Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στην Ανίχνευση Κατολισθήσεων
Από RemoteSensing Wiki
Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στην Ανίχνευση Κατολισθήσεων
Yung-An Yang Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Εθνικό Πανεπιστήμιο Ταϋλάνδης * 1F., No.52, Lane 14, Liren St., Jhonghe City, Taipei County 235, TAIWAN r94521110@ntu.edu.tw Pai-Hui Hsu Τμήμα Πληροφοριών, Εθνικό Επιστημονικό και Τεχνολογικό Κέντρο για την Μείωση Καταστροφών 9F., No. 200, Sec.3, Beisin Rd., Sindian City, Taipei County 23143, TAIWAN Tel: (886)-2-66286066 ext.672 Fax: (886)-2-66286588 E-mail: hsuph@ntu.edu.tw
Αντικείμενο Εφαρμογής: Τεχνική Γεωλογία Σκοπός Εφαρμογής: Εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στην ανίχνευση Κατολισθήσεων Εισαγωγή Λόγω των απόκρημνων εδαφών και των σύντομων σε μήκος με μεγάλη κλίση ποταμιών στην Ταϋλάνδη, οι κατολισθήσεις συνήθως συμβαίνουν μετά από ισχυρές βροχοπτώσεις έχοντας ως αποτέλεσμα τις πλημμύρες που προκύπτουν. Οι κατολισθήσεις είναι φυσικοί κίνδυνοι που προκαλούν συχνά ζημιές στις ιδιοκτησίες αλλά ακόμη και απώλειες ζωής. Αυτό καθιστά την παρακολούθηση της κατολίσθησης και τις τεχνικές εξάλειψης της ένα σημαντικό θέμα για τη μελέτη των σχετικών επαγγελματικών κλάδων στην Ταϋλάνδη. Με την ανάπτυξη της τηλεπισκοπικής τεχνολογίας, τόσο στο χώρο όσο και στη φασματική ανάλυση των δορυφορικών εικόνων γίνονται πιο ώριμες οι συνθήκες για την ταυτοποίηση και την ανίχνευση τους. Πολλές μέθοδοι έχουν αναπτυχθεί για την κατανόηση των κινδύνων των κατολισθήσεων και τις γεωμορφολογικές και περιβαλλοντικές συνέπειες των αστοχιών. Στην εργασία αυτή, οι περιοχές με κατολίσθηση έχουν ανιχνευθεί με τη χρήση των προ και μετά ταξινόμηση των εικόνων σύμφωνα με τα δέντρα αποφάσεων. Κατά το πρώτο στάδιο του δέντρου αποφάσεων, η μέθοδος του κατωφλίου-ορίων (threshold) χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό των περιοχών σε βλάστηση και γυμνά εδάφη ανάλογα με τις κανονικοποιημένες (Normalized) μεταβαλλόμενες τιμές του δείκτης βλάστησης (NDVI). Στο δεύτερο στάδιο, το κύριο αποτέλεσμα της μετατροπής πραγματοποιείται στα γυμνά εδάφη για την αύξηση της διαχωριστικότητας των διαφόρων κατηγοριών των κατολισθήσεων. Αυτό θα είναι χρήσιμο για την ταξινόμηση των κατολισθήσεων στο επόμενο στάδιο. Σε αυτή τη μελέτη, η μέθοδος ταξινόμησης της μέγιστης πιθανότητας χρησιμοποιείται για να διακριθούν οι ζώνες του ποταμού από τη γυμνή γη, και να εντοπιστούν τα διάφορα είδη των κατολισθήσεων. Τέλος, με βάση την χωρική ανάλυση του ψηφιακού μοντέλου εδάφους (DTM) με χρήση της τεχνολογίας των GIS και τις πιο σχετικές πληροφορίες με τις περιοχές των κατολισθήσεων μπορούν να παραχθούν διάφορα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του εδάφους, όπως η κλίση, οι πτυχώσεις και η ανάλυση των καμπών. Η συλλογή