RemoteSensing Wiki - Συνεισφορές χρήστη [el]

Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong Kong

2011-02-21T08:40:33Z

Garapost:

[[category:Κατολισθήσεις ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

V.K. Vohora, S.L. Donoghue

<big>''' Αντικείμενο της Εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη του φαινομένου των κατολισθήσεων στην περιοχή του Hong Kong.

<big>''' Στόχος της Εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εργασίας αποτελεί η χρήση δορυφορικών εικόνων για την απεικόνιση κατολισθητικών φαινομένων μικρής κλίμακας στην περιοχή, η αναγνώριση μέσω μεθόδων τηλεπισκόπησης περιοχών που εμφανίζουν κάποια διατάραξη όσον αφορά τη βλάστηση, καθώς και απογυμνωμένων περιοχών (π.χ. λόγω πυρκαγιών), και η διερεύνηση της συσχέτισης των παραγόντων αυτών με τη δημιουργία των προϋποθέσεων για την εμφάνιση κατολισθήσεων στην περιοχή.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η πόλη του Hong Kong χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερα μεγάλη πληθυσμιακή πυκνότητα, με το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού να συγκεντρώνεται στις παράκτιες ζώνες. Οι έντονες κλίσεις που συναντώνται εντός μιας ζώνης λίγων χιλιομέτρων από τα αστικά κέντρα, το υγρό τροπικό κλίμα, αποτελούν προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, ενώ οι έντονα σημαδεμένες βουνοπλαγιές συνιστούν μαρτυρίες σχετικά με την ταχύτητα και δριμύτητα των φαινομένων αυτών. Η έντονη ανάγκη για επέκταση του ζωτικού χώρου, έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία υποδομών όλο και πιο κοντά σε περιοχές με εντονότερο ανάγλυφο. Οι υποδομές αυτές είτε έχουν επηρεασθεί από την εκδήλωση τέτοιων φαινομένων, είτε αντιμετωπίζουν τον κίνδυνο μελλοντικά να έρθουν αντιμέτωπες με αυτά.

<big>''' Ανασκόπιση'''</big>

Ένα πολύ σημαντικό μέρος του ‘φυσικού’ εδάφους του Hong Kong (με τον όρο αυτό εννοούμε το έδαφος που δεν έχει επηρεασθεί ή καλύτερα τροποποιηθεί από την ανθρώπινη δραστηριότητα) χαρακτηρίζεται ως οριακά σταθερό. Μεταξύ των ετών 1945 και 1997 έχουν καταγραφεί περίπου 27.000 κατολισθήσεις στα εδάφη αυτά. Με πρωτοβουλία του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Hong Kong έχει συνταχθεί μια απογραφή των κατολισθητικών φαινομένων στο ‘φυσικό’ έδαφος της περιοχής (Natural Terrain Landslide Inventory - NTLI) για την περίοδο 1945-2000, μέσα από τη χρήση αεροφωτογραφιών από μεγάλο υψόμετρο, ενώ υπάρχει και βάση δεδομένων όπου οι αεροφωτογραφιές που έχουν χρησιμοποιηθεί είναι χαμηλού υψομέτρου. Οι περιορισμοί που προκύπτουν είναι σημαντικοί στην περίπτωση του NTLI (π.χ. χαμηλά επίπεδα των αεροφωτογραφιών, σκιές στο έδαφος, κ.α.), ενώ θα μπορούσε να γίνει μια συμπλήρωση των στοιχείων με νέα σε σχέση με το ιστορικό βροχοπτώσεων της περιοχής καθώς με στοιχεία όσον αφορά αλλαγές του περιβάλλοντος (π.χ. πυρκαγιές που έχουν εκδηλωθεί λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων).

Ωστόσο, ιδιαίτερα σημαντική είναι η υιοθέτηση της τηλεπισκόπισης για την παρατήρηση δορυφορικών απεικονίσεων, για την αντιμετώπιση των περιορισμών του προγράμματος χαρτογράφησης των κατολισθήσεων.
Όσον αφορά τους δείκτες βλάστησης, δείκτες βασισμένοι σε δορυφορικές απεικονίσεις στο εγγύς υπέρυθρο και στο κόκκινο μήκος κύματος, χρησιμοποιούνται ευρέως σα μέτρα για την πυκνότητα της βλάστησης, ενώ ιδιαίτερα σημαντική είναι η δυνατότητα διαχωρισμού της υγιούς βλάστησης από τη νεκρή, καμένη ή άρρωστη βλάστηση. Η χρήση απεικονίσεων LANDSAT TM δίνει τη δυνατότητα αυτή. Ένας πολύ κοινός δείκτης βλάστησης είναι ο NDVI (τιμές μεταξύ -1 και +1).

<big>''' Περιοχή Μελέτης'''</big>

Περιοχή μελέτης της παρούσας εργασίας αποτελεί η περιοχή του Pat Sin Leng Range, μια περιοχή όπου συναντώνται οι βέλτιστοι παράγοντες για την ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας (γεωλογία, τοπογραφία - ανάγλυφο, βλάστηση, ιστορικό πυρκαγιών).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις21.jpg]]

Εικόνα 1: Περιοχή Μελέτης - Pat Sin Leng Range

<big>''' Είδη δορυφόρων ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• Δορυφόρος LANDSAT TM

• Δορυφόρος IKONOS

<big>''' Μεθοδολογία'''</big>

Η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για την αναγνώριση περιοχών που εμφανίζουν διαταραγμένη βλάστηση, καθώς και περιοχών με σημάδια πυρκαγιάς, για την ανίχνευση κατολισθητικών φαινομένων, συνίσταται στα βήματα που ακολουθούν:

• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDVI, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,

• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,

• Αναγνώριση σημαδιών στις απεικονίσεις NDMIDIR και σύγκριση των τιμών του δείκτη με τις απεικονίσεις NDVI,

• Παραγωγή έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων με τη χρήση πολυφασματικών δεομένων από το δορυφόρο IKONOS για την αναγνώριση των κατολισθήσεων,

• Εντοπισμός σημαδιών πυρκαγιάς στις απεικονίσεις NDMIDIR,

• Επί τόπου έλεγχος (έλεγχος στο πεδίο) για την επιβεβαίωση των κατολισθητικών φαινομένων και των σημαδιών από πυρκαγιές.

Τα κανάλια TM5 (εγγύς υπέρυθρο) και TM7 (μέσο υπέρυθρο) του δορυφόρου LANDSAT TM που χρησιμοποιήθηκαν στην εφαρμογή αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για τη δημιουργία δεικτών βλάστησης, με σκοπό την αναγνώριση της άρρωστης ή καμένης βλάστησης. Δύο δείκτες προσδιορίστηκαν στην εφαρμογή:

• Ο δείκτης NDVI

• Ο δείκτης NDMIDIR

Ακόμη, τα δεδομένα του δορυφόρου IKONOS μπορεί να είναι απεικονίσεις στο ορατό φως και στο εγγύς υπέρυθρο, και χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων για τον εντοπισμό καταλισθητικών φαινομένων. Η φασματική ανάλυση των δεκτών/καναλιών που χρησιμοποιήθηκαν είναι της τάξης των 30 και 4 μέτρων (δορυφόροι LANDSAT TM και IKONOS αντίστοιχα).

<big>''' Αποτελέσματα και Συζήτηση'''</big>

Μέσω της απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR είναι δυνατό να γίνει μια καλύτερη διάκριση του σθένους της βλάστησης (διάκριση υγιούς από ασθενή βλάστηση) σε σχέση τις απεικονίσεις με τη χρήση του δείκτη NDVI (Εικόνες 2 και 3).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις22.jpg]]

Εικόνα 2: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDVI για την παρουσίαση της υγιούς βλάστησης (περιοχές με έντονο τόνο του άσπρου).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις23.jpg]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR για την αναγνώριση πιθανών σημαδιών πυρκαγιών κατά μήκος του βόρειου και δυτικού Pat Sin Leng Range. Διακρίνονται επίσης μικρές περιοχές διαταραγμένης βλάστησης στα βόρεια. Σημάδια πυρκαγιών και κατολισθήσεις σε έρευνες πεδίου, ιδιαίτερα κατά μήκος του δυτικού κομματιού.

Στην Εικόνα 4 παρουσιάζεται ένα έγχρωμο σύνθετο με τη χρήση του εγγύς υπέρυθρου, του πράσινου και του μπλε καναλιού του δέκτη του δορυφόρου IKONOS. Με κόκκινο χρώμα απεικονίζεται η υγιής βλάστηση, ενώ με κίτρινο και μπλε χρώμα απογυμνωμένες πλαγιές λόφων.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις24.jpg]]

Εικόνα 4: Έγχρωμο σύνθετο - IKONOS απεικόνιση. Το κίτρινο πλαίσιο φαίνεται στην Εικόνα 5, ενώ το μπλε πλαίσιο στην Εικόνα 6.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις25.jpg]]

Εικόνα 5: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση διαβρωμένων επιφανειών και διαταραγμένης βλάστησης

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις26.jpg]]

Εικόνα 6: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση των σημαδιών από κατολισθήσεις σε μια απογυμνωμένη περιοχή. Αξίζει η παρατήρηση της απουσίας σημαδιών κατολισθήσεων σε περιοχές που καλύπτονται από υγιή βλάστηση (κόκκινο χρώμα).

Από την ανάλυση των παραπάνω απεικονίσεων, προκύπτει ότι παρατηρείται μια συσχέτιση των κατολισθήσεων με τις απογυμνωμένες πλαγιές, και επομένως με τις περιοχές με διαταραγμένη βλάστηση (π.χ. καμένη).

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εξαγωγή συμπερασμάτων σε σχέση με τη θετική συσχέτιση μεταξύ στοιχείων όπως η διαταραγμένη βλάστηση, οι απογυμνωμένες πλαγιές και η εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, αποτελεί σημαντικό εύρημα όσον αφορά την πρόβλεψη κατολισθήσεων σε επιρρεπή εδάφη στην περιοχή του Hong Kong. Η παρούσα εφαρμογή επικεντρώνεται στη χρήση δεδομένων από τους δορυφόρους LANDSAT TM και IKONOS, ωστόσο θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και άλλα δεδομένα για τη χαρτογράφηση των μεταβολών του φυσικού εδάφους και των βαθέων διαβρώσεων, οι οποίοι ενδεχομένως να αποτελούν επιπλέον παράγοντες που προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθήσεων.

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών

2011-02-21T08:35:27Z

Garapost:

[[category:Δασικές Πυρκαγιές ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Brigitte Leblon

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της εφαρμογής αποτελεί μια ανασκόπηση μεθόδων για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών μέσα από την εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της εφαρμογής αποτελεί μια διερεύνηση της μεθοδολογίας μέσω της χρήσης διαφορετικών δορυφορικών δεδομένων, για τη χαρτογράφηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, κυρίως της βλάστησης, ενός παράγοντα ιδιαίτερα σημαντικού για την ανάφλεξη και εξάπλωση πυρκαγιών σε δασικές περιοχές.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η ανάφλεξη και η εξάπλωση των δασικών πυρκαγιών εξαρτώνται κυρίως από το ποσοστό υγρασίας της βλάστησης και τις καιρικές συνθήκες, καθώς και από τα χαρακτηριστικά των καύσιμων υλικών και την τοπογραφίας της περιοχής. Η πλειοψηφία των επιχειρησιακών συστημάτων διαβάθμισης του κινδύνου πυρκαγιών δίνουν εκτιμήσεις για συγκεκριμένες θέσεις (σημεία), ωστόσο είναι απαραίτητο να υπάρχει μια παρεμβολή μεταξύ των σημειακών θέσεων ώστε να γίνονται υποθέσεις σχετικά με τον κίνδυνο εκδήλωσης πυρκαγιών για μεγαλύτερες γεωγραφικές ενότητες. Ωστόσο, τέτοιους είδους παρεμβολές είναι δυνατό να μη λαμβάνουν, για παράδειγμα, υπόψη τους ενδεχόμενες μεταβολές στις περιβαλλοντικές συνθήκες, στοιχείο που επηρεάζει σημαντικά τη δυνατότητα εκδήλωσης πυρκαγιάς.

Έτσι, τα δεδομένα από δορυφορικά συστήματα προσφέρουν τη δυνατότητα αντιμετώπισης παρόμοιων περιορισμών. Σημαντικό πλεονέκτημα της μεθόδου αποτελεί το γεγονός ότι μπορεί να λαμβάνονται πληροφορίες για περιοχές οι οποίες είναι ιδιαίτερα απομακρυσμένες και δύσκολα προσβάσιμες. Σημαντικοί παράγοντες για την εξάπλωση πυρκαγιών, όπως ο τύπος των καύσιμων υλικών, μπορούν να χαρτογραφηθούν μέσω υψηλής χωρικής ανάλυσης οπτικών δορυφορικών απεικονίσεων και ραντάρ. Οι χάρτες αυτοί μπορούν στη συνέχεια να συνδυαστούν με μια σειρά άλλων παραμέτρων που επιτείνουν τον κίνδυνο πυρκαγιών, όπως είναι το ανάγλυφο της περιοχής, η εγγύτητα σε δρόμους και σε αστικές περιοχές, κ.λπ.

Ένας ακόμη σημαντικός παράγοντας στον οποίο επικεντρώνεται η παρούσα εφαρμογή είναι τα ποσοστά νερού και υγρασίας της βλάστησης. Η κριτική δίνει έμφαση στη ΄΄ζωντανή΄΄ βλάστηση (LFM - Live Fuel Moisture), αφού η ΄΄νεκρή΄΄ βλάστηση (DFM - Dead Fuel Moisture) μπορεί να εντοπιστεί με βάση τις καιρικές συνθήκες και τα χαρακτηριστικά των καύσιμων υλικών.

Σε πολλές από τις έρευνες που αξιολογήθηκαν, τα χαρακτηριστικά της ΄΄ζωντανής΄΄ βλάστησης ποσοτικοποιήθηκαν μέσω της περιεκτικότητας σε υγρασία (FMC - fuel moisture content) ή μέσω υπολογισμού του πάχους του νερού (EWT - equivalent water thickness).

Η εργασία αποτελεί μια συνέχεια της κριτικής του Leblon (2001), προσφέροντας νέα παραδείγματα εφαρμογών απεικονίσεων των δορυφόρων NOAA - AVHRR και SAR για την παρακολούθηση της υγρασίας στα καύσιμα υλικά (βλάστηση), ιδιαίτερα στα σκανδιναβικά δάση.

<big>''' Χρήση δορυφορικών απεικονίσεων (ανιχνεύοντας την ανακλώμενη φυσική ακτινοβολία - Optical Remote Sensing) '''</big>

Οι πρώτες εφαρμογές για την παρακολούθηση των συνθηκών υγρασίας των καύσιμων υλικών χρησιμοποίησαν κυρίως απεικονίσεις NOAA - AVHRR, με τη χρήση του δείκτη βλάστησης NDVI. Ωστόσο, ο δείκτης αυτός σχετίζεται μόνο έμμεσα με την υγρασία της βλάστησης, αφού ουσιαστικά μετράει τα επίπεδα πρασίνου και τη δραστηριότητα της χλωροφύλλης της χλωρίδας. Μια καλύτερη χρήση του δείκτη θα μπορούσε να σχετίζεται με τη χαρτογράφηση χρονικά της δραστηριότητας των φυλλοβόλων δέντρων, ενός παράγοντα κρίσιμου για τη διαχείριση των πυρκαγιών, και αυτό γιατί συνδέεται με συμβάντα εκδήλωσης πυρκαγιών σε μικτά-φυλλοβόλα δάση.
Η υγρασία των καύσιμων υλικών πιθανότατα να μπορεί να εκτιμηθεί καλύτερα με τη χρήση υπερφασματικών δεδομένων, που μπορεί να προέρχονται από αερομεταφερόμενα συστήματα.

<big>''' Θερμικές υπέρυθρες απεικονίσεις'''</big>

Ο προσδιορισμός της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ εδάφους και ατμόσφαιρας αποτελεί ένα καλύτερο φασματικό δείκτη για την παρακολούθηση της κατάστασης των φυτών όσον αφορά τα επίπεδα υγρασίας.

Μέσα από τη χρήση θερμικών υπέρυθρων απεικονίσεων του δορυφόρου NOAA - AVHRR ήταν δυνατός ο υπολογισμός των θερμοκρασιών της επιφάνειας, που σχετίζονται αναλυτικά με μεταβλητές που επηρεάζουν την υγρασία της επιφάνειας, όπως η εξατμισοδιαπνοή. Μέσα από την αναλυτική διαδικασία εξισώσεων ενέργειας υπολογίστηκε ο λόγος μεταξύ της πραγματικής και μιας ενδεχόμενης εξατμισοδιαπνοής (AET/PET), μέσω καθημερινών απεικονίσεων NOAA - AVHRR για θερμοκρασίες επιφάνειας εδάφους και ατμόσφαιρας. Ο λόγος αυτός υπολογίστηκε από παρόμοιες απεικονίσεις των βόρειων αρκτικών δασών του Καναδά και συσχετίστηκε με FWI δείκτες. Στον υπολογισμό του παραπάνω λόγου, ο δείκτης NDVI μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στον υπολογισμό της ροής θερμότητας του εδάφους και των αεροδυναμικών αντιστάσεων.

<big>''' Συνδυασμός NDVI και θερμικών απεικονίσεων NOAA-AVHRR'''</big>

Όλο και περισσότερες έρευνες σχετικές με την παρακολούθηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, και πιο συγκεκριμένα της βλάστησης, συνδυάζουν τη χρήση του δείκτη βλάστησης NDVI και θερμικών απεικονίσεων NOAA - AVHRR. Αυτή η απόκτηση επιπλέον πληροφορίας προς επεξεργασία δεν συνεπάγεται επιπλέον κόστος, εφόσον τα δύο αυτά είδη απεικονίσεων παράγονται την ίδια στιγμή από μια σειρά υφιστάμενων δορυφορικών συστημάτων, όπως είναι οι NOAA-AVHRR, LANDSAT-TM, ATSR-2, RESURS-01, METEOSAT, GOES. Μάλιστα, οι ακρίβεια των εκτιμήσεων πρόκειται να ενισχυθεί μελλοντικά με τη χρήση δορυφόρων όπως ο νέος LANDSAT-TM, EOS-ASTER, EOS-MODIS.

Ένας σημαντικός περιορισμός που απορρέει από τη χρήση ενεργών δεκτών (καταγράφουν μια φυσική ακτινοβολία) και θερμικών υπέρυθρων δεδομένων είναι η διαθεσιμότητα των απεικονίσεων, η οποία εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες και τις συνθήκες φωτισμού (π.χ. ύπαρξη συννέφων).

<big>''' Απεικονίσεις Radar (Δεδομένα παθητικών δεκτών) '''</big>

Για τον παραπάνω λόγο, ένα επιχειρησιακό σύστημα παρακολούθησης της υγρασίας των καύσιμων υλικών μέσω δορυφορικών δεδομένων είναι η αξιοποίηση απεικονίσεων radar (Radar Images). Οι απεικονίσεις αυτές έχουν το πλεονέκτημα της καλύτερης χωρικής ανάλυσης, ενώ μπορεί να αποκτηθούν ακόμη και κατά την περίοδο όπου επικρατούν νεφώσεις, είναι επομένως διαθέσιμες ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες.
Ωστόσο, η διαθεσιμότητά τους μπορεί να περιοριστεί λόγω του μεγαλύτερου κύκλου επανάληψης των δορυφόρων αυτών. Έτσι, ο δορυφόρος ERS-1 έχει κύκλο 35 ημερών, και μερικές φορές ακόμη μεγαλύτερο, και αυτό γιατί συχνά λαμβάνει απεικονίσεις και κατά τη διάρκεια της νύχτας. Η διάρκεια του κύκλου αυτού είναι μικρότερη για το δορυφόρο RADSAT-1.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Το πιο πολλά υποσχόμενο εργαλείο παρακολούθησης του κινδύνου πυρκαγιάς μέσα από δορυφορικές απεικονίσεις συνίσταται σε ένα συνδυασμό εικόνων που προκύπτουν από δέκτες οι οποίοι λαμβάνουν μια φυσική ακτινοβολία, θερμικών υπέρυθρων απεικονίσεων και εικόνων radar. Οι περισσότερες από τις έρευνες στη βιβλιογραφία σχετικά με τον κίνδυνο πυρκαγιών βασίζονται στην εκτίμηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, ενός παράγοντα που επηρεάζει το φαινόμενο.

Αρχείο:Κ1.jpg

2011-02-12T08:37:30Z

Garapost:

Ανίχνευση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας μέσω της Τηλεπισκόπησης: Η μελέτη περίπτωσης της περιοχής Sabah στη Μαλαισία'

2011-02-11T17:09:37Z

Garapost:

[[category:Ωκεανοί και Ακτές ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Asmala Ahmad, Noorazuan Hashim, Laili Nordin

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η μελέτη του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας στην περιοχή Sabah της Μαλαισίας μέσα από την εφαρμογή μεθόδων Τηλεπισκόπησης.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εφαρμογής είναι η διερεύνηση της δυνατότητας ενίσχυσης της πληροφορίας σχετικά με το φαινόμενο της κόκκινης παλίρροιας μέσα από τη χρήση δορυφορικών απεικονίσεων, καθώς και η εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων όσον αφορά τη διαχείριση μελλοντικά του φαινομένου.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Το φυτοπλαγκτόν, και επομένως τα φύκη και οι κοινότητες που σχηματίζουν αποτελούν, ουσιαστικά, τη βάση της θαλάσσιας τροφικής αλυσίδας. Ο εντοπισμός και η παρακολούθηση των κοινοτήτων αυτών είναι ζωτικής σημασίας για χώρες οι οποίες εξαρτώνται από την αλιεία, αφού κάτι τέτοιο είναι σημαντικό για τον εντοπισμό αλιευτικών πεδίων. Ωστόσο, υπάρχουν και φύκη που είναι επιβλαβή για τον άνθρωπο. Οι όροι ‘Κόκκινη Παλίρροια’ (Red Tide) και ‘Επιβλαβείς Αποικίες Φυκών’ (Harmful Algal Bloom - HAB) έχουν χρησιμοποιηθεί για την αναφορά στα επιβλαβή φύκη. Αξίζει να αναφέρουμε ότι αρκετές από τις αποικίες φυτοπλαγκτόν δεν εμφανίζουν κόκκινο χρώμα, αλλά μπορεί να είναι γκρι, καφέ ή μπορεί να μην έχουν καθόλου χρώμα. Έτσι, ο όρος HAB είναι πιο δημοφιλής, περιγράφοντας με ακρίβεια το φαινόμενο, αναφερόμενος σε αποικίες οι οποίες με άμεσο ή έμμεσο τρόπο προκαλούν δυσφορία ή επιφέρουν τοξικές επιδράσεις στον άνθρωπο.

Τα φαινόμενα αυτά μπορούν να βλάψουν την υδρόβια ζωή μειώνοντας τις συγκεντρώσεις οξυγόνου στους ωκεανούς, ενώ οι τοξίνες που παράγονται από μια τέτοια αποικία μπορούν να συσσωρεύονται στην τροφική αλυσίδα και τελικά να καταναλώνονται από τον άνθρωπο προκαλώντας σημαντικές επιπλοκές στην υγεία.
Στη νοτιοανατολική Ασία τέτοιου είδους φαινόμενα έχουν παρατηρηθεί σε αρκετά παράκτια ύδατα περιοχών όπως οι Φιλιππίνες και η Μαλαισία.

<big>''' Το σύστημα παρακολούθησης του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας στην περιοχή Sabah'''</big>

Παρά το γεγονός ότι εμφανίσεις του φαινομένου σημειώνονται με συνέπεια κάθε χρόνο στην περιοχή Sabah της Μαλαισίας, ωστόσο μόλις ελάχιστες φορές έχουν σημειωθεί σοβαρές εστίες μέχρι σήμερα. Το σύστημα παρακολούθησης του φαινομένου είναι σχεδιασμένο για τον προσδιορισμό της ύπαρξης του φαινομένου και ειδικότερα της παρουσίας PSP τοξικών υδρόβιων οργανισμών, μέσα από τη συλλογή ειδών που είναι επιρρεπή (μαλάκια, ψάρια) σε μια μόλυνση.
Σκοπός του Τμήματος Υγείας της περιοχής είναι η πρόληψη μιας μόλυνσης του τοπικού πληθυσμού, μέσα από την ενημέρωση του κοινού να μην συλλέγει, πουλάει ή καταναλώνει θαλασσινά που μπορεί να έχουν μολυνθεί.

Μετά την πρώτη παρουσία του φαινομένου στην περιοχή το 1976, η ευαισθητοποίηση του κοινού έχει αυξηθεί σημαντικά όσον αφορά την εφαρμογή καλύτερων εναλλακτικών για τον εντοπισμό της κόκκινης παλίρροιας.
Πολλοί από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό του φαινομένου δεν εμφανίζουν τη δυνατότητα μιας έγκαιρης διάγνωσης όσον αφορά την ύπαρξη του, με αποτέλεσμα συχνά η επισήμανση της ύπαρξης του κινδύνου μιας ενδεχόμενης μόλυνσης να έρχεται μετά την εμφάνιση περιπτώσεων μόλυνσης των ανθρώπων.

<big>''' Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• SPOT 4

Ο πρώτος δορυφόρος SPOT, SPOT 1, εκτοξεύτηκε το Φεβρουάριο του 1986, ενώ στις 2 Μαΐου του 2002 εκτοξεύτηκε ο SPOT 5. Παρόλο που ο τελευταίος παρουσιάζει μια συνέχεια σε σχέση με τις προηγούμενες σειρές δορυφόρων, εμφανίζει υψηλότερη χωρική ανάλυση στα παγχρωματικά κανάλια (5 και 2,5 μέτρα), καθώς επίσης υψηλότερη χωρική ανάλυση στα 3 από τα 4 πολυφασματικά κανάλια (10 μέτρα).

<big>''' Μεθοδολογία - Μελέτη περίπτωσης'''</big>

Τα κανάλια μικρού μήκους κύματος του δορυφόρου SPOT 4 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση συμβάντων κόκκινης παλίρροιας που σχετίζονται με αποικίες πλαγκτόν χρώματος έντονου κόκκινου που απειλούν τις παράκτιες περιοχές της περιοχής Sabah το έτος 2000, η οποία και αποτελεί την περιοχή μελέτης της παρούσας εφαρμογής.
Χρησιμοποιήθηκε μια τροποποιημένη έκδοση ενός αλγόριθμου επεξεργασίας εικόνων κόκκινης παλίρροιας, για την εξαγωγή πληροφοριών σχετικά με το φαινόμενο:

[[Εικόνα:Gen100.JPG]]

Ο παραπάνω αλγόριθμος εφαρμόστηκε σε δεδομένα από το δορυφόρο SPOT 4 για τις 23 Φεβρουαρίου του 2000 για την περιοχή που φαίνεται και στην Εικόνα 1, και η οποία καλύπτει μια έκταση 400 km2 (περιοχή εντός του πλαισίου).

[[Εικόνα:Gen1.JPG]]

Εικόνα 1: Χάρτης της περιοχής Sabah και της περιοχής μελέτης

Η επεξεργασία των απεικονίσεων έγινε χρησιμοποιώντας το λογισμικό PCI EASI/PACE Version 7, στη συνέχεια τα δεδομένα ενισχύθηκαν με τη χρήση του αλγορίθμου που περιγράφηκε νωρίτερα και ταξινομήθηκαν χρησιμοποιώντας το σύστημα ταξινόμησης K-means. Λόγω των περιορισμένων δειγμάτων πληροφορίας σχετικά με το φαινόμενο όπως συλλέχτηκαν από τις αρμόδιες υπηρεσίες, δεν ήταν εφικτή μια σύγκριση μεταξύ των εκτιμήσεων του αλγορίθμου και της πραγματικότητας.

<big>''' Αποτελέσματα και συζήτηση'''</big>

Χρησιμοποιήθηκαν έγχρωμες σύνθετες απεικονίσεις του δορυφόρου SPOT 4 για την περιοχή οι οποίες είχαν ληφθεί σε διαφορετικές ημερομηνίες. Στην πρώτη περίπτωση η απεικόνιση αφορούσε την 7η του Σεπτέμβρη του 1997, μια ημερομηνία κατά την οποία η περιοχή χαρακτηριζόταν από απουσία του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας (Εικόνα 2). Στη δεύτερη περίπτωση, η απεικόνιση αφορούσε την 23η του Φεβρουαρίου του 2000, μια ημερομηνία κατά την οποία στην ίδια περιοχή είχε κάνει την εμφάνισή του το φαινόμενο (Εικόνα 3).

[[Εικόνα:Gen2.JPG]]

Εικόνα 2: Δορυφορική απεικόνιση SPOT 4 - 7 Σεπτεμβρίου 1997 - Στο κίτρινο πλαίσιο φαίνεται η περιοχή μελέτης η οποία χαρακτηρίζεται από απουσία κόκκινης παλίρροιας.

[[Εικόνα:Gen3.JPG]]

Εικόνα 3: Δορυφορική απεικόνιση SPOT 4 - 23 Φεβρουαρίου 2000 - Στο κίτρινο πλαίσιο
φαίνεται η περιοχή μελέτης: οι φωτεινές περιοχές υποδεικνύουν την παρουσία του φαινομένου.

Στην Εικόνα 4 που ακολουθεί φαίνεται η ταξινομημένη απεικόνιση της κόκκινης παλίρροιας. Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται η στατιστική ανάλυση της απεικόνισης αυτής.

[[Εικόνα:Gen4.JPG]]

Εικόνα 4: Εφαρμογή του αλγορίθμου και του συστήματος ταξινόμησης K-means στην απεικόνιση του SPOT 4 για την 23η Σεπτεμβρίου του 2000

[[Εικόνα:Gen5.JPG]]

Πίνακας 1: Αποτελέσματα της στατιστικής ανάλυσης για την ταξινομημένη απεικόνιση

Παρατηρούμε ότι περίπου το 10% της ταξινομημένης απεικόνισης προσδιορίζεται ως μολυσμένη περιοχή (Red Tide 1 και Red Tide 2). Ανθρωπογενείς δραστηριότητες στην περιοχή Sipitang - Beaufort όπως η υλοτομία, η γεωργία, η κατασκευή αυτοκινητοδρόμων, τα λατομεία ψαμμίτη, αναπτύχθηκαν σημαντικά στην περιοχή αυτή το έτος 2000. Τέτοιου είδους δραστηριότητες είναι υπεύθυνες για την αύξηση νιτρικών και συγκεντρώσεων φωσφόρου στο υδατικό περιβάλλον, και επομένως υπεύθυνες για την εμφάνιση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Τα αποτελέσματα της εφαρμογής αυτής καταδεικνύουν τη δυνατότητα προσδιορισμού ενός συμβάντος κόκκινης παλίρροιας μέσα από τη χρήση δεδομένων του δορυφόρου SPOT 4. Εκτιμήθηκε ότι περίπου μια έκταση 40 km2 (περίπου 10%) της περιοχής μελέτης που αναπαρίσταται στην απεικόνιση προσεβλήθη από το φαινόμενο της κόκκινης παλίρροιας το Φεβρουάριο του 2000. Ακόμη, προτείνεται μέσα από την εφαρμογή μια μελλοντική μελέτη να ενσωματώνει στοιχεία για το διαχωρισμό των πηγών και εστιών που μπορεί να προκαλούν το φαινόμενο καθώς και έρευνες πεδίου για την καταγραφή της υφιστάμενης κατάστασης των υδάτων.

Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong Kong

2011-02-11T17:08:38Z

Garapost:

[[category:Κατολισθήσεις ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

V.K. Vohora, S.L. Donoghue

<big>''' Αντικείμενο της Εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη του φαινομένου των κατολισθήσεων στην περιοχή του Hong Kong.

<big>''' Στόχος της Εφαρμογής'''</big>

Σκοπός της παρούσας εργασίας αποτελεί η χρήση δορυφορικών εικόνων για την απεικόνιση κατολισθητικών φαινομένων μικρής κλίμακας στην περιοχή, η αναγνώριση μέσω μεθόδων τηλεπισκόπησης περιοχών που εμφανίζουν κάποια διατάραξη όσον αφορά τη βλάστηση, καθώς και απογυμνωμένων περιοχών (π.χ. λόγω πυρκαγιών), και η διερεύνηση της συσχέτισης των παραγόντων αυτών με τη δημιουργία των προϋποθέσεων για την εμφάνιση κατολισθήσεων στην περιοχή.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η πόλη του Hong Kong χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερα μεγάλη πληθυσμιακή πυκνότητα, με το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού να συγκεντρώνεται στις παράκτιες ζώνες. Οι έντονες κλίσεις που συναντώνται εντός μιας ζώνης λίγων χιλιομέτρων από τα αστικά κέντρα, το υγρό τροπικό κλίμα, αποτελούν προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, ενώ οι έντονα σημαδεμένες βουνοπλαγιές συνιστούν μαρτυρίες σχετικά με την ταχύτητα και δριμύτητα των φαινομένων αυτών. Η έντονη ανάγκη για επέκταση του ζωτικού χώρου, έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία υποδομών όλο και πιο κοντά σε περιοχές με εντονότερο ανάγλυφο. Οι υποδομές αυτές είτε έχουν επηρεασθεί από την εκδήλωση τέτοιων φαινομένων, είτε αντιμετωπίζουν τον κίνδυνο μελλοντικά να έρθουν αντιμέτωπες με αυτά.

<big>''' Ανασκόπιση'''</big>

Ένα πολύ σημαντικό μέρος του ‘φυσικού’ εδάφους του Hong Kong (με τον όρο αυτό εννοούμε το έδαφος που δεν έχει επηρεασθεί ή καλύτερα τροποποιηθεί από την ανθρώπινη δραστηριότητα) χαρακτηρίζεται ως οριακά σταθερό. Μεταξύ των ετών 1945 και 1997 έχουν καταγραφεί περίπου 27.000 κατολισθήσεις στα εδάφη αυτά. Με πρωτοβουλία του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Hong Kong έχει συνταχθεί μια απογραφή των κατολισθητικών φαινομένων στο ‘φυσικό’ έδαφος της περιοχής (Natural Terrain Landslide Inventory - NTLI) για την περίοδο 1945-2000, μέσα από τη χρήση αεροφωτογραφιών από μεγάλο υψόμετρο, ενώ υπάρχει και βάση δεδομένων όπου οι αεροφωτογραφιές που έχουν χρησιμοποιηθεί είναι χαμηλού υψομέτρου. Οι περιορισμοί που προκύπτουν είναι σημαντικοί στην περίπτωση του NTLI (π.χ. χαμηλά επίπεδα των αεροφωτογραφιών, σκιές στο έδαφος, κ.α.), ενώ θα μπορούσε να γίνει μια συμπλήρωση των στοιχείων με νέα σε σχέση με το ιστορικό βροχοπτώσεων της περιοχής καθώς με στοιχεία όσον αφορά αλλαγές του περιβάλλοντος (π.χ. πυρκαγιές που έχουν εκδηλωθεί λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων).

Ωστόσο, ιδιαίτερα σημαντική είναι η υιοθέτηση της τηλεπισκόπισης για την παρατήρηση δορυφορικών απεικονίσεων, για την αντιμετώπιση των περιορισμών του προγράμματος χαρτογράφησης των κατολισθήσεων.
Όσον αφορά τους δείκτες βλάστησης, δείκτες βασισμένοι σε δορυφορικές απεικονίσεις στο εγγύς υπέρυθρο και στο κόκκινο μήκος κύματος, χρησιμοποιούνται ευρέως σα μέτρα για την πυκνότητα της βλάστησης, ενώ ιδιαίτερα σημαντική είναι η δυνατότητα διαχωρισμού της υγιούς βλάστησης από τη νεκρή, καμένη ή άρρωστη βλάστηση. Η χρήση απεικονίσεων LANDSAT TM δίνει τη δυνατότητα αυτή. Ένας πολύ κοινός δείκτης βλάστησης είναι ο NDVI (τιμές μεταξύ -1 και +1).

<big>''' Περιοχή Μελέτης'''</big>

Περιοχή μελέτης της παρούσας εργασίας αποτελεί η περιοχή του Pat Sin Leng Range, μια περιοχή όπου συναντώνται οι βέλτιστοι παράγοντες για την ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας (γεωλογία, τοπογραφία - ανάγλυφο, βλάστηση, ιστορικό πυρκαγιών).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις21.jpg]]

Εικόνα 1: Περιοχή Μελέτης - Pat Sin Leng Range

<big>''' Είδη δορυφόρων ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• Δορυφόρος LANDSAT TM

• Δορυφόρος IKONOS

<big>''' Μεθοδολογία'''</big>

Η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για την αναγνώριση περιοχών που εμφανίζουν διαταραγμένη βλάστηση, καθώς και περιοχών με σημάδια πυρκαγιάς, για την ανίχνευση κατολισθητικών φαινομένων, συνίσταται στα βήματα που ακολουθούν:

• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDVI, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,

• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,

• Αναγνώριση σημαδιών στις απεικονίσεις NDMIDIR και σύγκριση των τιμών του δείκτη με τις απεικονίσεις NDVI,

• Παραγωγή έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων με τη χρήση πολυφασματικών δεομένων από το δορυφόρο IKONOS για την αναγνώριση των κατολισθήσεων,

• Εντοπισμός σημαδιών πυρκαγιάς στις απεικονίσεις NDMIDIR,

• Επί τόπου έλεγχος (έλεγχος στο πεδίο) για την επιβεβαίωση των κατολισθητικών φαινομένων και των σημαδιών από πυρκαγιές.

