987. Ψηφιακές επεξεργασίες (όπως περιγράφονται σε επόμενο κεφάλαιο) και παραγόμενες ΨΤΑ, με διαχωριστική / διακριτική δυνατότητα 30 μέτρων οι οποίες διορθώθηκαν γεωμετρικά και αναφέρθηκαν γεωδαιτικά με σύστημα αναφοράς το Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του 1987.
Για να εισαχθούν στο ΓΣΠ τα διατιθέμενα για την περιοχή στοιχεία, σε αναλογική (γεωλογικοί και τοπογραφικοί χάρτες και διαγράμματα και σε ψηφιακή μορφή (ψηφιοποιημένοι ή ψηφιακοί χάρτες και διαγράμματα, ψηφιοποιημένες ή ψηφιακές τηλεπισκοπικές απεικονίσεις) υπέστησαν τις κατάλληλες και απαραίτητες κατά περίπτωση ψηφιακές μετατροπές, διαδικασίες και επεξεργασίες των raster και διανυσματικών (vector) δεδομένων. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν μετατράπηκαν :
α) σε Raster δεδομένα (σε TIFF (*.tif) και ER-Mapper (*.ers) format). Τα δεδομένα με Tagged Image File Format (TIFF) χρησιμοποιούνται κυρίως για αρχεία τα οποία προέρχονται από σάρωση αναλογικής μορφής τηλεπισκοπικών απεικονίσεων και μπορούν να περιέχουν μονοφασματικά ή πολυφασματικά δεδομένα. Συνήθως για τηλεπισκοπικές εφαρμογές παράγονται και χρησιμοποιούνται δύο τύποι : 1) μονόχρωμες εικόνες με 256 διαβαθμίσεις του γκρίζου (8 bits) και 2) έγχρωμες εικόνες (R,G,B) με 256 διαβαθμίσεις αποχρώσεων για καθένα από τα τρία βασικά χρώματα (24 bits). Τέτοιου τύπου δεδομένα (έγχρωμες εικόνες) είναι όλοι οι διατιθέμενοι αναλογικοί χάρτες, οι οποίοι ψηφιοποιήθηκαν με σάρωση και μετατράπηκαν σε ψηφιακά δεδομένα (TIFF format), στον σαρωτή του Εργαστηρίου Τηλεπισκόπησης, ως έγχρωμες εικόνες (R,G,B) με 300 dpi ανάλυση. Ίδιου τύπου δεδομένα αποτελούν και οι ψηφιοποιημένες επίγειες φωτογραφίες οι οποίες ελήφθησαν, οι οποίες μετά από σάρωση μετατράπηκαν σε ψηφιακά δεδομένα (TIFF format), ως έγχρωμες εικόνες (R,G,B) με 300 dpi ανάλυση. Δεδομένα με ER-Mapper format (ERS (*.ers) χρησιμοποιούνται αποκλειστικά για αρχεία τα οποία διαχειρίζονται με το λογισμικό αυτό. Τα αρχεία αυτά μπορούν να αποθηκεύσουν πληροφορίες όπως και τα TIFF αρχεία, αλλά και επιπλέον στοιχεία : • για το Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς,
• για τον τύπο των συντεταγμένων οι οποίες χρησιμοποιούνται στο αρχείο (φ, λ ή χ, ψ ή Εasting, Νorthing),
• για διανυσματικά δεδομένα τα οποία πιθανώς να περιέχονται στο αρχείο,
• για στατιστικά στοιχεία σχετικά με τα raster και τα διανυσματικά δεδομένα τα οποία περιέχει το αρχείο, εάν αυτά έχουν υπολογιστεί.
β) σε διανυσματικά (Vector) στοιχεία (σε Arc/Info (*.e00) και ER-Mapper (*.erv) format). Τα στοιχεία αυτά προέκυψαν από ψηφιοποίηση των διατιθέμενων χαρτών είτε στον ψηφιοποιητή του Εργαστηρίου Τηλεπισκόπησης, με τη χρήση του Λογισμικού Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών Arc/Info ή στην οθόνη. Τα αρχεία τα οποία δημιουργήθηκαν με τον τρόπο αυτό, είναι πλήρως συνεργάσιμα (και μετατρέψιμα) με το λογισμικό Ψηφιακής Επεξεργασίας Τηλεπισκοπικών Απεικονίσεων ER-Mapper. Επίσης, διανυσματικά στοιχεία του Συστήματος αποτελούν τα απαραίτητα για την εργασία ψηφιοποιημένα τμήματα των τοπογραφικών διαγραμμάτων κλίμακας 1:5.000 (πηγή Γ.Υ.Σ). Με το Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών (ΓΣΠ) Arc/Info (rev. 8.0), εφοδιασμένο με το moduleτου ArcView έγινε η χωρική ανάλυση όλων των διανυσματικού format πληροφοριών που αναφέρονται στην εργασία αυτή. Με το λογισμικό αυτό έγιναν ακόμη όλοι οι συσχετισμοί και οι επεξεργασίες των raster format πληροφοριών.
Με το Λογισμικό Επεξεργασίας Ψηφιακών Τηλεπισκοπικών Απεικονίσεων ER-Mapper (version 6.2) πραγματοποιήθηκε η στατιστική ανάλυση των διαθεσίμων και απαραιτήτων raster πληροφοριών οι οποίες αναφέρονται στην εργασία αυτή. Tο Λογισμικό ER-Mapper αποθηκεύει μόνον τους αλγορίθμους δημιουργίας των ψηφιακών επεξεργασιών, (λίγα μόνον kbytes), με αποτέλεσμα να μην απαιτείται μεγάλος αποθηκευτικός χώρος στον Η/Υ, (όσος θα απαιτείτο εάν οι διαδικασίες αυτές σωζόταν ως εικόνες, όπως γινόταν με τα περισσότερα σχετικά λογισμικά έως σήμερα). Επίσης με τη βοήθεια του Λογισμικού αυτού, δημιουργήθηκαν τα προοπτικά τριών διαστάσεων (3D) της περιοχής, τα οποία συσχετίσθηκαν με τα υπόλοιπα στοιχεία, (χωρικά, θεματικά κλπ), στο Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών Arc/Info.
