Μελέτη καθορισμού ζωνών επικινδυνότητας έναντι κατολισθήσεων σε υψηλού κινδύνου σημεία του νομαρχιακού διαμερίσματος Ρεθύμνου Κρήτης
Από RemoteSensing Wiki
Μελέτη καθορισμού ζωνών επικινδυνότητας έναντι κατολισθήσεων σε υψηλού κινδύνου σημεία του νομαρχιακού διαμερίσματος Ρεθύμνου Κρήτης
Landslide hazard zonation in high risk areas of Rethymno Prefecture, Crete Island, Greece
Συγγραφείς:Maria Kouli, Constantinos Loupasakis, Pantelis Soupios, Filippos Vallianatos
Πηγή: Nat Hazards 52:599–621,2010
Στόχος Εφαρμογής
Στο κεντρικό τμήμα της περιοχής του Ρεθύμνου στο νησί της Κρήτης έχουν σημειωθεί αρκετά περιστατικά έντονων κατολισθήσεων εξαιτίας τόσο της ιδιαίτερης γεωλογικής και γεωμορφολογικής δομής του, όσο και των επιπτώσεων των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στην περιοχή. Στόχος της παρούσας εφαρμογής είναι η ανάπτυξη ενός συστήματος λήψης αποφάσεων και συνεχούς παρακολούθησης μέσω δημιουργίας χαρτών εκτίμησης της επικινδυνότητας σε κατολισθήσεις. Για τον σκοπό αυτό, υιοθετήθηκαν σε περιβάλλον γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών, διαφόρων τύπων προσεγγίσεις μιας ημι-ποσοτικής μεθόδου ανάλυσης επικινδυνότητας, της μεθόδου σταθμισμένου γραμμικού συνδυασμού (Weighted linear combination, WLC). Τα αποτελέσματα κατόπιν σύζευξης με τηλεπισκοπικά δεδομένα, παρέχουν σημαντικές πληροφορίες για γεωλογικές μελέτες εκτίμησης της επικινδυνότητας σε κατολισθήσεις.
Τηλεπισκοπικές και μη τηλεπισκοπικές προσεγγίσεις
Οι κατολισθήσεις θεωρούνται ως ένας από τους πιο σημαντικούς φυσικούς κινδύνους λόγω των καταγεγραμμένων απωλειών ζωής και των υλικών καταστροφών παγκοσμίως. Ένας χάρτης επικινδυνότητας σε κατολισθήσεις παριστάνει περιοχές ευπαθείς σε κατολισθήσεις μέσω ολοκλήρωσης των γενεσιουργών αιτιών με δεδομένα τα οποία αφορούν στην κατανομή των καταγεγραμμένων κατά το παρελθόν αστοχιών των κεκλιμένων επιπέδων μιας περιοχής. Κρίσιμους παράγοντες για την δημιουργία ενός αξιόπιστου χάρτη εκτίμησης της επικινδυνότητας σε κατολισθήσεις αποτελούν η ποιότητα και ο όγκος των διαθέσιμων δεδομένων καθώς και η επιλογή της βέλτιστης μεθόδου για ανάλυση. Γενικά εντοπίζονται τρεις βασικές προσεγγίσεις εκτίμησης της επικινδυνότητας σε κατολισθήσεις, η ποιοτική, η ημι-ποσοτική και η ποσοτική μέθοδος. Οι ποσοτικές μέθοδοι βασίζονται σε μαθηματικές εξισώσεις που εκφράζουν την σχέση μεταξύ του φαινομένου της κατολίσθησης και των αιτιών που το προκαλούν. Διακρίνονται δύο βασικοί τύποι ποσοτικής προσέγγισης, η προσδιοριστική και η στατιστική μέθοδος. Οι εκτιμήσεις αυτές περιλαμβάνουν αναλυτικά συστήματα δύο ή περισσότερων μεταβλητών, λογιστική ανάλυση, τεχνητά νευρωνικά συστήματα ανάλυσης κ.λ.π.