Τα κανάλια TM5 (εγγύς υπέρυθρο) και TM7 (μέσο υπέρυθρο) του δορυφόρου LANDSAT TM που χρησιμοποιήθηκαν στην εφαρμογή αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για τη δημιουργία δεικτών βλάστησης, με σκοπό την αναγνώριση της άρρωστης ή καμένης βλάστησης. Δύο δείκτες προσδιορίστηκαν στην εφαρμογή:

• Ο δείκτης NDVI

• Ο δείκτης NDMIDIR

Ακόμη, τα δεδομένα του δορυφόρου IKONOS μπορεί να είναι απεικονίσεις στο ορατό φως και στο εγγύς υπέρυθρο, και χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων για τον εντοπισμό καταλισθητικών φαινομένων. Η φασματική ανάλυση των δεκτών/καναλιών που χρησιμοποιήθηκαν είναι της τάξης των 30 και 4 μέτρων (δορυφόροι LANDSAT TM και IKONOS αντίστοιχα).

<big>''' Αποτελέσματα και Συζήτηση'''</big>

Μέσω της απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR είναι δυνατό να γίνει μια καλύτερη διάκριση του σθένους της βλάστησης (διάκριση υγιούς από ασθενή βλάστηση) σε σχέση τις απεικονίσεις με τη χρήση του δείκτη NDVI (Εικόνες 2 και 3).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις22.jpg]]

Εικόνα 2: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDVI για την παρουσίαση της υγιούς βλάστησης (περιοχές με έντονο τόνο του άσπρου).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις23.jpg]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR για την αναγνώριση πιθανών σημαδιών πυρκαγιών κατά μήκος του βόρειου και δυτικού Pat Sin Leng Range. Διακρίνονται επίσης μικρές περιοχές διαταραγμένης βλάστησης στα βόρεια. Σημάδια πυρκαγιών και κατολισθήσεις σε έρευνες πεδίου, ιδιαίτερα κατά μήκος του δυτικού κομματιού.

Στην Εικόνα 4 παρουσιάζεται ένα έγχρωμο σύνθετο με τη χρήση του εγγύς υπέρυθρου, του πράσινου και του μπλε καναλιού του δέκτη του δορυφόρου IKONOS. Με κόκκινο χρώμα απεικονίζεται η υγιής βλάστηση, ενώ με κίτρινο και μπλε χρώμα απογυμνωμένες πλαγιές λόφων.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις24.jpg]]

Εικόνα 4: Έγχρωμο σύνθετο - IKONOS απεικόνιση. Το κίτρινο πλαίσιο φαίνεται στην Εικόνα 5, ενώ το μπλε πλαίσιο στην Εικόνα 6.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις25.jpg]]

Εικόνα 5: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση διαβρωμένων επιφανειών και διαταραγμένης βλάστησης

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις26.jpg]]

Εικόνα 6: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση των σημαδιών από κατολισθήσεις σε μια απογυμνωμένη περιοχή. Αξίζει η παρατήρηση της απουσίας σημαδιών κατολισθήσεων σε περιοχές που καλύπτονται από υγιή βλάστηση (κόκκινο χρώμα).

Από την ανάλυση των παραπάνω απεικονίσεων, προκύπτει ότι παρατηρείται μια συσχέτιση των κατολισθήσεων με τις απογυμνωμένες πλαγιές, και επομένως με τις περιοχές με διαταραγμένη βλάστηση (π.χ. καμένη).

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εξαγωγή συμπερασμάτων σε σχέση με τη θετική συσχέτιση μεταξύ στοιχείων όπως η διαταραγμένη βλάστηση, οι απογυμνωμένες πλαγιές και η εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, αποτελεί σημαντικό εύρημα όσον αφορά την πρόβλεψη κατολισθήσεων σε επιρρεπή εδάφη στην περιοχή του Hong Kong. Η παρούσα εφαρμογή επικεντρώνεται στη χρήση δεδομένων από τους δορυφόρους LANDSAT TM και IKONOS, ωστόσο θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και άλλα δεδομένα για τη χαρτογράφηση των μεταβολών του φυσικού εδάφους και των βαθέων διαβρώσεων, οι οποίοι ενδεχομένως να αποτελούν επιπλέον παράγοντες που προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθήσεων.

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στη διαχείριση φυσικών καταστροφών: η μελέτη περίπτωσης της κατολίσθησης στο όρος Mangart

2011-02-11T17:06:50Z

Garapost:

[[category:Κατολισθήσεις ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Kristof Ostir, Tatjana Veljanovski

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η μελέτη της κατολίσθησης στο όρος Mangart της Σλοβενίας μέσα από την επεξεργασία και ανάλυση δορυφορικών απεικονίσεων.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της εφαρμογής είναι η κατάδειξη της χρησιμότητας και σημαντικότητας της τεχνολογίας της Τηλεπισκόπησης καθώς και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στη διαχείριση φυσικών καταστροφών.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Μία από τις σημαντικότερες εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης είναι η περίπτωση των φυσικών καταστροφών, όπου οι δορυφορικές απεικονίσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προειδοποίηση σε σχέση με την εκδήλωση επικίνδυνων φαινομένων, την αξιολόγηση των ζημιών, καθώς και την υποστήριξη όσον αφορά το σχεδιασμό επιχειρήσεων διάσωσης. Ένας, ωστόσο, συνδυασμός της Τηλεπισκόπησης με τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) συνιστά ένα πολλά υποσχόμενο εργαλείο στη διαχείριση των φυσικών πόρων και των περιβαλλοντικών ζητημάτων.

<big>''' ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter'''</big>

Για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας, οι δορυφορικές εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν αποκτήθηκαν από το ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter, που βρίσκεται επίσημα σε λειτουργία από τις 1 Νοεμβρίου του 2000. Ένας από τους βασικούς στόχους του είναι η παροχή ενός ενιαίου συστήματος για την απόκτηση της απαραίτητης πληροφορίας από εκείνους που έχουν υποστεί φυσικές ή ανθρωπογενείς καταστροφές. Από την αρχή της εφαρμογής του, έχει δραστηριοποιηθεί περισσότερες από 100 φορές, με τις κυριότερες εφαρμογές του να σχετίζονται με την παρατήρηση φαινομένων όπως σεισμοί, πλημμύρες, καταιγίδες, ηφαίστεια, κατολισθήσεις, πετρελαιοκηλίδες, πυρκαγιές (Εικόνα 1).

[[Εικόνα:Kat11.JPG]]

Εικόνα 1: Δράσεις του ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter ανά κατηγορία.

<big>''' Μελέτη περίπτωσης: Η κατολίσθηση στο όρος Mangart της Σλοβενίας'''</big>

Η μεγάλη κατολίσθηση στις πλαγιές του όρους Mangart στη βορειοδυτική Σλοβενία (Εικόνα 2) συνέβη στη νύχτα της 16ης προς τη 17η του Νοεμβρίου του 2000, μετά από μερικές εβδομάδες ισχυρών βροχοπτώσεων, προκαλώντας 7 θανάτους και εκτεταμένες ζημιές.

[[Εικόνα:Kat12.JPG]]

Εικόνα 2: Θέση της κατολίσθησης (όρος Mangart - Σλοβενία)

Η γεωλογική σύνθεση του εδάφους, η σημαντική σεισμική δραστηριότητα που χαρακτηρίζει την ευρύτερη περιοχή και η έντονη βροχόπτωση αποτελούν τους βασικούς πιθανότητα λόγους που οδήγησαν στα κατολισθητικά φαινόμενα στην περιοχή.

<big>''' Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων - επεξεργασία και χρήση των δορυφορικών απεικονίσεων'''</big>

Τα σημαντικότερα δορυφορικά συστήματα που χρησιμοποιήθηκαν είναι τα παρακάτω:

• LANDSAT

• SPOT

• ERS

• RANDSAT

Χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 13 δορυφορικές εικόνες, οι οποίες απεικονίζουν την περιοχή κατά την περίοδο 1992-2000. Πιο συγκεκριμένα:

• 5 εικόνες ERS (ERS 1 και 2)

• 2 εικόνες RADSAT

• 4 εικόνες SPOT (2 παγχρωματικές και 2 πολυφασματικές)

• 2 εικόνες LANDSAT

Αξίζει να αναφέρουμε ότι η πρώτη δορυφορική απεικόνιση της ευρύτερης περιοχής μετά την εκδήλωση της κατολίσθησης (ERS-2 απεικόνιση) αποκτήθηκε μία εβδομάδα μετά το συμβάν. Μετά, λοιπόν, από μια αρχική οπτική επεξεργασία των εικόνων της περιοχής μετά το συμβάν (ERS-2 στις 24 Νοεμβρίου 2000, RADSAT στις 1 Δεκεμβρίου 2000, SPOT στις 29 Νοεμβρίου 2000), η κατολίσθηση εντοπίσθηκε με άμεσο ή έμμεσο τρόπο. Ακολούθησε μετασχηματισμός των εικόνων στο εθνικό σύστημα (η προβολή Gauss-Kreuger του ελλειψοειδούς Bessel), και εισαγωγή τους σε ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών, παράλληλα με όλες τις άλλες διαθέσιμες πληροφορίες (π.χ. LANDSAT απεικονίσεις).

[[Εικόνα:Kat13.JPG]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση της περιοχής μελέτης μέσω του δορυφόρου SPOT (29 Νοεμβρίου 2000)

<big>''' Χρησιμότητα δεκτών/καναλιών'''</big>

Οι απεικονίσεις ERS χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για την παραγωγή ενός Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους (InSAR DEM 25 είναι το τελικό μοντέλο που δημιουργήθηκε), καθώς και για την παρακολούθηση των ιδιοκτησιών γης τη στιγμή της κατολίσθησης.

Οι απεικονίσεις RADSAT χαρακτηρίζονται από υψηλή χωρική ανάλυση, προσφέροντας πιο καθαρά αποτελέσματα σε σχέση με τις απεικονίσεις ERS, παρά το γεγονός ότι το ανάγλυφο στην περιοχή του όρους Mangart είναι πολύ έντονο, κάτι το οποίο προκαλεί προβλήματα στους δορυφόρους ραντάρ.

Η επεξεργασία των απεικονίσεων του δορυφόρου SPOT έδωσε περισσότερο λεπτομερείς πληροφορίες σε σχέση με τις συνέπειες της καταστροφής. Χρησιμοποιήθηκαν 2 παγχρωματικές (21 Αυγούστου 2000 και 29 Νοεμβρίου 2000) και 2 πολυφασματικές απεικονίσεις (19 Αυγούστου 2000 και 29 Νοεμβρίου 2000) SPOT για τον εντοπισμό της κατολίσθησης και την αξιολόγηση της επίδρασης του φαινομένου στο φυσικό περιβάλλον, συγκρίνοντας την κατάσταση πριν και μετά την εκδήλωσή του.

<big>''' Δορυφορικά δεδομένα, Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) και Ανάλυση'''</big>

Όλες οι διαθέσιμες δορυφορικές απεικονίσεις καθώς και άλλα στοιχεία όπως το ψηφιακό μοντέλο εδάφους, ενσωματώθηκαν σε μια βάση δεδομένων για τη αξιοποίησή τους σε ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών. Με τον τρόπο αυτό προσδιορίσθηκε με ακρίβεια η θέση της κατολίσθησης καθώς και η περιοχή η οποία επηρεάσθηκε άμεσα από το φαινόμενο.

Από την ανάλυση των συνόλου των δεδομένων προέκυψε ότι η συνολική περιοχή της κατολίσθησης εκτιμάται στα 25.7 εκτάρια, ενώ η επιπλέον περιοχή της κοιλάδας που γνώρισε σημαντικές καταστροφές φτάνει τα 50.1 εκτάρια (σύνολο 75.8 εκτάρια). Ακόμη, προσδιορίστηκε το υψόμετρο το υψόμετρο της περιοχής εκδήλωσης του φαινομένου στα 1.400 περίπου μέτρα, ενώ το υψόμετρο των περιοχών που επηρεάσθηκαν από το συμβάν ανέρχεται στα 800 περίπου μέτρα.

Δημιουργήθηκε ένας χάρτης κλίσεων με βάση τα υψόμετρα της περιοχής, ενώ παράχθηκε ακόμη ένας χάρτης χρήσεων γης μετά από ένα συνδυασμό απεικονίσεων των δορυφόρων SPOT και LANDSAT εφαρμόζοντας τη μέθοδο της επιβλεπόμενης ταξινόμησης. Δημιουργήθηκαν με τον τρόπο αυτό 10 κατηγορίες χρήσεων γης (Πίνακας 1).

[[Εικόνα:Kat14.JPG]]

Πίνακας 1: Κατηγορίες χρήσεων γης στην περιοχή επιρροής του φαινομένου

Ένα ακόμη στοιχείο που προκύπτει μετά από λεπτομερής ανάλυση σχετίζεται με τις αλλαγές στο φυσικό περιβάλλον που προέκυψαν από το συμβάν. Στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται οι κατηγορίες χρήσεων γης που καταστράφηκαν.

[[Εικόνα:Kat15.JPG]]

Πίνακας 2: Περιοχές που καταστράφηκαν ανά κατηγορίες χρήσεων γης - έκταση (γίνεται διαχωρισμός μεταξύ των περιοχών όπου εκδηλώθηκε η κατολίσθηση και εκείνων των περιοχών οι οποίες επηρεάσθηκαν από το φαινόμενο)

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εφαρμογή αυτή καταδεικνύει την αξία των δορυφορικών δεδομένων στην παρακολούθηση και διαχείριση φυσικών καταστροφών, αποδεικνύοντας παράλληλα τη χρησιμότητα του ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Charter. Η Τηλεπισκόπηση μπορεί, λοιπόν, να αποτελέσει ένας σημαντικό εργαλείο για την ανάπτυξη ενός συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης καταστροφικών φαινομένων.

Ανίχνευση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας μέσω της Τηλεπισκόπησης: Η μελέτη περίπτωσης της περιοχής Sabah στη Μαλαισία'

2011-02-11T17:04:06Z

Garapost:

Αρχείο:Κατολισθήσεις16.jpg

2011-02-11T16:56:58Z

Garapost:

Αρχείο:Κατολισθήσεις10.jpg

2011-02-11T16:53:38Z

Garapost:

Αρχείο:Κατολισθήσεις8.jpg

2011-02-11T16:52:54Z

Garapost:

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών

2011-02-11T16:28:40Z

Garapost:

[[category:Δασικές Πυρκαγιές ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Brigitte Leblon

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της εφαρμογής αποτελεί μια ανασκόπηση μεθόδων για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών μέσα από την εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της εφαρμογής αποτελεί μια διερεύνηση της μεθοδολογίας μέσω της χρήσης διαφορετικών δορυφορικών δεδομένων, για τη χαρτογράφηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, κυρίως της βλάστησης, ενός παράγοντα ιδιαίτερα σημαντικού για την ανάφλεξη και εξάπλωση πυρκαγιών σε δασικές περιοχές.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η ανάφλεξη και η εξάπλωση των δασικών πυρκαγιών εξαρτώνται κυρίως από το ποσοστό υγρασίας της βλάστησης και τις καιρικές συνθήκες, καθώς και από τα χαρακτηριστικά των καύσιμων υλικών και την τοπογραφίας της περιοχής. Η πλειοψηφία των επιχειρησιακών συστημάτων διαβάθμισης του κινδύνου πυρκαγιών δίνουν εκτιμήσεις για συγκεκριμένες θέσεις (σημεία), ωστόσο είναι απαραίτητο να υπάρχει μια παρεμβολή μεταξύ των σημειακών θέσεων ώστε να γίνονται υποθέσεις σχετικά με τον κίνδυνο εκδήλωσης πυρκαγιών για μεγαλύτερες γεωγραφικές ενότητες. Ωστόσο, τέτοιους είδους παρεμβολές είναι δυνατό να μη λαμβάνουν, για παράδειγμα, υπόψη τους ενδεχόμενες μεταβολές στις περιβαλλοντικές συνθήκες, στοιχείο που επηρεάζει σημαντικά τη δυνατότητα εκδήλωσης πυρκαγιάς.

Έτσι, τα δεδομένα από δορυφορικά συστήματα προσφέρουν τη δυνατότητα αντιμετώπισης παρόμοιων περιορισμών. Σημαντικό πλεονέκτημα της μεθόδου αποτελεί το γεγονός ότι μπορεί να λαμβάνονται πληροφορίες για περιοχές οι οποίες είναι ιδιαίτερα απομακρυσμένες και δύσκολα προσβάσιμες. Σημαντικοί παράγοντες για την εξάπλωση πυρκαγιών, όπως ο τύπος των καύσιμων υλικών, μπορούν να χαρτογραφηθούν μέσω υψηλής χωρικής ανάλυσης οπτικών δορυφορικών απεικονίσεων και ραντάρ. Οι χάρτες αυτοί μπορούν στη συνέχεια να συνδυαστούν με μια σειρά άλλων παραμέτρων που επιτείνουν τον κίνδυνο πυρκαγιών, όπως είναι το ανάγλυφο της περιοχής, η εγγύτητα σε δρόμους και σε αστικές περιοχές, κ.λπ.

Ένας ακόμη σημαντικός παράγοντας στον οποίο επικεντρώνεται η παρούσα εφαρμογή είναι τα ποσοστά νερού και υγρασίας της βλάστησης. Η κριτική δίνει έμφαση στη ΄΄ζωντανή΄΄ βλάστηση (LFM - Live Fuel Moisture), αφού η ΄΄νεκρή΄΄ βλάστηση (DFM - Dead Fuel Moisture) μπορεί να εντοπιστεί με βάση τις καιρικές συνθήκες και τα χαρακτηριστικά των καύσιμων υλικών.

Σε πολλές από τις έρευνες που αξιολογήθηκαν, τα χαρακτηριστικά της ΄΄ζωντανής΄΄ βλάστησης ποσοτικοποιήθηκαν μέσω της περιεκτικότητας σε υγρασία (FMC - fuel moisture content) ή μέσω υπολογισμού του πάχους του νερού (EWT - equivalent water thickness).

Η εργασία αποτελεί μια συνέχεια της κριτικής του Leblon (2001), προσφέροντας νέα παραδείγματα εφαρμογών απεικονίσεων των δορυφόρων NOAA - AVHRR και SAR για την παρακολούθηση της υγρασίας στα καύσιμα υλικά (βλάστηση), ιδιαίτερα στα σκανδιναβικά δάση.

<big>''' Χρήση δορυφορικών απεικονίσεων (ανιχνεύοντας την ανακλώμενη φυσική ακτινοβολία - Optical Remote Sensing) '''</big>

Οι πρώτες εφαρμογές για την παρακολούθηση των συνθηκών υγρασίας των καύσιμων υλικών χρησιμοποίησαν κυρίως απεικονίσεις NOAA - AVHRR, με τη χρήση του δείκτη βλάστησης NDVI. Ωστόσο, ο δείκτης αυτός σχετίζεται μόνο έμμεσα με την υγρασία της βλάστησης, αφού ουσιαστικά μετράει τα επίπεδα πρασίνου και τη δραστηριότητα της χλωροφύλλης της χλωρίδας. Μια καλύτερη χρήση του δείκτη θα μπορούσε να σχετίζεται με τη χαρτογράφηση χρονικά της δραστηριότητας των φυλλοβόλων δέντρων, ενός παράγοντα κρίσιμου για τη διαχείριση των πυρκαγιών, και αυτό γιατί συνδέεται με συμβάντα εκδήλωσης πυρκαγιών σε μικτά-φυλλοβόλα δάση.
Η υγρασία των καύσιμων υλικών πιθανότατα να μπορεί να εκτιμηθεί καλύτερα με τη χρήση υπερφασματικών δεδομένων, που μπορεί να προέρχονται από αερομεταφερόμενα συστήματα.

<big>''' Θερμικές υπέρυθρες απεικονίσεις'''</big>

Ο προσδιορισμός της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ εδάφους και ατμόσφαιρας αποτελεί ένα καλύτερο φασματικό δείκτη για την παρακολούθηση της κατάστασης των φυτών όσον αφορά τα επίπεδα υγρασίας.

Μέσα από τη χρήση θερμικών υπέρυθρων απεικονίσεων του δορυφόρου NOAA - AVHRR ήταν δυνατός ο υπολογισμός των θερμοκρασιών της επιφάνειας, που σχετίζονται αναλυτικά με μεταβλητές που επηρεάζουν την υγρασία της επιφάνειας, όπως η εξατμισοδιαπνοή. Μέσα από την αναλυτική διαδικασία εξισώσεων ενέργειας υπολογίστηκε ο λόγος μεταξύ της πραγματικής και μιας ενδεχόμενης εξατμισοδιαπνοής (AET/PET), μέσω καθημερινών απεικονίσεων NOAA - AVHRR για θερμοκρασίες επιφάνειας εδάφους και ατμόσφαιρας. Ο λόγος αυτός υπολογίστηκε από παρόμοιες απεικονίσεις των βόρειων αρκτικών δασών του Καναδά και συσχετίστηκε με FWI δείκτες. Στον υπολογισμό του παραπάνω λόγου, ο δείκτης NDVI μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στον υπολογισμό της ροής θερμότητας του εδάφους και των αεροδυναμικών αντιστάσεων.

<big>''' Συνδυασμός NDVI και θερμικών απεικονίσεων NOAA-AVHRR'''</big>

Όλο και περισσότερες έρευνες σχετικές με την παρακολούθηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, και πιο συγκεκριμένα της βλάστησης, συνδυάζουν τη χρήση του δείκτη βλάστησης NDVI και θερμικών απεικονίσεων NOAA - AVHRR. Αυτή η απόκτηση επιπλέον πληροφορίας προς επεξεργασία δεν συνεπάγεται επιπλέον κόστος, εφόσον τα δύο αυτά είδη απεικονίσεων παράγονται την ίδια στιγμή από μια σειρά υφιστάμενων δορυφορικών συστημάτων, όπως είναι οι NOAA-AVHRR, LANDSAT-TM, ATSR-2, RESURS-01, METEOSAT, GOES. Μάλιστα, οι ακρίβεια των εκτιμήσεων πρόκειται να ενισχυθεί μελλοντικά με τη χρήση δορυφόρων όπως ο νέος LANDSAT-TM, EOS-ASTER, EOS-MODIS.

Ένας σημαντικός περιορισμός που απορρέει από τη χρήση ενεργών δεκτών (καταγράφουν μια φυσική ακτινοβολία) και θερμικών υπέρυθρων δεδομένων είναι η διαθεσιμότητα των απεικονίσεων, η οποία εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες και τις συνθήκες φωτισμού (π.χ. ύπαρξη συννέφων).

<big>''' Απεικονίσεις Radar (Δεδομένα παθητικών δεκτών) '''</big>
Για τον παραπάνω λόγο, ένα επιχειρησιακό σύστημα παρακολούθησης της υγρασίας των καύσιμων υλικών μέσω δορυφορικών δεδομένων είναι η αξιοποίηση απεικονίσεων radar (Radar Images). Οι απεικονίσεις αυτές έχουν το πλεονέκτημα της καλύτερης χωρικής ανάλυσης, ενώ μπορεί να αποκτηθούν ακόμη και κατά την περίοδο όπου επικρατούν νεφώσεις, είναι επομένως διαθέσιμες ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες.
Ωστόσο, η διαθεσιμότητά τους μπορεί να περιοριστεί λόγω του μεγαλύτερου κύκλου επανάληψης των δορυφόρων αυτών. Έτσι, ο δορυφόρος ERS-1 έχει κύκλο 35 ημερών, και μερικές φορές ακόμη μεγαλύτερο, και αυτό γιατί συχνά λαμβάνει απεικονίσεις και κατά τη διάρκεια της νύχτας. Η διάρκεια του κύκλου αυτού είναι μικρότερη για το δορυφόρο RADSAT-1.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Το πιο πολλά υποσχόμενο εργαλείο παρακολούθησης του κινδύνου πυρκαγιάς μέσα από δορυφορικές απεικονίσεις συνίσταται σε ένα συνδυασμό εικόνων που προκύπτουν από δέκτες οι οποίοι λαμβάνουν μια φυσική ακτινοβολία, θερμικών υπέρυθρων απεικονίσεων και εικόνων radar. Οι περισσότερες από τις έρευνες στη βιβλιογραφία σχετικά με τον κίνδυνο πυρκαγιών βασίζονται στην εκτίμηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, ενός παράγοντα που επηρεάζει το φαινόμενο.

Τηλεπισκόπηση και μοντελοποίηση των πυρκαγιών

2011-02-11T16:24:35Z

Garapost:

[[category:Δασικές Πυρκαγιές ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Michele A. Kuester, John Marshall, William J. Emery

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Προσομοίωση - πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η προσπάθεια μιας παράλληλης χρησιμοποίησης ενός αριθμητικού μοντέλου προσομοίωσης σε συνδυασμό με τη χρήση δορυφορικών απεικονίσεων για την παρακολούθηση και πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών, καθώς και η εξαγωγή συγκριτικών αποτελεσμάτων.

<big>''' Μελέτη Περίπτωσης'''</big>

Η πυρκαγιά στην περιοχή του Άσπεν, η οποία έκαιγε από τις 17 Ιουνίου έως τις 11 Ιουλίου του έτους 2003, στα όρη βόρεια της πόλης του Τούκσον στην Αριζόνα, αποτέλεσε τη μελέτη περίπτωσης της παρούσας εργασίας. Η πυρκαγιά τέθηκε υπό έλεγχο ουσιαστικά στις 1 Ιουλίου. Οι επιπτώσεις της ήταν ιδιαίτερα σημαντικές για το περιβάλλον της ευρύτερης περιοχής. Χαρακτηριστικά, κάηκαν 84,750 στρέμματα δασικής γης ενώ καταστράφηκαν περίπου 350 κτίρια στις γύρω περιοχές. Το κόστος αντιμετώπισης και κατάσβεσης της πυρκαγιάς έφτασε συνολικά τα 17 εκ. δολάρια.

<big>''' Μεθοδολογία - Παρατήρηση της Πυρκαγιάς'''</big>

Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές απεικονίσεις από τους δέκτες των δορυφόρων Quickbird και NOAA-AVHRR. Η ικανότητα υψηλής ανάλυσης που χαρακτηρίζει τις δορυφορικές εικόνες του δορυφόρου Quickbird δίνει τη δυνατότητα εντοπισμού με ακρίβεια της θέσης της πηγής της πυρκαγιάς, ενώ οι μικρότερης χωρικής ανάλυσης εικόνες AVHRR μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της χρονικής εξέλιξης του καπνού της πυρκαγιάς.

Ο δέκτης του δορυφόρου Quickbird:

4 πολυφασματικά κανάλια με 2.8 μ χωρική ανάλυση, στα 450-520 nm, 520-600 nm, 630-690 nm, 760-900 nm (μπλε, πράσινο, κόκκινο και εγγύς υπέρυθρο (NIR) κανάλι αντίστοιχα).

[[Εικόνα:Py1.JPG]]

Εικόνα 1: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird της 21ης του Ιουνίου του 2003
.

[[Εικόνα:Py12.JPG]]

Εικόνα 2: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird της 1ης του Ιουλίου του 2003 - παρατηρούνται μεγάλη διασπορά και χαμηλά επίπεδα καπνού (μετακίνηση καπνού προς τα νοτιοανατολικά.

Ο δέκτης AVHRR-2 (που χρησιμοποιήθηκε στην προκειμένη περίπτωση):

5 φασματικά κανάλια με οριζόντια χωρική ανάλυση 1 km, στα 580-680 nm, 725-1100 nm, 3550-3930 nm, 10300-11300 nm και 11500-12500 nm (κόκκινο, εγγύς υπέρυθρο (NIR), μέσο υπέρυθρο (MIR) και δύο θερμικά υπέρυθρα κανάλια (TIR)).

Χρησιμοποιήθηκε ο δείκτης βλάστησης (NDVI), αφού αποτελεί ένα εργαλείο χρήσιμο για την πρόβλεψη και χαρτογράφηση του καπνού της πυρκαγιάς.

Το αριθμητικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία είναι το NFSPUFF, το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί κυρίως από την Εθνική Υπηρεσία Δασών των Η.Π.Α. (National Forest Service) για την πρόβλεψη της εξέλιξης του καπνού ελεγχόμενων πυρκαγιών. Για την καλύτερη εφαρμογή του μοντέλου, ήταν σημαντική η συλλογή πληροφορίας σε σχέση με το προφίλ των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή. Έτσι, η απαραίτητη αυτή πληροφορία ανακτήθηκε από το Εθνικό Κέντρο Πρόβλεψης Περιβάλλοντος (National Center for Environmental Prediction - NCEP).

[[Εικόνα:Py3.JPG]]

Εικόνα 3: Σύγκριση εφαρμογής του δείκτη βλάστησης NDVI σε απεικόνιση AVHRR με τα αποτελέσματα εφαρμογής του μοντέλου - με τρίγωνα παρουσιάζεται ο καπνός που εντοπίστηκε χρησιμοποιώντας μια τεχνική κατώτατου ορίου στα AVHRR δεδομένα, ενώ με κύκλους φαίνονται τα αποτελέσματα του μοντέλου.

Στην εικόνα που ακολουθεί φαίνεται ότι το νέφος καπνού στην περίπτωση της πυρκαγιάς του Άσπεν φτάνει σε υψόμετρο 2.500 μέτρων πάνω από το έδαφος, ένα σημείο όπου σύμφωνα και με τα διαθέσιμα δεδομένα από το NCEP η ένταση των ανέμων αυξάνει σημαντικά.

[[Εικόνα:Py14.JPG]]

Εικόνα 4: Από αποτελέσματα του μοντέλου προκύπτει ότι στις 21 Ιουνίου του 2003 το νέφος καπνού φτάνει σε ένα υψόμετρο περίπου 16.000 πόδια πάνω από το επίπεδο της θάλασσας (περίπου 2.500 μέτρα πάνω από το επίπεδο του εδάφους.

Παρατηρώντας την δορυφορική απεικόνιση της Εικόνας 2, φαίνεται ότι ο καπνός μετακινείται σταδιακά με κατεύθυνση προς νότια και ανατολικά. Ουσιαστικά, τη συγκεκριμένη ημερομηνία στην οποία αναφέρεται η απεικόνιση, η πυρκαγιά έκαιγε λιγότερο. Παρά το γεγονός ότι τα επίπεδα καπνού στην περίπτωση αυτή δεν έφταναν σε σημαντικό υψόμετρο, ακόμη και η χαμηλότερη ένταση των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή θα είχε σαν αποτέλεσμα θεωρητικά το νέφος καπνού να ακολουθεί μια κατεύθυνση βόρεια και ανατολική.
Η νοτιοανατολική κατεύθυνση του νέφους δηλώνει τη σημαντική επιρροή της τοπογραφίας και του ανάγλυφου της περιοχής στις περιπτώσεις όπου τα επίπεδα καπνού κινούνται σε χαμηλό υψόμετρο.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εφαρμογή του μοντέλου NFSPUFF μπόρεσε να προσομοιώσει το νέφος του καπνού της πυρκαγιάς στην περιοχή του Άσπεν, όπως παρατηρήθηκε στις απεικονίσεις από δύο δορυφόρους, στις περιπτώσεις κατά τις οποίες η πυρκαγιά ήταν πολύ δυνατή, με αποτέλεσμα τα νέφη καπνού να είναι ικανά να φτάνουν σε ένα σχετικά μεγάλο υψόμετρο, όπου οι δυνατοί άνεμοι προκαλούν την οριζόντια μεταφορά και διασπορά τους.

Επομένως, το μοντέλο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της συμπεριφοράς πυρκαγιών και του νέφους καπνού στα αρχικά κυρίως στάδια εκδήλωσης της πυρκαγιάς, καθώς και για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του φαινομένου για μέχρι και 24 ώρες, εφόσον είναι διαθέσιμες πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο όσον αφορά το προφίλ των ανέμων της περιοχής.
Όσο η ένταση της πυρκαγιάς μειωνόταν και επικρατούσαν συνθήκες χαμηλών ανέμων, οι προσομοιώσεις του μοντέλου γινόταν λιγότερο ακριβείς όσον αφορά την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του νέφους καπνού, ενώ η τοπογραφία της επιφάνειας της περιοχής διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην κατεύθυνση της κίνησης του νέφους και τη διασπορά του.

Τηλεπισκόπηση και μοντελοποίηση των πυρκαγιών

2011-02-11T16:23:28Z

Garapost:

[[category:Δασικές Πυρκαγιές ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Michele A. Kuester, John Marshall, William J. Emery

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Προσομοίωση - πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η προσπάθεια μιας παράλληλης χρησιμοποίησης ενός αριθμητικού μοντέλου προσομοίωσης σε συνδυασμό με τη χρήση δορυφορικών απεικονίσεων για την παρακολούθηση και πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών, καθώς και η εξαγωγή συγκριτικών αποτελεσμάτων.

<big>''' Μελέτη Περίπτωσης'''</big>

Η πυρκαγιά στην περιοχή του Άσπεν, η οποία έκαιγε από τις 17 Ιουνίου έως τις 11 Ιουλίου του έτους 2003, στα όρη βόρεια της πόλης του Τούκσον στην Αριζόνα, αποτέλεσε τη μελέτη περίπτωσης της παρούσας εργασίας. Η πυρκαγιά τέθηκε υπό έλεγχο ουσιαστικά στις 1 Ιουλίου. Οι επιπτώσεις της ήταν ιδιαίτερα σημαντικές για το περιβάλλον της ευρύτερης περιοχής. Χαρακτηριστικά, κάηκαν 84,750 στρέμματα δασικής γης ενώ καταστράφηκαν περίπου 350 κτίρια στις γύρω περιοχές. Το κόστος αντιμετώπισης και κατάσβεσης της πυρκαγιάς έφτασε συνολικά τα 17 εκ. δολάρια.

<big>''' Μεθοδολογία - Παρατήρηση της Πυρκαγιάς'''</big>

Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές απεικονίσεις από τους δέκτες των δορυφόρων Quickbird και NOAA-AVHRR. Η ικανότητα υψηλής ανάλυσης που χαρακτηρίζει τις δορυφορικές εικόνες του δορυφόρου Quickbird δίνει τη δυνατότητα εντοπισμού με ακρίβεια της θέσης της πηγής της πυρκαγιάς, ενώ οι μικρότερης χωρικής ανάλυσης εικόνες AVHRR μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της χρονικής εξέλιξης του καπνού της πυρκαγιάς.

Ο δέκτης του δορυφόρου Quickbird:

4 πολυφασματικά κανάλια με 2.8 μ χωρική ανάλυση, στα 450-520 nm, 520-600 nm, 630-690 nm, 760-900 nm (μπλε, πράσινο, κόκκινο και εγγύς υπέρυθρο (NIR) κανάλι αντίστοιχα).

[[Εικόνα:Py1.JPG]]

Εικόνα 1: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird στις 21ης του Ιουνίου του 2003
.

[[Εικόνα:Py12.JPG]]

Εικόνα 2: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird στις 1ης του Ιουλίου του 2003 - παρατηρούνται μεγάλη διασπορά και χαμηλά επίπεδα καπνού (μετακίνηση καπνού προς τα νοτιοανατολικά.

Ο δέκτης AVHRR-2 (που χρησιμοποιήθηκε στην προκειμένη περίπτωση):

5 φασματικά κανάλια με οριζόντια χωρική ανάλυση 1 km, στα 580-680 nm, 725-1100 nm, 3550-3930 nm, 10300-11300 nm και 11500-12500 nm (κόκκινο, εγγύς υπέρυθρο (NIR), μέσο υπέρυθρο (MIR) και δύο θερμικά υπέρυθρα κανάλια (TIR)).

Χρησιμοποιήθηκε ο δείκτης βλάστησης (NDVI), αφού αποτελεί ένα εργαλείο χρήσιμο για την πρόβλεψη και χαρτογράφηση του καπνού της πυρκαγιάς.

Το αριθμητικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία είναι το NFSPUFF, το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί κυρίως από την Εθνική Υπηρεσία Δασών των Η.Π.Α. (National Forest Service) για την πρόβλεψη της εξέλιξης του καπνού ελεγχόμενων πυρκαγιών. Για την καλύτερη εφαρμογή του μοντέλου, ήταν σημαντική η συλλογή πληροφορίας σε σχέση με το προφίλ των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή. Έτσι, η απαραίτητη αυτή πληροφορία ανακτήθηκε από το Εθνικό Κέντρο Πρόβλεψης Περιβάλλοντος (National Center for Environmental Prediction - NCEP).

[[Εικόνα:Py3.JPG]]

Εικόνα 3: Σύγκριση εφαρμογής του δείκτη βλάστησης NDVI σε απεικόνιση AVHRR με τα αποτελέσματα εφαρμογής του μοντέλου - με τρίγωνα παρουσιάζεται ο καπνός που εντοπίστηκε χρησιμοποιώντας μια τεχνική κατώτατου ορίου στα AVHRR δεδομένα, ενώ με κύκλους φαίνονται τα αποτελέσματα του μοντέλου.

