Mapping starting zone snow depth with ground-based lidar to assist avalanche control and forecasting

Από RemoteSensing Wiki

Συγγραφείς:Jeffrey S. Deems, Peter J. Gadomski, Dominic Vellone, Ryan Evanczyk, Adam L. LeWinter, KarlW. Birkeland, David C. Finnegan

Πηγή:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165232X15001883 30/10/2015

Εισαγωγή

Η παρούσα μελέτη εξετάζει τις δυνατότητες των προϊόντων τεχνολογίας TLS (Terrestrial Laser Scanners), για την παραγωγή στοιχείων βάσεων δεδομένων και τους πιθανούς τρόπους ενσωμάτωσης αυτής της τεχνολογίας στον έλεγχο χιονοστιβάδων σε χιονοδρομικές περιοχές, σε επιχειρησιακό επίπεδο.

Μέθοδοι

Επιλέχθηκαν 3 περιοχές μελέτης, οι οποίες πληρούσαν συγκεκριμένα κριτήρια για την έρευνα και βρίσκονταν στην χιονοδρομική περιοχή της Λεκάνης Απαράχο, στο Κολοράντο των Η.Π.Α. Η συλλογή δεδομένων έγινε σε δύο φάσεις: 1) κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού (περίοδος χωρίς χιονοπτώσεις) και 2) κατά την διάρκεια του φθινοπώρου και του χειμώνα 2013 /2014 (περίοδος με χιονοπτώσεις). Καθορίστηκαν οι παράμετροι του TLS, ανάλογα με την τοποθεσία των σημείων λήψης, τις καιρικές συνθήκες αλλά και άλλες ανάγκες της έρευνας, κυρίως τεχνικής φύσεως, με στόχο την μεγιστοποίηση της ανάλυσης της περιοχής έρευνας, αλλά ταυτόχρονα και την ελαχιστοποίηση του χρόνου συλλογής δεδομένων και μετέπειτα επεξεργασίας τους. Έγινε μια πρωταρχική χειροκίνητη γεωαναφορά κάποιων χαρακτηριστικών γεωλογικών μορφών και των μόνιμων υποδομών της περιοχής και στην συνέχεια, μια ακριβέστερη γεωαναφορά, για το σύνολο των στοιχείων, με τον αλγόριθμο MSA (Multi – Station Adjustment) του Riegl, βάσει του οποίου δημιουργήθηκε και το τρισδιάστατο μοντέλο των χιονοκαλύψεων. Στη συνέχεια, έγινε ο υπολογισμός του πάχους του χιονιού και της διακύμανσής του. Τέλος, έγινε η αξιολόγηση λαθών των μετρήσεων και αναλύθηκε το πώς αυτές επηρεάζονται από τη σταθερότητα της πλατφόρμας του οργάνου μέτρησης. Πιο συγκεκριμένα, στη μελέτη αναφέρεται το γεγονός ό,τι παρόλο που δίνεται από τον κατασκευαστή ένα περιθώριο σφάλματος για τις μετρήσεις των οργάνων, σαν σταθερά προς απλοποίηση των αποτελεσμάτων, αυτό μεταβάλλεται ανάλογα με την απόσταση των οργάνων από την περιοχή σάρωσης, την κλίση του εδάφους της, κ.α. Μια επιπλέον πηγή σφάλματος είναι η σταθερότητα του οργάνου κατά την διάρκεια των μετρήσεων, για την οποία περιγράφεται υπολογιστική διαδικασία διόρθωσής της.

Αποτελέσματα

Έχουν αναγνωριστεί ορισμένες υποσχόμενες προοπτικές όσον αφορά στην μελλοντική ανάπτυξη, εφαρμογή και ενσωμάτωση σε επιχειρησιακό επίπεδο των συστημάτων TLS: Μία κυρίαρχη πρόκληση για την επιχειρησιακή χρήση των χαρτών βάθους χιονιού TLS, είναι η ελαχιστοποίηση του χρόνου συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων, αλλά, ταυτόχρονα, και η διατήρηση της ακρίβειας των μετρήσεων. Έτσι, προτείνεται η ανάπτυξη βάσεων δεδομένων με στοιχεία σχετικά με το αντικείμενο μελέτης και η δημιουργία μόνιμων υποδομών (π.χ. σταθμοί συλλογής δεδομένων). Άλλη κυρίαρχη πρόκληση είναι η επιχειρησιακή χρήση των δεδομένων που θα παράγονται. Γι’ αυτό και προτείνεται η απευθείας διάδραση μέσω μίας βάσης δεδομένων τρισδιάστατων απεικονίσεων, με τη χρήση προγραμμάτων, τα οποία δεν θα χρειάζονται ιδιαίτερη εξοικείωση και θα είναι διαδικτυακής φύσεως. Αναφέρεται, επίσης ό,τι τα προϊόντα dHS θα είχαν μεγαλύτερη χρηστικότητα σε επιχειρησιακή χρήση, έναντι των HS, ιδιαίτερα αν οι μετρήσεις γινόταν πριν ή μετά από κατακρυμνιστικά φαινόμενα ή ανέμους. Αντίθετα, χάρτες HS θα ήταν περισσότερο χρήσιμοι στην αναγνώριση του οριακού βάθους μιας χιονοκάλυψης. Ωστόσο τα οπτικά αποτελέσματα τόσο των χαρτών TLS dHS όσο και των HS είναι αρκετά συναρπαστικά, γεγονός που προμηνύει ότι υπάρχουν εκπαιδευτικές αλλά και αγοραστικές δυνατότητες. Τέλος, με ένα περαιτέρω φιλτράρισμα των διαδικασιών και αποτελεσμάτων της παρούσας έρευνας, αναφέρεται ό,τι τα TLS θα μπορούσαν να βρούν πεδίο εφαρμογής στην ασφάλεια οδικών δικτύων.