Αντιθέτως, η ποιοτική εκτίμηση βασίζεται στην κρίση ειδικών μελετητών και οι βασικοί τύποι αυτής της κατηγορίας χρησιμοποιούν δείκτες κατολίσθησης για την ταυτοποίηση περιοχών παραπλήσιων γεωλογικών και γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών οι οποίες παρουσιάζουν έντονη τάση προς εκδήλωση φαινομένων κατολισθήσεων. Ωστόσο, υπάρχουν ποιοτικές μεθοδολογίες οι οποίες χρησιμοποιούν σταθμισμένες και βαθμονομημένες διαδικασίες και για τον λόγο αυτό χαρακτηρίζονται ως ημι-ποσοτικές. Σε αυτή την κατηγορία ανήκει η διεργασία αναλυτικής ιεραρχίας (analytic hierarchy process, AHP) και ο σταθμισμένος γραμμικός συνδυασμός. Η ΑΗΡ μεθοδολογία περιλαμβάνει τη σύνθεση ιεραρχίας των διαφόρων παραγόντων και την μεταξύ τους σύγκριση κατά ζεύγη ούτως ώστε να αποδοθεί η κατάλληλη βαρύτητα και ο λόγος συνεκτικότητας του κάθε παράγοντα. Η τεχνική του σταθμισμένου γραμμικού συνδυασμού περιλαμβάνει τον συνδυασμό χαρτών διαφόρων παραμέτρων κατολίσθησης. Σε κάθε επίπεδο του χάρτη (θεματικό επίπεδο κατά ΓΣΠ) αναλύεται μια αντίστοιχη τιμή αξιολόγησης και εν συνεχεία τα επίπεδα των διαφόρων παραμέτρων σταθμίζονται ανάλογα με την σημαντικότητα ή την ιδιαιτερότητα κάθε παραμέτρου ως προς τις υπόλοιπες. Στο τελικό στάδιο, όλοι οι επιμέρους χάρτες επικαλύπτονται με σκοπό την σύνθεση του τελικού χάρτη εκτίμησης της επικινδυνότητας σε κατολισθήσεις.
Είδη δορυφορικών/αερομεταφερόμενων συστημάτων
Στα πλαίσια της μελέτης αξιοποιήθηκαν δεδομένα δορυφορικών συστημάτων και ειδικότερα μια δορυφορική εικόνα IKONOS-2 (λήψη στις 27/07/2006) ανάλυσης 4m για τις πολυφασματικές ζώνες (4 ζώνες) και 1m για την παγχρωματική εικόνα.
Προεπεξεργασίες εικόνας
Η δορυφορική εικόνα ολοκληρώθηκε στο επίπεδο βασικής γεωμετρικής διόρθωσης χρησιμοποιώντας την μέθοδο παρεμβολής κυβικής συνέλιξης. Η εικόνα δεν υπέστη διορθώσεις για αλλοιώσεις πεδίου. Για την απαλλαγή από τις αλλοιώσεις οι οποίες σχετίζονται με την τοπογραφία παρήχθη μια επεξεργασμένη εικόνα χρησιμοποιώντας το μοντέλο κλασματικού συντελεστή RPC (rational polynomial Coefficient) και υψηλής διακριτικής ικανότητας ψηφιακό μοντέλο αναγλύφου, με μέγεθος κελιών 4m σε περιβάλλον προγραμματισμού ERDAS Imagine 9.0. Η τελική εικόνα παρήχθη χρησιμοποιώντας μια τεχνική η οποία συνδυάζει την διάκριση στο χώρο 1m της παγχρωματικής εικόνας με την υψηλή φασματική ανάλυση διάκρισης στο χώρο 4m της πολυφασματικής εικόνας (τεσσάρων καναλιών-μπλε, πράσινο, κόκκινο και εγγύς υπέρυθρο).