Στην εικόνα που ακολουθεί φαίνεται ότι το νέφος καπνού στην περίπτωση της πυρκαγιάς του Άσπεν φτάνει σε υψόμετρο 2.500 μέτρων πάνω από το έδαφος, ένα σημείο όπου σύμφωνα και με τα διαθέσιμα δεδομένα από το NCEP η ένταση των ανέμων αυξάνει σημαντικά.

[[Εικόνα:Py14.JPG]]

Εικόνα 4: Από αποτελέσματα του μοντέλου προκύπτει ότι στις 21 Ιουνίου του 2003 το νέφος καπνού φτάνει σε ένα υψόμετρο περίπου 16.000 πόδια πάνω από το επίπεδο της θάλασσας (περίπου 2.500 μέτρα πάνω από το επίπεδο του εδάφους.

Παρατηρώντας την δορυφορική απεικόνιση της Εικόνας 2, φαίνεται ότι ο καπνός μετακινείται σταδιακά με κατεύθυνση προς νότια και ανατολικά. Ουσιαστικά, τη συγκεκριμένη ημερομηνία στην οποία αναφέρεται η απεικόνιση, η πυρκαγιά έκαιγε λιγότερο. Παρά το γεγονός ότι τα επίπεδα καπνού στην περίπτωση αυτή δεν έφταναν σε σημαντικό υψόμετρο, ακόμη και η χαμηλότερη ένταση των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή θα είχε σαν αποτέλεσμα θεωρητικά το νέφος καπνού να ακολουθεί μια κατεύθυνση βόρεια και ανατολική.
Η νοτιοανατολική κατεύθυνση του νέφους δηλώνει τη σημαντική επιρροή της τοπογραφίας και του ανάγλυφου της περιοχής στις περιπτώσεις όπου τα επίπεδα καπνού κινούνται σε χαμηλό υψόμετρο.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εφαρμογή του μοντέλου NFSPUFF μπόρεσε να προσομοιώσει το νέφος του καπνού της πυρκαγιάς στην περιοχή του Άσπεν, όπως παρατηρήθηκε στις απεικονίσεις από δύο δορυφόρους, στις περιπτώσεις κατά τις οποίες η πυρκαγιά ήταν πολύ δυνατή, με αποτέλεσμα τα νέφη καπνού να είναι ικανά να φτάνουν σε ένα σχετικά μεγάλο υψόμετρο, όπου οι δυνατοί άνεμοι προκαλούν την οριζόντια μεταφορά και διασπορά τους.

Επομένως, το μοντέλο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της συμπεριφοράς πυρκαγιών και του νέφους καπνού στα αρχικά κυρίως στάδια εκδήλωσης της πυρκαγιάς, καθώς και για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του φαινομένου για μέχρι και 24 ώρες, εφόσον είναι διαθέσιμες πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο όσον αφορά το προφίλ των ανέμων της περιοχής.
Όσο η ένταση της πυρκαγιάς μειωνόταν και επικρατούσαν συνθήκες χαμηλών ανέμων, οι προσομοιώσεις του μοντέλου γινόταν λιγότερο ακριβείς όσον αφορά την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του νέφους καπνού, ενώ η τοπογραφία της επιφάνειας της περιοχής διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην κατεύθυνση της κίνησης του νέφους και τη διασπορά του.

Ανίχνευση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας μέσω της Τηλεπισκόπησης: Η μελέτη περίπτωσης της περιοχής Sabah στη Μαλαισία'

2011-02-11T08:14:10Z

Garapost:

Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong Kong

2011-02-11T08:09:15Z

Garapost:

[[category:Κατολισθήσεις ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

V.K. Vohora, S.L. Donoghue

<big>''' Αντικείμενο της Εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη του φαινομένου των κατολισθήσεων στην περιοχή του Hong Kong.

<big>''' Στόχος της Εφαρμογής'''</big>

Σκοπός της παρούσας εργασίας αποτελεί η χρήση δορυφορικών εικόνων για την απεικόνιση κατολισθητικών φαινομένων μικρής κλίμακας στην περιοχή, η αναγνώριση μέσω μεθόδων τηλεπισκόπησης περιοχών που εμφανίζουν κάποια διατάραξη όσον αφορά τη βλάστηση, καθώς και απογυμνωμένων περιοχών (π.χ. λόγω πυρκαγιών), και η διερεύνηση της συσχέτισης των παραγόντων αυτών με τη δημιουργία των προϋποθέσεων για την εμφάνιση κατολισθήσεων στην περιοχή.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η πόλη του Hong Kong χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερα μεγάλη πληθυσμιακή πυκνότητα, με το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού να συγκεντρώνεται στις παράκτιες ζώνες. Οι έντονες κλίσεις που συναντώνται εντός μιας ζώνης λίγων χιλιομέτρων από τα αστικά κέντρα, το υγρό τροπικό κλίμα, αποτελούν προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, ενώ οι έντονα σημαδεμένες βουνοπλαγιές συνιστούν μαρτυρίες σχετικά με την ταχύτητα και δριμύτητα των φαινομένων αυτών. Η έντονη ανάγκη για επέκταση του ζωτικού χώρου, έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία υποδομών όλο και πιο κοντά σε περιοχές με εντονότερο ανάγλυφο. Οι υποδομές αυτές είτε έχουν επηρεασθεί από την εκδήλωση τέτοιων φαινομένων, είτε αντιμετωπίζουν τον κίνδυνο μελλοντικά να έρθουν αντιμέτωπες με αυτά.

<big>''' Ανασκόπιση'''</big>

Ένα πολύ σημαντικό μέρος του ‘φυσικού’ εδάφους του Hong Kong (με τον όρο αυτό εννοούμε το έδαφος που δεν έχει επηρεασθεί ή καλύτερα τροποποιηθεί από την ανθρώπινη δραστηριότητα) χαρακτηρίζεται ως οριακά σταθερό. Μεταξύ των ετών 1945 και 1997 έχουν καταγραφεί περίπου 27.000 κατολισθήσεις στα εδάφη αυτά. Με πρωτοβουλία του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Hong Kong έχει συνταχθεί μια απογραφή των κατολισθητικών φαινομένων στο ‘φυσικό’ έδαφος της περιοχής (Natural Terrain Landslide Inventory - NTLI) για την περίοδο 1945-2000, μέσα από τη χρήση αεροφωτογραφιών από μεγάλο υψόμετρο, ενώ υπάρχει και βάση δεδομένων όπου οι αεροφωτογραφιές που έχουν χρησιμοποιηθεί είναι χαμηλού υψομέτρου. Οι περιορισμοί που προκύπτουν είναι σημαντικοί στην περίπτωση του NTLI (π.χ. χαμηλά επίπεδα των αεροφωτογραφιών, σκιές στο έδαφος, κ.α.), ενώ θα μπορούσε να γίνει μια συμπλήρωση των στοιχείων με νέα σε σχέση με το ιστορικό βροχοπτώσεων της περιοχής καθώς με στοιχεία όσον αφορά αλλαγές του περιβάλλοντος (π.χ. πυρκαγιές που έχουν εκδηλωθεί λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων).

Ωστόσο, ιδιαίτερα σημαντική είναι η υιοθέτηση της τηλεπισκόπισης για την παρατήρηση δορυφορικών απεικονίσεων, για την αντιμετώπιση των περιορισμών του προγράμματος χαρτογράφησης των κατολισθήσεων.
Όσον αφορά τους δείκτες βλάστησης, δείκτες βασισμένοι σε δορυφορικές απεικονίσεις στο εγγύς υπέρυθρο και στο κόκκινο μήκος κύματος, χρησιμοποιούνται ευρέως σα μέτρα για την πυκνότητα της βλάστησης, ενώ ιδιαίτερα σημαντική είναι η δυνατότητα διαχωρισμού της υγιούς βλάστησης από τη νεκρή, καμένη ή άρρωστη βλάστηση. Η χρήση απεικονίσεων LANDSAT TM δίνει τη δυνατότητα αυτή. Ένας πολύ κοινός δείκτης βλάστησης είναι ο NDVI (τιμές μεταξύ -1 και +1).

<big>''' Περιοχή Μελέτης'''</big>

Περιοχή μελέτης της παρούσας εργασίας αποτελεί η περιοχή του Pat Sin Leng Range, μια περιοχή όπου συναντώνται οι βέλτιστοι παράγοντες για την ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας (γεωλογία, τοπογραφία - ανάγλυφο, βλάστηση, ιστορικό πυρκαγιών).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις21.jpg]]

Εικόνα 1: Περιοχή Μελέτης - Pat Sin Leng Range

<big>''' Είδη δορυφόρων ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• Δορυφόρος LANDSAT TM

• Δορυφόρος IKONOS

<big>''' Μεθοδολογία'''</big>

Η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για την αναγνώριση περιοχών που εμφανίζουν διαταραγμένη βλάστηση, καθώς και περιοχών με σημάδια πυρκαγιάς, για την ανίχνευση κατολισθητικών φαινομένων, συνίσταται στα βήματα που ακολουθούν:

• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDVI, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,

• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,

• Αναγνώριση σημαδιών στις απεικονίσεις NDMIDIR και σύγκριση των τιμών του δείκτη με τις απεικονίσεις NDVI,

• Παραγωγή έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων με τη χρήση πολυφασματικών δεομένων από το δορυφόρο IKONOS για την αναγνώριση των κατολισθήσεων,

• Εντοπισμός σημαδιών πυρκαγιάς στις απεικονίσεις NDMIDIR,

• Επί τόπου έλεγχος (έλεγχος στο πεδίο) για την επιβεβαίωση των κατολισθητικών φαινομένων και των σημαδιών από πυρκαγιές.

Τα κανάλια TM5 (εγγύς υπέρυθρο) και TM7 (μέσο υπέρυθρο) του δορυφόρου LANDSAT TM που χρησιμοποιήθηκαν στην εφαρμογή αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για τη δημιουργία δεικτών βλάστησης, με σκοπό την αναγνώριση της άρρωστης ή καμένης βλάστησης. Δύο δείκτες προσδιορίστηκαν στην εφαρμογή:

• Ο δείκτης NDVI

• Ο δείκτης NDMIDIR

Ακόμη, τα δεδομένα του δορυφόρου IKONOS μπορεί να είναι απεικονίσεις στο ορατό φως και στο εγγύς υπέρυθρο, και χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων για τον εντοπισμό καταλισθητικών φαινομένων. Η φασματική ανάλυση των δεκτών/καναλιών που χρησιμοποιήθηκαν είναι της τάξης των 30 και 4 μέτρων (δορυφόροι LANDSAT TM και IKONOS αντίστοιχα).

<big>''' Αποτελέσματα και Συζήτηση'''</big>

Μέσω της απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR είναι δυνατό να γίνει μια καλύτερη διάκριση του σθένους της βλάστησης (διάκριση υγιούς από ασθενή βλάστηση) σε σχέση τις απεικονίσεις με τη χρήση του δείκτη NDVI (Εικόνες 2 και 3).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις22.jpg]]

Εικόνα 2: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDVI για την παρουσίαση της υγιούς βλάστησης (περιοχές με έντονο τόνο του άσπρου).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις23.jpg]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR για την αναγνώριση πιθανών σημαδιών πυρκαγιών κατά μήκος του βόρειου και δυτικού Pat Sin Leng Range. Διακρίνονται επίσης μικρές περιοχές διαταραγμένης βλάστησης στα βόρεια. Σημάδια πυρκαγιών και κατολισθήσεις σε έρευνες πεδίου, ιδιαίτερα κατά μήκος του δυτικού κομματιού.

Στην Εικόνα 4 παρουσιάζεται ένα έγχρωμο σύνθετο με τη χρήση του εγγύς υπέρυθρου, του πράσινου και του μπλε καναλιού του δέκτη του δορυφόρου IKONOS. Με κόκκινο χρώμα απεικονίζεται η υγιής βλάστηση, ενώ με κίτρινο και μπλε χρώμα απογυμνωμένες πλαγιές λόφων.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις24.jpg]]

Εικόνα 4: Έγχρωμο σύνθετο - IKONOS απεικόνιση. Το κίτρινο πλαίσιο φαίνεται στην Εικόνα 5, ενώ το μπλε πλαίσιο στην Εικόνα 6.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις25.jpg]]

Εικόνα 5: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση διαβρωμένων επιφανειών και διαταραγμένης βλάστησης

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις26.jpg]]

Εικόνα 6: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση των σημαδιών από κατολισθήσεις σε μια απογυμνωμένη περιοχή. Αξίζει η παρατήρηση της απουσίας σημαδιών κατολισθήσεων σε περιοχές που καλύπτονται από υγιή βλάστηση (κόκκινο χρώμα).

Από την ανάλυση των παραπάνω απεικονίσεων, προκύπτει ότι παρατηρείται μια συσχέτιση των κατολισθήσεων με τις απογυμνωμένες πλαγιές, και επομένως με τις περιοχές με διαταραγμένη βλάστηση (π.χ. καμένη).

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εξαγωγή συμπερασμάτων σε σχέση με τη θετική συσχέτιση μεταξύ στοιχείων όπως η διαταραγμένη βλάστηση, οι απογυμνωμένες πλαγιές και η εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, αποτελεί σημαντικό εύρημα όσον αφορά την πρόβλεψη κατολισθήσεων σε επιρρεπή εδάφη στην περιοχή του Hong Kong. Η παρούσα εφαρμογή επικεντρώνεται στη χρήση δεδομένων από τους δορυφόρους LANDSAT TM και IKONOS, ωστόσο θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και άλλα δεδομένα για τη χαρτογράφηση των μεταβολών του φυσικού εδάφους και των βαθέων διαβρώσεων, οι οποίοι ενδεχομένως να αποτελούν επιπλέον παράγοντες που προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθήσεων.

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στη διαχείριση φυσικών καταστροφών: η μελέτη περίπτωσης της κατολίσθησης στο όρος Mangart

2011-02-11T08:03:16Z

Garapost:

Τηλεπισκόπηση και μοντελοποίηση των πυρκαγιών

2011-02-11T07:57:01Z

Garapost:

[[category:Δασικές Πυρκαγιές ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Michele A. Kuester, John Marshall, William J. Emery

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Προσομοίωση - πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η προσπάθεια μιας παράλληλης χρησιμοποίησης ενός αριθμητικού μοντέλου προσομοίωσης σε συνδυασμό με τη χρήση δορυφορικών απεικονίσεων για την παρακολούθηση και πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών, καθώς και η εξαγωγή συγκριτικών αποτελεσμάτων.

<big>''' Μελέτη Περίπτωσης'''</big>

Η πυρκαγιά στην περιοχή του Άσπεν, η οποία έκαιγε από τις 17 Ιουνίου έως τις 11 Ιουλίου του έτους 2003, στα όρη βόρεια της πόλης του Τούκσον στην Αριζόνα, αποτέλεσε τη μελέτη περίπτωσης της παρούσας εργασίας. Η πυρκαγιά τέθηκε υπό έλεγχο ουσιαστικά στις 1 Ιουλίου. Οι επιπτώσεις της ήταν ιδιαίτερα σημαντικές για το περιβάλλον της ευρύτερης περιοχής. Χαρακτηριστικά, κάηκαν 84,750 στρέμματα δασικής γης ενώ καταστράφηκαν περίπου 350 κτίρια στις γύρω περιοχές. Το κόστος αντιμετώπισης και κατάσβεσης της πυρκαγιάς έφτασε συνολικά τα 17 εκ. δολάρια.

<big>''' Μεθοδολογία - Παρατήρηση της Πυρκαγιάς'''</big>

Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές απεικονίσεις από τους δέκτες των δορυφόρων Quickbird και NOAA-AVHRR. Η ικανότητα υψηλής ανάλυσης που χαρακτηρίζει τις δορυφορικές εικόνες του δορυφόρου Quickbird δίνει τη δυνατότητα εντοπισμού με ακρίβεια της θέσης της πηγής της πυρκαγιάς, ενώ οι μικρότερης χωρικής ανάλυσης εικόνες AVHRR μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της χρονικής εξέλιξης του καπνού της πυρκαγιάς.
Ο δέκτης του δορυφόρου Quickbird:
4 πολυφασματικά κανάλια με 2.8 μ χωρική ανάλυση, στα 450-520 nm, 520-600 nm, 630-690 nm, 760-900 nm (μπλε, πράσινο, κόκκινο και εγγύς υπέρυθρο (NIR) κανάλι αντίστοιχα).

[[Εικόνα:Py1.JPG]]

Εικόνα 1: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird στις 21ης του Ιουνίου του 2003
.

[[Εικόνα:Py12.JPG]]

Εικόνα 2: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird στις 1ης του Ιουλίου του 2003 - παρατηρούνται μεγάλη διασπορά και χαμηλά επίπεδα καπνού (μετακίνηση καπνού προς τα νοτιοανατολικά.

Ο δέκτης AVHRR-2 (που χρησιμοποιήθηκε στην προκειμένη περίπτωση):
5 φασματικά κανάλια με οριζόντια χωρική ανάλυση 1 km, στα 580-680 nm, 725-1100 nm, 3550-3930 nm, 10300-11300 nm και 11500-12500 nm (κόκκινο, εγγύς υπέρυθρο (NIR), μέσο υπέρυθρο (MIR) και δύο θερμικά υπέρυθρα κανάλια (TIR)).
Χρησιμοποιήθηκε ο δείκτης βλάστησης (NDVI), αφού αποτελεί ένα εργαλείο χρήσιμο για την πρόβλεψη και χαρτογράφηση του καπνού της πυρκαγιάς.
Το αριθμητικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία είναι το NFSPUFF, το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί κυρίως από την Εθνική Υπηρεσία Δασών των Η.Π.Α. (National Forest Service) για την πρόβλεψη της εξέλιξης του καπνού ελεγχόμενων πυρκαγιών. Για την καλύτερη εφαρμογή του μοντέλου, ήταν σημαντική η συλλογή πληροφορίας σε σχέση με το προφίλ των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή. Έτσι, η απαραίτητη αυτή πληροφορία ανακτήθηκε από το Εθνικό Κέντρο Πρόβλεψης Περιβάλλοντος (National Center for Environmental Prediction - NCEP).

[[Εικόνα:Py3.JPG]]

Εικόνα 3: Σύγκριση εφαρμογής του δείκτη βλάστησης NDVI σε απεικόνιση AVHRR με τα αποτελέσματα εφαρμογής του μοντέλου - με τρίγωνα παρουσιάζεται ο καπνός που εντοπίστηκε χρησιμοποιώντας μια τεχνική κατώτατου ορίου στα AVHRR δεδομένα, ενώ με κύκλους φαίνονται τα αποτελέσματα του μοντέλου.

Στην εικόνα που ακολουθεί φαίνεται ότι το νέφος καπνού στην περίπτωση της πυρκαγιάς του Άσπεν φτάνει σε υψόμετρο 2.500 μέτρων πάνω από το έδαφος, ένα σημείο όπου σύμφωνα και με τα διαθέσιμα δεδομένα από το NCEP η ένταση των ανέμων αυξάνει σημαντικά.

[[Εικόνα:Py14.JPG]]

Εικόνα 4: Από αποτελέσματα του μοντέλου προκύπτει ότι στις 21 Ιουνίου του 2003 το νέφος καπνού φτάνει σε ένα υψόμετρο περίπου 16.000 πόδια πάνω από το επίπεδο της θάλασσας (περίπου 2.500 μέτρα πάνω από το επίπεδο του εδάφους.

Παρατηρώντας την δορυφορική απεικόνιση της Εικόνας 2, φαίνεται ότι ο καπνός μετακινείται σταδιακά με κατεύθυνση προς νότια και ανατολικά. Ουσιαστικά, τη συγκεκριμένη ημερομηνία στην οποία αναφέρεται η απεικόνιση, η πυρκαγιά έκαιγε λιγότερο. Παρά το γεγονός ότι τα επίπεδα καπνού στην περίπτωση αυτή δεν έφταναν σε σημαντικό υψόμετρο, ακόμη και η χαμηλότερη ένταση των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή θα είχε σαν αποτέλεσμα θεωρητικά το νέφος καπνού να ακολουθεί μια κατεύθυνση βόρεια και ανατολική.
Η νοτιοανατολική κατεύθυνση του νέφους δηλώνει τη σημαντική επιρροή της τοπογραφίας και του ανάγλυφου της περιοχής στις περιπτώσεις όπου τα επίπεδα καπνού κινούνται σε χαμηλό υψόμετρο.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εφαρμογή του μοντέλου NFSPUFF μπόρεσε να προσομοιώσει το νέφος του καπνού της πυρκαγιάς στην περιοχή του Άσπεν, όπως παρατηρήθηκε στις απεικονίσεις από δύο δορυφόρους, στις περιπτώσεις κατά τις οποίες η πυρκαγιά ήταν πολύ δυνατή, με αποτέλεσμα τα νέφη καπνού να είναι ικανά να φτάνουν σε ένα σχετικά μεγάλο υψόμετρο, όπου οι δυνατοί άνεμοι προκαλούν την οριζόντια μεταφορά και διασπορά τους.

Επομένως, το μοντέλο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της συμπεριφοράς πυρκαγιών και του νέφους καπνού στα αρχικά κυρίως στάδια εκδήλωσης της πυρκαγιάς, καθώς και για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του φαινομένου για μέχρι και 24 ώρες, εφόσον είναι διαθέσιμες πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο όσον αφορά το προφίλ των ανέμων της περιοχής.
Όσο η ένταση της πυρκαγιάς μειωνόταν και επικρατούσαν συνθήκες χαμηλών ανέμων, οι προσομοιώσεις του μοντέλου γινόταν λιγότερο ακριβείς όσον αφορά την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του νέφους καπνού, ενώ η τοπογραφία της επιφάνειας της περιοχής διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην κατεύθυνση της κίνησης του νέφους και τη διασπορά του.

Τηλεπισκόπηση και μοντελοποίηση των πυρκαγιών

2011-02-11T07:52:37Z

Garapost:

[[category:Δασικές Πυρκαγιές ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Michele A. Kuester, John Marshall, William J. Emery

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Προσομοίωση - πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η προσπάθεια μιας παράλληλης χρησιμοποίησης ενός αριθμητικού μοντέλου προσομοίωσης σε συνδυασμό με τη χρήση δορυφορικών απεικονίσεων για την παρακολούθηση και πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών, καθώς και η εξαγωγή συγκριτικών αποτελεσμάτων.

<big>''' Μελέτη Περίπτωσης'''</big>

Η πυρκαγιά στην περιοχή του Άσπεν, η οποία έκαιγε από τις 17 Ιουνίου έως τις 11 Ιουλίου του έτους 2003, στα όρη βόρεια της πόλης του Τούκσον στην Αριζόνα, αποτέλεσε τη μελέτη περίπτωσης της παρούσας εργασίας. Η πυρκαγιά τέθηκε υπό έλεγχο ουσιαστικά στις 1 Ιουλίου. Οι επιπτώσεις της ήταν ιδιαίτερα σημαντικές για το περιβάλλον της ευρύτερης περιοχής. Χαρακτηριστικά, κάηκαν 84,750 στρέμματα δασικής γης ενώ καταστράφηκαν περίπου 350 κτίρια στις γύρω περιοχές. Το κόστος αντιμετώπισης και κατάσβεσης της πυρκαγιάς έφτασε συνολικά τα 17 εκ. δολάρια.

<big>''' Μεθοδολογία - Παρατήρηση της Πυρκαγιάς'''</big>

Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές απεικονίσεις από τους δέκτες των δορυφόρων Quickbird και NOAA-AVHRR. Η ικανότητα υψηλής ανάλυσης που χαρακτηρίζει τις δορυφορικές εικόνες του δορυφόρου Quickbird δίνει τη δυνατότητα εντοπισμού με ακρίβεια της θέσης της πηγής της πυρκαγιάς, ενώ οι μικρότερης χωρικής ανάλυσης εικόνες AVHRR μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της χρονικής εξέλιξης του καπνού της πυρκαγιάς.
Ο δέκτης του δορυφόρου Quickbird:
4 πολυφασματικά κανάλια με 2.8 μ χωρική ανάλυση, στα 450-520 nm, 520-600 nm, 630-690 nm, 760-900 nm (μπλε, πράσινο, κόκκινο και εγγύς υπέρυθρο (NIR) κανάλι αντίστοιχα).

[[Εικόνα:Py1.JPG]]

Εικόνα 1: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird στις 21ης του Ιουνίου του 2003
.

[[Εικόνα:Py12.JPG]]

Εικόνα 2: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird στις 1ης του Ιουλίου του 2003 - παρατηρούνται μεγάλη διασπορά και χαμηλά επίπεδα καπνού (μετακίνηση καπνού προς τα νοτιοανατολικά).

Ο δέκτης AVHRR-2 (που χρησιμοποιήθηκε στην προκειμένη περίπτωση):
5 φασματικά κανάλια με οριζόντια χωρική ανάλυση 1 km, στα 580-680 nm, 725-1100 nm, 3550-3930 nm, 10300-11300 nm και 11500-12500 nm (κόκκινο, εγγύς υπέρυθρο (NIR), μέσο υπέρυθρο (MIR) και δύο θερμικά υπέρυθρα κανάλια (TIR)).
Χρησιμοποιήθηκε ο δείκτης βλάστησης (NDVI), αφού αποτελεί ένα εργαλείο χρήσιμο για την πρόβλεψη και χαρτογράφηση του καπνού της πυρκαγιάς.
Το αριθμητικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία είναι το NFSPUFF, το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί κυρίως από την Εθνική Υπηρεσία Δασών των Η.Π.Α. (National Forest Service) για την πρόβλεψη της εξέλιξης του καπνού ελεγχόμενων πυρκαγιών. Για την καλύτερη εφαρμογή του μοντέλου, ήταν σημαντική η συλλογή πληροφορίας σε σχέση με το προφίλ των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή. Έτσι, η απαραίτητη αυτή πληροφορία ανακτήθηκε από το Εθνικό Κέντρο Πρόβλεψης Περιβάλλοντος (National Center for Environmental Prediction - NCEP).

[[Εικόνα:Py3.JPG]]

Εικόνα 3: Σύγκριση εφαρμογής του δείκτη βλάστησης NDVI σε απεικόνιση AVHRR με τα αποτελέσματα εφαρμογής του μοντέλου - με τρίγωνα παρουσιάζεται ο καπνός που εντοπίστηκε χρησιμοποιώντας μια τεχνική κατώτατου ορίου στα AVHRR δεδομένα, ενώ με κύκλους φαίνονται τα αποτελέσματα του μοντέλου.

Στην εικόνα που ακολουθεί φαίνεται ότι το νέφος καπνού στην περίπτωση της πυρκαγιάς του Άσπεν φτάνει σε υψόμετρο 2.500 μέτρων πάνω από το έδαφος, ένα σημείο όπου σύμφωνα και με τα διαθέσιμα δεδομένα από το NCEP η ένταση των ανέμων αυξάνει σημαντικά.

[[Εικόνα:Py14.JPG]]

Εικόνα 4: Από αποτελέσματα του μοντέλου προκύπτει ότι στις 21 Ιουνίου του 2003 το νέφος καπνού φτάνει σε ένα υψόμετρο περίπου 16.000 πόδια πάνω από το επίπεδο της θάλασσας (περίπου 2.500 μέτρα πάνω από το επίπεδο του εδάφους).

Παρατηρώντας την δορυφορική απεικόνιση της Εικόνας 2, φαίνεται ότι ο καπνός μετακινείται σταδιακά με κατεύθυνση προς νότια και ανατολικά. Ουσιαστικά, τη συγκεκριμένη ημερομηνία στην οποία αναφέρεται η απεικόνιση, η πυρκαγιά έκαιγε λιγότερο. Παρά το γεγονός ότι τα επίπεδα καπνού στην περίπτωση αυτή δεν έφταναν σε σημαντικό υψόμετρο, ακόμη και η χαμηλότερη ένταση των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή θα είχε σαν αποτέλεσμα θεωρητικά το νέφος καπνού να ακολουθεί μια κατεύθυνση βόρεια και ανατολική.
Η νοτιοανατολική κατεύθυνση του νέφους δηλώνει τη σημαντική επιρροή της τοπογραφίας και του ανάγλυφου της περιοχής στις περιπτώσεις όπου τα επίπεδα καπνού κινούνται σε χαμηλό υψόμετρο.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εφαρμογή του μοντέλου NFSPUFF μπόρεσε να προσομοιώσει το νέφος του καπνού της πυρκαγιάς στην περιοχή του Άσπεν, όπως παρατηρήθηκε στις απεικονίσεις από δύο δορυφόρους, στις περιπτώσεις κατά τις οποίες η πυρκαγιά ήταν πολύ δυνατή, με αποτέλεσμα τα νέφη καπνού να είναι ικανά να φτάνουν σε ένα σχετικά μεγάλο υψόμετρο, όπου οι δυνατοί άνεμοι προκαλούν την οριζόντια μεταφορά και διασπορά τους. Επομένως, το μοντέλο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της συμπεριφοράς πυρκαγιών και του νέφους καπνού στα αρχικά κυρίως στάδια εκδήλωσης της πυρκαγιάς, καθώς και για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του φαινομένου για μέχρι και 24 ώρες, εφόσον είναι διαθέσιμες πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο όσον αφορά το προφίλ των ανέμων της περιοχής.
Όσο η ένταση της πυρκαγιάς μειωνόταν και επικρατούσαν συνθήκες χαμηλών ανέμων, οι προσομοιώσεις του μοντέλου γινόταν λιγότερο ακριβείς όσον αφορά την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του νέφους καπνού, ενώ η τοπογραφία της επιφάνειας της περιοχής διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην κατεύθυνση της κίνησης του νέφους και τη διασπορά του.

Ανίχνευση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας μέσω της Τηλεπισκόπησης: Η μελέτη περίπτωσης της περιοχής Sabah στη Μαλαισία'

2011-02-10T18:34:12Z

Garapost:

[[category:Ωκεανοί και Ακτές ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Asmala Ahmad, Noorazuan Hashim, Laili Nordin

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η μελέτη του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας στην περιοχή Sabah της Μαλαισίας μέσα από την εφαρμογή μεθόδων Τηλεπισκόπησης.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εφαρμογής είναι η διερεύνηση της δυνατότητας ενίσχυσης της πληροφορίας σχετικά με το φαινόμενο της κόκκινης παλίρροιας μέσα από τη χρήση δορυφορικών απεικονίσεων, καθώς και η εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων όσον αφορά τη διαχείριση μελλοντικά του φαινομένου.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Το φυτοπλαγκτόν, και επομένως τα φύκη και οι κοινότητες που σχηματίζουν αποτελούν, ουσιαστικά, τη βάση της θαλάσσιας τροφικής αλυσίδας. Ο εντοπισμός και η παρακολούθηση των κοινοτήτων αυτών είναι ζωτικής σημασίας για χώρες οι οποίες εξαρτώνται από την αλιεία, αφού κάτι τέτοιο είναι σημαντικό για τον εντοπισμό αλιευτικών πεδίων. Ωστόσο, υπάρχουν και φύκη που είναι επιβλαβή για τον άνθρωπο. Οι όροι ‘Κόκκινη Παλίρροια’ (Red Tide) και ‘Επιβλαβείς Αποικίες Φυκών’ (Harmful Algal Bloom - HAB) έχουν χρησιμοποιηθεί για την αναφορά στα επιβλαβή φύκη. Αξίζει να αναφέρουμε ότι αρκετές από τις αποικίες φυτοπλαγκτόν δεν εμφανίζουν κόκκινο χρώμα, αλλά μπορεί να είναι γκρι, καφέ ή μπορεί να μην έχουν καθόλου χρώμα. Έτσι, ο όρος HAB είναι πιο δημοφιλής, περιγράφοντας με ακρίβεια το φαινόμενο, αναφερόμενος σε αποικίες οι οποίες με άμεσο ή έμμεσο τρόπο προκαλούν δυσφορία ή επιφέρουν τοξικές επιδράσεις στον άνθρωπο.
Τα φαινόμενα αυτά μπορούν να βλάψουν την υδρόβια ζωή μειώνοντας τις συγκεντρώσεις οξυγόνου στους ωκεανούς, ενώ οι τοξίνες που παράγονται από μια τέτοια αποικία μπορούν να συσσωρεύονται στην τροφική αλυσίδα και τελικά να καταναλώνονται από τον άνθρωπο προκαλώντας σημαντικές επιπλοκές στην υγεία.
Στη νοτιοανατολική Ασία τέτοιου είδους φαινόμενα έχουν παρατηρηθεί σε αρκετά παράκτια ύδατα περιοχών όπως οι Φιλιππίνες και η Μαλαισία.

<big>''' Το σύστημα παρακολούθησης του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας στην περιοχή Sabah'''</big>

Παρά το γεγονός ότι εμφανίσεις του φαινομένου σημειώνονται με συνέπεια κάθε χρόνο στην περιοχή Sabah της Μαλαισίας, ωστόσο μόλις ελάχιστες φορές έχουν σημειωθεί σοβαρές εστίες μέχρι σήμερα. Το σύστημα παρακολούθησης του φαινομένου είναι σχεδιασμένο για τον προσδιορισμό της ύπαρξης του φαινομένου και ειδικότερα της παρουσίας PSP τοξικών υδρόβιων οργανισμών, μέσα από τη συλλογή ειδών που είναι επιρρεπή (μαλάκια, ψάρια) σε μια μόλυνση.
Σκοπός του Τμήματος Υγείας της περιοχής είναι η πρόληψη μιας μόλυνσης του τοπικού πληθυσμού, μέσα από την ενημέρωση του κοινού να μην συλλέγει, πουλάει ή καταναλώνει θαλασσινά που μπορεί να έχουν μολυνθεί. Μετά την πρώτη παρουσία του φαινομένου στην περιοχή το 1976, η ευαισθητοποίηση του κοινού έχει αυξηθεί σημαντικά όσον αφορά την εφαρμογή καλύτερων εναλλακτικών για τον εντοπισμό της κόκκινης παλίρροιας.
Πολλοί από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό του φαινομένου δεν εμφανίζουν τη δυνατότητα μιας έγκαιρης διάγνωσης όσον αφορά την ύπαρξη του, με αποτέλεσμα συχνά η επισήμανση της ύπαρξης του κινδύνου μιας ενδεχόμενης μόλυνσης να έρχεται μετά την εμφάνιση περιπτώσεων μόλυνσης των ανθρώπων.

<big>''' Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• SPOT 4

Ο πρώτος δορυφόρος SPOT, SPOT 1, εκτοξεύτηκε το Φεβρουάριο του 1986, ενώ στις 2 Μαΐου του 2002 εκτοξεύτηκε ο SPOT 5. Παρόλο που ο τελευταίος παρουσιάζει μια συνέχεια σε σχέση με τις προηγούμενες σειρές δορυφόρων, εμφανίζει υψηλότερη χωρική ανάλυση στα παγχρωματικά κανάλια (5 και 2,5 μέτρα), καθώς επίσης υψηλότερη χωρική ανάλυση στα 3 από τα 4 πολυφασματικά κανάλια (10 μέτρα).

<big>''' Μεθοδολογία - Μελέτη περίπτωσης'''</big>

Τα κανάλια μικρού μήκους κύματος του δορυφόρου SPOT 4 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση συμβάντων κόκκινης παλίρροιας που σχετίζονται με αποικίες πλαγκτόν χρώματος έντονου κόκκινου που απειλούν τις παράκτιες περιοχές της περιοχής Sabah το έτος 2000, η οποία και αποτελεί την περιοχή μελέτης της παρούσας εφαρμογής.
Χρησιμοποιήθηκε μια τροποποιημένη έκδοση ενός αλγόριθμου επεξεργασίας εικόνων κόκκινης παλίρροιας, για την εξαγωγή πληροφοριών σχετικά με το φαινόμενο:

[[Εικόνα:Gen100.JPG]]

Ο παραπάνω αλγόριθμος εφαρμόστηκε σε δεδομένα από το δορυφόρο SPOT 4 για τις 23 Φεβρουαρίου του 2000 για την περιοχή που φαίνεται και στην Εικόνα 1, και η οποία καλύπτει μια έκταση 400 km2 (περιοχή εντός του πλαισίου).

[[Εικόνα:Gen1.JPG]]

Εικόνα 1: Χάρτης της περιοχής Sabah και της περιοχής μελέτης

Η επεξεργασία των απεικονίσεων έγινε χρησιμοποιώντας το λογισμικό PCI EASI/PACE Version 7, στη συνέχεια τα δεδομένα ενισχύθηκαν με τη χρήση του αλγορίθμου που περιγράφηκε νωρίτερα και ταξινομήθηκαν χρησιμοποιώντας το σύστημα ταξινόμησης K-means. Λόγω των περιορισμένων δειγμάτων πληροφορίας σχετικά με το φαινόμενο όπως συλλέχτηκαν από τις αρμόδιες υπηρεσίες, δεν ήταν εφικτή μια σύγκριση μεταξύ των εκτιμήσεων του αλγορίθμου και της πραγματικότητας.

