Προειδοποίηση και εντοπισμός συμβάντων σε έξυπνες πόλεις με τη χρήση τηλεπισκοπικών σεισμικών δεδομένων εντοπισμού ανωμαλιών

Από RemoteSensing Wiki

Εικόνα 1. Μηνιαίες τιμές θερμοκρασίας ακτινοβολίας με βάση δεδομένα MODIS για τα έτη (a) 2013, (b) 2014, (c) 2015, (d) 2016, Πηγή: [1]

Εικόνα 2. Χρονικές και χωρικές διακυμάνσεις των σχετικών φασματικών ανωμαλιών για τους μήνες (a) Μάιος 15, (b) Μάιος 20, (c) Μάιος 25, (d) Μάιος 30, (e) Ιούνιος 4, (f) Ιούνιος 9, (g) Ιούνιος 14,Πηγή: [2]

Πρωτότυπος τίτλος: Event alert and detection in smart cities using anomaly information from remote sensing earthquake data

Συγγραφείς: Lan Liu, Cheng-fan Li,Xian-kun Sun, Jun-juan Zhao

Πηγή: https:[3]

Λέξεις κλειδιά: θερμική υπέρυθρη ακτινοβολία(TIR), MODIS, earthquake, σεισμός

Περίληψη

Ένας πιθανός πρόδρομος για την πρόβλεψη και προειδοποίηση σεισμικών φαινομένων αποτελεί η ασθενής θερμική υπέρυθρη(TIR) ανωμαλία που ανιχνεύεται πριν μία έντονη σεισμική δόνηση. Η συγκεκριμένη μελέτη προτείνει μία μέθοδο ανίχνευσης αυτών των ανωμαλιών με εφαρμογή στις παράκτιες έξυπνες πόλεις. Η μέθοδος βασίζεται σε δεδομένα από το φασματοραδιόμετρο MODIS μεσαίας χωρικής ακρίβειας. Τα αποτελέσματα της τηλεπισκοπικής μεθόδου για τις προαναφερόμενες ανωμαλίες βρίσκονται σε συμφωνία με τις ζώνες σεισμικής δραστηριότητας και κρίνεται πως δύναται να συμβάλλουν στην παρακολούθηση σεισμών. Εισαγωγή: Οι θερμικές υπέρυθρες ανωμαλίες συμβαίνουν σύμφωνα με την βιβλιογραφία πριν και μετά το σεισμικό φαινόμενο. Η παρούσα έρευνα επικεντρώνεται σε τρεις βασικούς τομείς:

• Την ανίχνευση και εξαγωγή των ανωμαλιών
• Τη συσχέτιση των ανωμαλιών με τρεις βασικούς σεισμικούς παράγοντες. Το χρόνο, την τοποθεσία και το μέγεθος του σεισμού
• Το μηχανισμό σχηματισμού των ανωμαλιών

Μέχρι στιγμής η διεθνής βιβλιογραφία παρουσιάζει ελλείψεις στην έρευνα για την πρόληψη σεισμικών δεδομένων σε έξυπνες πόλεις. Στο παρόν χρησιμοποιείται ως παράδειγμα ο σεισμός Xinbei Ms6.2 που έλαβε χώρα στην παρακείμενη θάλασσα του Ταιβάν, στην Κίνα. Μέσω δεδομένων MODIS έγινε εξαγωγή της ασθενούς θερμικής υπέρυθρης ανωμαλίας με χρήση κυματοειδούς ταλάντωσης(wavelet).

Τηλεπισκοπικά δεδομένα

Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκε ο αισθητήρας MODIS κυρίως λόγω χρονικής ακρίβειας με μετάδοση δεδομένων τέσσερις φορές τη μέρα και υψηλού λόγου σήματος προς θόρυβο(SNR). Χρησιμοποιήθηκαν ακόμη μετεωρολογικά δεδομένα για την περιοχή του σεισμού καθώς και δεδομένα ανακλαστικότητας για τον υπολογισμό της θερμοκρασίας ακτινοβολίας(brightness temperature) της επιφάνειας της θάλασσας.

Υπολογισμός της θερμοκρασίας ακτινοβολίας

Οι αισθητήρες των δορυφόρων έχουν τη δυνατότητα να παρατηρούν την θερμική υπέρυθρη ακτινοβολία των γήινων αντικειμένων. Εδώ τα δεδομένα από τον MODIS αισθητήρα για τη χρονική περίοδο 2016 χρησιμοποιούνται στην παρακάτω φόρμουλα για τον υπολογισμό της ζητούμενης θερμικής ακτινοβολίας δηλαδή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται από την επιφάνεια ενός σώματος λόγω της θερμοκρασίας του. T (x, y, t) = 1/Ν <math>\sum_{i=0}^{n-1}</math>

Όπου T (x, y, t) είναι η μέση τιμή της ακτινοβολίας των σημείων (x, y) τη στιγμή t σε μία χρονική περίοδο N χρόνων

Αποτελέσματα

Η επεξεργασία των δεδομένων MODIS οδήγησε στα παρακάτω αποτελέσματα:

Η μέση τιμή της θεμορκρασίας ακτινοβολίας στη νότια θαλάσσια περιοχή είναι υψηλή σε αντίθεση με τη νότια περιοχή. Η ανάλυση της σεισμικής θερμικής υπέρυθρης ανωμαλίας στον σεισμό Xinbei Ms6.2 συμπεραίνεται πως η περιοχή που εμφανίζεται η ανωμαλία δεν περιορίζεται στο Τμήμα γύρω από το επίκεντρο του σεισμού, η χρονική διάρκεια είναι σχετικά μεγάλη ενώ η υψηλότερη τιμή φαίνεται να εμφανίζεται στη βορειοανατολική πλευρά του επίκεντρου. Αναφορικά με την ανάλυση της σχέσης των ανωμαλιών και του μεγέθους του σεισμού εξάγονται τα παρακάτω αποτελέσματα. Καθώς το μέγεθος του σεισμού αυξάνεται, αυξάνεται και η περιοχή της ανωμαλίας στο φάσμα. Στην περίπτωση που το μέγεθος του σεισμού είναι μεγάλο η περιοχή κάλυψης των σεισμικών ανωμαλιών είναι ευρεία.

Συμπεράσματα

Σε αυτή την πειραματική μελέτη, διεξάγεται η ανίχνευση και προειδοποίηση σεισμικών φαινομένων σε έξυπνες πόλεις μέσω σεισμικών τηελεπισκοπικών δεδομένων για τις σεισμικές ανωμαλίες. Τα αποτελέσματα δείχνουν πως η χωρική κατανομή των θερμικών υπέρυθρων ανωμαλιών σχετίζεται στενά με την κατανομή των ρηγμάτων και το μέγεθος του σεισμού.