Χρησιμότητα εικόνων
Η εικόνα ΙΚΟΝΟS με τελική ανάλυση 1m χρησιμοποιήθηκε για την διόρθωση και ενημέρωση του χάρτη χρήσης γης, ενώ με χρήση διαφόρων συνδυασμών χρωμάτων χαρτογραφήθηκαν διάφορες πιθανές περιοχές κατολίσθησης, συμβάλλοντας κατά τον τρόπο αυτό στην τελική σύνθεση του χάρτη εκτίμησης της επικινδυνότητας.
Χρήση επιπρόσθετων χαρτών, βάσεων δεδομένων, GIS
Πέραν της δορυφορικής εικόνας χρησιμοποιήθηκαν׃
- γεωλογικοί χάρτες οι οποίοι παριστούν λιθολογικά και δομικά χαρακτηριστικά (κλίμακα 1:50000),
- τοπογραφικοί χάρτες για την σύνθεση λεπτομερούς βασικού χάρτη με καμπύλη σταθερής απόστασης 4 m (κλίμακα 1:50000),
- ο χάρτης CLC2000 100m, version 1 (Corine Land Cover map 2000) του ευρωπαϊκού οργανισμού περιβάλλοντος. Ο χάρτης διαθέτει ανάλυση 100m και χρησιμοποιεί 10 κατηγορίες χρήσης γης για την υπό μελέτη περιοχή, εκ των εν συνόλω 44 χρήσεων γης του Επιπέδου 3,
- δεδομένα βροχοπτώσεων καλύπτοντας ένα χρονικό διάστημα 25 χρόνων,
- δεδομένα πεδίου σχετικών με παρατηρήσεις της γεωλογίας, των τεκτονικών δομών και των καταγεγραμμένων περιστατικών κατολισθήσεων.
Στην εικόνα 1 παρουσιάζονται οι χάρτες (κατόπιν προεπεξεργασιών) τα στοιχεία των οποίων χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα εισόδου για την σύνθεση του τελικού χάρτη εκτίμησης της επικινδυνότητας.
Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση της μεθόδου
Το στάδιο της μελέτης το οποίο περιλαμβάνει την αξιολόγηση της μεθόδου καταδεικνύει πως οι τελικοί χάρτες εκτίμησης της επικινδυνότητας σε κατολίσθηση, παρά το γεγονός ότι τα αποτελέσματα της μεθοδολογίας σταθμισμένου γραμμικού συνδυαδμού τροποποιούνται ανάλογα με την αντικειμενική γνώση των ειδικών, είναι δυνατόν να οδηγήσουν στην διεξαγωγή ικανοποιητικά ορθών αποτελεσμάτων. Για την επίτευξη αυτού του σκοπού ωστόσο, θα πρέπει η ποιότητα των διαθέσιμων δεδομένων να είναι υψηλή και η στάθμιση και βαθμονόμηση των παραμέτρων να επιτελείται σωστά. Η διαδικασία αξιόλογης επιβεβαίωσε επιπλέον τις περιοχές που σύμφωνα με τον τελικό χάρτη επικινδυνότητας (εικόνα 2) εμφανίζεται μεγάλος κίνδυνος κατολισθήσεων καθώς τα αντίστοιχα σημεία της δορυφορικής εικόνας (εικόνα 3) παρέπεμπαν σε περιοχές στις οποίες πραγματικά λόγω γεωλογικών σχηματισμών είναι πιθανόν να σημειωθούν κατολισθήσεις. Συμπερασματικά, η ανωτέρω μέθοδος σε συνδυασμό με τις τεχνικές της τηλεπισκόπησης και των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών μπορεί να υποστηρίξει μηχανικές γεωλογικές μελέτες οι οποίες αφορούν στην επικινδυνότητα καταγραφής φαινομένων κατολισθήσεων σε υψηλού κινδύνου περιοχές.