<big>''' Αποτελέσματα και συζήτηση'''</big>

Χρησιμοποιήθηκαν έγχρωμες σύνθετες απεικονίσεις του δορυφόρου SPOT 4 για την περιοχή οι οποίες είχαν ληφθεί σε διαφορετικές ημερομηνίες. Στην πρώτη περίπτωση η απεικόνιση αφορούσε την 7η του Σεπτέμβρη του 1997, μια ημερομηνία κατά την οποία η περιοχή χαρακτηριζόταν από απουσία του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας (Εικόνα 2). Στη δεύτερη περίπτωση, η απεικόνιση αφορούσε την 23η του Φεβρουαρίου του 2000, μια ημερομηνία κατά την οποία στην ίδια περιοχή είχε κάνει την εμφάνισή του το φαινόμενο (Εικόνα 3).

[[Εικόνα:Gen2.JPG]]

Εικόνα 2: Δορυφορική απεικόνιση SPOT 4 - 7 Σεπτεμβρίου 1997 - Στο κίτρινο πλαίσιο φαίνεται η περιοχή μελέτης η οποία χαρακτηρίζεται από απουσία κόκκινης παλίρροιας.

[[Εικόνα:Gen3.JPG]]

Εικόνα 3: Δορυφορική απεικόνιση SPOT 4 - 23 Φεβρουαρίου 2000 - Στο κίτρινο πλαίσιο
φαίνεται η περιοχή μελέτης: οι φωτεινές περιοχές υποδεικνύουν την παρουσία του φαινομένου.

Στην Εικόνα 4 που ακολουθεί φαίνεται η ταξινομημένη απεικόνιση της κόκκινης παλίρροιας. Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται η στατιστική ανάλυση της απεικόνισης αυτής.

[[Εικόνα:Gen4.JPG]]

Εικόνα 4: Εφαρμογή του αλγορίθμου και του συστήματος ταξινόμησης K-means στην απεικόνιση του SPOT 4 για την 23η Σεπτεμβρίου του 2000

[[Εικόνα:Gen5.JPG]]

Πίνακας 1: Αποτελέσματα της στατιστικής ανάλυσης για την ταξινομημένη απεικόνιση

Παρατηρούμε ότι περίπου το 10% της ταξινομημένης απεικόνισης προσδιορίζεται ως μολυσμένη περιοχή (Red Tide 1 και Red Tide 2). Ανθρωπογενείς δραστηριότητες στην περιοχή Sipitang - Beaufort όπως η υλοτομία, η γεωργία, η κατασκευή αυτοκινητοδρόμων, τα λατομεία ψαμμίτη, αναπτύχθηκαν σημαντικά στην περιοχή αυτή το έτος 2000. Τέτοιου είδους δραστηριότητες είναι υπεύθυνες για την αύξηση νιτρικών και συγκεντρώσεων φωσφόρου στο υδατικό περιβάλλον, και επομένως υπεύθυνες για την εμφάνιση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Τα αποτελέσματα της εφαρμογής αυτής καταδεικνύουν τη δυνατότητα προσδιορισμού ενός συμβάντος κόκκινης παλίρροιας μέσα από τη χρήση δεδομένων του δορυφόρου SPOT 4. Εκτιμήθηκε ότι περίπου μια έκταση 40 km2 (περίπου 10%) της περιοχής μελέτης που αναπαρίσταται στην απεικόνιση προσεβλήθη από το φαινόμενο της κόκκινης παλίρροιας το Φεβρουάριο του 2000. Ακόμη, προτείνεται μέσα από την εφαρμογή μια μελλοντική μελέτη να ενσωματώνει στοιχεία για το διαχωρισμό των πηγών και εστιών που μπορεί να προκαλούν το φαινόμενο καθώς και έρευνες πεδίου για την καταγραφή της υφιστάμενης κατάστασης των υδάτων.

Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong Kong

2011-02-10T18:29:28Z

Garapost:

[[category:Κατολισθήσεις ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

V.K. Vohora, S.L. Donoghue

<big>''' Αντικείμενο της Εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη του φαινομένου των κατολισθήσεων στην περιοχή του Hong Kong.

<big>''' Στόχος της Εφαρμογής'''</big>

Σκοπός της παρούσας εργασίας αποτελεί η χρήση δορυφορικών εικόνων για την απεικόνιση κατολισθητικών φαινομένων μικρής κλίμακας στην περιοχή, η αναγνώριση μέσω μεθόδων τηλεπισκόπησης περιοχών που εμφανίζουν κάποια διατάραξη όσον αφορά τη βλάστηση, καθώς και απογυμνωμένων περιοχών (π.χ. λόγω πυρκαγιών), και η διερεύνηση της συσχέτισης των παραγόντων αυτών με τη δημιουργία των προϋποθέσεων για την εμφάνιση κατολισθήσεων στην περιοχή.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η πόλη του Hong Kong χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερα μεγάλη πληθυσμιακή πυκνότητα, με το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού να συγκεντρώνεται στις παράκτιες ζώνες. Οι έντονες κλίσεις που συναντώνται εντός μιας ζώνης λίγων χιλιομέτρων από τα αστικά κέντρα, το υγρό τροπικό κλίμα, αποτελούν προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, ενώ οι έντονα σημαδεμένες βουνοπλαγιές συνιστούν μαρτυρίες σχετικά με την ταχύτητα και δριμύτητα των φαινομένων αυτών. Η έντονη ανάγκη για επέκταση του ζωτικού χώρου, έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία υποδομών όλο και πιο κοντά σε περιοχές με εντονότερο ανάγλυφο. Οι υποδομές αυτές είτε έχουν επηρεασθεί από την εκδήλωση τέτοιων φαινομένων, είτε αντιμετωπίζουν τον κίνδυνο μελλοντικά να έρθουν αντιμέτωπες με αυτά.

<big>''' Ανασκόπιση'''</big>

Ένα πολύ σημαντικό μέρος του ‘φυσικού’ εδάφους του Hong Kong (με τον όρο αυτό εννοούμε το έδαφος που δεν έχει επηρεασθεί ή καλύτερα τροποποιηθεί από την ανθρώπινη δραστηριότητα) χαρακτηρίζεται ως οριακά σταθερό. Μεταξύ των ετών 1945 και 1997 έχουν καταγραφεί περίπου 27.000 κατολισθήσεις στα εδάφη αυτά. Με πρωτοβουλία του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Hong Kong έχει συνταχθεί μια απογραφή των κατολισθητικών φαινομένων στο ‘φυσικό’ έδαφος της περιοχής (Natural Terrain Landslide Inventory - NTLI) για την περίοδο 1945-2000, μέσα από τη χρήση αεροφωτογραφιών από μεγάλο υψόμετρο, ενώ υπάρχει και βάση δεδομένων όπου οι αεροφωτογραφιές που έχουν χρησιμοποιηθεί είναι χαμηλού υψομέτρου. Οι περιορισμοί που προκύπτουν είναι σημαντικοί στην περίπτωση του NTLI (π.χ. χαμηλά επίπεδα των αεροφωτογραφιών, σκιές στο έδαφος, κ.α.), ενώ θα μπορούσε να γίνει μια συμπλήρωση των στοιχείων με νέα σε σχέση με το ιστορικό βροχοπτώσεων της περιοχής καθώς με στοιχεία όσον αφορά αλλαγές του περιβάλλοντος (π.χ. πυρκαγιές που έχουν εκδηλωθεί λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων).
Ωστόσο, ιδιαίτερα σημαντική είναι η υιοθέτηση της τηλεπισκόπισης για την παρατήρηση δορυφορικών απεικονίσεων, για την αντιμετώπιση των περιορισμών του προγράμματος χαρτογράφησης των κατολισθήσεων.
Όσον αφορά τους δείκτες βλάστησης, δείκτες βασισμένοι σε δορυφορικές απεικονίσεις στο εγγύς υπέρυθρο και στο κόκκινο μήκος κύματος, χρησιμοποιούνται ευρέως σα μέτρα για την πυκνότητα της βλάστησης, ενώ ιδιαίτερα σημαντική είναι η δυνατότητα διαχωρισμού της υγιούς βλάστησης από τη νεκρή, καμένη ή άρρωστη βλάστηση. Η χρήση απεικονίσεων LANDSAT TM δίνει τη δυνατότητα αυτή. Ένας πολύ κοινός δείκτης βλάστησης είναι ο NDVI (τιμές μεταξύ -1 και +1).

<big>''' Περιοχή Μελέτης'''</big>

Περιοχή μελέτης της παρούσας εργασίας αποτελεί η περιοχή του Pat Sin Leng Range, μια περιοχή όπου συναντώνται οι βέλτιστοι παράγοντες για την ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας (γεωλογία, τοπογραφία - ανάγλυφο, βλάστηση, ιστορικό πυρκαγιών).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις21.jpg]]

Εικόνα 1: Περιοχή Μελέτης - Pat Sin Leng Range

<big>''' Είδη δορυφόρων ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• Δορυφόρος LANDSAT TM

• Δορυφόρος IKONOS

<big>''' Μεθοδολογία'''</big>

Η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για την αναγνώριση περιοχών που εμφανίζουν διαταραγμένη βλάστηση, καθώς και περιοχών με σημάδια πυρκαγιάς, για την ανίχνευση κατολισθητικών φαινομένων, συνίσταται στα βήματα που ακολουθούν:

• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDVI, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,

• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,

• Αναγνώριση σημαδιών στις απεικονίσεις NDMIDIR και σύγκριση των τιμών του δείκτη με τις απεικονίσεις NDVI,

• Παραγωγή έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων με τη χρήση πολυφασματικών δεομένων από το δορυφόρο IKONOS για την αναγνώριση των κατολισθήσεων,

• Εντοπισμός σημαδιών πυρκαγιάς στις απεικονίσεις NDMIDIR,

• Επί τόπου έλεγχος (έλεγχος στο πεδίο) για την επιβεβαίωση των κατολισθητικών φαινομένων και των σημαδιών από πυρκαγιές.

Τα κανάλια TM5 (εγγύς υπέρυθρο) και TM7 (μέσο υπέρυθρο) του δορυφόρου LANDSAT TM που χρησιμοποιήθηκαν στην εφαρμογή αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για τη δημιουργία δεικτών βλάστησης, με σκοπό την αναγνώριση της άρρωστης ή καμένης βλάστησης. Δύο δείκτες προσδιορίστηκαν στην εφαρμογή:

• Ο δείκτης NDVI

• Ο δείκτης NDMIDIR

Ακόμη, τα δεδομένα του δορυφόρου IKONOS μπορεί να είναι απεικονίσεις στο ορατό φως και στο εγγύς υπέρυθρο, και χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων για τον εντοπισμό καταλισθητικών φαινομένων. Η φασματική ανάλυση των δεκτών/καναλιών που χρησιμοποιήθηκαν είναι της τάξης των 30 και 4 μέτρων (δορυφόροι LANDSAT TM και IKONOS αντίστοιχα).

<big>''' Αποτελέσματα και Συζήτηση'''</big>

Μέσω της απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR είναι δυνατό να γίνει μια καλύτερη διάκριση του σθένους της βλάστησης (διάκριση υγιούς από ασθενή βλάστηση) σε σχέση τις απεικονίσεις με τη χρήση του δείκτη NDVI (Εικόνες 2 και 3).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις22.jpg]]

Εικόνα 2: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDVI για την παρουσίαση της υγιούς βλάστησης (περιοχές με έντονο τόνο του άσπρου).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις23.jpg]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR για την αναγνώριση πιθανών σημαδιών πυρκαγιών κατά μήκος του βόρειου και δυτικού Pat Sin Leng Range. Διακρίνονται επίσης μικρές περιοχές διαταραγμένης βλάστησης στα βόρεια. Σημάδια πυρκαγιών και κατολισθήσεις σε έρευνες πεδίου, ιδιαίτερα κατά μήκος του δυτικού κομματιού.

Στην Εικόνα 4 παρουσιάζεται ένα έγχρωμο σύνθετο με τη χρήση του εγγύς υπέρυθρου, του πράσινου και του μπλε καναλιού του δέκτη του δορυφόρου IKONOS. Με κόκκινο χρώμα απεικονίζεται η υγιής βλάστηση, ενώ με κίτρινο και μπλε χρώμα απογυμνωμένες πλαγιές λόφων.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις24.jpg]]

Εικόνα 4: Έγχρωμο σύνθετο - IKONOS απεικόνιση. Το κίτρινο πλαίσιο φαίνεται στην Εικόνα 5, ενώ το μπλε πλαίσιο στην Εικόνα 6.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις25.jpg]]

Εικόνα 5: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση διαβρωμένων επιφανειών και διαταραγμένης βλάστησης

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις26.jpg]]

Εικόνα 6: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση των σημαδιών από κατολισθήσεις σε μια απογυμνωμένη περιοχή. Αξίζει η παρατήρηση της απουσίας σημαδιών κατολισθήσεων σε περιοχές που καλύπτονται από υγιή βλάστηση (κόκκινο χρώμα).

Από την ανάλυση των παραπάνω απεικονίσεων, προκύπτει ότι παρατηρείται μια συσχέτιση των κατολισθήσεων με τις απογυμνωμένες πλαγιές, και επομένως με τις περιοχές με διαταραγμένη βλάστηση (π.χ. καμένη).

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εξαγωγή συμπερασμάτων σε σχέση με τη θετική συσχέτιση μεταξύ στοιχείων όπως η διαταραγμένη βλάστηση, οι απογυμνωμένες πλαγιές και η εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, αποτελεί σημαντικό εύρημα όσον αφορά την πρόβλεψη κατολισθήσεων σε επιρρεπή εδάφη στην περιοχή του Hong Kong. Η παρούσα εφαρμογή επικεντρώνεται στη χρήση δεδομένων από τους δορυφόρους LANDSAT TM και IKONOS, ωστόσο θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και άλλα δεδομένα για τη χαρτογράφηση των μεταβολών του φυσικού εδάφους και των βαθέων διαβρώσεων, οι οποίοι ενδεχομένως να αποτελούν επιπλέον παράγοντες που προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθήσεων.

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στη διαχείριση φυσικών καταστροφών: η μελέτη περίπτωσης της κατολίσθησης στο όρος Mangart

2011-02-10T18:26:35Z

Garapost:

[[category:Κατολισθήσεις ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Kristof Ostir, Tatjana Veljanovski

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η μελέτη της κατολίσθησης στο όρος Mangart της Σλοβενίας μέσα από την επεξεργασία και ανάλυση δορυφορικών απεικονίσεων.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της εφαρμογής είναι η κατάδειξη της χρησιμότητας και σημαντικότητας της τεχνολογίας της Τηλεπισκόπησης καθώς και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στη διαχείριση φυσικών καταστροφών.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Μία από τις σημαντικότερες εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης είναι η περίπτωση των φυσικών καταστροφών, όπου οι δορυφορικές απεικονίσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προειδοποίηση σε σχέση με την εκδήλωση επικίνδυνων φαινομένων, την αξιολόγηση των ζημιών, καθώς και την υποστήριξη όσον αφορά το σχεδιασμό επιχειρήσεων διάσωσης. Ένας, ωστόσο, συνδυασμός της Τηλεπισκόπησης με τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) συνιστά ένα πολλά υποσχόμενο εργαλείο στη διαχείριση των φυσικών πόρων και των περιβαλλοντικών ζητημάτων.

<big>''' ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter'''</big>

Για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας, οι δορυφορικές εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν αποκτήθηκαν από το ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter, που βρίσκεται επίσημα σε λειτουργία από τις 1 Νοεμβρίου του 2000. Ένας από τους βασικούς στόχους του είναι η παροχή ενός ενιαίου συστήματος για την απόκτηση της απαραίτητης πληροφορίας από εκείνους που έχουν υποστεί φυσικές ή ανθρωπογενείς καταστροφές. Από την αρχή της εφαρμογής του, έχει δραστηριοποιηθεί περισσότερες από 100 φορές, με τις κυριότερες εφαρμογές του να σχετίζονται με την παρατήρηση φαινομένων όπως σεισμοί, πλημμύρες, καταιγίδες, ηφαίστεια, κατολισθήσεις, πετρελαιοκηλίδες, πυρκαγιές (Εικόνα 1).

[[Εικόνα:Kat11.JPG]]

Εικόνα 1: Δράσεις του ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter ανά κατηγορία.

<big>''' Μελέτη περίπτωσης: Η κατολίσθηση στο όρος Mangart της Σλοβενίας'''</big>

Η μεγάλη κατολίσθηση στις πλαγιές του όρους Mangart στη βορειοδυτική Σλοβενία (Εικόνα 2) συνέβη στη νύχτα της 16ης προς τη 17η του Νοεμβρίου του 2000, μετά από μερικές εβδομάδες ισχυρών βροχοπτώσεων, προκαλώντας 7 θανάτους και εκτεταμένες ζημιές.

[[Εικόνα:Kat12.JPG]]

Εικόνα 2: Θέση της κατολίσθησης (όρος Mangart - Σλοβενία)

Η γεωλογική σύνθεση του εδάφους, η σημαντική σεισμική δραστηριότητα που χαρακτηρίζει την ευρύτερη περιοχή και η έντονη βροχόπτωση αποτελούν τους βασικούς πιθανότητα λόγους που οδήγησαν στα κατολισθητικά φαινόμενα στην περιοχή.

<big>''' Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων - επεξεργασία και χρήση των δορυφορικών απεικονίσεων'''</big>

Τα σημαντικότερα δορυφορικά συστήματα που χρησιμοποιήθηκαν είναι τα παρακάτω:

• LANDSAT

• SPOT

• ERS

• RANDSAT

Χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 13 δορυφορικές εικόνες, οι οποίες απεικονίζουν την περιοχή κατά την περίοδο 1992-2000. Πιο συγκεκριμένα:

• 5 εικόνες ERS (ERS 1 και 2)

• 2 εικόνες RADSAT

• 4 εικόνες SPOT (2 παγχρωματικές και 2 πολυφασματικές)

• 2 εικόνες LANDSAT

Αξίζει να αναφέρουμε ότι η πρώτη δορυφορική απεικόνιση της ευρύτερης περιοχής μετά την εκδήλωση της κατολίσθησης (ERS-2 απεικόνιση) αποκτήθηκε μία εβδομάδα μετά το συμβάν. Μετά, λοιπόν, από μια αρχική οπτική επεξεργασία των εικόνων της περιοχής μετά το συμβάν (ERS-2 στις 24 Νοεμβρίου 2000, RADSAT στις 1 Δεκεμβρίου 2000, SPOT στις 29 Νοεμβρίου 2000), η κατολίσθηση εντοπίσθηκε με άμεσο ή έμμεσο τρόπο. Ακολούθησε μετασχηματισμός των εικόνων στο εθνικό σύστημα (η προβολή Gauss-Kreuger του ελλειψοειδούς Bessel), και εισαγωγή τους σε ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών, παράλληλα με όλες τις άλλες διαθέσιμες πληροφορίες (π.χ. LANDSAT απεικονίσεις).

[[Εικόνα:Kat13.JPG]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση της περιοχής μελέτης μέσω του δορυφόρου SPOT (29 Νοεμβρίου 2000)

<big>''' Χρησιμότητα δεκτών/καναλιών'''</big>

Οι απεικονίσεις ERS χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για την παραγωγή ενός Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους (InSAR DEM 25 είναι το τελικό μοντέλο που δημιουργήθηκε), καθώς και για την παρακολούθηση των ιδιοκτησιών γης τη στιγμή της κατολίσθησης.

Οι απεικονίσεις RADSAT χαρακτηρίζονται από υψηλή χωρική ανάλυση, προσφέροντας πιο καθαρά αποτελέσματα σε σχέση με τις απεικονίσεις ERS, παρά το γεγονός ότι το ανάγλυφο στην περιοχή του όρους Mangart είναι πολύ έντονο, κάτι το οποίο προκαλεί προβλήματα στους δορυφόρους ραντάρ.

Η επεξεργασία των απεικονίσεων του δορυφόρου SPOT έδωσε περισσότερο λεπτομερείς πληροφορίες σε σχέση με τις συνέπειες της καταστροφής. Χρησιμοποιήθηκαν 2 παγχρωματικές (21 Αυγούστου 2000 και 29 Νοεμβρίου 2000) και 2 πολυφασματικές απεικονίσεις (19 Αυγούστου 2000 και 29 Νοεμβρίου 2000) SPOT για τον εντοπισμό της κατολίσθησης και την αξιολόγηση της επίδρασης του φαινομένου στο φυσικό περιβάλλον, συγκρίνοντας την κατάσταση πριν και μετά την εκδήλωσή του.

<big>''' Δορυφορικά δεδομένα, Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) και Ανάλυση'''</big>

Όλες οι διαθέσιμες δορυφορικές απεικονίσεις καθώς και άλλα στοιχεία όπως το ψηφιακό μοντέλο εδάφους, ενσωματώθηκαν σε μια βάση δεδομένων για τη αξιοποίησή τους σε ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών. Με τον τρόπο αυτό προσδιορίσθηκε με ακρίβεια η θέση της κατολίσθησης καθώς και η περιοχή η οποία επηρεάσθηκε άμεσα από το φαινόμενο.

Από την ανάλυση των συνόλου των δεδομένων προέκυψε ότι η συνολική περιοχή της κατολίσθησης εκτιμάται στα 25.7 εκτάρια, ενώ η επιπλέον περιοχή της κοιλάδας που γνώρισε σημαντικές καταστροφές φτάνει τα 50.1 εκτάρια (σύνολο 75.8 εκτάρια). Ακόμη, προσδιορίστηκε το υψόμετρο το υψόμετρο της περιοχής εκδήλωσης του φαινομένου στα 1.400 περίπου μέτρα, ενώ το υψόμετρο των περιοχών που επηρεάσθηκαν από το συμβάν ανέρχεται στα 800 περίπου μέτρα.

Δημιουργήθηκε ένας χάρτης κλίσεων με βάση τα υψόμετρα της περιοχής, ενώ παράχθηκε ακόμη ένας χάρτης χρήσεων γης μετά από ένα συνδυασμό απεικονίσεων των δορυφόρων SPOT και LANDSAT εφαρμόζοντας τη μέθοδο της επιβλεπόμενης ταξινόμησης. Δημιουργήθηκαν με τον τρόπο αυτό 10 κατηγορίες χρήσεων γης (Πίνακας 1).

[[Εικόνα:Kat14.JPG]]

Πίνακας 1: Κατηγορίες χρήσεων γης στην περιοχή επιρροής του φαινομένου

Ένα ακόμη στοιχείο που προκύπτει μετά από λεπτομερής ανάλυση σχετίζεται με τις αλλαγές στο φυσικό περιβάλλον που προέκυψαν από το συμβάν. Στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται οι κατηγορίες χρήσεων γης που καταστράφηκαν.

[[Εικόνα:Kat15.JPG]]

Πίνακας 2: Περιοχές που καταστράφηκαν ανά κατηγορίες χρήσεων γης - έκταση (γίνεται διαχωρισμός μεταξύ των περιοχών όπου εκδηλώθηκε η κατολίσθηση και εκείνων των περιοχών οι οποίες επηρεάσθηκαν από το φαινόμενο)

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εφαρμογή αυτή καταδεικνύει την αξία των δορυφορικών δεδομένων στην παρακολούθηση και διαχείριση φυσικών καταστροφών, αποδεικνύοντας παράλληλα τη χρησιμότητα του ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Charter. Η Τηλεπισκόπηση μπορεί, λοιπόν, να αποτελέσει ένας σημαντικό εργαλείο για την ανάπτυξη ενός συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης καταστροφικών φαινομένων.

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στη διαχείριση φυσικών καταστροφών: η μελέτη περίπτωσης της κατολίσθησης στο όρος Mangart

2011-02-10T18:25:31Z

Garapost:

[[category:Κατολισθήσεις ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Kristof Ostir, Tatjana Veljanovski

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η μελέτη της κατολίσθησης στο όρος Mangart της Σλοβενίας μέσα από την επεξεργασία και ανάλυση δορυφορικών απεικονίσεων.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της εφαρμογής είναι η κατάδειξη της χρησιμότητας και σημαντικότητας της τεχνολογίας της Τηλεπισκόπησης καθώς και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στη διαχείριση φυσικών καταστροφών.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Μία από τις σημαντικότερες εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης είναι η περίπτωση των φυσικών καταστροφών, όπου οι δορυφορικές απεικονίσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προειδοποίηση σε σχέση με την εκδήλωση επικίνδυνων φαινομένων, την αξιολόγηση των ζημιών, καθώς και την υποστήριξη όσον αφορά το σχεδιασμό επιχειρήσεων διάσωσης. Ένας, ωστόσο, συνδυασμός της Τηλεπισκόπησης με τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) συνιστά ένα πολλά υποσχόμενο εργαλείο στη διαχείριση των φυσικών πόρων και των περιβαλλοντικών ζητημάτων.

<big>''' ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter'''</big>

Για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας, οι δορυφορικές εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν αποκτήθηκαν από το ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter, που βρίσκεται επίσημα σε λειτουργία από τις 1 Νοεμβρίου του 2000. Ένας από τους βασικούς στόχους του είναι η παροχή ενός ενιαίου συστήματος για την απόκτηση της απαραίτητης πληροφορίας από εκείνους που έχουν υποστεί φυσικές ή ανθρωπογενείς καταστροφές. Από την αρχή της εφαρμογής του, έχει δραστηριοποιηθεί περισσότερες από 100 φορές, με τις κυριότερες εφαρμογές του να σχετίζονται με την παρατήρηση φαινομένων όπως σεισμοί, πλημμύρες, καταιγίδες, ηφαίστεια, κατολισθήσεις, πετρελαιοκηλίδες, πυρκαγιές (Εικόνα 1).

[[Εικόνα:Kat11.JPG]]

Εικόνα 1: Δράσεις του ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter ανά κατηγορία.

<big>''' Μελέτη περίπτωσης: Η κατολίσθηση στο όρος Mangart της Σλοβενίας'''</big>

Η μεγάλη κατολίσθηση στις πλαγιές του όρους Mangart στη βορειοδυτική Σλοβενία (Εικόνα 2) συνέβη στη νύχτα της 16ης προς τη 17η του Νοεμβρίου του 2000, μετά από μερικές εβδομάδες ισχυρών βροχοπτώσεων, προκαλώντας 7 θανάτους και εκτεταμένες ζημιές.

[[Εικόνα:Kat12.JPG]]

Εικόνα 2: Θέση της κατολίσθησης (όρος Mangart - Σλοβενία)

Η γεωλογική σύνθεση του εδάφους, η σημαντική σεισμική δραστηριότητα που χαρακτηρίζει την ευρύτερη περιοχή και η έντονη βροχόπτωση αποτελούν τους βασικούς πιθανότητα λόγους που οδήγησαν στα κατολισθητικά φαινόμενα στην περιοχή.

<big>''' Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων - επεξεργασία και χρήση των δορυφορικών απεικονίσεων'''</big>

Τα σημαντικότερα δορυφορικά συστήματα που χρησιμοποιήθηκαν είναι τα παρακάτω:

• LANDSAT

• SPOT

• ERS

• RANDSAT

Χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 13 δορυφορικές εικόνες, οι οποίες απεικονίζουν την περιοχή κατά την περίοδο 1992-2000. Πιο συγκεκριμένα:

• 5 εικόνες ERS (ERS 1 και 2)

• 2 εικόνες RADSAT

• 4 εικόνες SPOT (2 παγχρωματικές και 2 πολυφασματικές)

• 2 εικόνες LANDSAT

Αξίζει να αναφέρουμε ότι η πρώτη δορυφορική απεικόνιση της ευρύτερης περιοχής μετά την εκδήλωση της κατολίσθησης (ERS-2 απεικόνιση) αποκτήθηκε μία εβδομάδα μετά το συμβάν. Μετά, λοιπόν, από μια αρχική οπτική επεξεργασία των εικόνων της περιοχής μετά το συμβάν (ERS-2 στις 24 Νοεμβρίου 2000, RADSAT στις 1 Δεκεμβρίου 2000, SPOT στις 29 Νοεμβρίου 2000), η κατολίσθηση εντοπίσθηκε με άμεσο ή έμμεσο τρόπο. Ακολούθησε μετασχηματισμός των εικόνων στο εθνικό σύστημα (η προβολή Gauss-Kreuger του ελλειψοειδούς Bessel), και εισαγωγή τους σε ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών, παράλληλα με όλες τις άλλες διαθέσιμες πληροφορίες (π.χ. LANDSAT απεικονίσεις).

[[Εικόνα:Kat13.JPG]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση της περιοχής μελέτης μέσω του δορυφόρου SPOT (29 Νοεμβρίου 2000)

<big>''' Χρησιμότητα δεκτών/καναλιών'''</big>

Οι απεικονίσεις ERS χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για την παραγωγή ενός Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους (InSAR DEM 25 είναι το τελικό μοντέλο που δημιουργήθηκε), καθώς και για την παρακολούθηση των ιδιοκτησιών γης τη στιγμή της κατολίσθησης.

Οι απεικονίσεις RADSAT χαρακτηρίζονται από υψηλή χωρική ανάλυση, προσφέροντας πιο καθαρά αποτελέσματα σε σχέση με τις απεικονίσεις ERS, παρά το γεγονός ότι το ανάγλυφο στην περιοχή του όρους Mangart είναι πολύ έντονο, κάτι το οποίο προκαλεί προβλήματα στους δορυφόρους ραντάρ.

Η επεξεργασία των απεικονίσεων του δορυφόρου SPOT έδωσε περισσότερο λεπτομερείς πληροφορίες σε σχέση με τις συνέπειες της καταστροφής. Χρησιμοποιήθηκαν 2 παγχρωματικές (21 Αυγούστου 2000 και 29 Νοεμβρίου 2000) και 2 πολυφασματικές απεικονίσεις (19 Αυγούστου 2000 και 29 Νοεμβρίου 2000) SPOT για τον εντοπισμό της κατολίσθησης και την αξιολόγηση της επίδρασης του φαινομένου στο φυσικό περιβάλλον, συγκρίνοντας την κατάσταση πριν και μετά την εκδήλωσή του.

<big>''' Δορυφορικά δεδομένα, Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) και Ανάλυση'''</big>

Όλες οι διαθέσιμες δορυφορικές απεικονίσεις καθώς και άλλα στοιχεία όπως το ψηφιακό μοντέλο εδάφους, ενσωματώθηκαν σε μια βάση δεδομένων για τη αξιοποίησή τους σε ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών. Με τον τρόπο αυτό προσδιορίσθηκε με ακρίβεια η θέση της κατολίσθησης καθώς και η περιοχή η οποία επηρεάσθηκε άμεσα από το φαινόμενο.

Από την ανάλυση των συνόλου των δεδομένων προέκυψε ότι η συνολική περιοχή της κατολίσθησης εκτιμάται στα 25.7 εκτάρια, ενώ η επιπλέον περιοχή της κοιλάδας που γνώρισε σημαντικές καταστροφές φτάνει τα 50.1 εκτάρια (σύνολο 75.8 εκτάρια). Ακόμη, προσδιορίστηκε το υψόμετρο το υψόμετρο της περιοχής εκδήλωσης του φαινομένου στα 1.400 περίπου μέτρα, ενώ το υψόμετρο των περιοχών που επηρεάσθηκαν από το συμβάν ανέρχεται στα 800 περίπου μέτρα.

Δημιουργήθηκε ένας χάρτης κλίσεων με βάση τα υψόμετρα της περιοχής, ενώ παράχθηκε ακόμη ένας χάρτης χρήσεων γης μετά από ένα συνδυασμό απεικονίσεων των δορυφόρων SPOT και LANDSAT εφαρμόζοντας τη μέθοδο της επιβλεπόμενης ταξινόμησης. Δημιουργήθηκαν με τον τρόπο αυτό 10 κατηγορίες χρήσεων γης (Πίνακας 1).

[[Εικόνα:Kat14.JPG]]

Πίνακας 1: Κατηγορίες χρήσεων γης στην περιοχή επιρροής του φαινομένου

Ένα ακόμη στοιχείο που προκύπτει μετά από λεπτομερής ανάλυση σχετίζεται με τις αλλαγές στο φυσικό περιβάλλον που προέκυψαν από το συμβάν. Στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται οι κατηγορίες χρήσεων γης που καταστράφηκαν.

[[Εικόνα:Kat15.JPG]]

Πίνακας 2: Περιοχές που καταστράφηκαν ανά κατηγορίες χρήσεων γης - έκταση (γίνεται διαχωρισμός μεταξύ των περιοχών όπου εκδηλώθηκε η κατολίσθηση και εκείνων των περιοχών οι οποίες επηρεάσθηκαν από το φαινόμενο)

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εφαρμογή αυτή καταδεικνύει την αξία των δορυφορικών δεδομένων στην παρακολούθηση και διαχείριση φυσικών καταστροφών, αποδεικνύοντας παράλληλα τη χρησιμότητα του ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Charter. Η Τηλεπισκόπηση μπορεί, λοιπόν, να αποτελέσει ένας σημαντικό εργαλείο για την ανάπτυξη ενός συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης καταστροφικών φαινομένων.

Ανίχνευση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας μέσω της Τηλεπισκόπησης: Η μελέτη περίπτωσης της περιοχής Sabah στη Μαλαισία'

2011-02-10T14:16:14Z

Garapost:

[[category:Ωκεανοί και Ακτές ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Asmala Ahmad, Noorazuan Hashim, Laili Nordin

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η μελέτη του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας στην περιοχή Sabah της Μαλαισίας μέσα από την εφαρμογή μεθόδων Τηλεπισκόπησης.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εφαρμογής είναι η διερεύνηση της δυνατότητας ενίσχυσης της πληροφορίας σχετικά με το φαινόμενο της κόκκινης παλίρροιας μέσα από τη χρήση δορυφορικών απεικονίσεων, καθώς και η εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων όσον αφορά τη διαχείριση μελλοντικά του φαινομένου.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Το φυτοπλαγκτόν, και επομένως τα φύκη και οι κοινότητες που σχηματίζουν αποτελούν, ουσιαστικά, τη βάση της θαλάσσιας τροφικής αλυσίδας. Ο εντοπισμός και η παρακολούθηση των κοινοτήτων αυτών είναι ζωτικής σημασίας για χώρες οι οποίες εξαρτώνται από την αλιεία, αφού κάτι τέτοιο είναι σημαντικό για τον εντοπισμό αλιευτικών πεδίων. Ωστόσο, υπάρχουν και φύκη που είναι επιβλαβή για τον άνθρωπο. Οι όροι ‘Κόκκινη Παλίρροια’ (Red Tide) και ‘Επιβλαβείς Αποικίες Φυκών’ (Harmful Algal Bloom - HAB) έχουν χρησιμοποιηθεί για την αναφορά στα επιβλαβή φύκη. Αξίζει να αναφέρουμε ότι αρκετές από τις αποικίες φυτοπλαγκτόν δεν εμφανίζουν κόκκινο χρώμα, αλλά μπορεί να είναι γκρι, καφέ ή μπορεί να μην έχουν καθόλου χρώμα. Έτσι, ο όρος HAB είναι πιο δημοφιλής, περιγράφοντας με ακρίβεια το φαινόμενο, αναφερόμενος σε αποικίες οι οποίες με άμεσο ή έμμεσο τρόπο προκαλούν δυσφορία ή επιφέρουν τοξικές επιδράσεις στον άνθρωπο.
Τα φαινόμενα αυτά μπορούν να βλάψουν την υδρόβια ζωή μειώνοντας τις συγκεντρώσεις οξυγόνου στους ωκεανούς, ενώ οι τοξίνες που παράγονται από μια τέτοια αποικία μπορούν να συσσωρεύονται στην τροφική αλυσίδα και τελικά να καταναλώνονται από τον άνθρωπο προκαλώντας σημαντικές επιπλοκές στην υγεία.
Στη νοτιοανατολική Ασία τέτοιου είδους φαινόμενα έχουν παρατηρηθεί σε αρκετά παράκτια ύδατα περιοχών όπως οι Φιλιππίνες και η Μαλαισία.

<big>''' Το σύστημα παρακολούθησης του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας στην περιοχή Sabah'''</big>

Παρά το γεγονός ότι εμφανίσεις του φαινομένου σημειώνονται με συνέπεια κάθε χρόνο στην περιοχή Sabah της Μαλαισίας, ωστόσο μόλις ελάχιστες φορές έχουν σημειωθεί σοβαρές εστίες μέχρι σήμερα. Το σύστημα παρακολούθησης του φαινομένου είναι σχεδιασμένο για τον προσδιορισμό της ύπαρξης του φαινομένου και ειδικότερα της παρουσίας PSP τοξικών υδρόβιων οργανισμών, μέσα από τη συλλογή ειδών που είναι επιρρεπή (μαλάκια, ψάρια) σε μια μόλυνση.
Σκοπός του Τμήματος Υγείας της περιοχής είναι η πρόληψη μιας μόλυνσης του τοπικού πληθυσμού, μέσα από την ενημέρωση του κοινού να μην συλλέγει, πουλάει ή καταναλώνει θαλασσινά που μπορεί να έχουν μολυνθεί. Μετά την πρώτη παρουσία του φαινομένου στην περιοχή το 1976, η ευαισθητοποίηση του κοινού έχει αυξηθεί σημαντικά όσον αφορά την εφαρμογή καλύτερων εναλλακτικών για τον εντοπισμό της κόκκινης παλίρροιας.
Πολλοί από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό του φαινομένου δεν εμφανίζουν τη δυνατότητα μιας έγκαιρης διάγνωσης όσον αφορά την ύπαρξη του, με αποτέλεσμα συχνά η επισήμανση της ύπαρξης του κινδύνου μιας ενδεχόμενης μόλυνσης να έρχεται μετά την εμφάνιση περιπτώσεων μόλυνσης των ανθρώπων.

