Xρήση GIS και μεθόδων τηλεπισκόπισης για τη μελέτη γεολογικών προβλημάτων: η περίπτωση της τεκτονικής τάφρου σητείας

Από RemoteSensing Wiki

• Περιοχή Μελέτης

Η τεκτονική τάφρος της ευρύτερης περιοχής της Σητείας

Σχήμα 1: Eμφανίζεται η λιθολογική ενότητα Ασβεστολίθων δολομιτών στο ψευδέγχρωμο σύνθετο 5,4,1(R,G,B) της ΨΤΑ Landsat TM της 16ης Νοεμβρίου 1987

• Αντικείμενο Μελέτης

Η γεωλογική και υδρογεωλογική έρευνα της ευρύτερης περιοχής της τεκτονικής τάφρου Σητείας με χρήση γεωλογικών, υδρογεωλογικών και τηλεπισκοπικών μεθόδων και τεχνικών.

Εικόνα 2. Συσχέτιση μεταξύ των υψομέτρων των τριγωνομετρικών σημείων και των υψομέτρων που προκύπτουν από το παραχθέν DEM για της Κρήτης συνολικά.

:Εικόνα 1. Αποτέλεσμα της συνένωσης των παραγομένων DEM από κάθε σκηνή ASTER για την περιοχή της Κρήτης (άνω). Ψευδόχρωμη κωδικοποίηση. Το λευκό και τα σκούρα χρώματα να αντιστοιχούν σε μεγάλα υψόμετρα (κάτω).

• Στόχος μελέτης

Η ολοκλήρωση των πορισμάτων των γεωλογικών και υδρογεωλογικών μεθόδων, των σχετικών επί τόπου εργασιών, μετρήσεων και εκτιμήσεων, με τη βοήθεια των πραγματικών δυνατοτήτων της ανάλυσης (ερμηνείας) των ψηφιακών επεξεργασιών τηλεπισκοπικών απεικονίσεων.

Εικόνα 3. Κατανομή της διαφοράς των υψομέτρων μεταξύ τριγωνομετρικών και DEM σε σχέση με το πραγματικό υψόμετρο για την περιοχή της Κρήτης συνολικά.

• Προεπεξεργασίες

Στη διαδικασία αυτή αξιοποιήθηκαν ειδικές ψηφιακές μέθοδοι και λογισμικά για την ψηφιοποίηση των υφισταμένων γεωλογικών χαρτογραφήσεων. Χρησιμοποιήθηκε το Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών (ΓΣΠ) Arc/Info 8.0 και οι επί μέρους πληροφορίες εισήχθησαν ως διαφορετικά επίπεδα πληροφορίας (layers) στο ΓΣΠ. Χρησιμοποιήθηκε επίσης το λογισμικό επεξεργασίας ψηφιακών τηλεπισκοπικών απεικονίσεων ER Mapper (version 6.2). Δημιουργήθηκαν α) ψηφιακός γεωλογικός χάρτης (σχ.1) με ψηφιοποίηση του αναλογικού γεωλογικού χάρτη Σητείας – Λιθινών, κλίμακας 1:25.000 και β) ψηφιακός υδρολιθολογικός χάρτης της περιοχής έρευνας. Κατά τη διετία 1998-2000, πραγματοποιήθηκαν στην περιοχή της έρευνας συστηματικές εργασίες υπαίθρου με σκοπό την απογραφή των σημείων νερού (γεωτρήσεις, φρέατα, πηγές) και τη συλλογή όσο το δυνατόν περισσοτέρων σχετικών πρωτογενών στοιχείων. Τα επίπεδα πληροφοριών τα οποία χρησιμοποιήθηκαν ως θεματικές πληροφορίες και εισήχθησαν για να αλληλοσυσχετισθούν στο ΓΣΠ είναι τα ακόλουθα: Ο Γεωλογικός χάρτης Σητείας κλίμακας 1:50.000 Ο Τοπογραφικός χάρτης Σητείας κλίμακας 1:50.000 Ο Χάρτης Εθνικής Στατιστικής Υπηρεσίας Σητείας - Ιεράπετρας, της Εθνικής Στατιστικής Υπηρεσίας Ελλάδος, κλίμακας 1:100.00 Τοπογραφικά Διαγράμματα της ευρύτερης περιοχής της Σητείας Ο ψηφιακός Υδρολιθολογικός χάρτης κλίμακας 1:25.000 Το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους το οποίο συντάχθηκε με βάση τις ισοϋψείς καμπύλες του τοπογραφικού χάρτη Σητείας, ισοδιάστασης 20 μέτρων.