πληροφοριών των κατολισθήσεων θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως σημείο αναφοράς για την ελαχιστοποίηση των μελλοντικών κινδύνων από κατολισθήσεις. Χρησιμοποιούμενες Δορυφορικές Εικόνες Οι εικόνες που εξετάζονται στη μελέτη αυτή καταγράφονται από τον δορυφόρο FORMOSAT-2 που λειτουργεί στη Ταϋλάνδη στον Εθνικό Οργανισμό Διαστήματος (NSPO). Ο FORMOSAT-2 είναι ο πρώτος και μοναδικής υψηλής ευκρίνεια δορυφόρος με συχνότητα λήψεων και ικανότητα επανεξέτασης καθημερινά. Σε αντίθεση με άλλους δορυφόρους υψηλής ευκρίνειας, ο FORMOSAT-2 έχει την ικανότητα να ελέγχει ταχέως μεταβαλλόμενες καταστάσεις καθημερινά, και είναι κατάλληλος για τη διαχείριση των καταστροφών, καθώς και για τη χαρτογράφηση, τη γεωργία, τον προγραμματισμό της γης και της δασοκομίας. Οι φασματικές περιοχές από τα τέσσερα φασματικά κανάλια του FORMOSAT-2 είναι το Β1 (μπλε): 0,45 ~ 0,52 μm, το Β2 (πράσινο): 0,52 ~ 0,60 μm, το Β3 (κόκκινο): 0,63 ~ 0,69 μm και το Β4 (εγγύς υπέρυθρο): 0,76 ~ 0,90 μm αντίστοιχα. Άρα ο δείκτης NDVI μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τις ζώνες του κόκκινου (Β3) και του εγγύς υπέρυθρου (B4). Επιπλέον, η χωρική διακριτική ικανότητα των 2 μέτρων του FORMOSAT- 2 σε παγχρωματική απεικόνιση (μαύρο και άσπρο) και των 8 μέτρων σε πολυφασματικό (έγχρωμο) τύπο είναι ικανή για να εντοπιστούν οι θέσεις των κατολισθήσεων στην Ταϋλάνδη. Σε αυτή τη μελέτη, η εικόνα που ελήφθη στις 16 Αυγούστου 2004 και η εικόνα που ελήφθη στις 14 Σεπτέμβρη 2004 χρησιμοποιήθηκε για να αναλύσει τις θέσεις των κατολισθήσεων που προκλήθηκαν κατά τη διάρκεια του τυφώνα Aere. Μεθοδολογία Πρώτον, η εικόνα διαχωρίζεται σε γυμνά εδάφη και εδάφη με βλάστηση χρησιμοποιώντας το κατώφλι-όριο (threshold) του δείκτη NDVI. Στη συνέχεια, η κύρια συνιστώσα της μετατροπής εφαρμόζεται στα γυμνά εδάφη για την αύξηση της διαχωριστικότητας των διαφόρων τάξεις των κατολισθήσεων. Τελικά, η μέθοδος ταξινόμησης της μέγιστης πιθανότητας χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των διαφόρων τύπων κατολισθήσεων. Στην ανάλυση των κλίσεων, επίσης λαμβάνεται υπόψη και η σχέση μεταξύ των θέσεων των κατολισθήσεων και των κλίσεων του εδάφους. Δείκτης Μεταβολής Βλάστησης (NVDI) Ο NDVI είναι ένας δείκτης που παρέχει μια τυποποιημένη μέθοδο της σύγκρισης της βλάστησης μεταξύ των δορυφορικών εικόνων. Ο τύπος για τον υπολογισμό NDVI είναι:
NVDI= ((IR-R))/((IR+R))
όπου IR και R είναι η ανακλαστικότητα του εγγύς υπέρυθρου και του κόκκινου φασματικού καναλιού αντίστοιχα. Οι τιμές του δείκτη μπορεί να κυμαίνονται από -1,0 έως 1,0, και οι τιμές του δείκτη στη βλάστησης είναι υψηλότερες από το γυμνό έδαφος. Σε αυτή τη μελέτη, το κατώφλι ορίων του NDVI χρησιμοποιείται κατ 'αρχάς για να γίνει διάκριση των γυμνών εδαφών από τις περιοχές με βλάστηση σε ολόκληρη την εικόνα που φαίνεται στην Εικόνα 1.