<big>''' Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• SPOT 4

Ο πρώτος δορυφόρος SPOT, SPOT 1, εκτοξεύτηκε το Φεβρουάριο του 1986, ενώ στις 2 Μαΐου του 2002 εκτοξεύτηκε ο SPOT 5. Παρόλο που ο τελευταίος παρουσιάζει μια συνέχεια σε σχέση με τις προηγούμενες σειρές δορυφόρων, εμφανίζει υψηλότερη χωρική ανάλυση στα παγχρωματικά κανάλια (5 και 2,5 μέτρα), καθώς επίσης υψηλότερη χωρική ανάλυση στα 3 από τα 4 πολυφασματικά κανάλια (10 μέτρα).

<big>''' Μεθοδολογία - Μελέτη περίπτωσης'''</big>

Τα κανάλια μικρού μήκους κύματος του δορυφόρου SPOT 4 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση συμβάντων κόκκινης παλίρροιας που σχετίζονται με αποικίες πλαγκτόν χρώματος έντονου κόκκινου που απειλούν τις παράκτιες περιοχές της περιοχής Sabah το έτος 2000, η οποία και αποτελεί την περιοχή μελέτης της παρούσας εφαρμογής.
Χρησιμοποιήθηκε μια τροποποιημένη έκδοση ενός αλγόριθμου επεξεργασίας εικόνων κόκκινης παλίρροιας, για την εξαγωγή πληροφοριών σχετικά με το φαινόμενο:

[[Εικόνα:Gen100.JPG]]

Ο παραπάνω αλγόριθμος εφαρμόστηκε σε δεδομένα από το δορυφόρο SPOT 4 για τις 23 Φεβρουαρίου του 2000 για την περιοχή που φαίνεται και στην Εικόνα 1, και η οποία καλύπτει μια έκταση 400 km2 (περιοχή εντός του πλαισίου).

[[Εικόνα:Gen1.JPG]]

Εικόνα 1: Χάρτης της περιοχής Sabah και της περιοχής μελέτης

Η επεξεργασία των απεικονίσεων έγινε χρησιμοποιώντας το λογισμικό PCI EASI/PACE Version 7, στη συνέχεια τα δεδομένα ενισχύθηκαν με τη χρήση του αλγορίθμου που περιγράφηκε νωρίτερα και ταξινομήθηκαν χρησιμοποιώντας το σύστημα ταξινόμησης K-means. Λόγω των περιορισμένων δειγμάτων πληροφορίας σχετικά με το φαινόμενο όπως συλλέχτηκαν από τις αρμόδιες υπηρεσίες, δεν ήταν εφικτή μια σύγκριση μεταξύ των εκτιμήσεων του αλγορίθμου και της πραγματικότητας.

<big>''' Αποτελέσματα και συζήτηση'''</big>

Χρησιμοποιήθηκαν έγχρωμες σύνθετες απεικονίσεις του δορυφόρου SPOT 4 για την περιοχή οι οποίες είχαν ληφθεί σε διαφορετικές ημερομηνίες. Στην πρώτη περίπτωση η απεικόνιση αφορούσε την 7η του Σεπτέμβρη του 1997, μια ημερομηνία κατά την οποία η περιοχή χαρακτηριζόταν από απουσία του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας (Εικόνα 2). Στη δεύτερη περίπτωση, η απεικόνιση αφορούσε την 23η του Φεβρουαρίου του 2000, μια ημερομηνία κατά την οποία στην ίδια περιοχή είχε κάνει την εμφάνισή του το φαινόμενο (Εικόνα 3).

[[Εικόνα:Gen2.JPG]]

Εικόνα 2: Δορυφορική απεικόνιση SPOT 4 - 7 Σεπτεμβρίου 1997 - Στο κίτρινο πλαίσιο φαίνεται η περιοχή μελέτης η οποία χαρακτηρίζεται από απουσία κόκκινης παλίρροιας.

[[Εικόνα:Gen3.JPG]]

Εικόνα 3: Δορυφορική απεικόνιση SPOT 4 - 23 Φεβρουαρίου 2000 - Στο κίτρινο πλαίσιο
φαίνεται η περιοχή μελέτης: οι φωτεινές περιοχές υποδεικνύουν την παρουσία του φαινομένου.

Στην Εικόνα 4 που ακολουθεί φαίνεται η ταξινομημένη απεικόνιση της κόκκινης παλίρροιας. Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται η στατιστική ανάλυση της απεικόνισης αυτής.

[[Εικόνα:Gen4.JPG]]

Εικόνα 4: Εφαρμογή του αλγορίθμου και του συστήματος ταξινόμησης K-means στην απεικόνιση του SPOT 4 για την 23η Σεπτεμβρίου του 2000

[[Εικόνα:Gen5.JPG]]

Πίνακας 1: Αποτελέσματα της στατιστικής ανάλυσης για την ταξινομημένη απεικόνιση

Παρατηρούμε ότι περίπου το 10% της ταξινομημένης απεικόνισης προσδιορίζεται ως μολυσμένη περιοχή (Red Tide 1 και Red Tide 2). Ανθρωπογενείς δραστηριότητες στην περιοχή Sipitang - Beaufort όπως η υλοτομία, η γεωργία, η κατασκευή αυτοκινητοδρόμων, τα λατομεία ψαμμίτη, αναπτύχθηκαν σημαντικά στην περιοχή αυτή το έτος 2000. Τέτοιου είδους δραστηριότητες είναι υπεύθυνες για την αύξηση νιτρικών και συγκεντρώσεων φωσφόρου στο υδατικό περιβάλλον, και επομένως υπεύθυνες για την εμφάνιση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Τα αποτελέσματα της εφαρμογής αυτής καταδεικνύουν τη δυνατότητα προσδιορισμού ενός συμβάντος κόκκινης παλίρροιας μέσα από τη χρήση δεδομένων του δορυφόρου SPOT 4. Εκτιμήθηκε ότι περίπου μια έκταση 40 km2 (περίπου 10%) της περιοχής μελέτης που αναπαρίσταται στην απεικόνιση προσεβλήθη από το φαινόμενο της κόκκινης παλίρροιας το Φεβρουάριο του 2000. Ακόμη, προτείνεται μέσα από την εφαρμογή μια μελλοντική μελέτη να ενσωματώνει στοιχεία για το διαχωρισμό των πηγών και εστιών που μπορεί να προκαλούν το φαινόμενο καθώς και έρευνες πεδίου για την καταγραφή της υφιστάμενης κατάστασης των υδάτων.

Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong Kong

2011-02-10T14:12:17Z

Garapost:

[[category:Κατολισθήσεις ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

V.K. Vohora, S.L. Donoghue

<big>''' Αντικείμενο της Εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη του φαινομένου των κατολισθήσεων στην περιοχή του Hong Kong.

<big>''' Στόχος της Εφαρμογής'''</big>

Σκοπός της παρούσας εργασίας αποτελεί η χρήση δορυφορικών εικόνων για την απεικόνιση κατολισθητικών φαινομένων μικρής κλίμακας στην περιοχή, η αναγνώριση μέσω μεθόδων τηλεπισκόπησης περιοχών που εμφανίζουν κάποια διατάραξη όσον αφορά τη βλάστηση, καθώς και απογυμνωμένων περιοχών (π.χ. λόγω πυρκαγιών), και η διερεύνηση της συσχέτισης των παραγόντων αυτών με τη δημιουργία των προϋποθέσεων για την εμφάνιση κατολισθήσεων στην περιοχή.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η πόλη του Hong Kong χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερα μεγάλη πληθυσμιακή πυκνότητα, με το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού να συγκεντρώνεται στις παράκτιες ζώνες. Οι έντονες κλίσεις που συναντώνται εντός μιας ζώνης λίγων χιλιομέτρων από τα αστικά κέντρα, το υγρό τροπικό κλίμα, αποτελούν προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, ενώ οι έντονα σημαδεμένες βουνοπλαγιές συνιστούν μαρτυρίες σχετικά με την ταχύτητα και δριμύτητα των φαινομένων αυτών. Η έντονη ανάγκη για επέκταση του ζωτικού χώρου, έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία υποδομών όλο και πιο κοντά σε περιοχές με εντονότερο ανάγλυφο. Οι υποδομές αυτές είτε έχουν επηρεασθεί από την εκδήλωση τέτοιων φαινομένων, είτε αντιμετωπίζουν τον κίνδυνο μελλοντικά να έρθουν αντιμέτωπες με αυτά.

<big>''' Ανασκόπιση'''</big>

Ένα πολύ σημαντικό μέρος του ‘φυσικού’ εδάφους του Hong Kong (με τον όρο αυτό εννοούμε το έδαφος που δεν έχει επηρεασθεί ή καλύτερα τροποποιηθεί από την ανθρώπινη δραστηριότητα) χαρακτηρίζεται ως οριακά σταθερό. Μεταξύ των ετών 1945 και 1997 έχουν καταγραφεί περίπου 27.000 κατολισθήσεις στα εδάφη αυτά. Με πρωτοβουλία του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Hong Kong έχει συνταχθεί μια απογραφή των κατολισθητικών φαινομένων στο ‘φυσικό’ έδαφος της περιοχής (Natural Terrain Landslide Inventory - NTLI) για την περίοδο 1945-2000, μέσα από τη χρήση αεροφωτογραφιών από μεγάλο υψόμετρο, ενώ υπάρχει και βάση δεδομένων όπου οι αεροφωτογραφιές που έχουν χρησιμοποιηθεί είναι χαμηλού υψομέτρου. Οι περιορισμοί που προκύπτουν είναι σημαντικοί στην περίπτωση του NTLI (π.χ. χαμηλά επίπεδα των αεροφωτογραφιών, σκιές στο έδαφος, κ.α.), ενώ θα μπορούσε να γίνει μια συμπλήρωση των στοιχείων με νέα σε σχέση με το ιστορικό βροχοπτώσεων της περιοχής καθώς με στοιχεία όσον αφορά αλλαγές του περιβάλλοντος (π.χ. πυρκαγιές που έχουν εκδηλωθεί λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων).
Ωστόσο, ιδιαίτερα σημαντική είναι η υιοθέτηση της τηλεπισκόπισης για την παρατήρηση δορυφορικών απεικονίσεων, για την αντιμετώπιση των περιορισμών του προγράμματος χαρτογράφησης των κατολισθήσεων.
Όσον αφορά τους δείκτες βλάστησης, δείκτες βασισμένοι σε δορυφορικές απεικονίσεις στο εγγύς υπέρυθρο και στο κόκκινο μήκος κύματος, χρησιμοποιούνται ευρέως σα μέτρα για την πυκνότητα της βλάστησης, ενώ ιδιαίτερα σημαντική είναι η δυνατότητα διαχωρισμού της υγιούς βλάστησης από τη νεκρή, καμένη ή άρρωστη βλάστηση. Η χρήση απεικονίσεων LANDSAT TM δίνει τη δυνατότητα αυτή. Ένας πολύ κοινός δείκτης βλάστησης είναι ο NDVI (τιμές μεταξύ -1 και +1).

<big>''' Περιοχή Μελέτης'''</big>

Περιοχή μελέτης της παρούσας εργασίας αποτελεί η περιοχή του Pat Sin Leng Range, μια περιοχή όπου συναντώνται οι βέλτιστοι παράγοντες για την ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας (γεωλογία, τοπογραφία - ανάγλυφο, βλάστηση, ιστορικό πυρκαγιών).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις21.jpg]]

Εικόνα 1: Περιοχή Μελέτης - Pat Sin Leng Range

<big>''' Είδη δορυφόρων ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• Δορυφόρος LANDSAT TM

• Δορυφόρος IKONOS

<big>''' Μεθοδολογία'''</big>

Η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για την αναγνώριση περιοχών που εμφανίζουν διαταραγμένη βλάστηση, καθώς και περιοχών με σημάδια πυρκαγιάς, για την ανίχνευση κατολισθητικών φαινομένων, συνίσταται στα βήματα που ακολουθούν:

• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDVI, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,

• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,

• Αναγνώριση σημαδιών στις απεικονίσεις NDMIDIR και σύγκριση των τιμών του δείκτη με τις απεικονίσεις NDVI,

• Παραγωγή έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων με τη χρήση πολυφασματικών δεομένων από το δορυφόρο IKONOS για την αναγνώριση των κατολισθήσεων,

• Εντοπισμός σημαδιών πυρκαγιάς στις απεικονίσεις NDMIDIR,

• Επί τόπου έλεγχος (έλεγχος στο πεδίο) για την επιβεβαίωση των κατολισθητικών φαινομένων και των σημαδιών από πυρκαγιές.

Τα κανάλια TM5 (εγγύς υπέρυθρο) και TM7 (μέσο υπέρυθρο) του δορυφόρου LANDSAT TM που χρησιμοποιήθηκαν στην εφαρμογή αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για τη δημιουργία δεικτών βλάστησης, με σκοπό την αναγνώριση της άρρωστης ή καμένης βλάστησης. Δύο δείκτες προσδιορίστηκαν στην εφαρμογή:

• Ο δείκτης NDVI

• Ο δείκτης NDMIDIR

Ακόμη, τα δεδομένα του δορυφόρου IKONOS μπορεί να είναι απεικονίσεις στο ορατό φως και στο εγγύς υπέρυθρο, και χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων για τον εντοπισμό καταλισθητικών φαινομένων. Η φασματική ανάλυση των δεκτών/καναλιών που χρησιμοποιήθηκαν είναι της τάξης των 30 και 4 μέτρων (δορυφόροι LANDSAT TM και IKONOS αντίστοιχα).

<big>''' Αποτελέσματα και Συζήτηση'''</big>

Μέσω της απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR είναι δυνατό να γίνει μια καλύτερη διάκριση του σθένους της βλάστησης (διάκριση υγιούς από ασθενή βλάστηση) σε σχέση τις απεικονίσεις με τη χρήση του δείκτη NDVI (Εικόνες 2 και 3).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις22.jpg]]

Εικόνα 2: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDVI για την παρουσίαση της υγιούς βλάστησης (περιοχές με έντονο τόνο του άσπρου).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις23.jpg]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR για την αναγνώριση πιθανών σημαδιών πυρκαγιών κατά μήκος του βόρειου και δυτικού Pat Sin Leng Range. Διακρίνονται επίσης μικρές περιοχές διαταραγμένης βλάστησης στα βόρεια. Σημάδια πυρκαγιών και κατολισθήσεις σε έρευνες πεδίου, ιδιαίτερα κατά μήκος του δυτικού κομματιού.

Στην Εικόνα 4 παρουσιάζεται ένα έγχρωμο σύνθετο με τη χρήση του εγγύς υπέρυθρου, του πράσινου και του μπλε καναλιού του δέκτη του δορυφόρου IKONOS. Με κόκκινο χρώμα απεικονίζεται η υγιής βλάστηση, ενώ με κίτρινο και μπλε χρώμα απογυμνωμένες πλαγιές λόφων.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις24.jpg]]

Εικόνα 4: Έγχρωμο σύνθετο - IKONOS απεικόνιση. Το κίτρινο πλαίσιο φαίνεται στην Εικόνα 5, ενώ το μπλε πλαίσιο στην Εικόνα 6.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις25.jpg]]

Εικόνα 5: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση διαβρωμένων επιφανειών και διαταραγμένης βλάστησης

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις26.jpg]]

Εικόνα 6: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση των σημαδιών από κατολισθήσεις σε μια απογυμνωμένη περιοχή. Αξίζει η παρατήρηση της απουσίας σημαδιών κατολισθήσεων σε περιοχές που καλύπτονται από υγιή βλάστηση (κόκκινο χρώμα).

Από την ανάλυση των παραπάνω απεικονίσεων, προκύπτει ότι παρατηρείται μια συσχέτιση των κατολισθήσεων με τις απογυμνωμένες πλαγιές, και επομένως με τις περιοχές με διαταραγμένη βλάστηση (π.χ. καμένη).

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εξαγωγή συμπερασμάτων σε σχέση με τη θετική συσχέτιση μεταξύ στοιχείων όπως η διαταραγμένη βλάστηση, οι απογυμνωμένες πλαγιές και η εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, αποτελεί σημαντικό εύρημα όσον αφορά την πρόβλεψη κατολισθήσεων σε επιρρεπή εδάφη στην περιοχή του Hong Kong. Η παρούσα εφαρμογή επικεντρώνεται στη χρήση δεδομένων από τους δορυφόρους LANDSAT TM και IKONOS, ωστόσο θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και άλλα δεδομένα για τη χαρτογράφηση των μεταβολών του φυσικού εδάφους και των βαθέων διαβρώσεων, οι οποίοι ενδεχομένως να αποτελούν επιπλέον παράγοντες που προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθήσεων.

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στη διαχείριση φυσικών καταστροφών: η μελέτη περίπτωσης της κατολίσθησης στο όρος Mangart

2011-02-10T14:10:36Z

Garapost:

[[category:Κατολισθήσεις ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Kristof Ostir, Tatjana Veljanovski

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η μελέτη της κατολίσθησης στο όρος Mangart της Σλοβενίας μέσα από την επεξεργασία και ανάλυση δορυφορικών απεικονίσεων.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της εφαρμογής είναι η κατάδειξη της χρησιμότητας και σημαντικότητας της τεχνολογίας της Τηλεπισκόπησης καθώς και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στη διαχείριση φυσικών καταστροφών.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Μία από τις σημαντικότερες εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης είναι η περίπτωση των φυσικών καταστροφών, όπου οι δορυφορικές απεικονίσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προειδοποίηση σε σχέση με την εκδήλωση επικίνδυνων φαινομένων, την αξιολόγηση των ζημιών, καθώς και την υποστήριξη όσον αφορά το σχεδιασμό επιχειρήσεων διάσωσης. Ένας, ωστόσο, συνδυασμός της Τηλεπισκόπησης με τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) συνιστά ένα πολλά υποσχόμενο εργαλείο στη διαχείριση των φυσικών πόρων και των περιβαλλοντικών ζητημάτων.

<big>''' ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter'''</big>

Για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας, οι δορυφορικές εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν αποκτήθηκαν από το ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter, που βρίσκεται επίσημα σε λειτουργία από τις 1 Νοεμβρίου του 2000. Ένας από τους βασικούς στόχους του είναι η παροχή ενός ενιαίου συστήματος για την απόκτηση της απαραίτητης πληροφορίας από εκείνους που έχουν υποστεί φυσικές ή ανθρωπογενείς καταστροφές. Από την αρχή της εφαρμογής του, έχει δραστηριοποιηθεί περισσότερες από 100 φορές, με τις κυριότερες εφαρμογές του να σχετίζονται με την παρατήρηση φαινομένων όπως σεισμοί, πλημμύρες, καταιγίδες, ηφαίστεια, κατολισθήσεις, πετρελαιοκηλίδες, πυρκαγιές (Εικόνα 1).

[[Εικόνα:Kat11.JPG]]

Εικόνα 1: Δράσεις του ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter ανά κατηγορία.

<big>''' Μελέτη περίπτωσης: Η κατολίσθηση στο όρος Mangart της Σλοβενίας'''</big>

Η μεγάλη κατολίσθηση στις πλαγιές του όρους Mangart στη βορειοδυτική Σλοβενία (Εικόνα 2) συνέβη στη νύχτα της 16ης προς τη 17η του Νοεμβρίου του 2000, μετά από μερικές εβδομάδες ισχυρών βροχοπτώσεων, προκαλώντας 7 θανάτους και εκτεταμένες ζημιές.

[[Εικόνα:Kat12.JPG]]

Εικόνα 2: Θέση της κατολίσθησης (όρος Mangart - Σλοβενία)

Η γεωλογική σύνθεση του εδάφους, η σημαντική σεισμική δραστηριότητα που χαρακτηρίζει την ευρύτερη περιοχή και η έντονη βροχόπτωση αποτελούν τους βασικούς πιθανότητα λόγους που οδήγησαν στα κατολισθητικά φαινόμενα στην περιοχή.

<big>''' Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων - επεξεργασία και χρήση των δορυφορικών απεικονίσεων'''</big>

Τα σημαντικότερα δορυφορικά συστήματα που χρησιμοποιήθηκαν είναι τα παρακάτω:
• LANDSAT
• SPOT
• ERS
• RANDSAT

Χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 13 δορυφορικές εικόνες, οι οποίες απεικονίζουν την περιοχή κατά την περίοδο 1992-2000. Πιο συγκεκριμένα:

• 5 εικόνες ERS (ERS 1 και 2)
• 2 εικόνες RADSAT
• 4 εικόνες SPOT (2 παγχρωματικές και 2 πολυφασματικές)
• 2 εικόνες LANDSAT

Αξίζει να αναφέρουμε ότι η πρώτη δορυφορική απεικόνιση της ευρύτερης περιοχής μετά την εκδήλωση της κατολίσθησης (ERS-2 απεικόνιση) αποκτήθηκε μία εβδομάδα μετά το συμβάν. Μετά, λοιπόν, από μια αρχική οπτική επεξεργασία των εικόνων της περιοχής μετά το συμβάν (ERS-2 στις 24 Νοεμβρίου 2000, RADSAT στις 1 Δεκεμβρίου 2000, SPOT στις 29 Νοεμβρίου 2000), η κατολίσθηση εντοπίσθηκε με άμεσο ή έμμεσο τρόπο. Ακολούθησε μετασχηματισμός των εικόνων στο εθνικό σύστημα (η προβολή Gauss-Kreuger του ελλειψοειδούς Bessel), και εισαγωγή τους σε ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών, παράλληλα με όλες τις άλλες διαθέσιμες πληροφορίες (π.χ. LANDSAT απεικονίσεις).

[[Εικόνα:Kat13.JPG]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση της περιοχής μελέτης μέσω του δορυφόρου SPOT (29 Νοεμβρίου 2000)

<big>''' Χρησιμότητα δεκτών/καναλιών'''</big>

Οι απεικονίσεις ERS χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για την παραγωγή ενός Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους (InSAR DEM 25 είναι το τελικό μοντέλο που δημιουργήθηκε), καθώς και για την παρακολούθηση των ιδιοκτησιών γης τη στιγμή της κατολίσθησης.

Οι απεικονίσεις RADSAT χαρακτηρίζονται από υψηλή χωρική ανάλυση, προσφέροντας πιο καθαρά αποτελέσματα σε σχέση με τις απεικονίσεις ERS, παρά το γεγονός ότι το ανάγλυφο στην περιοχή του όρους Mangart είναι πολύ έντονο, κάτι το οποίο προκαλεί προβλήματα στους δορυφόρους ραντάρ.

Η επεξεργασία των απεικονίσεων του δορυφόρου SPOT έδωσε περισσότερο λεπτομερείς πληροφορίες σε σχέση με τις συνέπειες της καταστροφής. Χρησιμοποιήθηκαν 2 παγχρωματικές (21 Αυγούστου 2000 και 29 Νοεμβρίου 2000) και 2 πολυφασματικές απεικονίσεις (19 Αυγούστου 2000 και 29 Νοεμβρίου 2000) SPOT για τον εντοπισμό της κατολίσθησης και την αξιολόγηση της επίδρασης του φαινομένου στο φυσικό περιβάλλον, συγκρίνοντας την κατάσταση πριν και μετά την εκδήλωσή του.

<big>''' Δορυφορικά δεδομένα, Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) και Ανάλυση'''</big>

Όλες οι διαθέσιμες δορυφορικές απεικονίσεις καθώς και άλλα στοιχεία όπως το ψηφιακό μοντέλο εδάφους, ενσωματώθηκαν σε μια βάση δεδομένων για τη αξιοποίησή τους σε ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών. Με τον τρόπο αυτό προσδιορίσθηκε με ακρίβεια η θέση της κατολίσθησης καθώς και η περιοχή η οποία επηρεάσθηκε άμεσα από το φαινόμενο.

Από την ανάλυση των συνόλου των δεδομένων προέκυψε ότι η συνολική περιοχή της κατολίσθησης εκτιμάται στα 25.7 εκτάρια, ενώ η επιπλέον περιοχή της κοιλάδας που γνώρισε σημαντικές καταστροφές φτάνει τα 50.1 εκτάρια (σύνολο 75.8 εκτάρια). Ακόμη, προσδιορίστηκε το υψόμετρο το υψόμετρο της περιοχής εκδήλωσης του φαινομένου στα 1.400 περίπου μέτρα, ενώ το υψόμετρο των περιοχών που επηρεάσθηκαν από το συμβάν ανέρχεται στα 800 περίπου μέτρα.

Δημιουργήθηκε ένας χάρτης κλίσεων με βάση τα υψόμετρα της περιοχής, ενώ παράχθηκε ακόμη ένας χάρτης χρήσεων γης μετά από ένα συνδυασμό απεικονίσεων των δορυφόρων SPOT και LANDSAT εφαρμόζοντας τη μέθοδο της επιβλεπόμενης ταξινόμησης. Δημιουργήθηκαν με τον τρόπο αυτό 10 κατηγορίες χρήσεων γης (Πίνακας 1).

[[Εικόνα:Kat14.JPG]]

Πίνακας 1: Κατηγορίες χρήσεων γης στην περιοχή επιρροής του φαινομένου

Ένα ακόμη στοιχείο που προκύπτει μετά από λεπτομερής ανάλυση σχετίζεται με τις αλλαγές στο φυσικό περιβάλλον που προέκυψαν από το συμβάν. Στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται οι κατηγορίες χρήσεων γης που καταστράφηκαν.

[[Εικόνα:Kat15.JPG]]

Πίνακας 2: Περιοχές που καταστράφηκαν ανά κατηγορίες χρήσεων γης - έκταση (γίνεται διαχωρισμός μεταξύ των περιοχών όπου εκδηλώθηκε η κατολίσθηση και εκείνων των περιοχών οι οποίες επηρεάσθηκαν από το φαινόμενο)

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εφαρμογή αυτή καταδεικνύει την αξία των δορυφορικών δεδομένων στην παρακολούθηση και διαχείριση φυσικών καταστροφών, αποδεικνύοντας παράλληλα τη χρησιμότητα του ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Charter. Η Τηλεπισκόπηση μπορεί, λοιπόν, να αποτελέσει ένας σημαντικό εργαλείο για την ανάπτυξη ενός συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης καταστροφικών φαινομένων.

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών

2011-02-10T14:08:12Z

Garapost:

[[category:Δασικές Πυρκαγιές ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Brigitte Leblon

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της εφαρμογής αποτελεί μια ανασκόπηση μεθόδων για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών μέσα από την εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της εφαρμογής αποτελεί μια διερεύνηση της μεθοδολογίας μέσω της χρήσης διαφορετικών δορυφορικών δεδομένων, για τη χαρτογράφηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, κυρίως της βλάστησης, ενός παράγοντα ιδιαίτερα σημαντικού για την ανάφλεξη και εξάπλωση πυρκαγιών σε δασικές περιοχές.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η ανάφλεξη και η εξάπλωση των δασικών πυρκαγιών εξαρτώνται κυρίως από το ποσοστό υγρασίας της βλάστησης και τις καιρικές συνθήκες, καθώς και από τα χαρακτηριστικά των καύσιμων υλικών και την τοπογραφίας της περιοχής. Η πλειοψηφία των επιχειρησιακών συστημάτων διαβάθμισης του κινδύνου πυρκαγιών δίνουν εκτιμήσεις για συγκεκριμένες θέσεις (σημεία), ωστόσο είναι απαραίτητο να υπάρχει μια παρεμβολή μεταξύ των σημειακών θέσεων ώστε να γίνονται υποθέσεις σχετικά με τον κίνδυνο εκδήλωσης πυρκαγιών για μεγαλύτερες γεωγραφικές ενότητες. Ωστόσο, τέτοιους είδους παρεμβολές είναι δυνατό να μη λαμβάνουν, για παράδειγμα, υπόψη τους ενδεχόμενες μεταβολές στις περιβαλλοντικές συνθήκες, στοιχείο που επηρεάζει σημαντικά τη δυνατότητα εκδήλωσης πυρκαγιάς.

Έτσι, τα δεδομένα από δορυφορικά συστήματα προσφέρουν τη δυνατότητα αντιμετώπισης παρόμοιων περιορισμών. Σημαντικό πλεονέκτημα της μεθόδου αποτελεί το γεγονός ότι μπορεί να λαμβάνονται πληροφορίες για περιοχές οι οποίες είναι ιδιαίτερα απομακρυσμένες και δύσκολα προσβάσιμες. Σημαντικοί παράγοντες για την εξάπλωση πυρκαγιών, όπως ο τύπος των καύσιμων υλικών, μπορούν να χαρτογραφηθούν μέσω υψηλής χωρικής ανάλυσης οπτικών δορυφορικών απεικονίσεων και ραντάρ. Οι χάρτες αυτοί μπορούν στη συνέχεια να συνδυαστούν με μια σειρά άλλων παραμέτρων που επιτείνουν τον κίνδυνο πυρκαγιών, όπως είναι το ανάγλυφο της περιοχής, η εγγύτητα σε δρόμους και σε αστικές περιοχές, κ.λπ.

Ένας ακόμη σημαντικός παράγοντας στον οποίο επικεντρώνεται η παρούσα εφαρμογή είναι τα ποσοστά νερού και υγρασίας της βλάστησης. Η κριτική δίνει έμφαση στη ΄΄ζωντανή΄΄ βλάστηση (LFM - Live Fuel Moisture), αφού η ΄΄νεκρή΄΄ βλάστηση (DFM - Dead Fuel Moisture) μπορεί να εντοπιστεί με βάση τις καιρικές συνθήκες και τα χαρακτηριστικά των καύσιμων υλικών.

Σε πολλές από τις έρευνες που αξιολογήθηκαν, τα χαρακτηριστικά της ΄΄ζωντανής΄΄ βλάστησης ποσοτικοποιήθηκαν μέσω της περιεκτικότητας σε υγρασία (FMC - fuel moisture content) ή μέσω υπολογισμού του πάχους του νερού (EWT - equivalent water thickness).

Η εργασία αποτελεί μια συνέχεια της κριτικής του Leblon (2001), προσφέροντας νέα παραδείγματα εφαρμογών απεικονίσεων των δορυφόρων NOAA - AVHRR και SAR για την παρακολούθηση της υγρασίας στα καύσιμα υλικά (βλάστηση), ιδιαίτερα στα σκανδιναβικά δάση.

<big>''' Χρήση δορυφορικών απεικονίσεων (ανιχνεύοντας την ανακλώμενη φυσική ακτινοβολία - Optical Remote Sensing) '''</big>

Οι πρώτες εφαρμογές για την παρακολούθηση των συνθηκών υγρασίας των καύσιμων υλικών χρησιμοποίησαν κυρίως απεικονίσεις NOAA - AVHRR, με τη χρήση του δείκτη βλάστησης NDVI. Ωστόσο, ο δείκτης αυτός σχετίζεται μόνο έμμεσα με την υγρασία της βλάστησης, αφού ουσιαστικά μετράει τα επίπεδα πρασίνου και τη δραστηριότητα της χλωροφύλλης της χλωρίδας. Μια καλύτερη χρήση του δείκτη θα μπορούσε να σχετίζεται με τη χαρτογράφηση χρονικά της δραστηριότητας των φυλλοβόλων δέντρων, ενός παράγοντα κρίσιμου για τη διαχείριση των πυρκαγιών, και αυτό γιατί συνδέεται με συμβάντα εκδήλωσης πυρκαγιών σε μικτά-φυλλοβόλα δάση.
Η υγρασία των καύσιμων υλικών πιθανότατα να μπορεί να εκτιμηθεί καλύτερα με τη χρήση υπερφασματικών δεδομένων, που μπορεί να προέρχονται από αερομεταφερόμενα συστήματα.

<big>''' Θερμικές υπέρυθρες απεικονίσεις'''</big>

Ο προσδιορισμός της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ εδάφους και ατμόσφαιρας αποτελεί ένα καλύτερο φασματικό δείκτη για την παρακολούθηση της κατάστασης των φυτών όσον αφορά τα επίπεδα υγρασίας.

Μέσα από τη χρήση θερμικών υπέρυθρων απεικονίσεων του δορυφόρου NOAA - AVHRR ήταν δυνατός ο υπολογισμός των θερμοκρασιών της επιφάνειας, που σχετίζονται αναλυτικά με μεταβλητές που επηρεάζουν την υγρασία της επιφάνειας, όπως η εξατμισοδιαπνοή. Μέσα από την αναλυτική διαδικασία εξισώσεων ενέργειας υπολογίστηκε ο λόγος μεταξύ της πραγματικής και μιας ενδεχόμενης εξατμισοδιαπνοής (AET/PET), μέσω καθημερινών απεικονίσεων NOAA - AVHRR για θερμοκρασίες επιφάνειας εδάφους και ατμόσφαιρας. Ο λόγος αυτός υπολογίστηκε από παρόμοιες απεικονίσεις των βόρειων αρκτικών δασών του Καναδά και συσχετίστηκε με FWI δείκτες. Στον υπολογισμό του παραπάνω λόγου, ο δείκτης NDVI μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στον υπολογισμό της ροής θερμότητας του εδάφους και των αεροδυναμικών αντιστάσεων.

<big>''' Συνδυασμός NDVI και θερμικών απεικονίσεων NOAA-AVHRR'''</big>

Όλο και περισσότερες έρευνες σχετικές με την παρακολούθηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, και πιο συγκεκριμένα της βλάστησης, συνδυάζουν τη χρήση του δείκτη βλάστησης NDVI και θερμικών απεικονίσεων NOAA - AVHRR. Αυτή η απόκτηση επιπλέον πληροφορίας προς επεξεργασία δεν συνεπάγεται επιπλέον κόστος, εφόσον τα δύο αυτά είδη απεικονίσεων παράγονται την ίδια στιγμή από μια σειρά υφιστάμενων δορυφορικών συστημάτων, όπως είναι οι NOAA-AVHRR, LANDSAT-TM, ATSR-2, RESURS-01, METEOSAT, GOES.

Μάλιστα, οι ακρίβεια των εκτιμήσεων πρόκειται να ενισχυθεί μελλοντικά με τη χρήση δορυφόρων όπως ο νέος LANDSAT-TM, EOS-ASTER, EOS-MODIS.
Ένας σημαντικός περιορισμός που απορρέει από τη χρήση ενεργών δεκτών (καταγράφουν μια φυσική ακτινοβολία) και θερμικών υπέρυθρων δεδομένων είναι η διαθεσιμότητα των απεικονίσεων, η οποία εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες και τις συνθήκες φωτισμού (π.χ. ύπαρξη συννέφων).

<big>''' Απεικονίσεις Radar (Δεδομένα παθητικών δεκτών) '''</big>
Για τον παραπάνω λόγο, ένα επιχειρησιακό σύστημα παρακολούθησης της υγρασίας των καύσιμων υλικών μέσω δορυφορικών δεδομένων είναι η αξιοποίηση απεικονίσεων radar (Radar Images). Οι απεικονίσεις αυτές έχουν το πλεονέκτημα της καλύτερης χωρικής ανάλυσης, ενώ μπορεί να αποκτηθούν ακόμη και κατά την περίοδο όπου επικρατούν νεφώσεις, είναι επομένως διαθέσιμες ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες.
Ωστόσο, η διαθεσιμότητά τους μπορεί να περιοριστεί λόγω του μεγαλύτερου κύκλου επανάληψης των δορυφόρων αυτών. Έτσι, ο δορυφόρος ERS-1 έχει κύκλο 35 ημερών, και μερικές φορές ακόμη μεγαλύτερο, και αυτό γιατί συχνά λαμβάνει απεικονίσεις και κατά τη διάρκεια της νύχτας. Η διάρκεια του κύκλου αυτού είναι μικρότερη για το δορυφόρο RADSAT-1.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Το πιο πολλά υποσχόμενο εργαλείο παρακολούθησης του κινδύνου πυρκαγιάς μέσα από δορυφορικές απεικονίσεις συνίσταται σε ένα συνδυασμό εικόνων που προκύπτουν από δέκτες οι οποίοι λαμβάνουν μια φυσική ακτινοβολία, θερμικών υπέρυθρων απεικονίσεων και εικόνων radar. Οι περισσότερες από τις έρευνες στη βιβλιογραφία σχετικά με τον κίνδυνο πυρκαγιών βασίζονται στην εκτίμηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, ενός παράγοντα που επηρεάζει το φαινόμενο.

Τηλεπισκόπηση και μοντελοποίηση των πυρκαγιών

2011-02-10T14:06:52Z

Garapost:

[[category:Δασικές Πυρκαγιές ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Michele A. Kuester, John Marshall, William J. Emery

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Προσομοίωση - πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η προσπάθεια μιας παράλληλης χρησιμοποίησης ενός αριθμητικού μοντέλου προσομοίωσης σε συνδυασμό με τη χρήση δορυφορικών απεικονίσεων για την παρακολούθηση και πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών, καθώς και η εξαγωγή συγκριτικών αποτελεσμάτων.