Εικόνα 4. Χάρτης κάλυψης γης για την περιοχή της Λέσβου.

• Είδη δορυφόρων-καναλιών

Χρησιμοποιείται Landsat TM της 16ης Νοεμβρίου 1987, με διαχωριστική / διακριτική δυνατότητα 30 μέτρων και χαρτογραφικό υπόβαθρο το Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του 1987 και γίνεται χρήση του θερμικού υπερύθρου καναλιού 6, του καναλιού 5, του καναλιού 4 και του καναλιού 1.

• Αποτελέσματα

Στην Εικόνα 1 παρουσιάζεται το παραγόμενο DEM για την περιοχή της Κρήτης. Στην ίδια εικόνα παρατίθεται επίσης μια ψευδόχρωμη κωδικοποίησή του DEM της Κρήτης με το λευκό και τα σκούρα χρώματα να αντιστοιχούν σε μεγάλα υψόμετρα. Η ακτογραμμή έχει προστεθεί και στις δύο περιπτώσεις για λόγους εποπτείας. Η πολύ καλή συσχέτιση μεταξύ των υψομέτρων των δύο αυτών πηγών για την Κρήτη συνολικά παρουσιάζεται στην Εικόνα 2. Το μέγιστο υψόμετρο του παραχθέντος DEM είναι 2460 m, ο αριθμός των τριγωνομετρικών σημείων που χρησιμοποιήθηκαν για τη σύγκριση ήταν 1854 και το RMSE που υπολογίστηκε είναι 18,7 m. Η φασματική ταξινόμηση για την εξαγωγή της κάλυψης γης για Κρήτη και Λέσβο πραγματοποιήθηκε με χρήση των μωσαϊκών ορθοεικόνων της κάθε περιοχής.

• Συμπεράσματα

Τα προϊόντα του έργου, για τις περιοχές της Κρήτης και της Λέσβου είναι: • DEM με ±15 - 20 m ακρίβεια σε οριζόντιο και κατακόρυφο επίπεδο. • Ορθοκανονικές πολυφασματικές εικόνες ASTER (9 κανάλια) με χωρική διακριτική ικανότητα 15 m και ακρίβεια ± 15 m. • Θεματικοί χάρτες κάλυψης γης. Τα προϊόντα αυτά χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια, στα πλαίσια του έργου για το χαρακτηρισμό λεκανών απορροής (κλίσεις και προσανατολισμοί των επιφανειών, όρια των λεκανών απορροής, όρια των υπολεκανών κάθε λεκάνης, υδρογραφικό δίκτυο, καμπυλότητα επιφανειών κλπ.) με εφαρμογή τεχνικών ΓΣΠ σε συγκεκριμένες περιοχές εφαρμογής σε Κρήτη και Λέσβο.

• Αξιολόγηση μεθόδου

Για το σύνολο των σκηνών ASTER της περιοχής της Κρήτης το RMSE βρέθηκε στην πλειοψηφία των περιπτώσεων κάτω των 20 m, γεγονός που αποδεικνύει την αξιοπιστία της μεθόδου παραγωγής DEM και την καταλληλότητα των τελικών προϊόντων για εφαρμογές τοπικού χαρακτήρα, όπως ο χαρακτηρισμός λεκανών απορροής.