<big>''' Μελέτη Περίπτωσης'''</big>

Η πυρκαγιά στην περιοχή του Άσπεν, η οποία έκαιγε από τις 17 Ιουνίου έως τις 11 Ιουλίου του έτους 2003, στα όρη βόρεια της πόλης του Τούκσον στην Αριζόνα, αποτέλεσε τη μελέτη περίπτωσης της παρούσας εργασίας. Η πυρκαγιά τέθηκε υπό έλεγχο ουσιαστικά στις 1 Ιουλίου. Οι επιπτώσεις της ήταν ιδιαίτερα σημαντικές για το περιβάλλον της ευρύτερης περιοχής. Χαρακτηριστικά, κάηκαν 84,750 στρέμματα δασικής γης ενώ καταστράφηκαν περίπου 350 κτίρια στις γύρω περιοχές. Το κόστος αντιμετώπισης και κατάσβεσης της πυρκαγιάς έφτασε συνολικά τα 17 εκ. δολάρια.

<big>''' Μεθοδολογία - Παρατήρηση της Πυρκαγιάς'''</big>

Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές απεικονίσεις από τους δέκτες των δορυφόρων Quickbird και NOAA-AVHRR. Η ικανότητα υψηλής ανάλυσης που χαρακτηρίζει τις δορυφορικές εικόνες του δορυφόρου Quickbird δίνει τη δυνατότητα εντοπισμού με ακρίβεια της θέσης της πηγής της πυρκαγιάς, ενώ οι μικρότερης χωρικής ανάλυσης εικόνες AVHRR μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της χρονικής εξέλιξης του καπνού της πυρκαγιάς.
Ο δέκτης του δορυφόρου Quickbird:
4 πολυφασματικά κανάλια με 2.8 μ χωρική ανάλυση, στα 450-520 nm, 520-600 nm, 630-690 nm, 760-900 nm (μπλε, πράσινο, κόκκινο και εγγύς υπέρυθρο (NIR) κανάλι αντίστοιχα).

[[Εικόνα:Py1.JPG]]

Εικόνα 1: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird στις 21ης του Ιουνίου του 2003
.

[[Εικόνα:Py12.JPG]]

Εικόνα 2: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird στις 1ης του Ιουλίου του 2003 - παρατηρούνται μεγάλη διασπορά και χαμηλά επίπεδα καπνού (μετακίνηση καπνού προς τα νοτιοανατολικά).

Ο δέκτης AVHRR-2 (που χρησιμοποιήθηκε στην προκειμένη περίπτωση):
5 φασματικά κανάλια με οριζόντια χωρική ανάλυση 1 km, στα 580-680 nm, 725-1100 nm, 3550-3930 nm, 10300-11300 nm και 11500-12500 nm (κόκκινο, εγγύς υπέρυθρο (NIR), μέσο υπέρυθρο (MIR) και δύο θερμικά υπέρυθρα κανάλια (TIR)).
Χρησιμοποιήθηκε ο δείκτης βλάστησης (NDVI), αφού αποτελεί ένα εργαλείο χρήσιμο για την πρόβλεψη και χαρτογράφηση του καπνού της πυρκαγιάς.
Το αριθμητικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία είναι το NFSPUFF, το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί κυρίως από την Εθνική Υπηρεσία Δασών των Η.Π.Α. (National Forest Service) για την πρόβλεψη της εξέλιξης του καπνού ελεγχόμενων πυρκαγιών. Για την καλύτερη εφαρμογή του μοντέλου, ήταν σημαντική η συλλογή πληροφορίας σε σχέση με το προφίλ των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή. Έτσι, η απαραίτητη αυτή πληροφορία ανακτήθηκε από το Εθνικό Κέντρο Πρόβλεψης Περιβάλλοντος (National Center for Environmental Prediction - NCEP).

[[Εικόνα:Py3.JPG]]

Εικόνα 3: Σύγκριση εφαρμογής του δείκτη βλάστησης NDVI σε απεικόνιση AVHRR με τα αποτελέσματα εφαρμογής του μοντέλου - με τρίγωνα παρουσιάζεται ο καπνός που εντοπίστηκε χρησιμοποιώντας μια τεχνική κατώτατου ορίου στα AVHRR δεδομένα, ενώ με κύκλους φαίνονται τα αποτελέσματα του μοντέλου.

Στην εικόνα που ακολουθεί φαίνεται ότι το νέφος καπνού στην περίπτωση της πυρκαγιάς του Άσπεν φτάνει σε υψόμετρο 2.500 μέτρων πάνω από το έδαφος, ένα σημείο όπου σύμφωνα και με τα διαθέσιμα δεδομένα από το NCEP η ένταση των ανέμων αυξάνει σημαντικά.

[[Εικόνα:Py14.JPG]]

Εικόνα 4: Από αποτελέσματα του μοντέλου προκύπτει ότι στις 21 Ιουνίου του 2003 το νέφος καπνού φτάνει σε ένα υψόμετρο περίπου 16.000 πόδια πάνω από το επίπεδο της θάλασσας (περίπου 2.500 μέτρα πάνω από το επίπεδο του εδάφους).

Παρατηρώντας την δορυφορική απεικόνιση της Εικόνας 2, φαίνεται ότι ο καπνός μετακινείται σταδιακά με κατεύθυνση προς νότια και ανατολικά. Ουσιαστικά, τη συγκεκριμένη ημερομηνία στην οποία αναφέρεται η απεικόνιση, η πυρκαγιά έκαιγε λιγότερο. Παρά το γεγονός ότι τα επίπεδα καπνού στην περίπτωση αυτή δεν έφταναν σε σημαντικό υψόμετρο, ακόμη και η χαμηλότερη ένταση των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή θα είχε σαν αποτέλεσμα θεωρητικά το νέφος καπνού να ακολουθεί μια κατεύθυνση βόρεια και ανατολική.
Η νοτιοανατολική κατεύθυνση του νέφους δηλώνει τη σημαντική επιρροή της τοπογραφίας και του ανάγλυφου της περιοχής στις περιπτώσεις όπου τα επίπεδα καπνού κινούνται σε χαμηλό υψόμετρο.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εφαρμογή του μοντέλου NFSPUFF μπόρεσε να προσομοιώσει το νέφος του καπνού της πυρκαγιάς στην περιοχή του Άσπεν, όπως παρατηρήθηκε στις απεικονίσεις από δύο δορυφόρους, στις περιπτώσεις κατά τις οποίες η πυρκαγιά ήταν πολύ δυνατή, με αποτέλεσμα τα νέφη καπνού να είναι ικανά να φτάνουν σε ένα σχετικά μεγάλο υψόμετρο, όπου οι δυνατοί άνεμοι προκαλούν την οριζόντια μεταφορά και διασπορά τους. Επομένως, το μοντέλο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της συμπεριφοράς πυρκαγιών και του νέφους καπνού στα αρχικά κυρίως στάδια εκδήλωσης της πυρκαγιάς, καθώς και για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του φαινομένου για μέχρι και 24 ώρες, εφόσον είναι διαθέσιμες πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο όσον αφορά το προφίλ των ανέμων της περιοχής.
Όσο η ένταση της πυρκαγιάς μειωνόταν και επικρατούσαν συνθήκες χαμηλών ανέμων, οι προσομοιώσεις του μοντέλου γινόταν λιγότερο ακριβείς όσον αφορά την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του νέφους καπνού, ενώ η τοπογραφία της επιφάνειας της περιοχής διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην κατεύθυνση της κίνησης του νέφους και τη διασπορά του.

Τηλεπισκόπηση και μοντελοποίηση των πυρκαγιών

2011-02-10T14:02:13Z

Garapost:

[[category:ΔΠΜΣ ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Michele A. Kuester, John Marshall, William J. Emery

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Προσομοίωση - πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η προσπάθεια μιας παράλληλης χρησιμοποίησης ενός αριθμητικού μοντέλου προσομοίωσης σε συνδυασμό με τη χρήση δορυφορικών απεικονίσεων για την παρακολούθηση και πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών, καθώς και η εξαγωγή συγκριτικών αποτελεσμάτων.

<big>''' Μελέτη Περίπτωσης'''</big>

Η πυρκαγιά στην περιοχή του Άσπεν, η οποία έκαιγε από τις 17 Ιουνίου έως τις 11 Ιουλίου του έτους 2003, στα όρη βόρεια της πόλης του Τούκσον στην Αριζόνα, αποτέλεσε τη μελέτη περίπτωσης της παρούσας εργασίας. Η πυρκαγιά τέθηκε υπό έλεγχο ουσιαστικά στις 1 Ιουλίου. Οι επιπτώσεις της ήταν ιδιαίτερα σημαντικές για το περιβάλλον της ευρύτερης περιοχής. Χαρακτηριστικά, κάηκαν 84,750 στρέμματα δασικής γης ενώ καταστράφηκαν περίπου 350 κτίρια στις γύρω περιοχές. Το κόστος αντιμετώπισης και κατάσβεσης της πυρκαγιάς έφτασε συνολικά τα 17 εκ. δολάρια.

<big>''' Μεθοδολογία - Παρατήρηση της Πυρκαγιάς'''</big>

Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές απεικονίσεις από τους δέκτες των δορυφόρων Quickbird και NOAA-AVHRR. Η ικανότητα υψηλής ανάλυσης που χαρακτηρίζει τις δορυφορικές εικόνες του δορυφόρου Quickbird δίνει τη δυνατότητα εντοπισμού με ακρίβεια της θέσης της πηγής της πυρκαγιάς, ενώ οι μικρότερης χωρικής ανάλυσης εικόνες AVHRR μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της χρονικής εξέλιξης του καπνού της πυρκαγιάς.
Ο δέκτης του δορυφόρου Quickbird:
4 πολυφασματικά κανάλια με 2.8 μ χωρική ανάλυση, στα 450-520 nm, 520-600 nm, 630-690 nm, 760-900 nm (μπλε, πράσινο, κόκκινο και εγγύς υπέρυθρο (NIR) κανάλι αντίστοιχα).

[[Εικόνα:Py1.JPG]]

Εικόνα 1: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird στις 21ης του Ιουνίου του 2003
.

[[Εικόνα:Py12.JPG]]

Εικόνα 2: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird στις 1ης του Ιουλίου του 2003 - παρατηρούνται μεγάλη διασπορά και χαμηλά επίπεδα καπνού (μετακίνηση καπνού προς τα νοτιοανατολικά).

Ο δέκτης AVHRR-2 (που χρησιμοποιήθηκε στην προκειμένη περίπτωση):
5 φασματικά κανάλια με οριζόντια χωρική ανάλυση 1 km, στα 580-680 nm, 725-1100 nm, 3550-3930 nm, 10300-11300 nm και 11500-12500 nm (κόκκινο, εγγύς υπέρυθρο (NIR), μέσο υπέρυθρο (MIR) και δύο θερμικά υπέρυθρα κανάλια (TIR)).
Χρησιμοποιήθηκε ο δείκτης βλάστησης (NDVI), αφού αποτελεί ένα εργαλείο χρήσιμο για την πρόβλεψη και χαρτογράφηση του καπνού της πυρκαγιάς.
Το αριθμητικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία είναι το NFSPUFF, το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί κυρίως από την Εθνική Υπηρεσία Δασών των Η.Π.Α. (National Forest Service) για την πρόβλεψη της εξέλιξης του καπνού ελεγχόμενων πυρκαγιών. Για την καλύτερη εφαρμογή του μοντέλου, ήταν σημαντική η συλλογή πληροφορίας σε σχέση με το προφίλ των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή. Έτσι, η απαραίτητη αυτή πληροφορία ανακτήθηκε από το Εθνικό Κέντρο Πρόβλεψης Περιβάλλοντος (National Center for Environmental Prediction - NCEP).

[[Εικόνα:Py3.JPG]]

Εικόνα 3: Σύγκριση εφαρμογής του δείκτη βλάστησης NDVI σε απεικόνιση AVHRR με τα αποτελέσματα εφαρμογής του μοντέλου - με τρίγωνα παρουσιάζεται ο καπνός που εντοπίστηκε χρησιμοποιώντας μια τεχνική κατώτατου ορίου στα AVHRR δεδομένα, ενώ με κύκλους φαίνονται τα αποτελέσματα του μοντέλου.

Στην εικόνα που ακολουθεί φαίνεται ότι το νέφος καπνού στην περίπτωση της πυρκαγιάς του Άσπεν φτάνει σε υψόμετρο 2.500 μέτρων πάνω από το έδαφος, ένα σημείο όπου σύμφωνα και με τα διαθέσιμα δεδομένα από το NCEP η ένταση των ανέμων αυξάνει σημαντικά.

[[Εικόνα:Py14.JPG]]

Εικόνα 4: Από αποτελέσματα του μοντέλου προκύπτει ότι στις 21 Ιουνίου του 2003 το νέφος καπνού φτάνει σε ένα υψόμετρο περίπου 16.000 πόδια πάνω από το επίπεδο της θάλασσας (περίπου 2.500 μέτρα πάνω από το επίπεδο του εδάφους).

Παρατηρώντας την δορυφορική απεικόνιση της Εικόνας 2, φαίνεται ότι ο καπνός μετακινείται σταδιακά με κατεύθυνση προς νότια και ανατολικά. Ουσιαστικά, τη συγκεκριμένη ημερομηνία στην οποία αναφέρεται η απεικόνιση, η πυρκαγιά έκαιγε λιγότερο. Παρά το γεγονός ότι τα επίπεδα καπνού στην περίπτωση αυτή δεν έφταναν σε σημαντικό υψόμετρο, ακόμη και η χαμηλότερη ένταση των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή θα είχε σαν αποτέλεσμα θεωρητικά το νέφος καπνού να ακολουθεί μια κατεύθυνση βόρεια και ανατολική.
Η νοτιοανατολική κατεύθυνση του νέφους δηλώνει τη σημαντική επιρροή της τοπογραφίας και του ανάγλυφου της περιοχής στις περιπτώσεις όπου τα επίπεδα καπνού κινούνται σε χαμηλό υψόμετρο.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εφαρμογή του μοντέλου NFSPUFF μπόρεσε να προσομοιώσει το νέφος του καπνού της πυρκαγιάς στην περιοχή του Άσπεν, όπως παρατηρήθηκε στις απεικονίσεις από δύο δορυφόρους, στις περιπτώσεις κατά τις οποίες η πυρκαγιά ήταν πολύ δυνατή, με αποτέλεσμα τα νέφη καπνού να είναι ικανά να φτάνουν σε ένα σχετικά μεγάλο υψόμετρο, όπου οι δυνατοί άνεμοι προκαλούν την οριζόντια μεταφορά και διασπορά τους. Επομένως, το μοντέλο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της συμπεριφοράς πυρκαγιών και του νέφους καπνού στα αρχικά κυρίως στάδια εκδήλωσης της πυρκαγιάς, καθώς και για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του φαινομένου για μέχρι και 24 ώρες, εφόσον είναι διαθέσιμες πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο όσον αφορά το προφίλ των ανέμων της περιοχής.
Όσο η ένταση της πυρκαγιάς μειωνόταν και επικρατούσαν συνθήκες χαμηλών ανέμων, οι προσομοιώσεις του μοντέλου γινόταν λιγότερο ακριβείς όσον αφορά την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του νέφους καπνού, ενώ η τοπογραφία της επιφάνειας της περιοχής διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην κατεύθυνση της κίνησης του νέφους και τη διασπορά του.

Γαράφας Απόστολος

2011-02-10T13:58:47Z

Garapost:

[[Τηλεπισκόπηση και μοντελοποίηση των πυρκαγιών]]

[[Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών]]

[[Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στη διαχείριση φυσικών καταστροφών: η μελέτη περίπτωσης της κατολίσθησης στο όρος Mangart]]

[[Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong Kong]]

[[Ανίχνευση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας μέσω της Τηλεπισκόπησης: Η μελέτη περίπτωσης της περιοχής Sabah στη Μαλαισία']]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο)]]

Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong Kong

2011-02-10T13:57:49Z

Garapost: New page: category:Γαράφας Απόστολος <big>''' Συγγραφείς'''</big> V.K. Vohora, S.L. Donoghue <big>''' Αντικείμενο της Εφαρμογής'''</big> ...

[[category:Γαράφας Απόστολος ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

V.K. Vohora, S.L. Donoghue

<big>''' Αντικείμενο της Εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη του φαινομένου των κατολισθήσεων στην περιοχή του Hong Kong.

<big>''' Στόχος της Εφαρμογής'''</big>

Σκοπός της παρούσας εργασίας αποτελεί η χρήση δορυφορικών εικόνων για την απεικόνιση κατολισθητικών φαινομένων μικρής κλίμακας στην περιοχή, η αναγνώριση μέσω μεθόδων τηλεπισκόπησης περιοχών που εμφανίζουν κάποια διατάραξη όσον αφορά τη βλάστηση, καθώς και απογυμνωμένων περιοχών (π.χ. λόγω πυρκαγιών), και η διερεύνηση της συσχέτισης των παραγόντων αυτών με τη δημιουργία των προϋποθέσεων για την εμφάνιση κατολισθήσεων στην περιοχή.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η πόλη του Hong Kong χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερα μεγάλη πληθυσμιακή πυκνότητα, με το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού να συγκεντρώνεται στις παράκτιες ζώνες. Οι έντονες κλίσεις που συναντώνται εντός μιας ζώνης λίγων χιλιομέτρων από τα αστικά κέντρα, το υγρό τροπικό κλίμα, αποτελούν προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, ενώ οι έντονα σημαδεμένες βουνοπλαγιές συνιστούν μαρτυρίες σχετικά με την ταχύτητα και δριμύτητα των φαινομένων αυτών. Η έντονη ανάγκη για επέκταση του ζωτικού χώρου, έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία υποδομών όλο και πιο κοντά σε περιοχές με εντονότερο ανάγλυφο. Οι υποδομές αυτές είτε έχουν επηρεασθεί από την εκδήλωση τέτοιων φαινομένων, είτε αντιμετωπίζουν τον κίνδυνο μελλοντικά να έρθουν αντιμέτωπες με αυτά.

<big>''' Ανασκόπιση'''</big>

Ένα πολύ σημαντικό μέρος του ‘φυσικού’ εδάφους του Hong Kong (με τον όρο αυτό εννοούμε το έδαφος που δεν έχει επηρεασθεί ή καλύτερα τροποποιηθεί από την ανθρώπινη δραστηριότητα) χαρακτηρίζεται ως οριακά σταθερό. Μεταξύ των ετών 1945 και 1997 έχουν καταγραφεί περίπου 27.000 κατολισθήσεις στα εδάφη αυτά. Με πρωτοβουλία του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Hong Kong έχει συνταχθεί μια απογραφή των κατολισθητικών φαινομένων στο ‘φυσικό’ έδαφος της περιοχής (Natural Terrain Landslide Inventory - NTLI) για την περίοδο 1945-2000, μέσα από τη χρήση αεροφωτογραφιών από μεγάλο υψόμετρο, ενώ υπάρχει και βάση δεδομένων όπου οι αεροφωτογραφιές που έχουν χρησιμοποιηθεί είναι χαμηλού υψομέτρου. Οι περιορισμοί που προκύπτουν είναι σημαντικοί στην περίπτωση του NTLI (π.χ. χαμηλά επίπεδα των αεροφωτογραφιών, σκιές στο έδαφος, κ.α.), ενώ θα μπορούσε να γίνει μια συμπλήρωση των στοιχείων με νέα σε σχέση με το ιστορικό βροχοπτώσεων της περιοχής καθώς με στοιχεία όσον αφορά αλλαγές του περιβάλλοντος (π.χ. πυρκαγιές που έχουν εκδηλωθεί λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων).
Ωστόσο, ιδιαίτερα σημαντική είναι η υιοθέτηση της τηλεπισκόπισης για την παρατήρηση δορυφορικών απεικονίσεων, για την αντιμετώπιση των περιορισμών του προγράμματος χαρτογράφησης των κατολισθήσεων.
Όσον αφορά τους δείκτες βλάστησης, δείκτες βασισμένοι σε δορυφορικές απεικονίσεις στο εγγύς υπέρυθρο και στο κόκκινο μήκος κύματος, χρησιμοποιούνται ευρέως σα μέτρα για την πυκνότητα της βλάστησης, ενώ ιδιαίτερα σημαντική είναι η δυνατότητα διαχωρισμού της υγιούς βλάστησης από τη νεκρή, καμένη ή άρρωστη βλάστηση. Η χρήση απεικονίσεων LANDSAT TM δίνει τη δυνατότητα αυτή. Ένας πολύ κοινός δείκτης βλάστησης είναι ο NDVI (τιμές μεταξύ -1 και +1).

<big>''' Περιοχή Μελέτης'''</big>

Περιοχή μελέτης της παρούσας εργασίας αποτελεί η περιοχή του Pat Sin Leng Range, μια περιοχή όπου συναντώνται οι βέλτιστοι παράγοντες για την ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας (γεωλογία, τοπογραφία - ανάγλυφο, βλάστηση, ιστορικό πυρκαγιών).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις21.jpg]]

Εικόνα 1: Περιοχή Μελέτης - Pat Sin Leng Range

<big>''' Είδη δορυφόρων ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• Δορυφόρος LANDSAT TM

• Δορυφόρος IKONOS

<big>''' Μεθοδολογία'''</big>

Η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για την αναγνώριση περιοχών που εμφανίζουν διαταραγμένη βλάστηση, καθώς και περιοχών με σημάδια πυρκαγιάς, για την ανίχνευση κατολισθητικών φαινομένων, συνίσταται στα βήματα που ακολουθούν:

• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDVI, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,

• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,

• Αναγνώριση σημαδιών στις απεικονίσεις NDMIDIR και σύγκριση των τιμών του δείκτη με τις απεικονίσεις NDVI,

• Παραγωγή έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων με τη χρήση πολυφασματικών δεομένων από το δορυφόρο IKONOS για την αναγνώριση των κατολισθήσεων,

• Εντοπισμός σημαδιών πυρκαγιάς στις απεικονίσεις NDMIDIR,

• Επί τόπου έλεγχος (έλεγχος στο πεδίο) για την επιβεβαίωση των κατολισθητικών φαινομένων και των σημαδιών από πυρκαγιές.

Τα κανάλια TM5 (εγγύς υπέρυθρο) και TM7 (μέσο υπέρυθρο) του δορυφόρου LANDSAT TM που χρησιμοποιήθηκαν στην εφαρμογή αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για τη δημιουργία δεικτών βλάστησης, με σκοπό την αναγνώριση της άρρωστης ή καμένης βλάστησης. Δύο δείκτες προσδιορίστηκαν στην εφαρμογή:

• Ο δείκτης NDVI

• Ο δείκτης NDMIDIR

Ακόμη, τα δεδομένα του δορυφόρου IKONOS μπορεί να είναι απεικονίσεις στο ορατό φως και στο εγγύς υπέρυθρο, και χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων για τον εντοπισμό καταλισθητικών φαινομένων. Η φασματική ανάλυση των δεκτών/καναλιών που χρησιμοποιήθηκαν είναι της τάξης των 30 και 4 μέτρων (δορυφόροι LANDSAT TM και IKONOS αντίστοιχα).

<big>''' Αποτελέσματα και Συζήτηση'''</big>

Μέσω της απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR είναι δυνατό να γίνει μια καλύτερη διάκριση του σθένους της βλάστησης (διάκριση υγιούς από ασθενή βλάστηση) σε σχέση τις απεικονίσεις με τη χρήση του δείκτη NDVI (Εικόνες 2 και 3).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις22.jpg]]

Εικόνα 2: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDVI για την παρουσίαση της υγιούς βλάστησης (περιοχές με έντονο τόνο του άσπρου).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις23.jpg]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR για την αναγνώριση πιθανών σημαδιών πυρκαγιών κατά μήκος του βόρειου και δυτικού Pat Sin Leng Range. Διακρίνονται επίσης μικρές περιοχές διαταραγμένης βλάστησης στα βόρεια. Σημάδια πυρκαγιών και κατολισθήσεις σε έρευνες πεδίου, ιδιαίτερα κατά μήκος του δυτικού κομματιού.

Στην Εικόνα 4 παρουσιάζεται ένα έγχρωμο σύνθετο με τη χρήση του εγγύς υπέρυθρου, του πράσινου και του μπλε καναλιού του δέκτη του δορυφόρου IKONOS. Με κόκκινο χρώμα απεικονίζεται η υγιής βλάστηση, ενώ με κίτρινο και μπλε χρώμα απογυμνωμένες πλαγιές λόφων.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις24.jpg]]

Εικόνα 4: Έγχρωμο σύνθετο - IKONOS απεικόνιση. Το κίτρινο πλαίσιο φαίνεται στην Εικόνα 5, ενώ το μπλε πλαίσιο στην Εικόνα 6.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις25.jpg]]

Εικόνα 5: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση διαβρωμένων επιφανειών και διαταραγμένης βλάστησης

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις26.jpg]]

Εικόνα 6: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση των σημαδιών από κατολισθήσεις σε μια απογυμνωμένη περιοχή. Αξίζει η παρατήρηση της απουσίας σημαδιών κατολισθήσεων σε περιοχές που καλύπτονται από υγιή βλάστηση (κόκκινο χρώμα).

Από την ανάλυση των παραπάνω απεικονίσεων, προκύπτει ότι παρατηρείται μια συσχέτιση των κατολισθήσεων με τις απογυμνωμένες πλαγιές, και επομένως με τις περιοχές με διαταραγμένη βλάστηση (π.χ. καμένη).

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εξαγωγή συμπερασμάτων σε σχέση με τη θετική συσχέτιση μεταξύ στοιχείων όπως η διαταραγμένη βλάστηση, οι απογυμνωμένες πλαγιές και η εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, αποτελεί σημαντικό εύρημα όσον αφορά την πρόβλεψη κατολισθήσεων σε επιρρεπή εδάφη στην περιοχή του Hong Kong. Η παρούσα εφαρμογή επικεντρώνεται στη χρήση δεδομένων από τους δορυφόρους LANDSAT TM και IKONOS, ωστόσο θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και άλλα δεδομένα για τη χαρτογράφηση των μεταβολών του φυσικού εδάφους και των βαθέων διαβρώσεων, οι οποίοι ενδεχομένως να αποτελούν επιπλέον παράγοντες που προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθήσεων.

Αρχείο:Κατολισθήσεις28.JPG

2011-02-10T13:50:10Z

Garapost:

Αρχείο:Κατολισθήσεις27.JPG

2011-02-10T13:48:03Z

Garapost:

Γαράφας Απόστολος

2011-02-10T13:37:28Z

Garapost:

[[Τηλεπισκόπηση και μοντελοποίηση των πυρκαγιών]]

[[Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών]]

[[Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στη διαχείριση φυσικών καταστροφών: η μελέτη περίπτωσης της κατολίσθησης στο όρος Mangart]]

[['''Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong Kong]]

[[Ανίχνευση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας μέσω της Τηλεπισκόπησης: Η μελέτη περίπτωσης της περιοχής Sabah στη Μαλαισία']]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο)]]

Γαράφας Απόστολος

2011-02-10T13:33:20Z

Garapost:

[[Τηλεπισκόπηση και μοντελοποίηση των πυρκαγιών]]

[[Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών]]

[[Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στη διαχείριση φυσικών καταστροφών:η μελέτη περίπτωσης της κατολίσθησης στο όρος Mangart]]

[[Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong Kong]]

[[Ανίχνευση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας μέσω της Τηλεπισκόπησης: Η μελέτη περίπτωσης της περιοχής Sabah στη Μαλαισία']]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο)]]

Γαράφας Απόστολος

2011-02-10T13:23:27Z

Garapost:

[[Τηλεπισκόπηση και μοντελοποίηση των πυρκαγιών]]

[[Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών]]

[[Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στη διαχείριση φυσικών καταστροφών:η μελέτη περίπτωσης της κατολίσθησης στο όρος Mangart]]

[[Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong Kong]]

[[Ανίχνευση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας μέσω της Τηλεπισκόπησης:Η μελέτη περίπτωσης της περιοχής Sabah στη Μαλαισία']]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο)]]

Γαράφας Απόστολος

2011-02-10T13:09:13Z

Garapost:

Τηλεπισκόπηση και μοντελοποίηση των πυρκαγιών

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στη διαχείρηση φυσικών καταστροφών:η μελέτη περίπτωσης της κατολίσθησης στο όρος Mangart

Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong kong

Ανίχνευση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας μέσω της Τηλεπισκόπησης:Η μελέτη περίπτωσης της περιοχής Sabah στη Μαλαισία

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο)]]

Γαράφας Απόστολος

2011-02-10T13:03:39Z

Garapost: New page: Γαράφας Απόστολος category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο)

Γαράφας Απόστολος

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο)]]

Ανίχνευση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας μέσω της Τηλεπισκόπησης: Η μελέτη περίπτωσης της περιοχής Sabah στη Μαλαισία'

2011-02-10T12:47:58Z

Garapost:

[[category:ΔΠΜΣ ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Asmala Ahmad, Noorazuan Hashim, Laili Nordin

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η μελέτη του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας στην περιοχή Sabah της Μαλαισίας μέσα από την εφαρμογή μεθόδων Τηλεπισκόπησης.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εφαρμογής είναι η διερεύνηση της δυνατότητας ενίσχυσης της πληροφορίας σχετικά με το φαινόμενο της κόκκινης παλίρροιας μέσα από τη χρήση δορυφορικών απεικονίσεων, καθώς και η εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων όσον αφορά τη διαχείριση μελλοντικά του φαινομένου.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Το φυτοπλαγκτόν, και επομένως τα φύκη και οι κοινότητες που σχηματίζουν αποτελούν, ουσιαστικά, τη βάση της θαλάσσιας τροφικής αλυσίδας. Ο εντοπισμός και η παρακολούθηση των κοινοτήτων αυτών είναι ζωτικής σημασίας για χώρες οι οποίες εξαρτώνται από την αλιεία, αφού κάτι τέτοιο είναι σημαντικό για τον εντοπισμό αλιευτικών πεδίων. Ωστόσο, υπάρχουν και φύκη που είναι επιβλαβή για τον άνθρωπο. Οι όροι ‘Κόκκινη Παλίρροια’ (Red Tide) και ‘Επιβλαβείς Αποικίες Φυκών’ (Harmful Algal Bloom - HAB) έχουν χρησιμοποιηθεί για την αναφορά στα επιβλαβή φύκη. Αξίζει να αναφέρουμε ότι αρκετές από τις αποικίες φυτοπλαγκτόν δεν εμφανίζουν κόκκινο χρώμα, αλλά μπορεί να είναι γκρι, καφέ ή μπορεί να μην έχουν καθόλου χρώμα. Έτσι, ο όρος HAB είναι πιο δημοφιλής, περιγράφοντας με ακρίβεια το φαινόμενο, αναφερόμενος σε αποικίες οι οποίες με άμεσο ή έμμεσο τρόπο προκαλούν δυσφορία ή επιφέρουν τοξικές επιδράσεις στον άνθρωπο.
Τα φαινόμενα αυτά μπορούν να βλάψουν την υδρόβια ζωή μειώνοντας τις συγκεντρώσεις οξυγόνου στους ωκεανούς, ενώ οι τοξίνες που παράγονται από μια τέτοια αποικία μπορούν να συσσωρεύονται στην τροφική αλυσίδα και τελικά να καταναλώνονται από τον άνθρωπο προκαλώντας σημαντικές επιπλοκές στην υγεία.
Στη νοτιοανατολική Ασία τέτοιου είδους φαινόμενα έχουν παρατηρηθεί σε αρκετά παράκτια ύδατα περιοχών όπως οι Φιλιππίνες και η Μαλαισία.

<big>''' Το σύστημα παρακολούθησης του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας στην περιοχή Sabah'''</big>

Παρά το γεγονός ότι εμφανίσεις του φαινομένου σημειώνονται με συνέπεια κάθε χρόνο στην περιοχή Sabah της Μαλαισίας, ωστόσο μόλις ελάχιστες φορές έχουν σημειωθεί σοβαρές εστίες μέχρι σήμερα. Το σύστημα παρακολούθησης του φαινομένου είναι σχεδιασμένο για τον προσδιορισμό της ύπαρξης του φαινομένου και ειδικότερα της παρουσίας PSP τοξικών υδρόβιων οργανισμών, μέσα από τη συλλογή ειδών που είναι επιρρεπή (μαλάκια, ψάρια) σε μια μόλυνση.
Σκοπός του Τμήματος Υγείας της περιοχής είναι η πρόληψη μιας μόλυνσης του τοπικού πληθυσμού, μέσα από την ενημέρωση του κοινού να μην συλλέγει, πουλάει ή καταναλώνει θαλασσινά που μπορεί να έχουν μολυνθεί. Μετά την πρώτη παρουσία του φαινομένου στην περιοχή το 1976, η ευαισθητοποίηση του κοινού έχει αυξηθεί σημαντικά όσον αφορά την εφαρμογή καλύτερων εναλλακτικών για τον εντοπισμό της κόκκινης παλίρροιας.
Πολλοί από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό του φαινομένου δεν εμφανίζουν τη δυνατότητα μιας έγκαιρης διάγνωσης όσον αφορά την ύπαρξη του, με αποτέλεσμα συχνά η επισήμανση της ύπαρξης του κινδύνου μιας ενδεχόμενης μόλυνσης να έρχεται μετά την εμφάνιση περιπτώσεων μόλυνσης των ανθρώπων.

<big>''' Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• SPOT 4

Ο πρώτος δορυφόρος SPOT, SPOT 1, εκτοξεύτηκε το Φεβρουάριο του 1986, ενώ στις 2 Μαΐου του 2002 εκτοξεύτηκε ο SPOT 5. Παρόλο που ο τελευταίος παρουσιάζει μια συνέχεια σε σχέση με τις προηγούμενες σειρές δορυφόρων, εμφανίζει υψηλότερη χωρική ανάλυση στα παγχρωματικά κανάλια (5 και 2,5 μέτρα), καθώς επίσης υψηλότερη χωρική ανάλυση στα 3 από τα 4 πολυφασματικά κανάλια (10 μέτρα).

<big>''' Μεθοδολογία - Μελέτη περίπτωσης'''</big>

Τα κανάλια μικρού μήκους κύματος του δορυφόρου SPOT 4 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση συμβάντων κόκκινης παλίρροιας που σχετίζονται με αποικίες πλαγκτόν χρώματος έντονου κόκκινου που απειλούν τις παράκτιες περιοχές της περιοχής Sabah το έτος 2000, η οποία και αποτελεί την περιοχή μελέτης της παρούσας εφαρμογής.
Χρησιμοποιήθηκε μια τροποποιημένη έκδοση ενός αλγόριθμου επεξεργασίας εικόνων κόκκινης παλίρροιας, για την εξαγωγή πληροφοριών σχετικά με το φαινόμενο:

[[Εικόνα:Gen100.JPG]]

Ο παραπάνω αλγόριθμος εφαρμόστηκε σε δεδομένα από το δορυφόρο SPOT 4 για τις 23 Φεβρουαρίου του 2000 για την περιοχή που φαίνεται και στην Εικόνα 1, και η οποία καλύπτει μια έκταση 400 km2 (περιοχή εντός του πλαισίου).

[[Εικόνα:Gen1.JPG]]

Εικόνα 1: Χάρτης της περιοχής Sabah και της περιοχής μελέτης

Η επεξεργασία των απεικονίσεων έγινε χρησιμοποιώντας το λογισμικό PCI EASI/PACE Version 7, στη συνέχεια τα δεδομένα ενισχύθηκαν με τη χρήση του αλγορίθμου που περιγράφηκε νωρίτερα και ταξινομήθηκαν χρησιμοποιώντας το σύστημα ταξινόμησης K-means. Λόγω των περιορισμένων δειγμάτων πληροφορίας σχετικά με το φαινόμενο όπως συλλέχτηκαν από τις αρμόδιες υπηρεσίες, δεν ήταν εφικτή μια σύγκριση μεταξύ των εκτιμήσεων του αλγορίθμου και της πραγματικότητας.

<big>''' Αποτελέσματα και συζήτηση'''</big>

Χρησιμοποιήθηκαν έγχρωμες σύνθετες απεικονίσεις του δορυφόρου SPOT 4 για την περιοχή οι οποίες είχαν ληφθεί σε διαφορετικές ημερομηνίες. Στην πρώτη περίπτωση η απεικόνιση αφορούσε την 7η του Σεπτέμβρη του 1997, μια ημερομηνία κατά την οποία η περιοχή χαρακτηριζόταν από απουσία του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας (Εικόνα 2). Στη δεύτερη περίπτωση, η απεικόνιση αφορούσε την 23η του Φεβρουαρίου του 2000, μια ημερομηνία κατά την οποία στην ίδια περιοχή είχε κάνει την εμφάνισή του το φαινόμενο (Εικόνα 3).

[[Εικόνα:Gen2.JPG]]

Εικόνα 2: Δορυφορική απεικόνιση SPOT 4 - 7 Σεπτεμβρίου 1997 - Στο κίτρινο πλαίσιο φαίνεται η περιοχή μελέτης η οποία χαρακτηρίζεται από απουσία κόκκινης παλίρροιας.

[[Εικόνα:Gen3.JPG]]

Εικόνα 3: Δορυφορική απεικόνιση SPOT 4 - 23 Φεβρουαρίου 2000 - Στο κίτρινο πλαίσιο
φαίνεται η περιοχή μελέτης: οι φωτεινές περιοχές υποδεικνύουν την παρουσία του φαινομένου.

Στην Εικόνα 4 που ακολουθεί φαίνεται η ταξινομημένη απεικόνιση της κόκκινης παλίρροιας. Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται η στατιστική ανάλυση της απεικόνισης αυτής.

[[Εικόνα:Gen4.JPG]]

Εικόνα 4: Εφαρμογή του αλγορίθμου και του συστήματος ταξινόμησης K-means στην απεικόνιση του SPOT 4 για την 23η Σεπτεμβρίου του 2000

[[Εικόνα:Gen5.JPG]]

Πίνακας 1: Αποτελέσματα της στατιστικής ανάλυσης για την ταξινομημένη απεικόνιση

Παρατηρούμε ότι περίπου το 10% της ταξινομημένης απεικόνισης προσδιορίζεται ως μολυσμένη περιοχή (Red Tide 1 και Red Tide 2). Ανθρωπογενείς δραστηριότητες στην περιοχή Sipitang - Beaufort όπως η υλοτομία, η γεωργία, η κατασκευή αυτοκινητοδρόμων, τα λατομεία ψαμμίτη, αναπτύχθηκαν σημαντικά στην περιοχή αυτή το έτος 2000. Τέτοιου είδους δραστηριότητες είναι υπεύθυνες για την αύξηση νιτρικών και συγκεντρώσεων φωσφόρου στο υδατικό περιβάλλον, και επομένως υπεύθυνες για την εμφάνιση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Τα αποτελέσματα της εφαρμογής αυτής καταδεικνύουν τη δυνατότητα προσδιορισμού ενός συμβάντος κόκκινης παλίρροιας μέσα από τη χρήση δεδομένων του δορυφόρου SPOT 4. Εκτιμήθηκε ότι περίπου μια έκταση 40 km2 (περίπου 10%) της περιοχής μελέτης που αναπαρίσταται στην απεικόνιση προσεβλήθη από το φαινόμενο της κόκκινης παλίρροιας το Φεβρουάριο του 2000. Ακόμη, προτείνεται μέσα από την εφαρμογή μια μελλοντική μελέτη να ενσωματώνει στοιχεία για το διαχωρισμό των πηγών και εστιών που μπορεί να προκαλούν το φαινόμενο καθώς και έρευνες πεδίου για την καταγραφή της υφιστάμενης κατάστασης των υδάτων.

Αρχείο:Gen100.JPG

2011-02-10T12:45:14Z

Garapost:

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών

2011-02-10T12:38:38Z

Garapost:

[[category:ΔΠΜΣ ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Brigitte Leblon

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της εφαρμογής αποτελεί μια ανασκόπηση μεθόδων για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών μέσα από την εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της εφαρμογής αποτελεί μια διερεύνηση της μεθοδολογίας μέσω της χρήσης διαφορετικών δορυφορικών δεδομένων, για τη χαρτογράφηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, κυρίως της βλάστησης, ενός παράγοντα ιδιαίτερα σημαντικού για την ανάφλεξη και εξάπλωση πυρκαγιών σε δασικές περιοχές.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η ανάφλεξη και η εξάπλωση των δασικών πυρκαγιών εξαρτώνται κυρίως από το ποσοστό υγρασίας της βλάστησης και τις καιρικές συνθήκες, καθώς και από τα χαρακτηριστικά των καύσιμων υλικών και την τοπογραφίας της περιοχής. Η πλειοψηφία των επιχειρησιακών συστημάτων διαβάθμισης του κινδύνου πυρκαγιών δίνουν εκτιμήσεις για συγκεκριμένες θέσεις (σημεία), ωστόσο είναι απαραίτητο να υπάρχει μια παρεμβολή μεταξύ των σημειακών θέσεων ώστε να γίνονται υποθέσεις σχετικά με τον κίνδυνο εκδήλωσης πυρκαγιών για μεγαλύτερες γεωγραφικές ενότητες. Ωστόσο, τέτοιους είδους παρεμβολές είναι δυνατό να μη λαμβάνουν, για παράδειγμα, υπόψη τους ενδεχόμενες μεταβολές στις περιβαλλοντικές συνθήκες, στοιχείο που επηρεάζει σημαντικά τη δυνατότητα εκδήλωσης πυρκαγιάς.

Έτσι, τα δεδομένα από δορυφορικά συστήματα προσφέρουν τη δυνατότητα αντιμετώπισης παρόμοιων περιορισμών. Σημαντικό πλεονέκτημα της μεθόδου αποτελεί το γεγονός ότι μπορεί να λαμβάνονται πληροφορίες για περιοχές οι οποίες είναι ιδιαίτερα απομακρυσμένες και δύσκολα προσβάσιμες. Σημαντικοί παράγοντες για την εξάπλωση πυρκαγιών, όπως ο τύπος των καύσιμων υλικών, μπορούν να χαρτογραφηθούν μέσω υψηλής χωρικής ανάλυσης οπτικών δορυφορικών απεικονίσεων και ραντάρ. Οι χάρτες αυτοί μπορούν στη συνέχεια να συνδυαστούν με μια σειρά άλλων παραμέτρων που επιτείνουν τον κίνδυνο πυρκαγιών, όπως είναι το ανάγλυφο της περιοχής, η εγγύτητα σε δρόμους και σε αστικές περιοχές, κ.λπ.

Ένας ακόμη σημαντικός παράγοντας στον οποίο επικεντρώνεται η παρούσα εφαρμογή είναι τα ποσοστά νερού και υγρασίας της βλάστησης. Η κριτική δίνει έμφαση στη ΄΄ζωντανή΄΄ βλάστηση (LFM - Live Fuel Moisture), αφού η ΄΄νεκρή΄΄ βλάστηση (DFM - Dead Fuel Moisture) μπορεί να εντοπιστεί με βάση τις καιρικές συνθήκες και τα χαρακτηριστικά των καύσιμων υλικών.

Σε πολλές από τις έρευνες που αξιολογήθηκαν, τα χαρακτηριστικά της ΄΄ζωντανής΄΄ βλάστησης ποσοτικοποιήθηκαν μέσω της περιεκτικότητας σε υγρασία (FMC - fuel moisture content) ή μέσω υπολογισμού του πάχους του νερού (EWT - equivalent water thickness).

Η εργασία αποτελεί μια συνέχεια της κριτικής του Leblon (2001), προσφέροντας νέα παραδείγματα εφαρμογών απεικονίσεων των δορυφόρων NOAA - AVHRR και SAR για την παρακολούθηση της υγρασίας στα καύσιμα υλικά (βλάστηση), ιδιαίτερα στα σκανδιναβικά δάση.

<big>''' Χρήση δορυφορικών απεικονίσεων (ανιχνεύοντας την ανακλώμενη φυσική ακτινοβολία - Optical Remote Sensing) '''</big>

Οι πρώτες εφαρμογές για την παρακολούθηση των συνθηκών υγρασίας των καύσιμων υλικών χρησιμοποίησαν κυρίως απεικονίσεις NOAA - AVHRR, με τη χρήση του δείκτη βλάστησης NDVI. Ωστόσο, ο δείκτης αυτός σχετίζεται μόνο έμμεσα με την υγρασία της βλάστησης, αφού ουσιαστικά μετράει τα επίπεδα πρασίνου και τη δραστηριότητα της χλωροφύλλης της χλωρίδας. Μια καλύτερη χρήση του δείκτη θα μπορούσε να σχετίζεται με τη χαρτογράφηση χρονικά της δραστηριότητας των φυλλοβόλων δέντρων, ενός παράγοντα κρίσιμου για τη διαχείριση των πυρκαγιών, και αυτό γιατί συνδέεται με συμβάντα εκδήλωσης πυρκαγιών σε μικτά-φυλλοβόλα δάση.
Η υγρασία των καύσιμων υλικών πιθανότατα να μπορεί να εκτιμηθεί καλύτερα με τη χρήση υπερφασματικών δεδομένων, που μπορεί να προέρχονται από αερομεταφερόμενα συστήματα.

<big>''' Θερμικές υπέρυθρες απεικονίσεις'''</big>

Ο προσδιορισμός της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ εδάφους και ατμόσφαιρας αποτελεί ένα καλύτερο φασματικό δείκτη για την παρακολούθηση της κατάστασης των φυτών όσον αφορά τα επίπεδα υγρασίας.

Μέσα από τη χρήση θερμικών υπέρυθρων απεικονίσεων του δορυφόρου NOAA - AVHRR ήταν δυνατός ο υπολογισμός των θερμοκρασιών της επιφάνειας, που σχετίζονται αναλυτικά με μεταβλητές που επηρεάζουν την υγρασία της επιφάνειας, όπως η εξατμισοδιαπνοή. Μέσα από την αναλυτική διαδικασία εξισώσεων ενέργειας υπολογίστηκε ο λόγος μεταξύ της πραγματικής και μιας ενδεχόμενης εξατμισοδιαπνοής (AET/PET), μέσω καθημερινών απεικονίσεων NOAA - AVHRR για θερμοκρασίες επιφάνειας εδάφους και ατμόσφαιρας. Ο λόγος αυτός υπολογίστηκε από παρόμοιες απεικονίσεις των βόρειων αρκτικών δασών του Καναδά και συσχετίστηκε με FWI δείκτες. Στον υπολογισμό του παραπάνω λόγου, ο δείκτης NDVI μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στον υπολογισμό της ροής θερμότητας του εδάφους και των αεροδυναμικών αντιστάσεων.

<big>''' Συνδυασμός NDVI και θερμικών απεικονίσεων NOAA-AVHRR'''</big>

Όλο και περισσότερες έρευνες σχετικές με την παρακολούθηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, και πιο συγκεκριμένα της βλάστησης, συνδυάζουν τη χρήση του δείκτη βλάστησης NDVI και θερμικών απεικονίσεων NOAA - AVHRR. Αυτή η απόκτηση επιπλέον πληροφορίας προς επεξεργασία δεν συνεπάγεται επιπλέον κόστος, εφόσον τα δύο αυτά είδη απεικονίσεων παράγονται την ίδια στιγμή από μια σειρά υφιστάμενων δορυφορικών συστημάτων, όπως είναι οι NOAA-AVHRR, LANDSAT-TM, ATSR-2, RESURS-01, METEOSAT, GOES.

Μάλιστα, οι ακρίβεια των εκτιμήσεων πρόκειται να ενισχυθεί μελλοντικά με τη χρήση δορυφόρων όπως ο νέος LANDSAT-TM, EOS-ASTER, EOS-MODIS.
Ένας σημαντικός περιορισμός που απορρέει από τη χρήση ενεργών δεκτών (καταγράφουν μια φυσική ακτινοβολία) και θερμικών υπέρυθρων δεδομένων είναι η διαθεσιμότητα των απεικονίσεων, η οποία εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες και τις συνθήκες φωτισμού (π.χ. ύπαρξη συννέφων).

<big>''' Απεικονίσεις Radar (Δεδομένα παθητικών δεκτών) '''</big>
Για τον παραπάνω λόγο, ένα επιχειρησιακό σύστημα παρακολούθησης της υγρασίας των καύσιμων υλικών μέσω δορυφορικών δεδομένων είναι η αξιοποίηση απεικονίσεων radar (Radar Images). Οι απεικονίσεις αυτές έχουν το πλεονέκτημα της καλύτερης χωρικής ανάλυσης, ενώ μπορεί να αποκτηθούν ακόμη και κατά την περίοδο όπου επικρατούν νεφώσεις, είναι επομένως διαθέσιμες ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες.
Ωστόσο, η διαθεσιμότητά τους μπορεί να περιοριστεί λόγω του μεγαλύτερου κύκλου επανάληψης των δορυφόρων αυτών. Έτσι, ο δορυφόρος ERS-1 έχει κύκλο 35 ημερών, και μερικές φορές ακόμη μεγαλύτερο, και αυτό γιατί συχνά λαμβάνει απεικονίσεις και κατά τη διάρκεια της νύχτας. Η διάρκεια του κύκλου αυτού είναι μικρότερη για το δορυφόρο RADSAT-1.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Το πιο πολλά υποσχόμενο εργαλείο παρακολούθησης του κινδύνου πυρκαγιάς μέσα από δορυφορικές απεικονίσεις συνίσταται σε ένα συνδυασμό εικόνων που προκύπτουν από δέκτες οι οποίοι λαμβάνουν μια φυσική ακτινοβολία, θερμικών υπέρυθρων απεικονίσεων και εικόνων radar. Οι περισσότερες από τις έρευνες στη βιβλιογραφία σχετικά με τον κίνδυνο πυρκαγιών βασίζονται στην εκτίμηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, ενός παράγοντα που επηρεάζει το φαινόμενο.

'''Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong Kong

2011-02-10T12:31:25Z

Garapost:

[[category:ΔΠΜΣ ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

V.K. Vohora, S.L. Donoghue

<big>''' Αντικείμενο της Εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη του φαινομένου των κατολισθήσεων στην περιοχή του Hong Kong.

<big>''' Στόχος της Εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εργασίας αποτελεί η χρήση δορυφορικών εικόνων για την απεικόνιση κατολισθητικών φαινομένων μικρής κλίμακας στην περιοχή, η αναγνώριση μέσω μεθόδων τηλεπισκόπησης περιοχών που εμφανίζουν κάποια διατάραξη όσον αφορά τη βλάστηση, καθώς και απογυμνωμένων περιοχών (π.χ. λόγω πυρκαγιών), και η διερεύνηση της συσχέτισης των παραγόντων αυτών με τη δημιουργία των προϋποθέσεων για την εμφάνιση κατολισθήσεων στην περιοχή.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η πόλη του Hong Kong χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερα μεγάλη πληθυσμιακή πυκνότητα, με το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού να συγκεντρώνεται στις παράκτιες ζώνες. Οι έντονες κλίσεις που συναντώνται εντός μιας ζώνης λίγων χιλιομέτρων από τα αστικά κέντρα, το υγρό τροπικό κλίμα, αποτελούν προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, ενώ οι έντονα σημαδεμένες βουνοπλαγιές συνιστούν μαρτυρίες σχετικά με την ταχύτητα και δριμύτητα των φαινομένων αυτών. Η έντονη ανάγκη για επέκταση του ζωτικού χώρου, έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία υποδομών όλο και πιο κοντά σε περιοχές με εντονότερο ανάγλυφο. Οι υποδομές αυτές είτε έχουν επηρεασθεί από την εκδήλωση τέτοιων φαινομένων, είτε αντιμετωπίζουν τον κίνδυνο μελλοντικά να έρθουν αντιμέτωπες με αυτά.

<big>''' Ανασκόπιση'''</big>

Ένα πολύ σημαντικό μέρος του ‘φυσικού’ εδάφους του Hong Kong (με τον όρο αυτό εννοούμε το έδαφος που δεν έχει επηρεασθεί ή καλύτερα τροποποιηθεί από την ανθρώπινη δραστηριότητα) χαρακτηρίζεται ως οριακά σταθερό. Μεταξύ των ετών 1945 και 1997 έχουν καταγραφεί περίπου 27.000 κατολισθήσεις στα εδάφη αυτά. Με πρωτοβουλία του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Hong Kong έχει συνταχθεί μια απογραφή των κατολισθητικών φαινομένων στο ‘φυσικό’ έδαφος της περιοχής (Natural Terrain Landslide Inventory - NTLI) για την περίοδο 1945-2000, μέσα από τη χρήση αεροφωτογραφιών από μεγάλο υψόμετρο, ενώ υπάρχει και βάση δεδομένων όπου οι αεροφωτογραφιές που έχουν χρησιμοποιηθεί είναι χαμηλού υψομέτρου. Οι περιορισμοί που προκύπτουν είναι σημαντικοί στην περίπτωση του NTLI (π.χ. χαμηλά επίπεδα των αεροφωτογραφιών, σκιές στο έδαφος, κ.α.), ενώ θα μπορούσε να γίνει μια συμπλήρωση των στοιχείων με νέα σε σχέση με το ιστορικό βροχοπτώσεων της περιοχής καθώς με στοιχεία όσον αφορά αλλαγές του περιβάλλοντος (π.χ. πυρκαγιές που έχουν εκδηλωθεί λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων).
Ωστόσο, ιδιαίτερα σημαντική είναι η υιοθέτηση της τηλεπισκόπισης για την παρατήρηση δορυφορικών απεικονίσεων, για την αντιμετώπιση των περιορισμών του προγράμματος χαρτογράφησης των κατολισθήσεων.
Όσον αφορά τους δείκτες βλάστησης, δείκτες βασισμένοι σε δορυφορικές απεικονίσεις στο εγγύς υπέρυθρο και στο κόκκινο μήκος κύματος, χρησιμοποιούνται ευρέως σα μέτρα για την πυκνότητα της βλάστησης, ενώ ιδιαίτερα σημαντική είναι η δυνατότητα διαχωρισμού της υγιούς βλάστησης από τη νεκρή, καμένη ή άρρωστη βλάστηση. Η χρήση απεικονίσεων LANDSAT TM δίνει τη δυνατότητα αυτή. Ένας πολύ κοινός δείκτης βλάστησης είναι ο NDVI (τιμές μεταξύ -1 και +1).

<big>''' Περιοχή Μελέτης'''</big>

Περιοχή μελέτης της παρούσας εργασίας αποτελεί η περιοχή του Pat Sin Leng Range, μια περιοχή όπου συναντώνται οι βέλτιστοι παράγοντες για την ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας (γεωλογία, τοπογραφία - ανάγλυφο, βλάστηση, ιστορικό πυρκαγιών).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις21.jpg]]

Εικόνα 1: Περιοχή Μελέτης - Pat Sin Leng Range

<big>''' Είδη δορυφόρων ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• Δορυφόρος LANDSAT TM
• Δορυφόρος IKONOS

<big>''' Μεθοδολογία'''</big>

Η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για την αναγνώριση περιοχών που εμφανίζουν διαταραγμένη βλάστηση, καθώς και περιοχών με σημάδια πυρκαγιάς, για την ανίχνευση κατολισθητικών φαινομένων, συνίσταται στα βήματα που ακολουθούν:
• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDVI, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,
• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,
• Αναγνώριση σημαδιών στις απεικονίσεις NDMIDIR και σύγκριση των τιμών του δείκτη με τις απεικονίσεις NDVI,
• Παραγωγή έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων με τη χρήση πολυφασματικών δεομένων από το δορυφόρο IKONOS για την αναγνώριση των κατολισθήσεων,
• Εντοπισμός σημαδιών πυρκαγιάς στις απεικονίσεις NDMIDIR,
• Επί τόπου έλεγχος (έλεγχος στο πεδίο) για την επιβεβαίωση των κατολισθητικών φαινομένων και των σημαδιών από πυρκαγιές.

Τα κανάλια TM5 (εγγύς υπέρυθρο) και TM7 (μέσο υπέρυθρο) του δορυφόρου LANDSAT TM που χρησιμοποιήθηκαν στην εφαρμογή αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για τη δημιουργία δεικτών βλάστησης, με σκοπό την αναγνώριση της άρρωστης ή καμένης βλάστησης. Δύο δείκτες προσδιορίστηκαν στην εφαρμογή:
• Ο δείκτης NDVI
• Ο δείκτης NDMIDIR

Ακόμη, τα δεδομένα του δορυφόρου IKONOS μπορεί να είναι απεικονίσεις στο ορατό φως και στο εγγύς υπέρυθρο, και χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων για τον εντοπισμό καταλισθητικών φαινομένων. Η φασματική ανάλυση των δεκτών/καναλιών που χρησιμοποιήθηκαν είναι της τάξης των 30 και 4 μέτρων (δορυφόροι LANDSAT TM και IKONOS αντίστοιχα).

<big>''' Αποτελέσματα και Συζήτηση'''</big>

Μέσω της απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR είναι δυνατό να γίνει μια καλύτερη διάκριση του σθένους της βλάστησης (διάκριση υγιούς από ασθενή βλάστηση) σε σχέση τις απεικονίσεις με τη χρήση του δείκτη NDVI (Εικόνες 2 και 3).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις22.jpg]]

Εικόνα 2: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDVI για την παρουσίαση της υγιούς βλάστησης (περιοχές με έντονο τόνο του άσπρου).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις23.jpg]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR για την αναγνώριση πιθανών σημαδιών πυρκαγιών κατά μήκος του βόρειου και δυτικού Pat Sin Leng Range. Διακρίνονται επίσης μικρές περιοχές διαταραγμένης βλάστησης στα βόρεια. Σημάδια πυρκαγιών και κατολισθήσεις σε έρευνες πεδίου, ιδιαίτερα κατά μήκος του δυτικού κομματιού.

Στην Εικόνα 4 παρουσιάζεται ένα έγχρωμο σύνθετο με τη χρήση του εγγύς υπέρυθρου, του πράσινου και του μπλε καναλιού του δέκτη του δορυφόρου IKONOS. Με κόκκινο χρώμα απεικονίζεται η υγιής βλάστηση, ενώ με κίτρινο και μπλε χρώμα απογυμνωμένες πλαγιές λόφων.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις24.jpg]]

Εικόνα 4: Έγχρωμο σύνθετο - IKONOS απεικόνιση. Το κίτρινο πλαίσιο φαίνεται στην Εικόνα 5, ενώ το μπλε πλαίσιο στην Εικόνα 6.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις25.jpg]]

Εικόνα 5: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση διαβρωμένων επιφανειών και διαταραγμένης βλάστησης

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις26.jpg]]

Εικόνα 6: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση των σημαδιών από κατολισθήσεις σε μια απογυμνωμένη περιοχή. Αξίζει η παρατήρηση της απουσίας σημαδιών κατολισθήσεων σε περιοχές που καλύπτονται από υγιή βλάστηση (κόκκινο χρώμα).

Από την ανάλυση των παραπάνω απεικονίσεων, προκύπτει ότι παρατηρείται μια συσχέτιση των κατολισθήσεων με τις απογυμνωμένες πλαγιές, και επομένως με τις περιοχές με διαταραγμένη βλάστηση (π.χ. καμένη).

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εξαγωγή συμπερασμάτων σε σχέση με τη θετική συσχέτιση μεταξύ στοιχείων όπως η διαταραγμένη βλάστηση, οι απογυμνωμένες πλαγιές και η εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, αποτελεί σημαντικό εύρημα όσον αφορά την πρόβλεψη κατολισθήσεων σε επιρρεπή εδάφη στην περιοχή του Hong Kong. Η παρούσα εφαρμογή επικεντρώνεται στη χρήση δεδομένων από τους δορυφόρους LANDSAT TM και IKONOS, ωστόσο θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και άλλα δεδομένα για τη χαρτογράφηση των μεταβολών του φυσικού εδάφους και των βαθέων διαβρώσεων, οι οποίοι ενδεχομένως να αποτελούν επιπλέον παράγοντες που προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθήσεων.

Ανίχνευση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας μέσω της Τηλεπισκόπησης: Η μελέτη περίπτωσης της περιοχής Sabah στη Μαλαισία'

2011-02-10T12:24:04Z

Garapost: New page: category:ΔΠΜΣ <big>''' Συγγραφείς'''</big> Asmala Ahmad, Noorazuan Hashim, Laili Nordin <big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big> Α...

[[category:ΔΠΜΣ ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Asmala Ahmad, Noorazuan Hashim, Laili Nordin

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η μελέτη του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας στην περιοχή Sabah της Μαλαισίας μέσα από την εφαρμογή μεθόδων Τηλεπισκόπησης.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εφαρμογής είναι η διερεύνηση της δυνατότητας ενίσχυσης της πληροφορίας σχετικά με το φαινόμενο της κόκκινης παλίρροιας μέσα από τη χρήση δορυφορικών απεικονίσεων, καθώς και η εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων όσον αφορά τη διαχείριση μελλοντικά του φαινομένου.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Το φυτοπλαγκτόν, και επομένως τα φύκη και οι κοινότητες που σχηματίζουν αποτελούν, ουσιαστικά, τη βάση της θαλάσσιας τροφικής αλυσίδας. Ο εντοπισμός και η παρακολούθηση των κοινοτήτων αυτών είναι ζωτικής σημασίας για χώρες οι οποίες εξαρτώνται από την αλιεία, αφού κάτι τέτοιο είναι σημαντικό για τον εντοπισμό αλιευτικών πεδίων. Ωστόσο, υπάρχουν και φύκη που είναι επιβλαβή για τον άνθρωπο. Οι όροι ‘Κόκκινη Παλίρροια’ (Red Tide) και ‘Επιβλαβείς Αποικίες Φυκών’ (Harmful Algal Bloom - HAB) έχουν χρησιμοποιηθεί για την αναφορά στα επιβλαβή φύκη. Αξίζει να αναφέρουμε ότι αρκετές από τις αποικίες φυτοπλαγκτόν δεν εμφανίζουν κόκκινο χρώμα, αλλά μπορεί να είναι γκρι, καφέ ή μπορεί να μην έχουν καθόλου χρώμα. Έτσι, ο όρος HAB είναι πιο δημοφιλής, περιγράφοντας με ακρίβεια το φαινόμενο, αναφερόμενος σε αποικίες οι οποίες με άμεσο ή έμμεσο τρόπο προκαλούν δυσφορία ή επιφέρουν τοξικές επιδράσεις στον άνθρωπο.
Τα φαινόμενα αυτά μπορούν να βλάψουν την υδρόβια ζωή μειώνοντας τις συγκεντρώσεις οξυγόνου στους ωκεανούς, ενώ οι τοξίνες που παράγονται από μια τέτοια αποικία μπορούν να συσσωρεύονται στην τροφική αλυσίδα και τελικά να καταναλώνονται από τον άνθρωπο προκαλώντας σημαντικές επιπλοκές στην υγεία.
Στη νοτιοανατολική Ασία τέτοιου είδους φαινόμενα έχουν παρατηρηθεί σε αρκετά παράκτια ύδατα περιοχών όπως οι Φιλιππίνες και η Μαλαισία.

<big>''' Το σύστημα παρακολούθησης του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας στην περιοχή Sabah'''</big>

Παρά το γεγονός ότι εμφανίσεις του φαινομένου σημειώνονται με συνέπεια κάθε χρόνο στην περιοχή Sabah της Μαλαισίας, ωστόσο μόλις ελάχιστες φορές έχουν σημειωθεί σοβαρές εστίες μέχρι σήμερα. Το σύστημα παρακολούθησης του φαινομένου είναι σχεδιασμένο για τον προσδιορισμό της ύπαρξης του φαινομένου και ειδικότερα της παρουσίας PSP τοξικών υδρόβιων οργανισμών, μέσα από τη συλλογή ειδών που είναι επιρρεπή (μαλάκια, ψάρια) σε μια μόλυνση.
Σκοπός του Τμήματος Υγείας της περιοχής είναι η πρόληψη μιας μόλυνσης του τοπικού πληθυσμού, μέσα από την ενημέρωση του κοινού να μην συλλέγει, πουλάει ή καταναλώνει θαλασσινά που μπορεί να έχουν μολυνθεί. Μετά την πρώτη παρουσία του φαινομένου στην περιοχή το 1976, η ευαισθητοποίηση του κοινού έχει αυξηθεί σημαντικά όσον αφορά την εφαρμογή καλύτερων εναλλακτικών για τον εντοπισμό της κόκκινης παλίρροιας.
Πολλοί από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό του φαινομένου δεν εμφανίζουν τη δυνατότητα μιας έγκαιρης διάγνωσης όσον αφορά την ύπαρξη του, με αποτέλεσμα συχνά η επισήμανση της ύπαρξης του κινδύνου μιας ενδεχόμενης μόλυνσης να έρχεται μετά την εμφάνιση περιπτώσεων μόλυνσης των ανθρώπων.

<big>''' Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• SPOT 4

Ο πρώτος δορυφόρος SPOT, SPOT 1, εκτοξεύτηκε το Φεβρουάριο του 1986, ενώ στις 2 Μαΐου του 2002 εκτοξεύτηκε ο SPOT 5. Παρόλο που ο τελευταίος παρουσιάζει μια συνέχεια σε σχέση με τις προηγούμενες σειρές δορυφόρων, εμφανίζει υψηλότερη χωρική ανάλυση στα παγχρωματικά κανάλια (5 και 2,5 μέτρα), καθώς επίσης υψηλότερη χωρική ανάλυση στα 3 από τα 4 πολυφασματικά κανάλια (10 μέτρα).

<big>''' Μεθοδολογία - Μελέτη περίπτωσης'''</big>

Τα κανάλια μικρού μήκους κύματος του δορυφόρου SPOT 4 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση συμβάντων κόκκινης παλίρροιας που σχετίζονται με αποικίες πλαγκτόν χρώματος έντονου κόκκινου που απειλούν τις παράκτιες περιοχές της περιοχής Sabah το έτος 2000, η οποία και αποτελεί την περιοχή μελέτης της παρούσας εφαρμογής.
Χρησιμοποιήθηκε μια τροποποιημένη έκδοση ενός αλγόριθμου επεξεργασίας εικόνων κόκκινης παλίρροιας, για την εξαγωγή πληροφοριών σχετικά με το φαινόμενο:

όπου,

Ο παραπάνω αλγόριθμος εφαρμόστηκε σε δεδομένα από το δορυφόρο SPOT 4 για τις 23 Φεβρουαρίου του 2000 για την περιοχή που φαίνεται και στην Εικόνα 1, και η οποία καλύπτει μια έκταση 400 km2 (περιοχή εντός του πλαισίου).

[[Εικόνα:Gen1.JPG]]

Εικόνα 1: Χάρτης της περιοχής Sabah και της περιοχής μελέτης

Η επεξεργασία των απεικονίσεων έγινε χρησιμοποιώντας το λογισμικό PCI EASI/PACE Version 7, στη συνέχεια τα δεδομένα ενισχύθηκαν με τη χρήση του αλγορίθμου που περιγράφηκε νωρίτερα και ταξινομήθηκαν χρησιμοποιώντας το σύστημα ταξινόμησης K-means. Λόγω των περιορισμένων δειγμάτων πληροφορίας σχετικά με το φαινόμενο όπως συλλέχτηκαν από τις αρμόδιες υπηρεσίες, δεν ήταν εφικτή μια σύγκριση μεταξύ των εκτιμήσεων του αλγορίθμου και της πραγματικότητας.

<big>''' Αποτελέσματα και συζήτηση'''</big>

Χρησιμοποιήθηκαν έγχρωμες σύνθετες απεικονίσεις του δορυφόρου SPOT 4 για την περιοχή οι οποίες είχαν ληφθεί σε διαφορετικές ημερομηνίες. Στην πρώτη περίπτωση η απεικόνιση αφορούσε την 7η του Σεπτέμβρη του 1997, μια ημερομηνία κατά την οποία η περιοχή χαρακτηριζόταν από απουσία του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας (Εικόνα 2). Στη δεύτερη περίπτωση, η απεικόνιση αφορούσε την 23η του Φεβρουαρίου του 2000, μια ημερομηνία κατά την οποία στην ίδια περιοχή είχε κάνει την εμφάνισή του το φαινόμενο (Εικόνα 3).

[[Εικόνα:Gen2.JPG]]

Εικόνα 2: Δορυφορική απεικόνιση SPOT 4 - 7 Σεπτεμβρίου 1997 - Στο κίτρινο πλαίσιο φαίνεται η περιοχή μελέτης η οποία χαρακτηρίζεται από απουσία κόκκινης παλίρροιας.

[[Εικόνα:Gen3.JPG]]

Εικόνα 3: Δορυφορική απεικόνιση SPOT 4 - 23 Φεβρουαρίου 2000 - Στο κίτρινο πλαίσιο
φαίνεται η περιοχή μελέτης: οι φωτεινές περιοχές υποδεικνύουν την παρουσία του φαινομένου.

Στην Εικόνα 4 που ακολουθεί φαίνεται η ταξινομημένη απεικόνιση της κόκκινης παλίρροιας. Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται η στατιστική ανάλυση της απεικόνισης αυτής.

[[Εικόνα:Gen4.JPG]]

Εικόνα 4: Εφαρμογή του αλγορίθμου και του συστήματος ταξινόμησης K-means στην απεικόνιση του SPOT 4 για την 23η Σεπτεμβρίου του 2000

[[Εικόνα:Gen5.JPG]]

Πίνακας 1: Αποτελέσματα της στατιστικής ανάλυσης για την ταξινομημένη απεικόνιση

Παρατηρούμε ότι περίπου το 10% της ταξινομημένης απεικόνισης προσδιορίζεται ως μολυσμένη περιοχή (Red Tide 1 και Red Tide 2). Ανθρωπογενείς δραστηριότητες στην περιοχή Sipitang - Beaufort όπως η υλοτομία, η γεωργία, η κατασκευή αυτοκινητοδρόμων, τα λατομεία ψαμμίτη, αναπτύχθηκαν σημαντικά στην περιοχή αυτή το έτος 2000. Τέτοιου είδους δραστηριότητες είναι υπεύθυνες για την αύξηση νιτρικών και συγκεντρώσεων φωσφόρου στο υδατικό περιβάλλον, και επομένως υπεύθυνες για την εμφάνιση του φαινομένου της κόκκινης παλίρροιας.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Τα αποτελέσματα της εφαρμογής αυτής καταδεικνύουν τη δυνατότητα προσδιορισμού ενός συμβάντος κόκκινης παλίρροιας μέσα από τη χρήση δεδομένων του δορυφόρου SPOT 4. Εκτιμήθηκε ότι περίπου μια έκταση 40 km2 (περίπου 10%) της περιοχής μελέτης που αναπαρίσταται στην απεικόνιση προσεβλήθη από το φαινόμενο της κόκκινης παλίρροιας το Φεβρουάριο του 2000. Ακόμη, προτείνεται μέσα από την εφαρμογή μια μελλοντική μελέτη να ενσωματώνει στοιχεία για το διαχωρισμό των πηγών και εστιών που μπορεί να προκαλούν το φαινόμενο καθώς και έρευνες πεδίου για την καταγραφή της υφιστάμενης κατάστασης των υδάτων.

'''Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση κατολισθήσεων στο Hong Kong

2011-02-10T12:21:23Z

Garapost: New page: category:ΔΠΜΣ <big>''' Συγγραφείς'''</big> V.K. Vohora, S.L. Donoghue <big>''' Αντικείμενο της Εφαρμογής'''</big> Αντικείμενο τ...

[[category:ΔΠΜΣ ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

V.K. Vohora, S.L. Donoghue

<big>''' Αντικείμενο της Εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη του φαινομένου των κατολισθήσεων στην περιοχή του Hong Kong.

<big>''' Στόχος της Εφαρμογής'''</big>

Σκοπός της παρούσας εργασίας αποτελεί η χρήση δορυφορικών εικόνων για την απεικόνιση κατολισθητικών φαινομένων μικρής κλίμακας στην περιοχή, η αναγνώριση μέσω μεθόδων τηλεπισκόπησης περιοχών που εμφανίζουν κάποια διατάραξη όσον αφορά τη βλάστηση, καθώς και απογυμνωμένων περιοχών (π.χ. λόγω πυρκαγιών), και η διερεύνηση της συσχέτισης των παραγόντων αυτών με τη δημιουργία των προϋποθέσεων για την εμφάνιση κατολισθήσεων στην περιοχή.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η πόλη του Hong Kong χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερα μεγάλη πληθυσμιακή πυκνότητα, με το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού να συγκεντρώνεται στις παράκτιες ζώνες. Οι έντονες κλίσεις που συναντώνται εντός μιας ζώνης λίγων χιλιομέτρων από τα αστικά κέντρα, το υγρό τροπικό κλίμα, αποτελούν προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, ενώ οι έντονα σημαδεμένες βουνοπλαγιές συνιστούν μαρτυρίες σχετικά με την ταχύτητα και δριμύτητα των φαινομένων αυτών. Η έντονη ανάγκη για επέκταση του ζωτικού χώρου, έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία υποδομών όλο και πιο κοντά σε περιοχές με εντονότερο ανάγλυφο. Οι υποδομές αυτές είτε έχουν επηρεασθεί από την εκδήλωση τέτοιων φαινομένων, είτε αντιμετωπίζουν τον κίνδυνο μελλοντικά να έρθουν αντιμέτωπες με αυτά.

<big>''' Ανασκόπιση'''</big>

Ένα πολύ σημαντικό μέρος του ‘φυσικού’ εδάφους του Hong Kong (με τον όρο αυτό εννοούμε το έδαφος που δεν έχει επηρεασθεί ή καλύτερα τροποποιηθεί από την ανθρώπινη δραστηριότητα) χαρακτηρίζεται ως οριακά σταθερό. Μεταξύ των ετών 1945 και 1997 έχουν καταγραφεί περίπου 27.000 κατολισθήσεις στα εδάφη αυτά. Με πρωτοβουλία του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Hong Kong έχει συνταχθεί μια απογραφή των κατολισθητικών φαινομένων στο ‘φυσικό’ έδαφος της περιοχής (Natural Terrain Landslide Inventory - NTLI) για την περίοδο 1945-2000, μέσα από τη χρήση αεροφωτογραφιών από μεγάλο υψόμετρο, ενώ υπάρχει και βάση δεδομένων όπου οι αεροφωτογραφιές που έχουν χρησιμοποιηθεί είναι χαμηλού υψομέτρου. Οι περιορισμοί που προκύπτουν είναι σημαντικοί στην περίπτωση του NTLI (π.χ. χαμηλά επίπεδα των αεροφωτογραφιών, σκιές στο έδαφος, κ.α.), ενώ θα μπορούσε να γίνει μια συμπλήρωση των στοιχείων με νέα σε σχέση με το ιστορικό βροχοπτώσεων της περιοχής καθώς με στοιχεία όσον αφορά αλλαγές του περιβάλλοντος (π.χ. πυρκαγιές που έχουν εκδηλωθεί λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων).
Ωστόσο, ιδιαίτερα σημαντική είναι η υιοθέτηση της τηλεπισκόπισης για την παρατήρηση δορυφορικών απεικονίσεων, για την αντιμετώπιση των περιορισμών του προγράμματος χαρτογράφησης των κατολισθήσεων.
Όσον αφορά τους δείκτες βλάστησης, δείκτες βασισμένοι σε δορυφορικές απεικονίσεις στο εγγύς υπέρυθρο και στο κόκκινο μήκος κύματος, χρησιμοποιούνται ευρέως σα μέτρα για την πυκνότητα της βλάστησης, ενώ ιδιαίτερα σημαντική είναι η δυνατότητα διαχωρισμού της υγιούς βλάστησης από τη νεκρή, καμένη ή άρρωστη βλάστηση. Η χρήση απεικονίσεων LANDSAT TM δίνει τη δυνατότητα αυτή. Ένας πολύ κοινός δείκτης βλάστησης είναι ο NDVI (τιμές μεταξύ -1 και +1).

<big>''' Περιοχή Μελέτης'''</big>

Περιοχή μελέτης της παρούσας εργασίας αποτελεί η περιοχή του Pat Sin Leng Range, μια περιοχή όπου συναντώνται οι βέλτιστοι παράγοντες για την ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας (γεωλογία, τοπογραφία - ανάγλυφο, βλάστηση, ιστορικό πυρκαγιών).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις21.jpg]]

Εικόνα 1: Περιοχή Μελέτης - Pat Sin Leng Range

<big>''' Είδη δορυφόρων ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''</big>

• Δορυφόρος LANDSAT TM
• Δορυφόρος IKONOS

<big>''' Μεθοδολογία'''</big>

Η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για την αναγνώριση περιοχών που εμφανίζουν διαταραγμένη βλάστηση, καθώς και περιοχών με σημάδια πυρκαγιάς, για την ανίχνευση κατολισθητικών φαινομένων, συνίσταται στα βήματα που ακολουθούν:
• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDVI, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,
• Παραγωγή απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR, μέσα από τη χρήση δεδομένων LANDSAT TM,
• Αναγνώριση σημαδιών στις απεικονίσεις NDMIDIR και σύγκριση των τιμών του δείκτη με τις απεικονίσεις NDVI,
• Παραγωγή έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων με τη χρήση πολυφασματικών δεομένων από το δορυφόρο IKONOS για την αναγνώριση των κατολισθήσεων,
• Εντοπισμός σημαδιών πυρκαγιάς στις απεικονίσεις NDMIDIR,
• Επί τόπου έλεγχος (έλεγχος στο πεδίο) για την επιβεβαίωση των κατολισθητικών φαινομένων και των σημαδιών από πυρκαγιές.

Τα κανάλια TM5 (εγγύς υπέρυθρο) και TM7 (μέσο υπέρυθρο) του δορυφόρου LANDSAT TM που χρησιμοποιήθηκαν στην εφαρμογή αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για τη δημιουργία δεικτών βλάστησης, με σκοπό την αναγνώριση της άρρωστης ή καμένης βλάστησης. Δύο δείκτες προσδιορίστηκαν στην εφαρμογή:
• Ο δείκτης NDVI
• Ο δείκτης NDMIDIR

Οι εξισώσεις για τον υπολογισμό των δεικτών NDVI και NDMIDIR, μέσα από τη χρήση των καναλιών του LANDSAT TM, είναι:

(1)

(2)

Ακόμη, τα δεδομένα του δορυφόρου IKONOS μπορεί να είναι απεικονίσεις στο ορατό φως και στο εγγύς υπέρυθρο, και χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία έγχρωμων σύνθετων απεικονίσεων για τον εντοπισμό καταλισθητικών φαινομένων. Η φασματική ανάλυση των δεκτών/καναλιών που χρησιμοποιήθηκαν είναι της τάξης των 30 και 4 μέτρων (δορυφόροι LANDSAT TM και IKONOS αντίστοιχα).

<big>''' Αποτελέσματα και Συζήτηση'''</big>

Μέσω της απεικόνισης με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR είναι δυνατό να γίνει μια καλύτερη διάκριση του σθένους της βλάστησης (διάκριση υγιούς από ασθενή βλάστηση) σε σχέση τις απεικονίσεις με τη χρήση του δείκτη NDVI (Εικόνες 2 και 3).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις22.jpg]]

Εικόνα 2: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDVI για την παρουσίαση της υγιούς βλάστησης (περιοχές με έντονο τόνο του άσπρου).

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις23.jpg]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση με τη χρήση του δείκτη NDMIDIR για την αναγνώριση πιθανών σημαδιών πυρκαγιών κατά μήκος του βόρειου και δυτικού Pat Sin Leng Range. Διακρίνονται επίσης μικρές περιοχές διαταραγμένης βλάστησης στα βόρεια. Σημάδια πυρκαγιών και κατολισθήσεις σε έρευνες πεδίου, ιδιαίτερα κατά μήκος του δυτικού κομματιού.

Στην Εικόνα 4 παρουσιάζεται ένα έγχρωμο σύνθετο με τη χρήση του εγγύς υπέρυθρου, του πράσινου και του μπλε καναλιού του δέκτη του δορυφόρου IKONOS. Με κόκκινο χρώμα απεικονίζεται η υγιής βλάστηση, ενώ με κίτρινο και μπλε χρώμα απογυμνωμένες πλαγιές λόφων.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις24.jpg]]

Εικόνα 4: Έγχρωμο σύνθετο - IKONOS απεικόνιση. Το κίτρινο πλαίσιο φαίνεται στην Εικόνα 5, ενώ το μπλε πλαίσιο στην Εικόνα 6.

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις25.jpg]]

Εικόνα 5: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση διαβρωμένων επιφανειών και διαταραγμένης βλάστησης

[[Εικόνα:Κατολισθήσεις26.jpg]]

Εικόνα 6: Έγχρωμο σύνθετο για την απεικόνιση των σημαδιών από κατολισθήσεις σε μια απογυμνωμένη περιοχή. Αξίζει η παρατήρηση της απουσίας σημαδιών κατολισθήσεων σε περιοχές που καλύπτονται από υγιή βλάστηση (κόκκινο χρώμα).

Από την ανάλυση των παραπάνω απεικονίσεων, προκύπτει ότι παρατηρείται μια συσχέτιση των κατολισθήσεων με τις απογυμνωμένες πλαγιές, και επομένως με τις περιοχές με διαταραγμένη βλάστηση (π.χ. καμένη).

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εξαγωγή συμπερασμάτων σε σχέση με τη θετική συσχέτιση μεταξύ στοιχείων όπως η διαταραγμένη βλάστηση, οι απογυμνωμένες πλαγιές και η εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων, αποτελεί σημαντικό εύρημα όσον αφορά την πρόβλεψη κατολισθήσεων σε επιρρεπή εδάφη στην περιοχή του Hong Kong. Η παρούσα εφαρμογή επικεντρώνεται στη χρήση δεδομένων από τους δορυφόρους LANDSAT TM και IKONOS, ωστόσο θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν και άλλα δεδομένα για τη χαρτογράφηση των μεταβολών του φυσικού εδάφους και των βαθέων διαβρώσεων, οι οποίοι ενδεχομένως να αποτελούν επιπλέον παράγοντες που προδιαθέτουν την εκδήλωση κατολισθήσεων.

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στη διαχείριση φυσικών καταστροφών: η μελέτη περίπτωσης της κατολίσθησης στο όρος Mangart

2011-02-10T12:12:48Z

Garapost: New page: category:ΔΠΜΣ <big>''' Συγγραφείς'''</big> Kristof Ostir, Tatjana Veljanovski <big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big> Αντικεί...

[[category:ΔΠΜΣ ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Kristof Ostir, Tatjana Veljanovski

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η μελέτη της κατολίσθησης στο όρος Mangart της Σλοβενίας μέσα από την επεξεργασία και ανάλυση δορυφορικών απεικονίσεων.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της εφαρμογής είναι η κατάδειξη της χρησιμότητας και σημαντικότητας της τεχνολογίας της Τηλεπισκόπησης καθώς και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στη διαχείριση φυσικών καταστροφών.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Μία από τις σημαντικότερες εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης είναι η περίπτωση των φυσικών καταστροφών, όπου οι δορυφορικές απεικονίσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προειδοποίηση σε σχέση με την εκδήλωση επικίνδυνων φαινομένων, την αξιολόγηση των ζημιών, καθώς και την υποστήριξη όσον αφορά το σχεδιασμό επιχειρήσεων διάσωσης. Ένας, ωστόσο, συνδυασμός της Τηλεπισκόπησης με τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) συνιστά ένα πολλά υποσχόμενο εργαλείο στη διαχείριση των φυσικών πόρων και των περιβαλλοντικών ζητημάτων.

<big>''' ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter'''</big>

Για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας, οι δορυφορικές εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν αποκτήθηκαν από το ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter, που βρίσκεται επίσημα σε λειτουργία από τις 1 Νοεμβρίου του 2000. Ένας από τους βασικούς στόχους του είναι η παροχή ενός ενιαίου συστήματος για την απόκτηση της απαραίτητης πληροφορίας από εκείνους που έχουν υποστεί φυσικές ή ανθρωπογενείς καταστροφές. Από την αρχή της εφαρμογής του, έχει δραστηριοποιηθεί περισσότερες από 100 φορές, με τις κυριότερες εφαρμογές του να σχετίζονται με την παρατήρηση φαινομένων όπως σεισμοί, πλημμύρες, καταιγίδες, ηφαίστεια, κατολισθήσεις, πετρελαιοκηλίδες, πυρκαγιές (Εικόνα 1).

[[Εικόνα:Kat11.JPG]]

Εικόνα 1: Δράσεις του ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Chapter ανά κατηγορία.

<big>''' Μελέτη περίπτωσης: Η κατολίσθηση στο όρος Mangart της Σλοβενίας'''</big>

Η μεγάλη κατολίσθηση στις πλαγιές του όρους Mangart στη βορειοδυτική Σλοβενία (Εικόνα 2) συνέβη στη νύχτα της 16ης προς τη 17η του Νοεμβρίου του 2000, μετά από μερικές εβδομάδες ισχυρών βροχοπτώσεων, προκαλώντας 7 θανάτους και εκτεταμένες ζημιές.

[[Εικόνα:Kat12.JPG]]

Εικόνα 2: Θέση της κατολίσθησης (όρος Mangart - Σλοβενία)

Η γεωλογική σύνθεση του εδάφους, η σημαντική σεισμική δραστηριότητα που χαρακτηρίζει την ευρύτερη περιοχή και η έντονη βροχόπτωση αποτελούν τους βασικούς πιθανότητα λόγους που οδήγησαν στα κατολισθητικά φαινόμενα στην περιοχή.

<big>''' Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων - επεξεργασία και χρήση των δορυφορικών απεικονίσεων'''</big>

Τα σημαντικότερα δορυφορικά συστήματα που χρησιμοποιήθηκαν είναι τα παρακάτω:
• LANDSAT
• SPOT
• ERS
• RANDSAT

Χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 13 δορυφορικές εικόνες, οι οποίες απεικονίζουν την περιοχή κατά την περίοδο 1992-2000. Πιο συγκεκριμένα:

• 5 εικόνες ERS (ERS 1 και 2)
• 2 εικόνες RADSAT
• 4 εικόνες SPOT (2 παγχρωματικές και 2 πολυφασματικές)
• 2 εικόνες LANDSAT

Αξίζει να αναφέρουμε ότι η πρώτη δορυφορική απεικόνιση της ευρύτερης περιοχής μετά την εκδήλωση της κατολίσθησης (ERS-2 απεικόνιση) αποκτήθηκε μία εβδομάδα μετά το συμβάν. Μετά, λοιπόν, από μια αρχική οπτική επεξεργασία των εικόνων της περιοχής μετά το συμβάν (ERS-2 στις 24 Νοεμβρίου 2000, RADSAT στις 1 Δεκεμβρίου 2000, SPOT στις 29 Νοεμβρίου 2000), η κατολίσθηση εντοπίσθηκε με άμεσο ή έμμεσο τρόπο. Ακολούθησε μετασχηματισμός των εικόνων στο εθνικό σύστημα (η προβολή Gauss-Kreuger του ελλειψοειδούς Bessel), και εισαγωγή τους σε ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών, παράλληλα με όλες τις άλλες διαθέσιμες πληροφορίες (π.χ. LANDSAT απεικονίσεις).

[[Εικόνα:Kat13.JPG]]

Εικόνα 3: Απεικόνιση της περιοχής μελέτης μέσω του δορυφόρου SPOT (29 Νοεμβρίου 2000)

<big>''' Χρησιμότητα δεκτών/καναλιών'''</big>

Οι απεικονίσεις ERS χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για την παραγωγή ενός Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους (InSAR DEM 25 είναι το τελικό μοντέλο που δημιουργήθηκε), καθώς και για την παρακολούθηση των ιδιοκτησιών γης τη στιγμή της κατολίσθησης.

Οι απεικονίσεις RADSAT χαρακτηρίζονται από υψηλή χωρική ανάλυση, προσφέροντας πιο καθαρά αποτελέσματα σε σχέση με τις απεικονίσεις ERS, παρά το γεγονός ότι το ανάγλυφο στην περιοχή του όρους Mangart είναι πολύ έντονο, κάτι το οποίο προκαλεί προβλήματα στους δορυφόρους ραντάρ.

Η επεξεργασία των απεικονίσεων του δορυφόρου SPOT έδωσε περισσότερο λεπτομερείς πληροφορίες σε σχέση με τις συνέπειες της καταστροφής. Χρησιμοποιήθηκαν 2 παγχρωματικές (21 Αυγούστου 2000 και 29 Νοεμβρίου 2000) και 2 πολυφασματικές απεικονίσεις (19 Αυγούστου 2000 και 29 Νοεμβρίου 2000) SPOT για τον εντοπισμό της κατολίσθησης και την αξιολόγηση της επίδρασης του φαινομένου στο φυσικό περιβάλλον, συγκρίνοντας την κατάσταση πριν και μετά την εκδήλωσή του.

<big>''' Δορυφορικά δεδομένα, Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) και Ανάλυση'''</big>

Όλες οι διαθέσιμες δορυφορικές απεικονίσεις καθώς και άλλα στοιχεία όπως το ψηφιακό μοντέλο εδάφους, ενσωματώθηκαν σε μια βάση δεδομένων για τη αξιοποίησή τους σε ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών. Με τον τρόπο αυτό προσδιορίσθηκε με ακρίβεια η θέση της κατολίσθησης καθώς και η περιοχή η οποία επηρεάσθηκε άμεσα από το φαινόμενο.

Από την ανάλυση των συνόλου των δεδομένων προέκυψε ότι η συνολική περιοχή της κατολίσθησης εκτιμάται στα 25.7 εκτάρια, ενώ η επιπλέον περιοχή της κοιλάδας που γνώρισε σημαντικές καταστροφές φτάνει τα 50.1 εκτάρια (σύνολο 75.8 εκτάρια). Ακόμη, προσδιορίστηκε το υψόμετρο το υψόμετρο της περιοχής εκδήλωσης του φαινομένου στα 1.400 περίπου μέτρα, ενώ το υψόμετρο των περιοχών που επηρεάσθηκαν από το συμβάν ανέρχεται στα 800 περίπου μέτρα.

Δημιουργήθηκε ένας χάρτης κλίσεων με βάση τα υψόμετρα της περιοχής, ενώ παράχθηκε ακόμη ένας χάρτης χρήσεων γης μετά από ένα συνδυασμό απεικονίσεων των δορυφόρων SPOT και LANDSAT εφαρμόζοντας τη μέθοδο της επιβλεπόμενης ταξινόμησης. Δημιουργήθηκαν με τον τρόπο αυτό 10 κατηγορίες χρήσεων γης (Πίνακας 1).

[[Εικόνα:Kat14.JPG]]

Πίνακας 1: Κατηγορίες χρήσεων γης στην περιοχή επιρροής του φαινομένου

Ένα ακόμη στοιχείο που προκύπτει μετά από λεπτομερής ανάλυση σχετίζεται με τις αλλαγές στο φυσικό περιβάλλον που προέκυψαν από το συμβάν. Στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται οι κατηγορίες χρήσεων γης που καταστράφηκαν.

[[Εικόνα:Kat15.JPG]]

Πίνακας 2: Περιοχές που καταστράφηκαν ανά κατηγορίες χρήσεων γης - έκταση (γίνεται διαχωρισμός μεταξύ των περιοχών όπου εκδηλώθηκε η κατολίσθηση και εκείνων των περιοχών οι οποίες επηρεάσθηκαν από το φαινόμενο)

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εφαρμογή αυτή καταδεικνύει την αξία των δορυφορικών δεδομένων στην παρακολούθηση και διαχείριση φυσικών καταστροφών, αποδεικνύοντας παράλληλα τη χρησιμότητα του ΄΄Space and Major Disasters΄΄ Charter. Η Τηλεπισκόπηση μπορεί, λοιπόν, να αποτελέσει ένας σημαντικό εργαλείο για την ανάπτυξη ενός συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης καταστροφικών φαινομένων.

Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών

2011-02-10T12:09:57Z

Garapost: New page: category:ΔΠΜΣ <big>''' Συγγραφείς'''</big> Brigitte Leblon <big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big> Αντικείμενο της εφ...

[[category:ΔΠΜΣ ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Brigitte Leblon

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Αντικείμενο της εφαρμογής αποτελεί μια ανασκόπηση μεθόδων για την παρακολούθηση του κινδύνου πυρκαγιών των δασών μέσα από την εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της εφαρμογής αποτελεί μια διερεύνηση της μεθοδολογίας μέσω της χρήσης διαφορετικών δορυφορικών δεδομένων, για τη χαρτογράφηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, κυρίως της βλάστησης, ενός παράγοντα ιδιαίτερα σημαντικού για την ανάφλεξη και εξάπλωση πυρκαγιών σε δασικές περιοχές.

<big>''' Εισαγωγή'''</big>

Η ανάφλεξη και η εξάπλωση των δασικών πυρκαγιών εξαρτώνται κυρίως από το ποσοστό υγρασίας της βλάστησης και τις καιρικές συνθήκες, καθώς και από τα χαρακτηριστικά των καύσιμων υλικών και την τοπογραφίας της περιοχής. Η πλειοψηφία των επιχειρησιακών συστημάτων διαβάθμισης του κινδύνου πυρκαγιών δίνουν εκτιμήσεις για συγκεκριμένες θέσεις (σημεία), ωστόσο είναι απαραίτητο να υπάρχει μια παρεμβολή μεταξύ των σημειακών θέσεων ώστε να γίνονται υποθέσεις σχετικά με τον κίνδυνο εκδήλωσης πυρκαγιών για μεγαλύτερες γεωγραφικές ενότητες. Ωστόσο, τέτοιους είδους παρεμβολές είναι δυνατό να μη λαμβάνουν, για παράδειγμα, υπόψη τους ενδεχόμενες μεταβολές στις περιβαλλοντικές συνθήκες, στοιχείο που επηρεάζει σημαντικά τη δυνατότητα εκδήλωσης πυρκαγιάς.
Έτσι, τα δεδομένα από δορυφορικά συστήματα προσφέρουν τη δυνατότητα αντιμετώπισης παρόμοιων περιορισμών. Σημαντικό πλεονέκτημα της μεθόδου αποτελεί το γεγονός ότι μπορεί να λαμβάνονται πληροφορίες για περιοχές οι οποίες είναι ιδιαίτερα απομακρυσμένες και δύσκολα προσβάσιμες. Σημαντικοί παράγοντες για την εξάπλωση πυρκαγιών, όπως ο τύπος των καύσιμων υλικών, μπορούν να χαρτογραφηθούν μέσω υψηλής χωρικής ανάλυσης οπτικών δορυφορικών απεικονίσεων και ραντάρ. Οι χάρτες αυτοί μπορούν στη συνέχεια να συνδυαστούν με μια σειρά άλλων παραμέτρων που επιτείνουν τον κίνδυνο πυρκαγιών, όπως είναι το ανάγλυφο της περιοχής, η εγγύτητα σε δρόμους και σε αστικές περιοχές, κ.λπ.
Ένας ακόμη σημαντικός παράγοντας στον οποίο επικεντρώνεται η παρούσα εφαρμογή είναι τα ποσοστά νερού και υγρασίας της βλάστησης. Η κριτική δίνει έμφαση στη ΄΄ζωντανή΄΄ βλάστηση (LFM - Live Fuel Moisture), αφού η ΄΄νεκρή΄΄ βλάστηση (DFM - Dead Fuel Moisture) μπορεί να εντοπιστεί με βάση τις καιρικές συνθήκες και τα χαρακτηριστικά των καύσιμων υλικών.
Σε πολλές από τις έρευνες που αξιολογήθηκαν, τα χαρακτηριστικά της ΄΄ζωντανής΄΄ βλάστησης ποσοτικοποιήθηκαν μέσω της περιεκτικότητας σε υγρασία (FMC - fuel moisture content) ή μέσω υπολογισμού του πάχους του νερού (EWT - equivalent water thickness).
Η εργασία αποτελεί μια συνέχεια της κριτικής του Leblon (2001), προσφέροντας νέα παραδείγματα εφαρμογών απεικονίσεων των δορυφόρων NOAA - AVHRR και SAR για την παρακολούθηση της υγρασίας στα καύσιμα υλικά (βλάστηση), ιδιαίτερα στα σκανδιναβικά δάση.

<big>''' Χρήση δορυφορικών απεικονίσεων (ανιχνεύοντας την ανακλώμενη φυσική ακτινοβολία - Optical Remote Sensing) '''</big>

Οι πρώτες εφαρμογές για την παρακολούθηση των συνθηκών υγρασίας των καύσιμων υλικών χρησιμοποίησαν κυρίως απεικονίσεις NOAA - AVHRR, με τη χρήση του δείκτη βλάστησης NDVI. Ωστόσο, ο δείκτης αυτός σχετίζεται μόνο έμμεσα με την υγρασία της βλάστησης, αφού ουσιαστικά μετράει τα επίπεδα πρασίνου και τη δραστηριότητα της χλωροφύλλης της χλωρίδας. Μια καλύτερη χρήση του δείκτη θα μπορούσε να σχετίζεται με τη χαρτογράφηση χρονικά της δραστηριότητας των φυλλοβόλων δέντρων, ενός παράγοντα κρίσιμου για τη διαχείριση των πυρκαγιών, και αυτό γιατί συνδέεται με συμβάντα εκδήλωσης πυρκαγιών σε μικτά-φυλλοβόλα δάση.
Η υγρασία των καύσιμων υλικών πιθανότατα να μπορεί να εκτιμηθεί καλύτερα με τη χρήση υπερφασματικών δεδομένων, που μπορεί να προέρχονται από αερομεταφερόμενα συστήματα.

<big>''' Θερμικές υπέρυθρες απεικονίσεις'''</big>

Ο προσδιορισμός της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ εδάφους και ατμόσφαιρας αποτελεί ένα καλύτερο φασματικό δείκτη για την παρακολούθηση της κατάστασης των φυτών όσον αφορά τα επίπεδα υγρασίας.
Μέσα από τη χρήση θερμικών υπέρυθρων απεικονίσεων του δορυφόρου NOAA - AVHRR ήταν δυνατός ο υπολογισμός των θερμοκρασιών της επιφάνειας, που σχετίζονται αναλυτικά με μεταβλητές που επηρεάζουν την υγρασία της επιφάνειας, όπως η εξατμισοδιαπνοή. Μέσα από την αναλυτική διαδικασία εξισώσεων ενέργειας υπολογίστηκε ο λόγος μεταξύ της πραγματικής και μιας ενδεχόμενης εξατμισοδιαπνοής (AET/PET), μέσω καθημερινών απεικονίσεων NOAA - AVHRR για θερμοκρασίες επιφάνειας εδάφους και ατμόσφαιρας. Ο λόγος αυτός υπολογίστηκε από παρόμοιες απεικονίσεις των βόρειων αρκτικών δασών του Καναδά και συσχετίστηκε με FWI δείκτες. Στον υπολογισμό του παραπάνω λόγου, ο δείκτης NDVI μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στον υπολογισμό της ροής θερμότητας του εδάφους και των αεροδυναμικών αντιστάσεων.

<big>''' Συνδυασμός NDVI και θερμικών απεικονίσεων NOAA-AVHRR'''</big>

Όλο και περισσότερες έρευνες σχετικές με την παρακολούθηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, και πιο συγκεκριμένα της βλάστησης, συνδυάζουν τη χρήση του δείκτη βλάστησης NDVI και θερμικών απεικονίσεων NOAA - AVHRR. Αυτή η απόκτηση επιπλέον πληροφορίας προς επεξεργασία δεν συνεπάγεται επιπλέον κόστος, εφόσον τα δύο αυτά είδη απεικονίσεων παράγονται την ίδια στιγμή από μια σειρά υφιστάμενων δορυφορικών συστημάτων, όπως είναι οι NOAA-AVHRR, LANDSAT-TM, ATSR-2, RESURS-01, METEOSAT, GOES. Μάλιστα, οι ακρίβεια των ακτιμήσεων πρόκειται να ενισχυθεί μελλοντικά με τη χρήση δορυφόρων όπως ο νέος LANDSAT-TM, EOS-ASTER, EOS-MODIS.
Ένας σημαντικός περιορισμός που απορρέει από τη χρήση ενεργών δεκτών (καταγράφουν μια φυσική ακτινοβολία) και θερμικών υπέρυθρων δεδομένων είναι η διαθεσιμότητα των απεικονίσεων, η οποία εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες και τις συνθήκες φωτισμού (π.χ. ύπαρξη συννέφων).

<big>''' Απεικονίσεις Radar (Δεδομένα παθητικών δεκτών) '''</big>
Για τον παραπάνω λόγο, ένα επιχειρησιακό σύστημα παρακολούθησης της υγρασίας των καύσιμων υλικών μέσω δορυφορικών δεδομένων είναι η αξιοποίηση απεικονίσεων radar (Radar Images). Οι απεικονίσεις αυτές έχουν το πλεονέκτημα της καλύτερης χωρικής ανάλυσης, ενώ μπορεί να αποκτηθούν ακόμη και κατά την περίοδο όπου επικρατούν νεφώσεις, είναι επομένως διαθέσιμες ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες.
Ωστόσο, η διαθεσιμότητά τους μπορεί να περιοριστεί λόγω του μεγαλύτερου κύκλου επανάληψης των δορυφόρων αυτών. Έτσι, ο δορυφόρος ERS-1 έχει κύκλο 35 ημερών, και μερικές φορές ακόμη μεγαλύτερο, και αυτό γιατί συχνά λαμβάνει απεικονίσεις και κατά τη διάρκεια της νύχτας. Η διάρκεια του κύκλου αυτού είναι μικρότερη για το δορυφόρο RADSAT-1.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Το πιο πολλά υποσχόμενο εργαλείο παρακολούθησης του κινδύνου πυρκαγιάς μέσα από δορυφορικές απεικονίσεις συνίσταται σε ένα συνδυασμό εικόνων που προκύπτουν από δέκτες οι οποίοι λαμβάνουν μια φυσική ακτινοβολία, θερμικών υπέρυθρων απεικονίσεων και εικόνων radar. Οι περισσότερες από τις έρευνες στη βιβλιογραφία σχετικά με τον κίνδυνο πυρκαγιών βασίζονται στην εκτίμηση της υγρασίας των καύσιμων υλικών, ενός παράγοντα που επηρεάζει το φαινόμενο.

Τηλεπισκόπηση και μοντελοποίηση των πυρκαγιών

2011-02-10T12:07:35Z

Garapost: New page: category:ΔΠΜΣ <big>''' Συγγραφείς'''</big> Michele A. Kuester, John Marshall, William J. Emery <big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big> ...

[[category:ΔΠΜΣ ]]

<big>''' Συγγραφείς'''</big>

Michele A. Kuester, John Marshall, William J. Emery

<big>''' Αντικείμενο της εφαρμογής'''</big>

Προσομοίωση - πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών.

<big>''' Στόχος της εφαρμογής'''</big>

Στόχος της παρούσας εφαρμογής αποτελεί η προσπάθεια μιας παράλληλης χρησιμοποίησης ενός αριθμητικού μοντέλου προσομοίωσης σε συνδυασμό με τη χρήση δορυφορικών απεικονίσεων για την παρακολούθηση και πρόβλεψη της συμπεριφοράς των πυρκαγιών, καθώς και η εξαγωγή συγκριτικών αποτελεσμάτων.

<big>''' Μελέτη Περίπτωσης'''</big>

Η πυρκαγιά στην περιοχή του Άσπεν, η οποία έκαιγε από τις 17 Ιουνίου έως τις 11 Ιουλίου του έτους 2003, στα όρη βόρεια της πόλης του Τούκσον στην Αριζόνα, αποτέλεσε τη μελέτη περίπτωσης της παρούσας εργασίας. Η πυρκαγιά τέθηκε υπό έλεγχο ουσιαστικά στις 1 Ιουλίου. Οι επιπτώσεις της ήταν ιδιαίτερα σημαντικές για το περιβάλλον της ευρύτερης περιοχής. Χαρακτηριστικά, κάηκαν 84,750 στρέμματα δασικής γης ενώ καταστράφηκαν περίπου 350 κτίρια στις γύρω περιοχές. Το κόστος αντιμετώπισης και κατάσβεσης της πυρκαγιάς έφτασε συνολικά τα 17 εκ. δολάρια.

<big>''' Μεθοδολογία - Παρατήρηση της Πυρκαγιάς'''</big>

Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές απεικονίσεις από τους δέκτες των δορυφόρων Quickbird και NOAA-AVHRR. Η ικανότητα υψηλής ανάλυσης που χαρακτηρίζει τις δορυφορικές εικόνες του δορυφόρου Quickbird δίνει τη δυνατότητα εντοπισμού με ακρίβεια της θέσης της πηγής της πυρκαγιάς, ενώ οι μικρότερης χωρικής ανάλυσης εικόνες AVHRR μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της χρονικής εξέλιξης του καπνού της πυρκαγιάς.
Ο δέκτης του δορυφόρου Quickbird:
4 πολυφασματικά κανάλια με 2.8 μ χωρική ανάλυση, στα 450-520 nm, 520-600 nm, 630-690 nm, 760-900 nm (μπλε, πράσινο, κόκκινο και εγγύς υπέρυθρο (NIR) κανάλι αντίστοιχα).
[[Εικόνα:Py1.JPG]]
Εικόνα 1: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird στις 21ης του Ιουνίου του 2003
.

[[Εικόνα:Py12.JPG]]

Εικόνα 2: Έγχρωμη σύνθετη απεικόνιση της πυρκαγιάς του Άσπεν από το δορυφόρο Quickbird στις 1ης του Ιουλίου του 2003 - παρατηρούνται μεγάλη διασπορά και χαμηλά επίπεδα καπνού (μετακίνηση καπνού προς τα νοτιοανατολικά).

Ο δέκτης AVHRR-2 (που χρησιμοποιήθηκε στην προκειμένη περίπτωση):
5 φασματικά κανάλια με οριζόντια χωρική ανάλυση 1 km, στα 580-680 nm, 725-1100 nm, 3550-3930 nm, 10300-11300 nm και 11500-12500 nm (κόκκινο, εγγύς υπέρυθρο (NIR), μέσο υπέρυθρο (MIR) και δύο θερμικά υπέρυθρα κανάλια (TIR)).
Χρησιμοποιήθηκε ο δείκτης βλάστησης (NDVI), αφού αποτελεί ένα εργαλείο χρήσιμο για την πρόβλεψη και χαρτογράφηση του καπνού της πυρκαγιάς.
Το αριθμητικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία είναι το NFSPUFF, το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί κυρίως από την Εθνική Υπηρεσία Δασών των Η.Π.Α. (National Forest Service) για την πρόβλεψη της εξέλιξης του καπνού ελεγχόμενων πυρκαγιών. Για την καλύτερη εφαρμογή του μοντέλου, ήταν σημαντική η συλλογή πληροφορίας σε σχέση με το προφίλ των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή. Έτσι, η απαραίτητη αυτή πληροφορία ανακτήθηκε από το Εθνικό Κέντρο Πρόβλεψης Περιβάλλοντος (National Center for Environmental Prediction - NCEP).

[[Εικόνα:Py3.JPG]]

Εικόνα 3: Σύγκριση εφαρμογής του δείκτη βλάστησης NDVI σε απεικόνιση AVHRR με τα αποτελέσματα εφαρμογής του μοντέλου - με τρίγωνα παρουσιάζεται ο καπνός που εντοπίστηκε χρησιμοποιώντας μια τεχνική κατώτατου ορίου στα AVHRR δεδομένα, ενώ με κύκλους φαίνονται τα αποτελέσματα του μοντέλου.

Στην εικόνα που ακολουθεί φαίνεται ότι το νέφος καπνού στην περίπτωση της πυρκαγιάς του Άσπεν φτάνει σε υψόμετρο 2.500 μέτρων πάνω από το έδαφος, ένα σημείο όπου σύμφωνα και με τα διαθέσιμα δεδομένα από το NCEP η ένταση των ανέμων αυξάνει σημαντικά.

[[Εικόνα:Py14.JPG]]

Εικόνα 4: Από αποτελέσματα του μοντέλου προκύπτει ότι στις 21 Ιουνίου του 2003 το νέφος καπνού φτάνει σε ένα υψόμετρο περίπου 16.000 πόδια πάνω από το επίπεδο της θάλασσας (περίπου 2.500 μέτρα πάνω από το επίπεδο του εδάφους).

Παρατηρώντας την δορυφορική απεικόνιση της Εικόνας 2, φαίνεται ότι ο καπνός μετακινείται σταδιακά με κατεύθυνση προς νότια και ανατολικά. Ουσιαστικά, τη συγκεκριμένη ημερομηνία στην οποία αναφέρεται η απεικόνιση, η πυρκαγιά έκαιγε λιγότερο. Παρά το γεγονός ότι τα επίπεδα καπνού στην περίπτωση αυτή δεν έφταναν σε σημαντικό υψόμετρο, ακόμη και η χαμηλότερη ένταση των ανέμων που έπνεαν στην περιοχή θα είχε σαν αποτέλεσμα θεωρητικά το νέφος καπνού να ακολουθεί μια κατεύθυνση βόρεια και ανατολική.
Η νοτιοανατολική κατεύθυνση του νέφους δηλώνει τη σημαντική επιρροή της τοπογραφίας και του ανάγλυφου της περιοχής στις περιπτώσεις όπου τα επίπεδα καπνού κινούνται σε χαμηλό υψόμετρο.

<big>''' Συμπεράσματα'''</big>

Η εφαρμογή του μοντέλου NFSPUFF μπόρεσε να προσομοιώσει το νέφος του καπνού της πυρκαγιάς στην περιοχή του Άσπεν, όπως παρατηρήθηκε στις απεικονίσεις από δύο δορυφόρους, στις περιπτώσεις κατά τις οποίες η πυρκαγιά ήταν πολύ δυνατή, με αποτέλεσμα τα νέφη καπνού να είναι ικανά να φτάνουν σε ένα σχετικά μεγάλο υψόμετρο, όπου οι δυνατοί άνεμοι προκαλούν την οριζόντια μεταφορά και διασπορά τους. Επομένως, το μοντέλο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της συμπεριφοράς πυρκαγιών και του νέφους καπνού στα αρχικά κυρίως στάδια εκδήλωσης της πυρκαγιάς, καθώς και για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του φαινομένου για μέχρι και 24 ώρες, εφόσον είναι διαθέσιμες πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο όσον αφορά το προφίλ των ανέμων της περιοχής.
Όσο η ένταση της πυρκαγιάς μειωνόταν και επικρατούσαν συνθήκες χαμηλών ανέμων, οι προσομοιώσεις του μοντέλου γινόταν λιγότερο ακριβείς όσον αφορά την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του νέφους καπνού, ενώ η τοπογραφία της επιφάνειας της περιοχής διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην κατεύθυνση της κίνησης του νέφους και τη διασπορά του.

Αρχείο:Gen5.JPG

2011-02-10T11:58:45Z

Garapost:

Αρχείο:Gen4.JPG

2011-02-10T11:57:48Z

Garapost:

Αρχείο:Gen3.JPG

2011-02-10T11:57:11Z

Garapost:

Αρχείο:Gen2.JPG

2011-02-10T11:56:25Z

Garapost:

Αρχείο:Gen1.JPG

2011-02-10T11:55:38Z

Garapost: