ASTER

Transcript

1 . & ASTER :. & 2008

2 2 1. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Μέσα από την διαδικασία που ακολουθείται στην παρούσα εργασία, αξιολογείται η επικινδυνότητα εμφάνισης κατολίσθησης στο ΝΑ τμήμα της Νήσου Κεφαλληνίας μέσω θεματικής χαρτογράφησης από ψηφιακά γεωγραφικά δεδομένα. Η θεματική χαρτογράφηση της περιοχής γίνεται με χρήση ψηφιακών δορυφορικών εικόνων ASTER μετά από κατάλληλες ραδιομετρικές διορθώσεις που πραγματοποιούνται με την χρήση των προγραμμάτων επεξεργασίας αυτών στον Η/Υ. Η θεματική χαρτογράφηση αφορά τον διαχωρισμό περιοχών με διαφορετικά είδη κάλυψης γης στην περιοχή μελέτης. Τα χαρακτηριστικά της κάθε κάλυψης γης σε συνδυασμό με το μέσο υψόμετρο και κυρίως την κλίση θα επιτρέψουν την αξιολόγηση της επικινδυνότητας εμφάνισης κατολισθητικών φαινομένων. Γίνεται αναφορά στο φυσικό φαινόμενο των κατολισθήσεων, το οποίο έχει γενικά απρόβλεπτο χαρακτήρα παραθέτοντας τους παράγοντες που το επηρεάζουν, τις συνθήκες δημιουργίας, τον τρόπο εκδήλωσης και την επίδραση των κατολισθήσεων στις ανθρώπινες δραστηριότητες. Μέσω της μεθοδολογίας που εφαρμόζεται, δημιουργείται θεματικός χάρτης της περιοχής μελέτης, εντοπίζονται περιοχές με αυξημένη επικινδυνότητα εμφάνισης κατολισθητικών φαινομένων μέσα από στατιστική επεξεργασία και η μέθοδος αξιολογείται όσο αφορά το πεδίο εφαρμογής της και τα αποτελέσματά της.

3 3 1. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Abrams Μ.Ηοοk S., ASTER User Handbook, Version 2. EROS Data Center, 135 p. Chavez, P, Image-based atmospheric corrections revisited and revised. Photogrammetry Engineering and Remote Sensing, 62(9): Gagnon1 L. and Klepko R., Hierarchical Classifier Design for Airborne SAR Images of Ships. SPIE Proc. #3371, conference Automatic Target Recognition VIII, Orlando,12 p. Lillesand, T. M. and R. W. Kiefer Remote Sensing and Image Interpretation, 3rd Ed. John Wiley and Sons, Inc. 750 pp. Sheffield, C., Selecting band combinations from multispectral data. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 51(6): Yang X., Lo C Relative radiometric normalization performance for change detection from multi-date satellite images. PE & RS, 66(8) Μερτίκας Σ. Π., Τηλεπισκόπηση και Ψηφιακή Ανάλυση Εικόνας. Εκδόσεις ΙΩΝ, Αθήνα, 443 σελ. Μηλιαρέσης Γ., Φωτοερμηνεία Τηλεπισκόπηση. Εκδόσεις Ίων, Περιστέρι, 250 σελ. Πέτσα Ε.,1998. Σημειώσεις από το μάθημα Ψηφιακή Φωτογραμμετρία. Αθήνα, 112 σελ. Πήτας Ιωάννης, Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας. Θεσσαλονίκη, 331 σελ. Μηλιαρέσης Γ Αναγνώριση Γεωμορφών από ψηφιακά μοντέλα εδάφους και τηλεπισκοπικές απεικονίσεις με μεθόδους ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας, ανάλυσης προτύπων και εμπείρων συστημάτων. Διδακτορική Διατριβή, ΕΜΠ, 280 σελ.

4 4 Πηγές από το διαδίκτυο 1 ASTER, ASTER ORDER IdrisiPracticals. Προγράμματα που χρησιμοποιήθηκαν 1. Idrisi 3.2.exe 2. Paint Shop Pro 7 3. ΑrcVIEW 3.2.exe

5 5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Βιβλιογραφία 2. Εισαγωγή 2.1 Γενικά 3. Κατολιθήσεις 3.1 Ταξινόμηση κατολισθήσεων Ταξινόμηση Κατά Varnes Ταξινόμηση ανάλογα την Ταχύτητα της κίνησης Ταξινόμηση κατά Sassa 3.2 Παράγοντες που επηρεάζουν Ανάλογα το αποτέλεσμα και τον βαθμό επίδρασης Ανάλογα την προέλευση Παράγοντες κατά Varnes 3.3 Έναυσμα κατολισθήσεων 3.4 Τύποι κατολισθήσεων 3.5 Καλύψεις Γης 4. Το Νησί της Κεφαλονιάς 4.1 Θέση- Μορφολογία 4.2 Γεωλογική Δομή 4.3 Σεισμικά δεδομένα 4.4 Υδρολογικές και Υδρογεωλογικές Συνθήκες 5. Μεθοδολογία 5.1 Δεδομένα που χρησιμοποίηθηκαν 5.2 Σύνθεση ΨΥΜΕ 5.3 Δορυφορικές εικόνες

6 6 5.4 Δορυφόρος ASTER 5.5 Εικόνα pg-pr1a _007_ Περιοχή μελέτης 5.7 Ραδιομετρικές διορθώσεις Εισαγωγή Ζωνοποίηση Αποζωνοποίηση Απόλυτες τιμές ακτινοβολίας στον σαρωτή Μετατροπή από τιμές φωτεινότητας σε τιμές ενέργειας 5.7.6Ακτινοβολία ατμοσφαιρικής διαδρομής 5.8 Συστήματα κατηγοριοποιήσεων καλύψεων-χρήσης γης 5.9 Σχεδιασμός φωτοερμηνείας- χαρτογράφησης καλύψεων-χρήσεων γης 5.10 Χαρτογράφηση καλύψεων γης Μαθηματική περιγραφή 6. Επιβλεπόμενη Ταξινόμηση 6.1 Χαρτογράφηση φασματικών τάξεων 6.2 Αλγόριθμος Κ-Μέσων 7. Σύνθεση υψομετρικής πληροφορίας και καλύψεων γης για αξιολόγηση επικινδυνότητας 7.1 Εφαρμογή για δύο τύπους καλύψεων γης 8. Στατιστική Ανάλυση της Παραμετρικής Αναπαράστασης των πολυγώνων των καλύψεων Γης 8.1 Επικινδυνότητα Κατολισθήσεων 9. Συμπέρασμα

7 7 2. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2.1 Γενικά Με τον όρο κατολίσθηση αναφερόμαστε στο φυσικό φαινόμενο που εκφράζεται σε κινήσεις τμημάτων βραχομάζας, αποσαθρωμάτων ή χαλαρών εδαφικών σχηματισμών γενικότερα πάνω σε μια επιφάνεια πρανούς προς τα κατάντη. Οι κατολισθήσεις είναι σύνθετα και απρόβλεπτα φαινόμενα τα οποία επηρεάζονται από διάφορους παράγοντες που συμβάλλουν από κοινού με διαφορετικό βαθμό συμμετοχής ο κάθε ένας ξεχωριστά και κατά περίπτωση στην εκδήλωση του φαινομένου. Το φυσικό φαινόμενο των κατολισθήσεων είναι μαζί με τους σεισμούς, τις πλημμύρες και τις πυρκαγιές οι σπουδαιότερες φυσικές καταστροφές στον Ελλαδικό χώρο, οι οποίες κοστίζουν σε ανθρώπινες ζωές και περιουσίες επιφέροντας σημαντικές οικονομικές και κοινωνικές επιπτώσεις. Ο προσδιορισμός των πιθανών θέσεων εμφάνισης κατολισθητικών φαινομένων είναι σημαντικό να διερευνηθεί, έτσι ώστε με την λήψη κατάλληλων προληπτικών μέτρων από τους κρατικούς φορείς να αποφευχθεί κατά το δυνατόν πρωταρχικά η εκδήλωση των φαινομένων και δευτερευόντως με την εκδήλωση της φυσικής καταστροφής, οι απώλειες σε ανθρώπινες ζωές και περιουσίες. Σκοπός της εργασίας είναι να μελετηθεί το ΝΑ τμήμα στο νησί της Κεφαλονιάς για τον προσδιορισμό των περιοχών που μπορεί να εκδηλωθούν κατολισθητικά φαινόμενα με σκοπό, μέσω περεταίρω λεπτομερούς μελέτης που θα περιλαμβάνει χρήση γεωλογικών και τοπογραφικών απεικονίσεων, υδρολογικά και υδρογεωλογικά στοιχεία αλλά και μετρήσεις πεδίου να εντοπισθούν πιθανές θέσεις επικείμενων κατολισθήσεων. Κατολισθήσεις μικρής κλίμακας και τοπικού χαρακτήρα δεν θα εξετασθούν όπως επίσης και αυτές που έχουν σαν έναυσμα εκδήλωσης την ανθρώπινη δραστηριότητα όπως για παράδειγμα η κατασκευή τεχνικών έργων μεγάλης κλίμακας. Οι περιπτώσεις των τοπικών κατολισθήσεων είναι περιορισμένης σημασίας σε σχέση με αυτές που επηρεάζουν μεγάλες περιοχές όπως και οι κατολισθήσεις λόγω κατασκευής τεχνικών έργων είναι αντικείμενο

8 8 λεπτομερούς μελέτης που περιλαμβάνει και επιλύσεις ευστάθειας πρανών κατά τον σχεδιασμό των ίδιων των έργων. Η εξέταση αυτή θα πραγματοποιηθεί κάνοντας χρήση ψηφιακών δεδομένων και πιο συγκεκριμένα δορυφορικών φωτογραφιών ASTER οι οποίες αφού επεξεργασθούν κατάλληλα με εφαρμογή ραδιομετρικών διορθώσεων θα χρησιμοποιηθούν ως δεδομένα για την δημιουργία ενός θεματικού χάρτη με κριτήριο τις καλύψεις γης που ανιχνεύονται λόγω της διαφοράς ενέργειας. Η χρήση αυτής της μεθοδολογίας που θα ακολουθηθεί αρχικά θα έχει αποτέλεσμα την θεματική χαρτογράφηση της περιοχής μελέτης και στην συνέχεια την εκτίμηση περιοχών αυξημένης επικινδυνότητας για εμφάνιση κατολισθητικών φαινομένων σε σχέση με την χρήση αεροφωτογραφιών και τοπογραφικών χαρτών, όπως γινόταν έως πρότινος, επιτρέπει τον έλεγχο σε μεγάλο μέρος του νησιού ενώ στον ίδιο χρόνο η ίδια εξέταση θα γινόταν σε σημαντικά μικρότερο τμήμα του. 3. ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ Για τον ορισμό και την ταξινόμηση του φαινομένου έχουν γίνει διάφορες προτάσεις με σημαντικότερες αυτές των ZARUBA & MENCL (1969) και του VARNES (1978) οι οποίες παρατίθενται στην συνέχεια. Κατά ZARUBA & MENCL με τον όρο κατολίσθηση εννοούμε «μια γρήγορη κίνηση πετρωμάτων που οφείλεται στην ολίσθηση ενός τμήματος πρανούς που διαχωρίζεται από το υπόλοιπο σταθερό τμήμα με μια καλά καθορισμένη επιφάνεια». Κατά τον VARNES, ο όρος κατολίσθηση περιλαμβάνει «κάθε μετακίνηση τμήματος πρανούς που οφείλεται σε ολίσθηση, κατάπτωση, ανατροπή, ροή και ερπυσμό».με τον ορισμό που δίνει ο VARNES δεν περιλαμβάνονται στις κατολισθήσεις οι καθιζήσεις, οι χιονοστιβάδες και οι μετακινήσεις πάγου. Σήμερα αυτές οι δύο ταξινομήσεις είναι οι πιο διαδεδομένες με την ταξινόμηση του VARNES να θεωρείται πιο ευέλικτη σε σχέση με την πρώτη αφού προσαρμόζεται εύκολα στις εκάστοτε συνθήκες και είναι πρακτικά εύκολα εφαρμόσιμη.

9 9 3.1 Ταξινόμηση των κατολισθήσεων Οι κατολισθήσεις ταξινομούνται με κριτήρια τύπου μετακίνησης, είδος μετακινούμενου υλικού (VARNES), ταχύτητα μετακίνησης και ταχύτητα και απόσταση μετακινούμενης μάζας. Για να αποκτηθεί πλήρως η εικόνα της κατολίσθησης πρέπει να γίνει ταξινόμηση και με τα τέσσερα κριτήρια που αναφέρονται παρακάτω Κατά Varnes Ο Varnes ταξινομεί τις κατολισθήσεις με βάση δύο κριτήρια: α) Ανάλογα τον τύπο της μετακίνησης και β) Ανάλογα του είδους του μετακινούμενου υλικού. Σε σχέση με τον τύπο της μετακίνησης διακρίνονται πτώσεις, ανατροπές, ολισθήσεις, πλευρικές εξαπλώσεις, ροές και σύνθετες μετακινήσεις δηλαδή συνδυασμός περισσότερων τύπων μετακίνησης. Και σε σχέση με το είδος του μετακινούμενου υλικού διακρίνονται κινήσεις που εκδηλώνονται στο βραχώδες υπόβαθρο και εδαφικούς σχηματισμούς (κορρήματα και γαίες) Ανάλογα την ταχύτητα της κίνησης Η πιο πρόσφατη ταξινόμηση σε σχέση με την ταχύτητα της εκδήλωσης του φαινομένου είναι αυτή της Working Party on World Landslide Causes,WP/WLI, Oι κατολισθήσεις ταξινομούνται σε κατηγορίες 1 έως 7, από εξαιρετικά αργή με ταχύτητα κίνησης <5*10-7 που αντιστοιχεί σε <16mm ανά έτος (Κατηγορία 1), έως εξαιρετικά γρήγορη με ταχύτητα κίνησης >5*10 3 δηλ. >5m/sec (Κατηγορία 7) Κατά SASSA Μια άλλη ενδιαφέρουσα ταξινόμηση είναι αυτή του SASSA (2004) όπου συνδύασε τις προκαλούμενες καταστροφές από κατολισθήσεις με την ταχύτητα και την απόσταση μετακίνησης των εδαφικών μαζών. Έτσι διακρίνονται οι εξής κατηγορίες: α) Γρήγορες, μεγάλης απόστασης

10 10 μετακινήσεις, β) Γρήγορες, μικρής απόστασης, γ) Αργές, μεγάλης απόστασης και δ) Αργές, μικρής απόστασης. Για την ταξινόμηση υπολογίζεται ο λόγος Η/L (μέση φαινόμενη τριβή) όπου Η: η υψομετρική διαφορά της μετακινούμενης μάζας σε m και L: η απόσταση μετακίνησης σε m. Αν Η/L<0,50 τότε η κατολίσθηση εμπίπτει στην πρώτη κατηγορία. 3.2 Παράγοντες που επηρεάζουν τις κατολισθήσεις Οι παράγοντες που βοηθούν στην εκδήλωση των κατολισθήσεων κατά την UNESCO (Working Party on World Landslide Causes,WP/WLI 1994) χωρίζονται ανάλογα: α) το αποτέλεσμα και τον βαθμό επίδρασης και β) την προέλευσή τους. Μια άλλη κατηγοριοποίηση των παραγόντων πρόκλησης κατολισθήσεων γίνεται και από τον Varnes, η οποία παρατίθεται εξ ίσου Ανάλογα το αποτέλεσμα και το βαθμό επίδρασης Σε αυτή την κατηγορία διαχωρίζουμε τους προκαταρτικούς παράγοντες και τους παράγοντες εναύσματος της μετακίνησης. Στους πρώτους εντάσσουμε αυτούς που συντελούν στην προοδευτική αστάθεια του πρανούς κάνοντάς το να είναι οριακά σταθερό μη επιφέροντας αποτέλεσμα. Στους δεύτερους, εντάσσουμε αυτούς που μεταβάλλουν το πρανές από οριακά σταθερό σε ενεργά ασταθές και επιφέρουν αποτέλεσμα Ανάλογα την προέλευσή τους Διακρίνουμε τους εξής παράγοντες: α) Εδαφικών Συνθηκών, β) Γεωμορφολογικών Διεργασιών, γ) Φυσικών Διεργασιών, δ) Ανθρωπογενών Διεργασιών. α) Σε ότι αφορά τις εδαφικές συνθήκες αναφερόμαστε σε παράγοντες που με την επίδρασή τους δημιουργούν τα χαρακτηριστικά των σχηματισμών.

11 11 Όσο αφορά τις εδαφικές συνθήκες, συμπεριλαμβάνονται παράγοντες που συντελούν στην απόκτηση των διαφόρων χαρακτηριστικών των εδαφικών και βραχώδων σχηματισμών (φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά). Οι διάφοροι σχηματισμοί με την επίδραση των φυσικών διεργασιών της αποσάθρωσης, διάβρωσης αλλά και του τεκτονισμού, υφίστανται προοδευτικά την μεταβολή των φυσικών και μηχανικών τους χαρακτηριστικών. Κατ αυτό τον τρόπο, παράγοντες που δρουν ασταμάτητα σε μεγάλο χρονικό διάστημα όπως είναι η αποσάθρωση λόγω εναλλαγής υγράς και ξηρής περιόδου μπορεί να οδηγήσει σε δυσμενέστερο βαθμό διάρρηξης και ρωγμάτωσης του υλικού κάνοντάς το πιο επιρρεπές στην θραύση. Άλλη πιθανή αιτία αποσάθρωσης είναι η συρρίκνωση και διόγκωση εδαφών λόγω της δράσης του περιεχόμενου νερού αφού προκαλείται σε μικρό διάστημα εναλλαγή στον όγκο του σχηματισμού με συνέπεια η διαδοχική συστολή και διαστολή να συντελεί στην περεταίρω ρωγμάτωση. Οι εδαφικές συνθήκες εξελίσσονται αργά στο πέρασμα του χρόνου και γι αυτό δεν μπορούμε να υποστηρίξουμε ότι περιλαμβάνουν κάποιο από τους πιθανούς παράγοντες εναύσματος μετακίνησης σε μια κατολίσθηση αλλά μόνο προκαταρτικούς σύμφωνα με τον παραπάνω διαχωρισμό. Συχνά παραδείγματα κατολισθητικών φαινομένων και έντονης διάβρωσης έχουμε σε μανδύες αποσαθρώσεως πετρωμάτων, σε κορρήματα αλλά και φερτά υλικά. Πιο αναλυτικά, στα ιζηματογενή πετρώματα, είναι απαραίτητος ο καθορισμός του βάθους αποσάθρωσης, αφού μεγάλο πάχος μανδύα αποσάθρωσης χαρακτηρίζεται από συχνές μετακίνησεις μαζών. Τα νεογενή ιζήματα και δομές όπως ο φλύσχης (που απαντάται στην Ιόνιο Ζώνη) είναι επιρρεπείς σε μετακινήσεις. Σε οριζόντια συμπαγή πετρώματα δεν είναι συχνά τα κατολισθητικά φαινόμενα και η διάβρωση δεν ίναι τόσο ισχυρή, όμως σε θέσεις όπου τα στρώματα παρουσιάζουν ασυνέχειες οποιοδήποτε ιζηματογενές πέτρωμα είναι επικίνδυνο για να παρουσιάσει αστάθεια ειδικά σε περιοχές μεγάλων τοπογραφικών κλίσεων. Στα μαγματικά πετρώματα όπως βασάλτες και άλλες ηφαιστειακές ροές παρατηρείται ικανοποιητική συχνότητα σε κατολισθήσεις. Για παράδειγμα, όταν σε βασάλτες υπάρχουν ρωγμές, διευκολύνονται οι μετακινήσεις μαζών. Επιπλέον, σε βασαλτικά πρανή απαντώνται συχνά και κορήματα στις παρειές που οποιαδήποτε διατάραξή

12 12 τους εγκυμονεί κίνδυνο για ολίσθηση. Στα μεταμορφωμένα πετρώματα τέλος, η συχνότητα των κατολισθητικών φαινομένων είναι ακόμα συχνότερη αφού η φυλλοειδής διάταξη ορυκτολογικών συστατικών και οι ασυνέχειες λόγω μεταμόρφωσης επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό την ευστάθεια των πρανών. Η διαμορφωμένη κλίση των πρανών είναι ο σπουδαιότερος παράγοντας που επηρεάζει την εκδήλωση κατολισθήσεων και την έντονη διάβρωση στους διάφορους σχηματισμούς. Μεγάλες κλίσεις ευνοούν τις δυσμενείς συνθήκες ευστάθειας των πρανών μειώνοντας τον συντελεστή ασφαλείας. Άρα μπορεί να υπάρξουν περιπτώσεις όπου ενώ η μεταβολή της τάσης να είναι η ίδια, λόγω της αλλαγής των γεωμετρικών χαρακτηριστικών του (κλίση) πρανούς να εκδηλώνεται μετακίνηση. β) Οι γεωμορφολογικές διεργασίες αναφέρονται στα στάδια εξέλιξης του τοπίου στάδιο νεότητας, στάδιο ωριμότητας, στάδιο γήρατος και επηρεάζουν τον κίνδυνο εμφάνισης κατολισθητικών φαινομένων. Μερικά είδη τοπίου υπόκεινται ευκολότερα σε φαινόμενα μετακίνησης μαζών λόγω του σταδίου εξέλιξης στο οποίο βρίσκονται μέσα στον γεωμορφολογικό κύκλο. Τοπίο σε περιοχές στο στάδιο του γήρατος όπου η αποσάθρωση και η διάβρωση έχει δράσει σε πολύ μεγάλο βαθμό είναι πιο πιθανό να εμφανίσει κατολισθητικά φαινόμενα σε σχέση με τοπίο στο στάδιο της νεότητας όπου ακόμα διαμορφώνεται το ανάγλυφο. γ) Αναφερόμενοι στους παράγοντες που εντάσσονται στις φυσικές διεργασίες που προκαλούν κατολισθήσεις εννοούμε τις βροχοπτώσεις, χιονοπτώσεις, πλημμυρικά φαινόμενα, σεισμική δραστηριότητα, λιώσιμο παγωμένου εδάφους. Αναλυτικότερα, έχει παρατηρηθεί ότι όταν σε ένα έτος οι βροχοπτώσεις είναι έντονου χαρακτήρα οι μετακινήσεις μαζών που παρατηρούνται είναι συχνότερες και εντονότερες. Αυτό συμβαίνει διότι η στράγγιση που φαίνεται να έχει μια περιοχή συνδέεται με το διηθούμενο βρόχινο νερό σε μεγάλο βαθμό. Ένα συγκεκριμένο γεγονός-παράγοντας είναι η έντονη βροχόπτωση που λόγω της γρήγορης κατείσδυσης του νερού, προκαλείται κορεσμός του εδάφους, αύξηση του βάρους της εδαφικής μάζας και της πίεσης του νερού των πόρων με τελικό αποτέλεσμα την μείωση της διατμητικής αντοχής αυτού. Όταν επιπλέον οι βροχοπτώσεις γίνονται σε περιοχές αποψιλωμένες λόγω πυρκαγιών όπου τα φαινόμενα της διάβρωσης

13 13 κάνουν την περιοχή πιο επιρρεπή σε εδαφικές κινήσεις, τα φαινόμενα είναι εντονότερα. Τα πλημμυρικά φαινόμενα λειτουργούν με μηχανισμό παρόμοιο με την βροχόπτωση. Οι χιονοπτώσεις και η τήξη παγωμένου εδάφους, δρουν σαν φυσικός παράγοντας που επηρεάζει την εκδήλωση κατολισθήσεων αφού με το λιώσιμο του χιονιού τροφοδοτείται πολύ γρήγορα η διαδικασία της αποσάθρωσης των πετρωμάτων ή των εδαφικών σχηματισμών με αποτέλεσμα την πιθανή εκδήλωση μετακινήσεων. Ο σεισμός, αποτελεί με την σειρά του σημαντικό παράγοντα που ελέγχει την εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων. Η δυναμική φόρτιση που επιφέρει ο σεισμός ευθύνεται για την χαλάρωση της συνοχής των πετρωμάτων, την μείωση της αντοχής τους και κατά συνέπεια την εκδήλωση μετακινήσεων μαζών σε μικρή ή μεγαλύτερη κλίμακα. Η χαλάρωση της συνοχής των πετρωμάτων επιπλέον οδηγεί σε ευκολότερη επίδραση της διαδικασίας της διάβρωσης. Ισχυρές σεισμικές δονήσεις μπορεί να διαταρράξουν την ισορροπία του πρανούς και να μεταβάλλουν έντονα το καθεστώς των τάσεων. Είναι απαραίτητη η μελέτη της σεισμικότητας που παρουσιάζει μια περιοχή δηλαδή το σεισμικό ιστορικό που παρουσιάζει και τις κυριότερες παραμέτρους σεισμικής κίνησης όπως η σεισμική επιτάχυνση. Γενικά, σε μικρή αντιστοιχία με τους φυσικούς παράγοντες που ελέγχουν τις κατολισθήσεις, τα πετρώματα με καταπόνηση όπως τα μεταμορφωμένα, ή οι δομές που περιέχουν εναλλαγές συμπαγών και μηχανικά ισχυρών με λιγότερο ανθεκτικά πετρώματα (πχ φλύσχης) γενικά παρουσιάζουν ευαισθησία στην σεισμική φόρτιση και άρα οι κατολισθήσεις είναι πιο πιθανές. δ) Τέλος, η ανθρώπινη δραστηριότητα που αντιπροσωπεύεται από την κατασκευή διαφόρων τεχνικών έργων, προκαλεί παρέμβαση στο καθεστώς ισορροπίας μιας περιοχής. Η κατασκευή έργων οδοποιίας συχνά οδηγεί σε δυσμενή παρέμβαση στα πρανή δημιουργώντας απότομες κλίσεις. Η μεταβολή των φυσικών κλίσεων, όταν δεν έχει γίνει σωστή μελέτη ευστάθειας πρανούς μπορεί να δημιουργήσει σημαντικά προβλήματα στην ευστάθειά του. Το υπάρχον καθεστώς ισορροπίας μεταβάλλεται και μπορεί να μειωθεί επικίνδυνα ο συντελεστής ασφαλείας. Παρόμοια έργα που οδηγούν σε επιφόρτιση ή υποσκαφή πρανών είναι πιθανό να συμβούν κατά την κατασκευή ενός οδικού

14 14 δικτύου. Γι αυτό το λόγο, είναι σκόπιμη η προσεκτική εξέτασή του αφού πιθανές κατολισθήσεις ή η μεταφορά φερτού υλικού λόγω εκτεταμένης διάβρωσης μπορεί να προκαλέσουν πέρα από δυσκολίες στην κυκλοφοριακή σύνδεση, απώλειες σε ανθρώπινες ζωές Κατά τον VARNES, υπάρχον παράγοντες που: α) συμβάλλουν στην αύξηση της διατμητικής τάσης- όπως αφαίρεση της υποστήριξης του πόδα των πρανών, η επιφόρτιση, οι παροδικές τάσεις, κυκλικές φορτίσεις, κ.α-, β) συμβάλλουν στην χαμηλή διατμητική αντοχή- όπως λιθολογική σύσταση και υφή, δομή πετρωμάτων και γεωμετρία του πρανους- και γ) συμβάλλουν στην μείωση της διατμητικής αντοχής- όπως αποσάθρωση, μεταβολές τάσεων λόγω νερού πόρων και ρωγμών. 3.3 Το έναυσμα εκδήλωσης κατολισθήσεων Το έναυσμα εκδήλωσης των κατολισθητικών φαινομένων οφείλεται σε κάποιον από τους παράγοντες που προαναφέρθηκαν. Κυρίως το έναυσμα αναζητάται στους ανθρωπογενείς παράγοντες και στους φυσικούς αφού οι άλλες δύο κατηγορίες, γεωμορφολογικοί και εδαφικοί δρουν πολύ αργά στον γεωλογικό χρόνο και δεν γίνονται αντιληπτοί σε διάστημα λίγων ετών. Άλλοι παράγοντες που λειτουργούν σαν έναυσμα των κατολισθήσεων είναι, οι έντονη βροχόπτωση, το γρήγορο λιώσιμο του χιονιού, η ηφαιστειακή δράση και η σεισμική δραστηριότητα. Ένα άλλο παράδειγμα παράγοντα-εναύσματος κατολίσθησης είναι η εκσκαφή πρανών ή ορυγμάτων για την διάνοιξη δρόμου. Οι παράγοντες αυτοί δρούν σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα λίγων ωρών έως μερικών ημερών και όταν η επίδραση είναι έντονη (ακραία) γίνεται η αφορμή για την εκδήλωση του φαινομένου. Συνεπώς όταν αναζητούμε τα αίτια μιας κατολίσθησης ερευνούμε τις εδαφικές συνθήκες της περιοχής και την γεωμορφολογιή εξέλιξή της. Ωστόσο, όταν αναφερόμαστε στην αφορμή

15 15 μιας κατολίσθησης αναφερόμαστε στο έναυσμα αυτής και το αναζητούμε πρωταρχικά στις φυσικές και ανθρωπογενείς διεργασίες. 3.4 Τύποι κατολισθήσεων Τρείς είναι οι κύριοι τύποι υποχώρησης πρανούς: Οι πτώσεις λίθων ή συνάγματος (rock falls & debris falls) Οι περιστροφικές ολισθήσεις (slumps) Οι ολισθήσεις ογκολίθων ή συνάγματος (rockslides & debris slides) Μερικοί μηχανισμοί (συνδυασμοί παραγόντων) που δίνουν κατολισθήσεις αναλύονται παρακάτω: Είδη μηχανισμών λόγω κίνησης υλικού λόγω της βαρύτητας είναι: α) η περιστροφική ολίσθηση (slump), β) η ολίσθηση ογκολίθων (rock slide) και γ) η πτώση ογκολίθων (rock fall). Η περιστροφική ολίσθηση (α), είναι η ολίσθσης όγκων αποσαθρωμένου υλικού τω οποίων η ελέυθερη επιφάνεια στρέφεται προς το μέτωπο ολισθήσεως. Η ολίσθηση ογκολίθων είναι η ολίσθηση των μεμονωμένων ογκολίθων (μπλοκ) προς τα χαμηλότερα, η οποία γίνεται παράλληλα προς τις επιφάνειες των στρώσεων, των διακλάσεων ή των ρηγμάτων (β). Τέλος η πτώση ογκολίθων είναι η ελεύθερη πτώση ογκολίθων από μια οποιαδήποτε απότομη πλαγιά. Στις πραγματικές ολισθήσεις η μετακίνηση συνίσταται από διατμητική παραμόρφωση και μετατόπιση κατά μήκος μιας ή περισσότερων επιφανειών που μπορεί να είναι ορατές ή να περιορίζονται σε μια σχετικά στενή ζώνη. Η κίνηση μπορεί να είναι προοδευτική, δηλαδή η διατμητική θραύση μπορεί να μην συμβεί αρχικά ταυτόχρονα σε όλη την επιφάνεια, που ίσως τελικά να αποτελέσει μια καθορισμένη επιφάνεια θραύσης, αλλά μπορεί να μεταδοθεί από μια περιοχή τοπικής θραύσης. Η μάζα που μετατοπίζεται μπορεί να ολισθήσει πέρα από την αρχική επιφάνεια θραύσης, πάνω στην αρχική επιφάνεια του εδάφους που τώρα γίνεται μια επιφάνεια διαχωρισμού. Προκειμένου να αποδοθεί ο βαθμός της διάσπασης, συχνά χρησιμοποιείται και ο όρος «τέμαχος» (ολίσθηση τεμάχους)

16 16 ή «άθικτη» ολίσθηση προκειμένου για ολισθήσεις που αποτελούνται από μια ή λίγες μονάδες και ο όρος «κερματισμένη» στην περίπτωση της ολίσθησης που αποτελείται από πολλές μονάδες. Άλλη περίπτωση είναι ο Ερπυσμός εδάφους (soil creep). Είναι η προς τα χαμηλά βραδεία κίνηση εδάφους και γίνεται αντιληπτή μόνο από τις επιπτώσεις αυτής στην βλάστηση και στις διάφορες κατασκευές όπως κατακόρυφες πλάκες, επιτύμβιοι λίθοι- μνημεία που κλίνουν προς το κατάντι, διαρρήξεις σε κτιριακές θεμελιώσεις, φράκτες και ηλεκτρικές στήλες οι οποίοι κλίνουν και οι κορμοί των δένδρων οι οποίοι κάμπτονται. Ο ερπυσμός εδάφους δημιουργεί αβαθείς ταπεινώσεις στα πρανή και είναι ιδιαίτερα αισθητός σε υγρές τροπικές περιοχές. Μια από τις συνηθέστερες περιπτώσεις κίνησης είναι η περιστροφική ολίσθηση με κύρια περίπτωση την κάθηση με μικρή παραμόρφωση. Η κάθηση είναι ολίσθηση κατά μήκος μιας επιφάνειας θραύσης που είναι κοίλη προς τα πάνω. Οι καθήσεις, σε συνδυασμό με άλλες κινήσεις ή απλές, αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό των μετακινήσεων πρανών. Η κίνηση στις καθήσεις γίνεται μόνο κατά μήκος εσωτερικών επιφανειών ολίσθησης. Οι εμφανείς ρωγμές είναι συγκεντρικές στο επίπεδο και κοίλες προς την διεύθυνση της κίνησης. Σε πολλές περιπτώσεις καθήσεων, η υποκείμενη επιφάνεια θράυσης μαζί με τα εκτιθέμενα απόκρημνα πρανή ή ουλές, έχει την μορφή κουταλιού. Αν η ολίσθηση εκτείνεται σε σημαντική απόσταση κατά μήκος του πρανούς κάθετα στην διεύθυνση μετακίνησης, τότε η επιφάνεια θραύσης πλησιάζει το σχήμα τομέα κυλίνδρου που ο άξονάς του είναι παράλληλος προς το πρανές. Στις καθήσεις, η κίνηση είναι περισσότερο ή λιγότερο περιστροφική, γύρω από άξονα που είναι παράλληλος προς τα πρανή. Στην περιοχή της κεφαλής, η κίνηση μπορεί να είναι ολοκληρωτικά προς τα κάτω και να παρουσιάζει μικρή περιστροφή. Το ανώτερο όμως τμήμα κάθε μονάδας συνήθως κάμπτεται προς τα πίσω, προς την πλευρά του πρανούς. Ανατροπή βράχων μπορεί να συμβεί σε κερματισμένα συμπαγή πετρώματα. Κατά τις ανατροπές η κίνηση μιας ή περισσότερων μονάδων πετρώματος είναι περιστροφική προς τα εμπρός γύρω από ένα σημείο περιστροφής, που βρίσκεται χαμηλότερα από το κέντρο βάρους του τεμάχους

17 17 και προκαλείται από την βαρύτητα και τις δυνάμεις που ασκούνται από γειτονικά τεμάχη ή από ρευστά μέσα στις ρωγμές. Πτώση βράχων μπορεί επίσης να προκλήθεί λόγω ρωγμών ή διάβρωσης από κύματα. Στις πτώσεις, μια μάζα οποιουδήποτε μεγέθους αποσπάται από ένα απότομο πρανές ή απότομο βράχο κατά μήκος μιας επιφάνειας κατά την οποία συμβαίνει ελάχιστη ή και καθόλου διατμητική μετατόπιση και κατέρχεται, με απλή πτώση συνήθως, ή με αναπήδηση ή με κύλιση. Η μετακίνηση είναι πολύ έως εξαιρετικά γρήγορη και είναι δυνατόν να έχουν προηγηθεί ή και όχι μικρότερες μετακινήσεις που οδήγησασν στο προοδευτικό αποχωρισμό της μετακινούμενης μάζας από το μητρικό πέτρωμα. Στις πτώσεις βράχων η μάζα που μετακινείται είναι βραχομάζα που αποσπάστηκαν πρόσφατα από την περιοχή του υποβάθρου. Άλλη περίπτωση είναι η πτώση κορρημάτων ή αποσαθρωμάτων, όπου η μάζα που πέφτει είναι από τα κορρήματα που αποτελούνται από τα θραύσματα που δημιουργήθηκαν πριν την εμφάνιση της μετακίνησης. Ο Rapp (1960) διακρίνει τις πρωτογενείς (πρόσφατως αποσπαθέντων πτώσεις υλικών) και δευτερογενείς (πτώσεις πεταφερμένων χαλαρών υλικών). Ο ίδιος διακρίνει ανάλογα το μέγεθος των κορρημάτων τα εξής: Πτώσεις χαλικιών (μεγεθος<20mm) Πτώσεις τρόχμαλων (20mm<μέγεθος<20mm) Πτώσεις τεμαχών (μέγεθος>200mm) Το φαινόμενο της λασπορροής αποτελεί κινήσεις αποσαθρωμένου υλικού που βρίσκονται σε πολύ μεγάλη συγκέντρωση μέσα σε όγκο νερού και το οποίο κινείται πλέον μέσα στην κοίτη ενός ρεύματος και αποτελεί πλέον όχι νερό φορτωμένο με υλικό αλλά ρευστό (νερό+ίζημα) που το υλικό είναι αυτό το οποίο κινεί το νερό και όχι το αντίθετο. Η λασπορροή είναι ταχεία κίνηση και γι αυτό το λόγο είναι ευδιακριτη. Έχει υψηλότερη περιεκτικότητα σε νερό από τις εδαφορροές και περιορίζεται συνήθως σε κοίτες. Οι λασπορροές είναι χαρακτηριστικές μορφές των ξηρών περιοχών διότι στις περιοχές αυτές η βλάστηση είναι αραιή και οι σποραδικές βροχοπτώσεις συχνά έχουν την μορφή καταιγίδων. Οι λασπορροές επιπλέον ακολουθούν τις κοίτες οι οποίες έχουν διανοιχτεί από ορμητικούς χειμάρρους στα αλλουβιακά ριπίδια των μετώπων των ορεινών όγκων και αποτελούνται από λάσπη αλλά μπορεί και να

18 18 μεταφέρουν ογκόλιθους πολλών τόνων. Οι γεωμορφές που σχηματίζονται από την λασπορροή χαρακτηρίζονται από οξεία επιμήκη αναχώματα, τα αναχώματα λασπορροής (Sharpe 1942). Ο Sharpe επίσης αναγνωρίζει τρείς τύπους λασπορροής, την ημιερημική, την αλπική και την ηφαιστειακή λασπορροή. Παλαιές και διαβρωμένες λασπορροές μέσα σε ορεινές κοιλάδες μπορούν να θεωρηθούν και παγετώδεις αποθέσεις, όμως διακρίνονται λόγω της απουσίας ταξινόμησης του υλικού και των ραβδώσεων επι των λίθων που παρατηρούνται στο υλικό των παγετώδων αποθέσεων. 3.5 Καλύψεις Γης Η κάλυψη της γης αναφέρεται στις φυσικές και τεχνητές οντότητες που αναγνωρίζονται-ερμηνεύονται από μια τηλεπισκοπική εικόνα/ αεροφωτογραφία / δορυφορική φωτογραφία και καλύπτουν μια εδαφική μονάδα. Φυσικές οντότητες είναι για παράδειγμα η βλάστηση, το νερό κ.α, ενώ στις τεχνητές οντότητες ανήκουν οι καλλιέργειες, τα κτίσματα, οι δρόμοι κ.α Από πρακτικής πλευράς η ερμηνεία των καλύψεων γης περιλαμβάνει κυρίως την οριοθέτηση επιφανειακών μονάδων από διαφορετικές φωτογραφίες (γεωργική γη, βιομηχανικές περιοχές κα). Όπως γραμμικά στοιχεία, (πχ οδικό δίκτυο) αλλά και σημειακά στοιχεία που συμπεριλαμβάνονται σε αυτά. Παράδειγμα αποτελούν οι οικίες, οι πηγές νερού κ.α. Από πλευράς ψηφιακής αναπαράστασης δεδομένα των καλύψεων γης είναι είτε σε διανυσματική μορφή Vector, είτε σε πλεγματική- Raster. Η παραμετροποίηση της πληροφορίας (κατηγοριοποίηση των καλύψεων γης γίνεται με ένα σύστημα γεωταξινόμησης που αποτελεί ένα σύστημα πολλαπλών επιπέδων. Τα πιο γνωστά συστήματα κατηγοριοποίησης χρήσεων γης/ καλύψεις γης με χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης είνσι το σύστημα US Geological Survey στις ΗΠΑ και το CORINE στην Ευρώπη.

19 19 4. ΤΟ ΝΗΣΙ ΤΗΣ ΚΕΦΑΛΟΝΙΑΣ 4.1 Θέση Μορφολογία Ο εξεταζόμενος Νομός βρίσκεται στο Δυτικό τμήμα της Ελλάδας και έχει γεωγραφικές συντεταγμένες Β Α. Είναι το μεγαλύτερο με έκταση 906 τ. χλμ. από τα Ιόνια Νησιά με έκταση 906τ. χλμ. Το ανάγλυφό της Κεφαλληνίας είναι έντονα ορεινό. Αποτελείται από τέσσερις χερσονήσους : της Παλικής, της Ερίσσου, της Λειβαθούς και της Άτρου. Το μέσο υψόμετρο της νήσου είναι 358,5μ ενώ το 37,5% αποτελείται από ορεινές εκτάσεις το 42,5% από ημιορεινές και το 20% από πεδινές εκτάσεις. Το ψηλότερο όρος είναι ο Αίνος του οποίου η ράχη έχει διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ, με τις υψηλότερες κορυφές του να είναι ο Μέγας Σωρός (1628μ), η Αγία Δυνατή (1131μ), η Ευμορφία (1043μ) και η Κόκκινη Ράχη (1078μ). Η μεγάλου μήκους κορυφογραμμή που σχηματίζεται από την διαδοχή των ορεινών μαζών αποτελεί κυρίαρχο γεωμορφολογικό στοιχείο του νησιού. Η πλειοψηφία των οικισμών του νησιού έχει δομηθεί σε ορεινό μορφολογικό ανάγλυφο. 4.2 Γεωλογική Δομή Κεφαλληνίας Ο Ελλαδικός χώρος χωρίζεται σε γεωτεκτονικές ζώνες, και ο διαχωρισμός αυτός στηρίζεται στον ιδιαίτερο ρόλο της καθεμιάς στο σύστημα της γεωδυναμικής εξέλιξης που αντιστοιχεί σε μεγάλο βαθμό σε κάποια συγκεκριμένη παλαιογεωγραφική θέση. Έτσι κάθε γεωτεκτονική ζώνη συνίσταται από συγκεκριμένη στρωματογραφική διαδοχή των ιζημάτων της, από ιδιαίτερους λιθολογικούς χαρακτήρες και ιδιαίτερη τεκτονική συμπεριφορά.

20 20 Χάρτης Γεωτεκτονικών Ζωνών Ελλάδας Ο Νομός Κεφαλληνίας ανήκει σε δύο από τις συνολικά εννιά γεωτεκτονικές ζώνες της Ελλάδας. Οι ζώνες αυτές είναι από τα δυτικά προς τα ανατολικά του νησιού, η Ζώνη Παξών ή Προαπούλια (Px) και η Ιόνιος Ζώνη (Ι) που περιλαμβάνει μόνο το ανατολικό άκρο του νησιού. Η Ζώνη Παξών κύρια χαρακτηρίζεται από συνεχή ανθρακική ιζηματογένεση και απουσία φλύσχη. Οι γύψοι, δολομίτες και νηριτικοί ασβεστόλιθοι είναι τα πιο παλιά αλπικά ιζήματα της ζώνης (Άνω Τριαδικού). Στο Ιουρασικό παρατηρούμε νηριτικούς ασβεστόλιθους και ασβεστόλιθους με κερατολιθικές και μαγαϊκές ενστρώσεις, στο Κρητιδικό νηριτικούς και μικρολατυποπαγείς ασβεστόλιθους και τέλος στο Τριτογενές παρατηρούμε νηριτικούς και μικρολατυποπαγείς ασβεστόλιθους με χαρακτηριστική την απουσία απόθεσης φλύσχη στην κορυφή της στρωματογραφικής στήλης. Τα νεογενή ιζήματα που παρατηρούνται αποτελούνται από μάργες, άμμους, ημισυνεκτικούς ψαμμίτες ενώ τα τεταρτογενή είναι μικτών φάσεων.τεκτονικά δεν παρουσιάζεται έντονη δραστηριότητα με απουσία μεγάλων τεκτονικών γραμμών και μικρής ανάπτυξης πτυχές διεύθυνσης Β-Ν. Με βάση αυτά τα χαρακτηριστικά, μπορούμε να υποστηρίξουμε ότι η ζώνη παρουσιάζει ικανοποιητικές γεωτεχνικές συνθήκες με εξαίρεση ίσως τα νεογενή ιζήματα που είναι επιρρεπή σε διαφορικές καθιζήσεις και υποχωρήσεις. Η Ιόνιος Ζώνη χαρακτηρίζεται από γεωλογικό υπόβαθρο γύψων, δολομιτών και μαύρων ασβεστολίθων του Τριαδικού και Ιουρασικού ακολουθούμενοι από ασβεστόλιθους και ραδιολαρίτες του Κρητιδικού.

21 21 Αναγνωρίζονται επίσης ασβεστόλιθοι με κονδύλους πυριτόλιθων στο ανώτερο Κρητιδικό και τέλος η ακολουθία παρουσιάζει φλύσχη που συνίσταται κυρίως από μάργες, ψαμμίτες, ιλυόλιθους και κροκαλοπαγή σε περιορισμένη όμως έκταση. Την Ιόνιο ζώνη την χαρακτηρίζουν επωθήσεις με διεύθυνση Β-Ν, μεγάλου μήκους πτυχώσεις διεύθυνσης επίσης Β-Ν και ρήγματα σε δύο συστήματα διευθύνσεων ΒΔ-ΝΑ και ΒΑ-ΝΔ. Οι νεογενείς αποθέσεις, τα χαλαρά τεταρτογενή και τα ιζήματα του φλύσχη δημιουργούν γεωτεχνικά προβλήματα. Ειδικά οι σχηματισμοί του φλύσχη χαρακτηρίζονται από έντονη καταπόνηση κατά μήκος των γραμμών επώθησης- εφίππευσης όπου και το πάχος των κορημάτων είναι μεγάλο και οι υδρολογικές συνθήκες είναι τέτοιες που ειδικά όταν συνοδεύονται από ισχυρή σεισμική φόρτιση ευνοούν την εκδήλωση κατολισθητικών φαινομένων. 4.3 Σεισμικά Δεδομένα Το νησί της Κεφαλονιάς βρίσκεται στο βοριοδυτικό τμήμα του Ελληνικού Τόξου Πιο συγκεκριμένα η μικροπλάκα της Απούλιας εκτελεί αριστερόστοφη σχετική κίνηση και συγκρούεται με την Πίνδο δημιουργώντας σε αυτή την επαφή το ρήγμα μετασχηματισμού της Κεφαλληνίας. Παρατηρείται κατείσδυση της Αφρικανικής πλάκας κάτω από την Ευρασιατική με ταχύτητα περίπου 5,5εκ το χρόνο. Σαν αποτέλεσμα έχουμε εκδήλωση έντονης σεισμικής δραστηριότητας κυρίως με σεισμους ενδιάμεσου βάθους (βάθος μεγαλύτερο των 60χλμ). Η σημαντική συχνότητα εμφάνισης σεισμικών γεγονότων στην Κεφαλονιά είχε γίνει αντικείμενο προσοχής αρκετούς αιώνες πριν, ακόμα και αν η δυνατότητα καταγραφής των φαινομένων όσο αφορά τις επιπτώσεις συνολικά στο νησί όσο και το μέγεθος του σεισμού δεν θα μπορούσε να εκτιμηθεί παρά μόνο προσεγγιστικά. Υπάρχουν καταγραφές για σεισμούς ακόμα από το 1600 έως σήμερα.

22 22 Χάρτης Σεισμικής Επικινδυνότητας Από τις πηγές που υπάρχουν ενδιαφέρον είναι το γεγονός ότι γύρω στο 1750 με 1800 παρατηρείται σημαντική μείωση στον πληθυσμό του. Σε συνδυασμό με την καταγραφή αύξησης του πληθυσμού μετά το 1800 σε συνδυασμό και με ιστορικές πηγές ίσως υποδηλώνει έντονη καταστροφική σεισμική δραστηριότητα στο διάστημα Επίσης στα σύγχρονα χρόνια τον 20 αι., όπου έγινε δυνατή η λεπτομερέστερη καταγραφή σεισμικών γεγονότων παρατηρούμε σημαντικά σεισμικά φαινόμενα στον χώρο της Δυτικής Ελλάδας. Χαρακτηριστικοί είναι οι σεισμοί που αφορούν το Νησί της Κεφαλονιάς κατά τα έτη 1912 με μέγεθος 6,8 Richter, 1953 με μέγεθος 7,2 Richter και 1983 με μέγεθος 7,0 Richter. Η συχνή εκδήλωση σεισμικών φαινομένων στον χώρο της Κεφαλονιάς, έχει εντάξει το νησί στην υψηλότερη ζώνη σεισμικής επιτάχυνσης (Ζώνη ΙΙΙ,α=0.36) στον ελληνικό χώρο.(ε.α.κ-2000) 4.4 Υδρολογικές- Υδρογεωλογικές Συνθήκες Το νησί διαθέτει άφθονες καρστικές πηγές μεγάλης παροχής (Κούταβος, Καραβόμυλος, Λιβάδι, κ.α) και πολλούς καρστικούς σχηματσμούς όπως καταβόθρες, σπήλαια, υπόγειους αγωγούς, αποτελέσματα της κυρίαρχης ασβεστολιθικής σύστασης του νησιού. Οι βροχοπτώσεις είναι σχετικά συχνές (περίπου 900 χιλιοστά κάθε χρόνο στις πεδινές και παράκτιες περιοχές), εξ

23 23 αιτίας των κινούμενων από τα Δυτικά προς τα Ανατολικά υφέσεων και των συχνών υγρών ανέμων του νότιου τομέα. Η πορεία του όγκου των βροχοπτώσεων στην διάρκεια του έτους είναι απλή, με μέγιστο όριο τον Δεκέμβριο και κατώτερο τον Ιούλιο. Το χιόνι δεν είναι συχνό και περιορίζετα μόνο κατά τους μήνες Νοέμβριο έως Φεβρουάριο. Τέλος το χαλάζι εμφανίζεται συχνότερα σε σχέση με άλλες περιοχές. Οι μεγαλύτερες τιμές του παρατηρούνται τον Δεκέμβριο και τον Ιανουάριο ενώ τους θερινούς μήνες η χαλαζόπτωση είναι πολύ σπάνια. 5. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 5.1 Δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν Η σύνθεση διανυσματικών δεδομένων έγινε με ψηφιοποίηση από τους τοπογραφικούς χάρτες και δορυφορικές εικόνες. Στα δεδομένα που προέκυψαν περιλαμβάνονται: Σχήμα 1. Ένας από τους τοπογραφικούς χάρτες και τα όρια του νησιού..

24 24 Υδρογραφικό δίκτυο Όρια Νομού Οδικό δίκτυο Πόλεις του νησιού Όρια δημοτικών διαμερισμάτων Ισοϋψείς Καμπύλες του αναγλύφου 5.2 Σύνθεση ψηφιακού μοντέλου εδάφους Η σύνθεση ψηφιακού μοντέλου εδάφους από ισουψείς καμπύλες. Σχήμα 2. Διαβάθμιση με χρώμα του υψομέτρου.

25 25 Σχήμα 3. Ισουψείς Καμπύλες στο νησί της Κεφαλονιάς Σχήμα 4. Υπέρθεση σε ισουψείς καμπύλες και πόλεις του Νησιού

26 26 Σχήμα 6. Υδρογραφικό Δίκτυο του Νησιού της Κεφαλονιάς Σχήμα 7. Το οδικό Δίκτυο του Νησιού της Κεφαλονιάς

27 27 8. Οι πόλεις και οι οικισμοί του Νησιού της Κεφαλονιάς 10. Παρουσίαση των Δήμων του Νησιού με διαφοροποίηση χρώματος και των Δημοτικών Διαμερισμάτων με γραμμές ορίων.

28 28 Σχήμα 11. Είναι δυνατή η διανυσματική αποτύπωση πληροφοριών για τον κάθε Δήμο ξεχωριστά (εδώ το παράδειγμα του Δήμου Αργοστολίου). Σχήμα 12. Παρατίθενται τα δεδομένα των Δήμων του νησιού (Εμβαδό- Περίμετρος Ορίων- Όνομα).

29 Σχήμα 13. Υπέρθεση υδρογραφικού δικτύου, οδικού δικτύου και πόλεων στο νησί της Κεφαλονιάς 29

30 Δορυφορικές εικόνες Σχήμα 14. Δορυφορική εικόνα, ορθοφωτοχάρτης του 2000

31 Σχήμα 15. Δορυφορική εικόνα, ορθοφωτοχάρτης

32 Δορυφόρος ASTER Το πρόγραμμα ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission & Reflection Radiometer) είναι προϊόν της συνεργασίας της NASA και του Υπουργείου Έρευνας και Βιομηχανίας της Ιαπωνίας με την συμμετοχή πολλών ερευνητικών ινστιτούτων από όλο τον κόσμο (Γαλλία, Αυστραλία, κ.α.). Τα καταγραφικά συστήματα του ASTER είναι τρία VNIR, SWIR, TIR (Σχήμα 1, 2) με διαφορετική φασματική διακριτική ικανότητα (Σχήμα 1, Πίνακας 3), τα οποία συνθέτουν ένα υπερφασματικό καταγραφικό σύστημα στο θερμικό με στέρεο-δυνατότητα στο εγγύς υπέρυθρο (Aster,2001). 16. ASTER LANDSAT Η χρονική διακριτική ικανότητα είναι 16 ημέρες (revisit time), καλύπτοντας τις περιοχές της γης από 81.2 ο Ν μέχρι 81.2 ο Β. Πιο συγκεκριμένα, η λήψη στερεοζευγαριών (along-track stereo data) γίνεται από το καταγραφικό σύστημα VNIR (Visible and Near Infrared) που αποτελείται από 3 διανυσματικούς σαρωτές (pushbroom scanner) έναν για κάθε φασματικό κανάλι. Το εστιακό επίπεδο κάθε σαρωτή αποτελείται από 5000 στοιχειώδεις ανιχνευτές, διατεταγμένους σε ευθεία γραμμή. Ο τρίτος σαρωτής μπορεί να στραφεί κατά +/-24 ο και να επιτύχει λήψεις υπό-γωνία (πλάγιες λήψεις) δημιουργώντας στερεοζευγάρια. Κάθε εικόνα καλύπτει περίπου έκταση 75 km * 75 km ενώ η περιοχή επικάλυψης των δύο εικόνων αντιστοιχεί / καλύπτει περιοχή έκτασης τουλάχιστον από 60 km * 60 km.

33 33 Η λήψη στο ναδίρ ονομάζεται 3N (nadir) ενώ η λήψη υπό γωνία γίνεται καθώς απομακρύνεται ο δορυφόρος (backward looking ή aft-viewing) και λέγεται 3Β. Ο λόγος βάσης προς ύψος (base/height ratio) των στερεοζευγαριών που προκύπτουν είναι 0.6 (το ύψος τροχιάς του είναι 705 km). 17. V R (Aster, 2001) Διακριτική χωρική ικανότητα 15 m VNIR (Ορατό-εγγύς υπέρυθρο) B1: ( ) Nadir Πράσινο B2: ( ) Nadir Κόκκινο B3: ( ) Nadir Εγγύς υπέρυθρο B3 : ( ) Εγγύς υπέρυθρο Υπό-γωνία ± 24 Διακριτική χωρική ικανότητα 30 m SWIR (μέσο υπέρυθρο) TIR (θερμικό υπέρυθρο) B4: ( ) B10: ( ) B5: ( ) B6: ( ) B7: ( ) B8: ( ) B9: ( ) Διακριτική χωρική ικανότητα 90 m B11: ( ) B12: ( ) B13: ( ) B14: ( ) Πίνακας 1. Χωρική και φασματική διακριτική ικανότητα των σαρωτών του ASTER Τα δεδομένα του ASTER δίνουν νέες δυνατότητες λόγω της αρκετά καλής χωρικής διακριτικής ικανότητας του συστήματος σε συνδυασμό με την

34 34 μεγάλη φασματική διακριτική ικανότητα του (ύπαρξη 14 καναλιών) με την πλειοψηφία των καναλιών να είναι στο υπέρυθρο. Η ύπαρξη τόσο πολλών καναλιών στο υπέρυθρο είναι πολύ σημαντική στην γεωλογία αλλά και στον αστικό σχεδιασμό για τον εντοπισμό βιομηχανικών εγκαταστάσεων, σταθμών ηλεκτρικής ενέργειας και μηχανοκίνητων μονάδων, κ.α. Επιπλέον, με κατάλληλες ραδιομετρικές διορθώσεις και μετασχηματισμούς είναι δυνατή η μετατροπή των τιμών φωτεινότητας που καταγράφει ο σαρωτής σε φυσικές ποσότητες (π.χ. τιμές θερμοκρασίας, κ.α.) στην επιφάνεια της γης. Η δυνατότητα αυτή, ιδιαίτερα στο εγγύς, μέσο και θερμικό υπέρυθρο δίνει νέες δυνατότητες στην μελέτη και προστασία του γήινου περιβάλλοντος Εικόνα pg-pr1a _019_057.met Η δορυφορική εικόνα ASTER που θα χρησιμοποιηθεί ονομάζεται pg- PR1A _019_057.met. Η εικόνα αυτή παραχωρήθηκε δωρεάν για ερευνητικούς σκοπούς από το ερευνητικό ινστιτούτο U.S. Geological Survey των Η.Π.Α. στα πλαίσια του πρώτου έτους δοκιμαστικής λειτουργίας του δορυφόρου. Από τον Οκτώβριο του 2002 η παραγγελία των εικόνων (ASTER ORDER 2002) γίνεται από το διαδίκτυο και το κόστος ανά εικόνα μαζί με τα έξοδα αποστολής είναι 55 δολάρια. Η εικόνα μας δίνεται σε τυποποίηση hdf. Το hdf είναι ένα φορμάτ, το οποίο έχει υιοθετήσει η ΝΑΣΑ για να καταχωρεί τις πλεγματικές εικόνες. Μια σειρά από προγράμματα που δίνονται δωρεάν από το διαδίκτυο είναι διαθέσιμα στην διεύθυνση: και επιτρέπουν την μετατροπή των εικόνων σε άλλα φορμάτ όπως το tif. Σε αυτή την διπλωματική, επιλέχθηκε το πρόγραμμα hdfbrowse.exe το οποίο μετατρέπει τις εικόνες από hdf σε tif στο DOS. Η εκτέλεση του προγράμματος γίνεται με την βοήθεια ενός αρχείου batch (*.bat) στο οποίο δηλώνουμε το όνομα file name της εικόνας hdf και τα ονόματα των αρχείων tif (*.tif) για κάθε κανάλι της εικόνας, όπως φαίνεται παρακάτω: set PARAMS=-b1 -d1 -x hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - s"vnir!vnir_band1!data Fields!ImageData" -o01vnir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - s"vnir!vnir_band2!data Fields!ImageData" -o02vnir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - s"vnir!vnir_band3n!data Fields!ImageData" -o03vnir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - s"vnir!vnir_band3b!data Fields!ImageData" -o04vnir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - simagedata[5] -o05swir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - simagedata[6] -o06swir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - simagedata[7] -o07swir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% -

35 35 simagedata[8] -o08swir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - simagedata[9] -o09swir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - simagedata[10] -o10swir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - s"tir!tir_band10!data Fields!ImageData" -o11tir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - s"tir!tir_band11!data Fields!ImageData" -o12tir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - s"tir!tir_band12!data Fields!ImageData" -o13tir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - s"tir!tir_band13!data Fields!ImageData" -o14tir.tif hdfbrowse.exe -fpg-pr1a _007_024 %PARAMS% - s"tir!tir_band14!data Fields!ImageData" -o15tir.tif Τα κανάλια vnir, 01, 02, 03 και μια ψευδοχρωματική απεικόνισή τους στην οποία η βλάστηση απεικονίζεται κόκκινη, η αστική περιοχή μπλε και η θάλασσα προς το μαύρο, δίνονται στα σχήματα 4,5,6 και 7 αντίστοιχα. Αυτό συμβαίνει γιατί ο ASTER δεν έχει μπλε κανάλι και χρησιμοποιούμε το πράσινο κόκκινο εγγύς υπέρυθρο του δορυφόρου στο μπλε πράσινο κόκκινο της οθόνης

36 Έγχρωμο σύνθετο (RGB, κανάλια 1,2,3) 18. (RGB 3,2,1)

37 37 Η εικόνα συνοδεύεται και από ένα αρχείο που εμπεριέχει μεταδεδομένα, με το όνομα pg-pr1a _028_012.met Το επίπεδο επεξεργασίας της εικόνας είναι 1Α που σημαίνει ότι η εικόνα δεν έχει διορθωθεί γεωμετρικά και ραδιομετρικά (ενώ 1Β σημαίνει ότι η εικόνα έχει διορθωθεί ραδιομετρικά), σύμφωνα με το ASTER User Handbook (Abrams & Ηοοk 2002). Η εικόνα αυτή καταγράφηκε το έτος 2000 τον μήνα Δεκέμβριο την 26 η μέρα Η εικόνα έχει 4200 γραμμές και 4100 στήλες. Η εδαφική κάλυψη σε γεωγραφικές συντεταγμένες των τεσσάρων γωνιών της εικόνας δίνεται παρακάτω (σε δεκαδικές μοίρες) : Α\Α Γεωγραφικό μήκος (φ) Γεωγραφικό πλάτος (λ) Σημείο Σημείο Σημείο Σημείο Οι συνθήκες λειτουργίας των σαρωτών από ραδιομετρικής πλευράς είναι ανά κανάλι οι ακόλουθες : Value = ("01 HGH, 02 HGH, 3N NOR, 3B NOR, 04 NOR, 05 NOR, 06 NOR, 07 NOR, 08 NOR, 09 NOR"). Δηλαδή κάθε σαρωτής στον ASTER καταγράφει ελάχιστη τιμή ενέργειας που είναι πάντα ίση με το 0 και μέγιστη τιμή ενέργειας που είναι μεταβλητή και εξαρτάται από ευαισθησία με την οποία καταγράφει την εισερχόμενη ακτινοβολία. Δηλαδή για δεδομένη ραδιομετρική διακριτική ικανότητα (π.χ. 256 διαβαθμίσεις του γκρι) εάν η συνθήκη λειτουργίας είναι High gain και όχι Normal Gain, τότε η κάθε διαβάθμιση του γκρίζου θα αντιστοιχεί σε κλάσμα ενέργειας ίσο με 170.8/256 και όχι με 427/256 W/(m 2 *sr*µm) στο κανάλι 1.

38 38 Band No N Maximum radiance (W/(m 2 *sr*µm) High Normal Low Gain 1 Low Gain 2 Gain Gain N/A N/A N/A N/A. Πίνακας 2. Οι συνθήκες λειτουργίας των σαρωτών του ASTER. Πίνακας 3. Οι συντελεστές μετατροπής.

39 Περιοχή μελέτης Το πρώτο βήμα είναι να μπουν τα κανάλια 1,2 και 3 στο idrisi.αυτό θα γίνει με την εντολή import όπως φαίνεται παρακάτω. Σχήμα 20. Δηλώνεται το όνομα του αρχείου TIF και το όνομα του νέου αρχείου Idrisi.

40 40 Οι εικόνες καταγράφονται στο εγγύς υπέρυθρο και έχουν Χωρική Διακριτική Ικανότητα 15 μέτρα και το αρχείο επικεφαλίδας φαίνεται στο παρακάτω σχήμα (σχήμα 8). Και η ενεργοποίηση του αρχείου επικεφαλίδας στο IDRISI γίνεται με την εντολή metadata Η κάλυψη στην επιφάνεια της γης μίας εικόνας (μέσο υπέρυθρο) του ASTER δίνεται στις δύο εικόνες που ακολουθούν (σχήμα 22,23,24).

41

42 Στη συνέχεια θα γίνει ένα εγχρωμο σύνθετο των καναλιών 1, 2 και 3 με αντιστοίχιση τους στο χρώμα μπλέ, πράσινο, κόκκινο της οθόνης με την εντολή COMPOSITΕ.

43 Σχήμα ( ),2 ( ), 3( ) SWIR. 43

44 44 Ενδιαφέρει το κομμάτι της εικόνας που περιλαμβάνει την Κεφαλονιά. Για το σκοπό αυτό θα αποκόπτεται ένα τμήμα της αρχικής εικόνας. Η αποκοπή θα γίνει με την εντολή WINDOW Σχήμα 26. Οι παράμετροι της εντολής ακολουθούν.

45 27. Το τμήμα που αποκόπηκε ακολουθεί. 45

46 Ραδιομετρικές διορθώσεις Εισαγωγή Η ένταση της ακτινοβολίας σε ένα καταγραφικό σύστημα εξαρτάται από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες, το ύψος του ηλίου, την θέση του καταγραφικού συστήματος, τα χαρακτηριστικά της γήινης επιφάνειας (τοπογραφίαανάγλυφο), τα χαρακτηριστικά του καταγραφικού συστήματος, κ.α. Από την άλλη πλευρά, πολλές φορές η περιοχή μελέτης μπορεί να καλύπτεται με περισσότερες από μία δορυφορικές εικόνες που έχουν ληφθεί σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, εποχές (άλλες ατμοσφαιρικές συνθήκες, διαφορετικό ύψος ηλίου, κ.α.). Σε άλλες περιπτώσεις το ζητούμενο είναι ο εντοπισμός των αλλαγών με χρήση δορυφορικών εικόνων που έχουν καταγραφεί σε διαφορετικές χρονικές στιγμές (πιθανώς και από διαφορετικά καταγραφικά συστήματα). Η ραδιομετρική διόρθωση πρέπει να γίνει πριν την εφαρμογή τεχνικών επεξεργασίας εικόνας, όπως οι λόγοι φασματικών καναλιών και πριν την εφαρμογή των γεωμετρικών διορθώσεων και των διαδικασιών αναδόμησης της ψηφιακής εικόνας. Οι ραδιομετρικές διορθώσεις που εφαρμόζονται σε δορυφορικές πολυφασματικές τηλεπισκοπικές απεικονίσεις διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες. 1. Η πρώτη συμπεριλαμβάνει τις ραδιομετρικές διορθώσεις που γίνονται για να περιοριστούν στο ελάχιστο δυνατό τα σφάλματα λειτουργίας των αισθητήρων του σαρωτή και να βελτιστοποιηθεί το δυναμικό εύρος λειτουργίας του. Η διόρθωση επηρεάζει την βασική στάθμη και τις ενισχυτικές διατάξεις των αισθητήρων. 2. Η δεύτερη κατηγορία αφορά διορθώσεις που εφαρμόζονται προκειμένου να περιοριστεί η ραδιομετρική επίδραση εξωγενών παραγόντων (επίδραση της γήινης ατμόσφαιρας) στο λαμβανόμενο σήμα, κατά την διαδρομή της ακτινοβολίας μέχρι τον σαρωτή. Για παράδειγμα, η επίδραση της διάχυσης της ακτινοβολίας από την ατμόσφαιρα έχει ως συνέπεια την αύξηση των τιμών φωτεινότητας των εικονοστοιχείων σε κάθε κανάλι εκτός ίσως των υπέρυθρων καναλιών.

47 Ζωνοποίηση (striping ή banding) πολυφασματικών εικόνων. Ζωνοποίηση ψηφιακής εικόνας ονομάζεται το φαινόμενο του συστηματικού θορύβου που παρατηρείται ανά κάποιες γραμμές ή κάποιες στήλες της εικόνας λόγω της απορύθμισης κάποιων από τους στοιχειώδεις ανιχνευτές που χρησιμοποιούνται για την καταγραφή ενός φασματικού καναλιού. Σημείωση, η διόρθωση ζωνοποίησης/ αποζωνοποίησης (destriping) είναι η πρώτη ραδιομετρική διόρθωση που πρέπει να εφαρμοσθεί σε μία πολυφασματική εικόνα ενώ το φαινόμενο μπορεί να διαφέρει σε ένταση ανά φασματικό κανάλι. Οι πολυφασματικοί σαρωτές δεν αποτελούνται από έναν μόνο ανιχνευτή ανά φασματικό κανάλι. Ένα παράδειγμα αποτελεί ο δορυφόρος SPOT που αποτελείται από 6000 ανιχνευτές, διατεταγμένους σε μία ευθεία γραμμή, με προσανατολισμό της γραμμής κάθετα ως προς την κίνηση του δορυφόρου (pushbroom scanner). Αυτό σημαίνει ότι δύο εικονοστοιχεία μίας εικόνας SPOT έχουν καταγραφεί από διαφορετικούς ανιχνευτές εάν είναι στην ίδια γραμμή της εικόνας ενώ εάν είναι στην ίδια στήλη έχουν καταγραφεί από τον ίδιο ανιχνευτή ανεξάρτητα από το σε ποια γραμμή ανήκουν. Αντίθετα στον θεματικό χαρτογράφο, υπάρχουν 16 ανιχνευτές οι οποίοι κινούνται ταυτόχρονα, κάθετα ως προς την γραμμή πτήσης σαρώνοντας μια γραμμή ο καθένας. Αυτό σημαίνει ότι τα εικονοστοιχεία που είναι τοποθετημένα ανά 16 στην ίδια γραμμή έχουν καταγραφεί από τον ίδιο ανιχνευτή. To ραδιομετρικό πρόβλημα προκύπτει επειδή παρόλο που κάθε ανιχνευτής θεωρητικά καταγράφει στο ίδιο μήκος κύματος και με ίδιο τρόπο με τους άλλους, στην πράξη διαφοροποιούνται. Έτσι εμφανίζονται φαινόμενα ζωνοποίησης (ιδιαίτερα έντονα σε περιοχές της εικόνας που αντιστοιχούν σε εκτεταμένες επιφάνειες με ομοιόμορφη ανάκλαση π.χ. θάλασσα) λόγω της διαφοροποίησης των ανιχνευτών ή ακόμη μπορεί να εμφανισθεί το φαινόμενο γραμμών ή στηλών που λείπουν επειδή κάποιος ανιχνευτής έχει σταματήσει να λειτουργεί. Η διαδικασία διόρθωσης ονομάζεται αποζωνοποίηση (destriping) και περιλαμβάνει τον υπολογισμό της μέσης τιμής φωτεινότητας και της τυπικής απόκλισης για όλη την εικόνα αλλά και για την οικογένεια γραμμών ή στηλών που έχει καταγράψει κάθε στοιχειώδης ανιχνευτής.

48 48 Στην συνέχεια είτε τα δεδομένα που έχει καταγράψει κάθε ανιχνευτής μετασχηματίζονται έτσι ώστε η μέση τιμή και η τυπική τους απόκλιση να είναι αντίστοιχη των αντίστοιχων τιμών που έχει υπολογισθεί για όλη την εικόνα. Με αυτό τον τρόπο επηρεάζονται όλα τα εικονοστοιχεία της εικόνας. Ο μετασχηματισμός μίας ομάδας εικονοστοιχείων με μέση τιμή m και τυπική απόκλιση s σε ομάδα εικονοστοιχείων με μέση τιμή M και S γίνεται σε δύο στάδια (α) πρώτα μετασχηματίζουμε τα εικονοστοιχεία σε ένα πληθυσμό με μέση τιμή 0 και τυπική απόκλιση 1 και μετά (β) κάνουμε την μετατροπή στο μέσο m και την τυπική απόκλιση s, με βάση τους τύπους (1) και (2) : x m X = (1) and x = ( X * S ) + M s (2) (Όπου x η τιμή φωτεινότητας ενός εικονοστοιχείου, X βοηθητικός παράγοντας): Μια εναλλακτική περίπτωση είναι να μετασχηματισθούν μόνο οι προβληματικοί ανιχνευτές. Δηλαδή εντοπίζουμε ποιοι ανιχνευτές έχουν διαφορετική μέση τιμή και τυπική απόκλιση από τους άλλους και τυποποιούμε μόνο τους προβληματικούς στην μέση τιμή και την τυπική απόκλιση των σωστών ανιχνευτών. Μια εναλλακτική περίπτωση που απλουστεύει τους υπολογισμούς είναι οι στατιστικές παράμετροι να υπολογισθούν μόνο για τμήμα της εικόνας που αντιστοιχεί σε ομοιογενή επιφάνεια μεγάλης σε έκταση και μικρή τυπική απόκλιση φωτεινότητας (π.χ. θάλασσα). Κατά αυτόν τον τρόπο βρίσκουμε ποιοι ανιχνευτές αποκλίνουν και πόσο. Η τελευταία μεθοδολογία είναι πιο δύσκολο για να εφαρμοσθεί στον SPOT γιατί η ομοιογενής επιφάνεια πρέπει να καταλαμβάνει αρκετές πλήρεις γραμμές της εικόνας (για να έχουμε μέσες τιμές και τυπικές αποκλίσεις και για τους 6000 ανιχνευτές).

49 49 Στην δορυφορική εικόνα ASTER στο κανάλι 08 του ASTER (τρίτο κανάλι του SWIR), η ζωνοποίηση έγινε ορατή (ενισχύθηκε) με την επιλογή κατάλληλου look-up-table (αντιστοιχία χρωμάτων) πού για μικρή αλλαγή της τιμής φωτεινότητας γίνεται δραματική αλλαγή του χρώματος στην εικόνα. Παραδείγμα δίνονεται στην ακόλουθη εικόνα: Σχήμα 28. Ζωνοποίηση σε τμήμα της περιοχής μελέτης

50 Αποζωνοποίηση H εφαρμογή της αποζωνοποίησης στα κανάλια 01, 02, 03 του VNIR. Η αποζωνοποίηση των εικόνων έγινε, μέσω της εντολής : Analysis Image Processing Restoration DESTRIPE του IDRISI 32. Σχήμα 29. DESTRIPE Πρέπει να δηλωθεί το όνομα της αρχικής εικόνας και το όνομα της τελικής εικόνας. Επιπλέον, πρέπει να δηλωθεί η κατεύθυνση της σάρωσης (κάθετηvertical στον ASTER) και ο αριθμός των σαρωτών.

51 51 Ο αριθμός των στηλών που αντιστοιχεί στων αριθμό των σαρωτών προσδιορίζεται με την εντολή metadata: Σχήμα 30. Η εντολή Metadata που εμφανίζει το αρχείο επικεφαλίδας το οποίο προσδιορίζει τον αριθμό των στηλών σε 2001 Σχήμα 31. Εκτέλεση της εντολής destripe & H εφαρμογή της αποζωνοποίησης στο κανάλι 01.

52 52 Το idrisi προσδιορίζει την μέση τιμή και την τυπική απόκλιση για όλη την εικόνα και για κάθε στήλη. Σχήμα 32. Στατιστικά στοιχεία ανά στήλη και για όλη την εικόνα. Σχήμα 33. Αποζωνοποιημένη εικόνα 01

53 53 Σχήμα 34. εικόνα 02. Στατιστικά στοιχεία ανά στήλη και για όλη την

54 54 Σχήμα 36. Στατιστικά στοιχεία ανά στήλη και για όλη την εικόνα 03. Σχήμα 37. Αποζωνοποιημένη εικόνα 03

55 Απόλυτες τιμές ακτινοβολίας στον σαρωτή Οι τιμές φωτεινότητας που καταγράφονται σε κάθε εικονοστοιχείο από τους χαρτογραφικούς δορυφόρους, όπως ο θεματικός χαρτογράφος, αντιστοιχούν στην τιμή της ακτινοβολίας που καταγράφεται σε ψηφιακούς αριθμούς συνήθως στο διάστημα [0, 255]. Στην ιστορία της τηλεπισκόπησης, υπάρχει σειρά δορυφόρων με ίδιου τύπου καταγραφικά συστήματα. Για παράδειγμα, οι δορυφόροι Landsat 4 (1985) και Landsat 5 (1989) είναι εξοπλισμένοι με τον θεματικό χαρτογράφο. Εάν θέλουμε να συγκρίνουμε μια εικόνα η οποία έχει ληφθεί με τον θεματικό χαρτογράφο του Landsat 4 με μία εικόνα που έχει ληφθεί με τον θεματικό χαρτογράφου του Landsat 5, πρέπει να μετασχηματίσουμε τις τιμές φωτεινότητας (brightness values) σε απόλυτες τιμές ακτινοβολίας (radiance). Αυτό γίνεται γιατί κάθε καταγραφικό σύστημα έχει την δική του τυποποίηση-ευαισθησία με την οποία μετατρέπει την εισερχόμενη ακτινοβολία ανά εικονοστοιχείο σε τιμή φωτεινότητας. Συνήθως η καμπύλη μετατροπής τιμών φωτεινότητας σε τιμές ακτινοβολίας είναι μια γραμμική σχέση που καθορίζεται από δύο παραμέτρους α)την ραδιομετρική διακριτική ικανότητα του καναλιού πχ ακτινοβολίας που καταγράφεται σε αυτό το κανάλι, β) την μικρότερη τιμή ακτινοβολίας L min που αντιστοιχίζεται σε τιμή φωτεινότητας 0 και την μέγιστη τιμή ακτινοβολίας L max που αντιστοιχίζεται σε τιμή φωτεινότητας 255 (εάν η ραδιομετρική διακριτική ικανότητα είναι 255). Κάθε φασματικό κανάλι σε ένα πολυφασματικό σαρωτή έχει τις άλλες τιμές L min, L max. H εξίσωση που συνδέει τις τιμές φωτεινότητας DN και την ακτινοβολία L (spectral radiances) που φθάνει στο σαρωτή δίνεται από την σχέση παρακάτω: L = DN*(Lmax-Lmin)/255 + Lmin, όπου L εκφράζεται σε μονάδες W*m -2 * sr -1. Μία σφαίρα αποτελείται από 4π steradians. Ένα steradian ορίζεται σαν μια στερεά γωνία που έχει την κορυφή της στο κέντρο της σφαίρας, τέμνει την περιφέρεια της σφαίρας και το επιφανειακό ολοκλήρωμα (εμβαδόν της επιφάνειας της σφαίρας που τέμνεται από την στερεά γωνία) ισούται με το τετράγωνο της ακτίνας της σφαίρας (Σχήμα 19). Για παράδειγμα, σε μία

56 56 σφαίρα με ακτίνα 1m το ένα steradian θα ισούται με 1 m 2. H στερεά γωνία Ω σε steradians θα είναι ίση το εμβαδόν της επιφάνειας Α που ορίζει στην περιφέρεια της σφαίρας δια του τετραγώνου της ακτίνας της σφαίρας r (Σχήμα 19). 19. Steradian. Στην συνέχεια, θα γίνει εντοπισμός αλλαγών σε δύο δορυφορικές εικόνες που έχουν ληφθεί από το πολυφασματικό καταγραφικό σύστημα MSS με ραδιομετρική διακριτική ικανότητα 255 και χωρική διακριτική ικανότητα 60 m. Πιο συγκεκριμένα, θα χρησιμοποιηθεί το υπέρυθρο φασματικό κανάλι MSS-4 ( μm). Η πρώτη καταγράφηκε το 1999 (Δεκέμβριος) από το δορυφόρο Landsat-2 ενώ η δεύτερη το 2000 από τον δορυφόρο Landsat-5. Ο εντοπισμός των αλλαγών θα γίνει με αφαίρεση της μίας εικόνας από την άλλη. Έτσι εικονοστοιχεία με την ίδια τιμή φωτεινότητας και στις δύο εικόνες θα έχουν τιμή 0 (ή πολύ μικρή διαφορά) στην νέα εικόνα που θα προκύψει (εικόνα διαφοράς). Αντίθετα εκεί που υπάρχουν αλλαγές η διαφορά θα είναι κατά απόλυτη τιμή πολύ μεγαλύτερη. Επειδή οι εικόνες έχουν καταγραφεί από διαφορετικό σαρωτή (ίδιου όμως τύπου, MSS) πρέπει οι τιμές φωτεινότητας να μετατραπούν σε τιμές ακτινοβολίας πριν γίνει η αφαίρεση των εικόνων. Οι τιμές L min και L max για το φασματικό κανάλι MSS4 δίνονται στον πίνακα που ακολουθεί (EOSAT Landsat Technical Notes No.1, August 1986): Παράμετροι Landsat-2 MSS (07/16/75) Landsat-5 MSS (11/9/84) Lmin Lma x

57 57 Άρα προκύπτουν οι ακόλουθες δύο εξισώσεις L75 = ( )/255*DN ή L75= * DN (για το 1975) και η εξίσωση L84 = * DN (για το 1984). Εφαρμόζοντας τις εξισώσεις μετασχηματίζουμε τις τιμές φωτεινότητας σε ακτινοβολία και προκύπτουν οι εικόνες. Τώρα θα μπορούσαμε να αφαιρέσουμε τις εικόνες για να εντοπίσουμε αλλαγές στις χρήσεις γης εάν είχαν διορθωθεί για τις διαφορετικές ατμοσφαιρικές συνθήκες συνθήκες φωτισμού Μετατροπή από τιμές φωτεινότητας σε τιμές ενέργειας Η μετατροπή από τιμές φωτεινότητας σε τιμές ενέργειας, γίνεται με πολλαπλασιασμό της τιμής φωτεινότητας με μια σταθερά που εξαρτάται από τις ραδιομετρικές συνθήκες λειτουργίας (High, Normal, Low Gain),αφού πρώτα αφαιρεθεί η μονάδα. Δηλαδή η τιμή φωτεινότητας 0 υποδηλώνει ότι για αυτό το στοιχείο η καταγραφή χάθηκε. Ας σημειωθεί ότι το Lmin είναι πάντα 0, ενώ το gain καθορίζει το Lmax. Δηλαδή η σταθερά είναι το πηλίκο Lmax/255. Τα δεδομένα επιπέδου 1Β του ASTER προέρχονται από τις ψηφιακές τιμές φωτεινότητας (digital values). Η μετατροπή από τιμές DN σε τιμές ακτινοβολίας, του κάθε αισθητήρα, γίνεται μέσω συντελεστών μετατροπής μονάδων που χρησιμοποιούνται (και καθορίζεται ως τιμή ακτινοβολίας ανά 1 DN). Η ακτινοβολία W (φασματική ακτινοβολία) εκφράζεται σε μονάδες: Η 2 ( m * Sr * µ m) σχέση μεταξύ των τιμών DN και των τιμών ακτινοβολιών εμφανίζεται παρακάτω : (i) (ii) (iii) (iv) (v) (vi) Η τιμή DN ίση με μηδέν (0) δηλώνει ότι δεν έγινε καταγραφή Η τιμή DN ίση με 1 δηλώνει μηδενική ακτινοβολία. Η τιμή DN ίση με 254 δηλώνει την μέγιστη ακτινοβολία στις περιοχές VNIR Η τιμή DN ίση με 4094 δηλώνει την μέγιστη ακτινοβολία στην περιοχή TIR Η τιμή DN ίση με 255 δηλώνει εκτός της μέγιστης ακτινοβολίας καταγραφής (HIGH GAIN, NORMAL GAIN) στο VNIR Η τιμή DN ίση με 4095 δηλώνει εκτός της μέγιστης ακτινοβολίας καταγραφής στην περιοχή TIR

58 58 Η ακτινοβολία μπορεί να ληφθεί από τις τιμές DN ως εξής : = ( DN 1) *. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τους συντελεστές μετατροπής μονάδων κάθε περιοχής: Band No. Coefficient (W/(m 2 *sr*µm)/dn) High gain Normal Gain Low Gain 1 Low gain N/A N B N/A x 10-3 N/A N/A x x x x 10-3

59 59 Πίνακας 4. Υπολογισμένοι συντελεστές μετατροπής μονάδων κάθε περιοχής. H συγκεκριμένη εικόνα καταγράφηκε με high gain στο 1, 2 κανάλι και normal gain στο 3 όπως φαίνεται στο αρχείο μεταδεδομένων που συνοδεύει την εικόνα, άρα η εικόνα 1 θα πολλαπλασιαστεί με την τιμή την 2 εικόνα με την 0,708 και την 3 με Η μετατροπή γίνεται στο IMAGE CALCULATOR του idrisi: Σχήμα 38: Η εφαρμογή της μετατροπής είναι πολλαπλασιασμός της τιμής φωτεινότητας κάθε εικονοστοιχείου επί τον συντελεστή μετατροπής.

60 Σχήμα 39. Το κανάλι 01 σε τιμές ενέργειας 60

61 61 Σχήμα 40. Η εξίσωση που μετατρέπει από τιμές φωτεινότητας σε τιμές ενέργειας στο κανάλι 02 που έχει καταγραφή normal gain Ακολουθούν οι εικόνες 2 & 3: Σχήμα 41. Η εφαρμογή της σχέσης του προηγούμενου σχήματος στην εικόνα 02.

62 62 Σχήμα 42. Η εφαρμογή της σχέσης του προηγούμενου σχήματος στην εικόνα Ακτινοβολία ατμοσφαιρικής διαδρομής (path radiance) Η ηλιακή ακτινοβολία κατά το πέρασμα της μέσα από την ατμόσφαιρα εξασθενεί λόγω απορρόφησης ενώ τμήμα της σκεδάζετε και εκτρέπεται προς διάφορες κατευθύνσεις. Κάποια ενέργεια προστίθεται λόγω θέρμανσης της ατμόσφαιρας (εκπομπή ακτινοβολίας από την ίδια την ατμόσφαιρα σε μεγαλύτερα μήκη κύματος) και λόγω σκέδασης. Η σκεδαζόμενη ακτινοβολία και η θερμική προστίθεται στην ανακλώμενη από την επιφάνεια της γης ακτινοβολία που φθάνει στο καταγραφικό σύστημα. Άρα, η ατμόσφαιρα επιδρά στην ένταση ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης ή στο καταγραφικό σύστημα με δύο τρόπους: Πρώτον μειώνει την ενέργεια της ακτινοβολίας. Δεύτερον λειτουργεί σαν ανακλαστήρας προσθέτοντας διαχεόμενη ακτινοβολία στο σήμα που καταγράφεται στον δέκτη.

63 63 Αυτή η ακτινοβολία προκύπτει από: Σκέδαση. Για παράδειγμα η σκέδαση τύπου Rayleigh που εξαρτάται από το μήκος κύματος (μικρότερα μήκη σκεδάζονται περισσότερο). Στα υπέρυθρα φασματικά κανάλια η σκέδαση τύπου Rayleigh τείνει στο μηδέν. Θερμική ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος που εκπέμπει η ίδια η ατμόσφαιρα (άρα ακόμη και στο θερμικό υπέρυθρο μπορεί να υπάρξει προσθήκη ακτινοβολίας ατμοσφαιρικής διαδρομής). Επιπλέον ένα ποσοστό ακτινοβολίας που προέρχεται από γειτονικά εικονοστοιχεία, η οποία λόγω διάθλασης ή σκέδασης προστίθεται στην ακτινοβολία που καταγράφει ο σαρωτής για ένα συγκεκριμένο εικονοστοιχείο. Για να διορθωθεί η εικόνα για την επίδραση της ακτινοβολίας ατμοσφαιρικής διαδρομής γίνονται στατιστικές εκτιμήσεις σε περιοχές ραδιομετρικού ελέγχου σε περιοχές της εικόνας που θεωρητικά πρέπει να έχουν σχεδόν μηδενική φωτεινότητα (οι σκιές, η θάλασσα στο υπέρυθρο, κ.α.). Οι στατιστικές εκτιμήσεις γίνονται είτε με υπολογισμό μέσων τιμών και ιστογραμμάτων είτε με παλινδρομικές ρυθμίσεις προκειμένου να υπολογιστεί μέση αύξηση της τιμής φωτεινότητας που οφείλεται στην ακτινοβολία ατμοσφαιρικής διαδρομής. Η τιμή αυτή αφαιρείται από το αντίστοιχο φασματικό κανάλι. Πρέπει να σημειωθεί ότι η διάχυση σε μήκη κύματος > 0.7 μm (υπέρυθρο) είναι πρακτικά μηδέν σε αντίθεση με το ορατό τμήμα του φάσματος. Αυτό έχει σαν συνέπεια τα ιστογράμματα φωτεινότητας σε φασματικά κανάλια στο ορατό να είναι μετατοπισμένα κατά μια τιμή (offset διάχυσης) σε σχέση με τα υπέρυθρα κανάλια. Για αυτό το λόγο δεν μπορεί να εφαρμοστεί διόρθωση για ακτινοβολία ατμοσφαιρικής διαδρομής στα υπέρυθρα κανάλια αφού η διάχυση είναι μηδέν. Στο idrisi η ακτινοβολία ατμοσφαιρικής διαδρομή ή σκέδαση διορθώνεται με γραμμική παλινδρόμηση. Στον άξονα τον χ τοποθετείται πάντοτε η εικόνα που δεν παρουσιάζει σκέδαση, π.χ εγγύς υπέρυθρο, ενώ στον άξονα τον ψ το κανάλι μπλε ή το πράσινο ή το κόκκινο.

64 64 Εκεί που η ευθεία ελάχιστων τετραγώνων θα τμήση τον άξονα τον ψ προσδιορίζεται η τιμή της σκέδασης που πρέπει να αφαιρεθεί απ την εικόνα που έχει τοποθετηθεί στον άξονα τον ψ. Η εντολή (regress) ακολουθεί και πραγματοποιεί την γραμμική παλινδρόμηση στο idrisi. Το μενού επιλογών της εντολής ακολουθεί.

65 Σχήμα 43. Η εξίσωση της ευθείας γραμμικής παλινδρόμησης υποδηλώνει ότι πρέπει να αφαιρεθούν μονάδες από το κανάλι 1. η αφαίρεση θα γίνει στο raster calculator. 65

66 66 Ακολουθεί η διόρθωση για το κανάλι 02 (Υ=02, Χ=03) Η διορθωμένη εικόνα που αντιστοιχεί στο κανάλι ένα που αντιστοιχεί στην ακτινοβολία ατμοσφαιρικής διαδρομής. Ακολούθως, πολλαπλασιάζεται η εικόνα e01 με την f01 και η νέα εικόνα που δημιουργείται δεν θα έχει αρνητικές τιμές.

67 Συστήματα κατηγοριοποιήσεων κάλυψης-χρήσεων γης Η χαρτογράφηση των χρήσεων γης (landuse) και των καλύψεων γης (landcover) είναι ένα από τα πιο σημαντικά πεδία εφαρμογών της φωτοερμηνείας-τηλεπισκόπισης (Lo 1998, Campbell 1997). Η χρήση γης αναφέρεται στις ανθρώπινες δραστηριότητες σε συγκεκριμένο τύπο εδαφικής μονάδας και περιλαμβάνει μια σειρά από τύπους δραστηριοτήτων όπως βιομηχανική, αγροτική, εμπορική, κατασκευαστική, μεταφορική, αναψυχή, κ.α. Όλες αυτές οι δραστηριότητες δεν είναι αναγνωρίσιμες σε δορυφορικές εικόνες. Από την άλλη πλευρά η κάλυψη γης αναφέρεται στις φυσικές και τεχνητές οντότητες που αναγνωρίζονται-ερμηνεύονται από μια τηλεσκοπική εικόνα να καλύπτουν μια εδαφική μονάδα. Φυσικές οντότητες είναι για παράδειγμα η βλάστηση, το νερό, κ.α, ενώ στις τεχνητές οντότητες περιλαμβάνονται οι καλλιέργειες, τα κτίσματα, οι δρόμοι, κ.α. Ένα παράδειγμα για το πως διαφοροποιείται η χρήση γης από την κάλυψη γης ακολουθεί. Μια εδαφική ενότητα περί-αστικής γης μπορεί να έχει μονοκατοικίες και η χρήση γης να καταγράφεται ως αστική περιοχή ή περιοχή κατοικίας. Τμήματα (υποσύνολα) της ίδιας εδαφικής ενότητας θα μπορούσαν ως προς την κάλυψης γης να χαρακτηρισθούν ως πεζοδρόμιο, δρόμος, γρασίδι, σκεπή, κ.α. Πρέπει να σημειωθεί ότι ενώ οι κατηγοριοποιήσεις για την κάλυψη γης συνάγονται απευθείας από δορυφορικές φωτογραφίες, οι κατηγορίες χρήσεων γης (ανθρώπινες δραστηριότητες/ φυσικές διεργασίες) δεν μπορεί να προκύπτουν πάντα απευθείας από την χρήση δορυφορικών φωτογραφιών με

68 68 διαδικασίες φωτοερμηνείας. Για αυτό πολλές φορές χρειάζεται και η συλλογή επιπρόσθετων στοιχείων από άλλες πηγές δεδομένων (χάρτες, επίγειες παρατηρήσεις) προκειμένου να συνάγουμε την χρήση γης. Στην καταγραφή των χρήσεων γης και των καλύψεων γης σε γήινη (μικρή) κλίμακα), σε εθνική κλίμακα αλλά και σε τοπικό επίπεδο (μεγάλη κλίμακα) έχει δοθεί μεγάλη σημασία εξ αιτίας του ενδιαφέροντος και την σημασίας που έχει δοθεί στην καταγραφή της οικονομικής ανάπτυξης (μεγάλη-μεσαία κλίμακα) και στην υποβάθμιση του φυσικού περιβάλλοντος (μικρή κλίμακα). Τα πιο γνωστά συστήματα κατηγοριοποίησης χρήσεων γης/ κάλυψης γης με την χρήση δεδομένων τηλεπισκόπισης είναι το σύστημα της US Geological Survey στις Η.Π.Α και το CORINE στην Ευρώπη. Ένα τέτοιο σύστημα σχεδιάζεται λαμβάνοντας υπόψη διάφορες παραμέτρους. Για παράδειγμα στο σύστημα της US Geological Survey : 1. Η αναγνώριση των κατηγοριοποιήσεων γίνεται αποκλειστικά από δορυφορικές φωτογραφίες. 2. Το ελάχιστο επίπεδο ακρίβειας της φωτοερμηνείας πρέπει να είναι τουλάχιστον 85%. 3. Η ακρίβεια για κάθε κατηγορία πρέπει να είναι περίπου η ίδια. 4. Η επιλογή των κατηγοριοποιήσεων πρέπει να είναι τέτοια έτσι ώστε διαφορετικοί ερμηνευτές με δεδομένα που έχουν ληφθεί σε διαφορετικές χρονικές στιγμές να οδηγούνται σε σχεδόν ίδια αποτελέσματα. 5. Η χρήση γης πρέπει να μπορεί να συνάγεται από τις κατηγορίες κάλυψης γης. 6. Οι κατηγοριοποιήσεις να μπορούν να διαιρεθούν σε πιο λεπτομερειακές υποκατηγορίες με χρήση δεδομένων μεγαλύτερης χωρικής διακριτικής ικανότητας. 7. K.A. Το σύστημα της US Geological Survey σχεδιάσθηκε για να χρησιμοποιεί 4 επίπεδα πληροφορίας. Το σύστημα πολλαπλών επιπέδων διαμορφώθηκε έτσι ώστε σε κάθε επίπεδο να μπορούν να γίνουν ερμηνείες διαφορετικής κλίμακας από δορυφορικά καταγραφικά συστήματα με διαφορετικές χωρικές διακριτικές

69 69 ικανότητες. Το επίπεδο Ι συνίσταται για εφαρμογές πολύ μικρής κλίμακας (1: ), ενώ το σύστημα ΙΙ είναι κατάλληλο για μεγαλύτερης κλίμακας καταγραφές σε επίπεδο χώρας (1: ). Στο επίπεδο Ι μπορούν να χρησιμοποιηθούν δορυφορικά δεδομένα από το σύστημα MSS του δορυφόρου Landsat με χωρική διακριτική ικανότητα 80 μέτρα. Στο επίπεδο ΙΙ μπορούν να χρησιμοποιηθούν δεδομένα του θεματικού χαρτογράφου (με μέγεθος εικονοστοιχείου 30 μέτρα) ή του SPOT (μέγεθος εικονοστοιχείου 20 μέτρα). Για τα επίπεδα ΙΙΙ και ΙV απαιτούνται μεγαλύτερης διακριτικής ικανότητας δορυφορικές φωτογραφίες ή αεροφωτογραφίες μεσαίας και μεγάλης κλίμακας σε συνδυασμό με συμπληρωματικές πηγές δεδομένων (επίγειος έλεγχος, χάρτες). Οι ορισμοί των χρήσεων-κάλυψης γης για το σύστημα I της US Geological Survey είναι: 1. Αστική γη: Η γη καλύπτεται κυρίως από κτίρια (πόλεις, κωμοπόλεις, χωριά, οικιστικές ζώνες γύρω από αυτοκινητοδρόμους, κ.α.) 2. Γεωργική Γη: η γη που χρησιμοποιείται για καλλιέργειες (αμπέλια, φυτώρια, ελαιώνες, θερμοκήπια, κ.α.). 3. Βοσκότοπος: η γη όπου η φυσική βλάστηση είναι χορτάρι, θάμνοι και ποώδη φυτά και προορίζεται κυρίως για φυσική βοσκή. 4. Δασική γη: περιλαμβάνει δένδρα με πυκνότητα της κόμης μεγαλύτερη του 10% και η οποία περιλαμβάνει δένδρα που παράγουν ξυλεία ή ασκούν επιρροή στο κλίμα ή στο υδατικό ισοζύγιο. 5. Υδάτινες μάζες: H κατηγορία αυτή περιλαμβάνει ποτάμια, κανάλια, λίμνες, εκβολές ποταμών, κόλπους. 6. Υγροβιότοποι: Περιοχές όπου ο υδροφόρος ορίζοντας είναι πολύ κοντά στην επιφάνεια ή για ένα σημαντικό χρονικό διάστημα πάνω από την επιφάνεια του εδάφους (εποχικά).

70 70 7. Άγονη γη (χέρσα): είναι γη με περιορισμένη δυνατότητα υποστήριξης της ζωής στην οποία το λιγότερο από το 1/3 της επιφάνειας καλύπτεται από βλάστηση. 8. Τούνδρα: αναφέρεται σε περιοχές χωρίς δένδρα πέρα από το όριο των βορείων κωνοφόρων δασών ή πάνω από το υψομετρικό όριο δενδροκάλυψης οροσειρών. 9. Περιοχές αιωνίου χιονιού: περιοχές που σκεπάζονται μόνιμα ή για μεγάλο χρονικό διάστημα από χιόνια. Πίνακας 4. Σύστημα Ταξινόμησης Χρήσεων Γης-Καλύψεων Γης της US Geological Survey με την χρήση δεδομένων τηλεπισκόπισης. Επίπεδο Ι 1. Αστική γη 3.Βοσκό τοποι Επίπεδο ΙΙ Επίπεδο Ι Επίπεδο ΙΙ 11-Οικιστικη 12-Εμπορική γη (παροχή υπηρεσιών) 13-Βιομηχανική 14-Μεταφορές, επικοινωνίες 15- Βιομηχανικά,εμπορικά συγκροτήματα 16-Μικτή αστική ή οικοδομημένη γη 17-Αλλου είδους αστική γη 31-Ποώδεις 32-Με θάμνους και χαμόδεντρα 33-Μικτοί 5. Νερό 51-Ρέματα & κανάλια 52-Λίμνες 53-Δεξαμενές 54-Κόλποι, εκβολές 7.Αγονη γη ποταμιών 71-Επιφανειακές αποθέσεις άλατος 72-Ακτές 73-Αμμώδεις περιοχών 2. Γεωργική Γη 4.Δασική γη 6. Υγροβιότο ποι 8. Τούνδρα 21-Καλιέργειες βοσκότοποι 22- Οπωροφόρα, αμπέλια 23- Θερμοκήπια 24-Λοιπές γεωργικές εκτάσεις 41-Φυλλοβόλα δένδρα 42-Αειθαλή δένδρα 43-Μικτά 61-Με δασική κάλυψη 62-Χωρίς δασική κάλυψη 81-Με θάμνους 82-Ποώδης τούνδρα

71 71 9. Χιόνια ακτών 74-Βράχια 75-Ορυχεία, Λατομεία 76-Μεταβατικές περιοχές 77-Μικτή άγονη γη 91-Ζώνες αιώνιου χιονιού 92-Πάγοι 83-Γυμνό από βλάστηση έδαφος 84-Υδάτινεςυγρές εκτάσεις 85-Μικτή Τούνδρα Στις Η.Π.Α. έχουν δημιουργηθεί χάρτες χρήσεων-καλύψεων γης σε κλίμακα 1: (Επίπεδο Ι) για όλη την χώρα που είναι διαθέσιμοι σε ψηφιακή μορφή μέσω του διαδικτύου (US Geological Survey 1: landuselancover digital vector maps), ενώ μερικώς η χώρα καλύπτεται και σε κλίμακα 1: (Επίπεδο II). 5.9 Σχεδιασμός φωτοερμηνείας-χαρτογράφησης καλύψεων-χρήσεων γης Σε γενικές γραμμές η σχεδίαση μιας εφαρμογής φωτοερμηνείαςχαρτογράφησης κατηγοριοποιήσεων καλύψεων-χρήσεων γης περιλαμβάνει τα ακόλουθα στάδια: 1. Την επιλογή των δορυφορικών εικόνων που στην συγκεκριμένη περίπτωση είναι τα κανάλια του δορυφόρου ASTER 2. Την επιλογή βασικών κατηγοριών χρήσεων-καλύψεων γης) (ανάλογα με το θεματικό πεδίο και την περιοχή εφαρμογής) που θα ερμηνευτούν είτε ποιοτικά είτε ποσοτικά από την δορυφορική φωτογραφία όπως: αστική γη, δασική γη, γεωργική, υδάτινες επιφάνειες κ.α. Στην συγκεκριμένη περίπτωση θα χρησιμοποιηθεί το σύστημα γεωταξινόμησης της USGS. 3. Την επιλογή της μεθοδολογίας ψηφιακής επεξεργασίας εικόνων στην συγκεκριμένη περίπτωση θα χρησιμοποιηθούν έγχρωμα σύνθετα, ανάλυση κυρίων συνιστωσών και μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση.

72 Χαρτογράφηση των καλύψεων γης Οι καλύψεις γης σε μία δορυφορική εικόνα απεικονίζονται με διαφορετική ανακλαστικότητα στα κανάλια της εικόνας ανάλογα με τη φασματική τους υπογραφή. Κάθε κάλυψη γης ορίζει μια θεματική τάξη ενώ η αναπαράστασή της μέσω των καναλιών μίας συγκεκριμένης δορυφορικής εικόνας σε ένα πολυδιάστατο σύστημα αξόνων ονομάζεται φασματική τάξη. Ο όρος θεματική τάξη εκφράζει ένα ομοιογενές (χωρικά) σύνολο από εικονοστοιχεία των οποίων οι φασματικές αποκρίσεις διαφέρουν ελάχιστα μεταξύ τους όχι τόσο επειδή διαφέρει η φασματική τους υπογραφή αλλά κύρια λόγω εξωγενών παραγόντων όπως η διάχυση της ηλιακής ακτινοβολίας, η επίδραση της τοπογραφίας κ.α. Μια εικόνα μπορεί να αναπαρασταθεί σε ένα ν-διάστατο χώρο, όπου ν είναι ο αριθμός των φασματικών καναλιών. Σε αυτή την αναπαράσταση κάθε εικονοστοιχείο της προβάλλεται σε μια θέση ανάλογα με την φασματική απόκριση που καταγράφεται στα ν κανάλια. Κατά αυτό τον τρόπο προκύπτει ένα νέφος σημείων συνθέτοντας την φασματική αναπαράσταση της εικόνας στο ν-διάστατο χώρο (Σχήμα 1). Σε αυτό τον χώρο παρατηρούνται επιμέρους ομαδοποιήσεις που ονομάζονται φασματικές τάξεις. Ανατρέχοντας στις φασματικές υπογραφές των θεματικών τάξεων του νερού, της βλάστησης και του εδάφους, τότε θα διαπιστώσουμε ότι ένα νέφος σημείων θα δημιουργηθεί κοντά στην αρχή των αξόνων και θα αντιστοιχεί στην φασματική τάξη νερό. Μέσα σε μία φασματική τάξη (πχ νερό) ή στα όρια της μπορεί να συμπεριλαμβάνονται εικονοστοιχεία που ανήκουν σε άλλες θεματικές τάξεις όπως για παράδειγμα σκιάσεις (cast shadows). Η αιτία μίξης των φασματικών τάξεων σε αυτή την περίπτωση είναι α) οι εξωγενείς επιδράσεις / παράγοντες και β) οι παραπλήσιες ή ίδιες φασματικές υπογραφές με δεδομένη την φασματική δειγματοληψία του δορυφορικού συστήματος. Επιπλέον η χωρική διακριτική ικανότητα του καταγραφικού συστήματος έχει σαν αποτέλεσμα μερικές φορές σε ένα εικονοστοιχείο να συνυπάρχουν περισσότερες των μία θεματικών τάξεων δηλαδή καταγράφεται μια μέση τιμή φασματικής απόκρισης που σε συνδυασμό με την φασματική δειγματοληψία δεν μην επιτρέπει τον (φασματικό) διαχωρισμό.

73 73 Η ταξινόμηση δορυφορικών εικόνων αναφέρεται στον προσδιορισμό θεματικών τάξεων με βάση κριτήρια απόφασης που βασίζονται στην φασματική ταυτότητα των τάξεων. Προκειμένου να διακριθεί μια θεματική τάξη με ταξινόμηση πρέπει να πληρούνται οι παρακάτω προϋποθέσεις: α) να διαφέρει φασματικά από τις άλλες τάξεις σε σχέση με την φασματική δειγματοληψία του καταγραφικού συστήματος και β) να έχει μια στοιχειώδη (ελάχιστη) επιφανειακή εμφάνιση σε σχέση με την χωρική διακριτική ικανότητα του καταγραφικού συστήματος (Ashton & Schaum 1998, Atkinson & Lewis 2000, Carlotto 1998) Μαθηματική περιγραφή Ας θεωρήσουμε μια δορυφορική εικόνα Ε με διάσταση κ (γραμμές) και λ (στήλες) και με ν φασματικά κανάλια. Κάθε εικονοστοιχείο E(i,j) όπου i= 1 (1) κ και j= 1 (1) λ περιγράφεται από ένα συγκεκριμένο σύνολο Π τιμών φωτεινότητας Π(i,j): { E [ (i,j) ] μ, μ= 1(1)v }. Το Π ονομάζεται πρότυπο και το σύνολο όλων των προτύπων που συνυπάρχουν σε μία εικόνα συμβολίζεται με Ω, (να σημειωθεί ότι το ίδιο πρότυπο μπορεί να αντιστοιχεί σε περισσότερα από ένα εικονοστοιχεία). Οι τάξεις δημιουργούνται από την κατανομή των στοιχείων του συνόλου Ω σε β αριθμό υποσυνόλων Τ (σύνολο θεματικών τάξεων) Τ= { Τ 1, Τ 2,.Τ μ, μ=1 (1) β }, έτσι ώστε να ισχύει οι σχέσεις: Τ 1 Τ 2 T 3. Τ μ = Ω, μ=1 (1) β Ti Tj=, για i j και i,j= 1 (1) β Η μεθοδολογία επιβλεπόμενης ταξινόμησης που βασίζεται στην ύπαρξη πληροφορίας για κάθε υποσύνολο Τ. Δηλαδή για κάθε Τ μ όπου μ=1 (1) β είναι γνωστό ένα υποσύνολο Χ μ όπου μ=1 (1) β (Χ μ Τμ) και άρα κάθε στοιχείο του συνόλου Ω που περιγράφεται από ένα πρότυπο Π [(i,j) ] v ταξινομείται σε μια τάξη Τ μ ανάλογα με ένα μέτρο σύγκρισης που προσδιορίζει την ομοιότητα του με το υποσύνολο Χ μ. Άρα στην επιβλεπόμενη ταξινόμηση πρέπει α) να καθορισθεί ένα μέτρο σύγκρισης κα β) να είναι γνωστές περιοχές εκπαίδευσης στην δορυφορική εικόνα που προσδιορίζουν αντιπροσωπευτικές εμφανίσεις των θεματικών τάξεων έτσι ώστε να προσδιορισθούν

74 74 τα υποσύνολα Χ μ. φωτοερμηνεία της δορυφορικής εικόνας Δηλαδή προϋποθέτει εργασίες πεδίου ή Στην μη επιβλεπόμενη ο διαχωρισμός των θεματικών τάξεων γίνεται με βάση τον τρόπο οργάνωσης κατανομής των εικονοστοιχείων σε φασματικές τάξεις. Η ερμηνεία (η αντιστοίχιση) των φασματικών τάξεων που προκύπτουν σε θεματικές βασίζεται πάλι σε φωτοερμηνεία (πχ αεροφωτογραφιών) ή εργασίες πεδίου. 6. Μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση Η μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση αποβλέπει στην εξαγωγή των κυρίων φασματικών τάξεων οι οποίες εμφανίζονται σε μια ψηφιακή εικόνα και την εκ των υστέρων αναγνώριση και αναφορά τους σε πραγματικές (θεματικές) τάξεις αντικειμένων / εμφανίσεων της γήινης επιφάνειας. Ακολουθεί μια αριθμητική παρουσίαση των αρχών της μεθόδου. Δίνονται τα κανάλια 1 και 2 με την μορφή δισδιάστατων πινάκων από αριθμητικές τιμές, όπως φαίνεται στην συνέχεια. Γραμμές Στήλες Στήλες Κ α Ιστόγραμμα Συχνότητας A X Β C Κανάλι 1 Κανάλι Κανάλι A Γραμμές Συνθέτουμε το δισδιάστατο ιστόγραμμα συχνότητας. Δηλαδή σε κάθε θέση του ιστογράμματος απεικονίζεται η συχνότητα δηλαδή το πόσες φορές εμφανίζεται το διατεταγμένο ζεύγος (κανάλια 1, κανάλι 2). Διακρίνουμε τρεις φασματικές τάξεις την Α, Β και C με συχνότητα 21, 20 και 7 αντίστοιχα ενώ το διατεταγμένο ζεύγος X (4,5) με συχνότητα 1 δεν εντάσσεται σε καμία από τις τάξεις. Χρησιμοποιώντας τις φασματικές τάξεις που ορίσθηκαν συνθέτουμε τον χάρτη της ταξινόμησης πρώτα με τους χαρακτήρες Α, Β, C και μετά με χρήση διαφορετικών διαβαθμίσεων του γκρι όπως φαίνεται παρακάτω:

75 75 Χαρτογράφηση Φασματικών Τάξεων Γραμμές Στήλες Στήλες A A C C C B B 1 2 A A A C C B B 2 3 B B A C C B B 3 4 A A B B B B B 4 5 A A A B B B B 5 6 A B B Χ A A A 6 Χ 7 A A B A A A A 7 Γραμμές Τα κριτήρια βασίζονται στην συχνότητα κάθε τάξης και στην χωρική διάταξη των διατεταγμένων ζευγών αλλά είναι ασαφή, αφού το διατεταγμένο ζεύγος (3,6) μπορεί να επαναταξινομηθεί στην τάξη Α και όχι στην Β. Με ποιο κριτήριο έγινε η διάκριση των φασματικών τάξεων; Τι θα γίνει με το ζεύγος (4,5) που είναι αταξινόμητο, μπορεί να ενταχθεί στην φασματική τάξη Β; Ποια είναι η ερμηνεία των φασματικών τάξεων και σε ποια θεματική τάξη αντιστοιχούν; 6.2 Αλγόριθμος των K-Μέσων (Κ-Μeans) Στον αλγόριθμο των Κ-Μέσων (εξερευνητική μεθοδολογία ανάλυσης συσσωρεύσεων) που περιγράφουν οι Mather (1987), η απόσταση ενός εικονοστοιχείου από τα κέντρα των τάξεων είναι το κριτήριο που καθορίζει την ένταξη του σε μία από τις τάξεις.ας θεωρήσουμε μια δορυφορική εικόνα Ε με διάσταση μ γραμμές και λ στήλες {E(i,j) όπου i= 1 (1) μ και j= 1 (1) λ} σε ν φασματικά κανάλια: 3.

76 76 1. Βήμα 1 (αρχική υπόθεση): Προσδιορίζεται (υπόθεση) ο αριθμός Κ των φασματικών τάξεων που εμπεριέχει η εικόνα και επιλέγουμε Κ εικονοστοιχεία. Το πρότυπο Π(i,j) που αντιστοιχεί σε κάθε ένα από τα Κ εικονοστοιχεία (το διάνυσμα των τιμών φωτεινότητας Π(i,j): { E[ (i,j) ] κ, κ=1(1) v } ) θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει ένα από τα Κ κέντρα. 2. Βήμα 2 (ταξινόμηση): 2.1. Θεωρούνται οι αποστάσεις κάθε εικονοστοιχείου από τα Κ-κέντρα και το εικονοστοιχείο εντάσσεται στην φασματική τάξη από την οποία απέχει ελάχιστα Σε κάθε φασματική τάξη που προκύπτει όταν ολοκληρωθεί η ταξινόμηση υπολογίζεται το κέντρο βάρους Το εικονοστοιχείο που είναι εγγύτερα στο κέντρο βάρους θεωρείται σαν το νέο κέντρο της φασματικής τάξης. 3. Βήμα 3 (κριτήριο ολοκλήρωσης): Επαναλαμβάνουμε τα βήμα 2 θεωρώντας τα νέα κέντρα εφόσον αυτά είναι διαφορετικά από τα προηγούμενα. Σημεία Κλειδιά Βήμα 3 i. Απόσταση του εικονοστοιχείου από τα Κ-Κέντρα. Εάν το διάνυσμα που περιγράφει το εικονοστοιχείο και ένα κέντρο είναι το Χi, και Κi αντίστοιχα, όπου i=1(1)n και n o αριθμός των φασματικών καναλιών, τότε η απόσταση ορίζεται είτε σαν η Ευκλείδεια D E είτε σαν η απόσταση Manhattan D M, από τους τύπους που ακολουθούν: D E = n i= 1 ( K i X ) n i 2 η D M = n i= 1 K i n X (Το μέτρο D M απλουστεύει και επιταχύνει τους υπολογισμούς σε σχέση με το μέτρο D Ε ) i ) ii. Πρόγραμμα για τον υπολογισμό του κέντρου βάρους μιας φασματικής τάξης Χ(I,J), I=(1(1)m και J=1(1)n όπου m ο αριθμός των εικονοστοιχείων που απαρτίζουν την τάξη και n ο αριθμός των φασματικών καναλιών:

77 77 For J=1 to N do Sum[J]:=0; // αρχικοποίηση μεταβλητών άθροισης For I=1 to M do begin // για κάθε εικονοστοιχείο της τάξης For J=1 to N do begin // για κάθε φασματικό κανάλι K[J]:=Sum[J]+X[I,J]; // συνεισφορά ανά φασματικό κανάλι End; End; For J=1 to N do K[J]=K[J]/M; // υπολογισμός μέσης τιμής iii. Η ταχύτητα σύγκλισης του αλγόριθμου μπορεί να βελτιωθεί με κατάλληλη επιλογή των αρχικών κέντρων των φασματικών τάξεων ως εξής: Είτε (α) ερμηνεύουμε μια σειρά από Κ-θεματικές τάξεις που υποθέτουμε ότι αντιστοιχούν στις Κ-φασματικές τάξεις, (β) προσδιορίζουμε περιοχές εκπαίδευσης για κάθε θεματική τάξη και (γ) υπολογίζουμε το κέντρο βάρους της (Σχήμα 3) Είτε προκαθορίζουμε την ελάχιστη απόσταση (μέγιστη επιτρεπόμενη ακτίνα των κέντρων των φασματικών τάξεων) πέραν της οποίας ένα εικονοστοιχείο δεν ανήκει σε μια τάξη. iv. Η επιτάχυνση ολοκλήρωσης της ταξινόμησης υλοποιείται με προσθήκη επιπρόσθετων κριτηρίων όπως α) ο μέγιστος επιτρεπόμενος αριθμός επαναλήψεων του βήματος 2, β) η ελάχιστη συνεκτικότητα των τάξεων που προκύπτουν, κ.α. v. Έλεγχος ποιότητας ταξινόμησης. Γίνεται με βάση την συνεκτικότητα και τον διαχωρισμό των φασματικών τάξεων (Theiler και Gisler 1997). a. Συνεκτικότητα (compactness) μια φασματικής τάξης. Εάν μ και s είναι η μέση τιμή και η τυπική απόκλιση αντίστοιχα των αποστάσεων των εικονοστοιχείων που περιλαμβάνονται σε μια φασματική τάξη από το κέντρο βάρος της, τότε η συνεκτικότητα (C) της ορίζεται από την σχέση: C= 1 - ( s / μ ). Όσο πιο κοντά στην μονάδα είναι η τιμή της τόσο εγγύτερα είναι το νέφος των εικονοστοιχείων που την αποτελούν γύρω από το κέντρο βάρους της τάξης Διαχωρισμός (isolation). Αντιπροσωπεύει την απόσταση των κέντρων βάρους των φασματικών τάξεων και αναπαρίσταται με ένα πίνακα που έχει την δομή ενός πίνακα συσχέτισης όπως θα δούμε στο παράδειγμα που ακολουθεί.

78 78 Θα γίνει επιλογή στο σύνολο της περιοχής μελέτης που καλύπτει η εικόνα και δημιουργηθεί ένα έγχρωμο σύνθετο πραγματικού χρώματος (rgb>3,2,1). Ακολουθεί ένα έγχρωμο Σύνθετο (index color) που περιλαμβάνει μόνο 256 χρώματα.

79 Και τα δύο σύνθετα( true, index color) γίνονται με την εντολή COMPOSITE, μόνο που στην πρώτη περίπτωση επιλέγεται: 79

80 80 Ενώ στην δεύτερη (index) επιλέγεται: Το index color είναι μια γενίκευση των χρωμάτων σε 256 κατηγορίες ενώ το true color περιλαμβάνει 256 ^3 θεματικές διαβαθμίσεις. Το index χρησιμοποιείται στην φωτοερμηνεία ως ένα βήμα πριν την ταξινόμηση γιατί αποδίδει γενίκευση χρωμάτων σε ένα υποσύνολο που πολλές φορές συμπίπτει με καλύψεις γης. (παράδειγμα στην συγκεκριμένη εικόνα τα δάση στον Αίνο ομαδοποιούνται σε μια συγκεκριμένη κατηγορία ενώ η θάλασσα μάλλον σε τρεις ανάλογα με τα βάθη. Το έγχρωμο σύνθετο από τα κανάλια 01, 02,03 του σαρωτή vnir θα χρησιμοποιηθεί για την χαρτογράφηση των καλύψεων γης χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο ISODATA (μη επιβλεπόμενης ταξινόμησης) που στο Idrisi υλοποιείται με την εντολή ISOCLUST.

81 81 Υλοποιείται η χαρτογράφηση υποθέτοντας ότι στην περιοχή υπάρχουν 14 κατηγορίες επιφανειακών αντικειμένων. Στην εικόνα εμπεριέχονται 22 κατηγορίες όπως φαίνονται από τι ιστόγραμμα που παρουσιάζονται με φθίνουσα επιφανειακή έξάπλωση. Θα διτηρηθούν μόνο οι 14 από αυτές γιατί οι άλλες αντιπροσωπεύουν μεικτά εικονοστοιχεία.

82 Σχήμα 44. Ιστόγραμμα των 22 κατηγοριών με φθίνουσα επιφανειακή εξάπλωση. 82

83 83 Ο τελικός χάρτης που δημιουργεί το πρόγραμμα εμπεριέχει 14 κατηγορίες Σχήμα 45. Θεματικός χάρτης με 14 κατηγορίες καλύψεων γης

84 84 7. Σύνθεση υψομετρικής πληροφορίας και καλύψεων γης για την αξιολογηση της επικινδυνότητας. Υπάρχει ένα ΨΥΜΕ (Ψηφιακό Υψομετρικό Μοντέλο Εδάφους) που καλύπτει την περιοχή μελέτης και ένας χάρτης που παρουσιάζει τις καλύψεις γης όπως φαίνεται στους χάρτες που ακολουθούν. Το ζητούμενο είναι να εξεταστούν επιλεγμένες κατηγορίες καλύψεων γης ως προς την επικινδυνότητα. Σχήμα 46. Ψηφιακό Υψομετρικό Μοντέλο Εδάφους

85 85 Σχήμα 47. Ο θεματικός χάρτης Σχήμα 48: Υπέρθεση Θεματικού Χάρτη και ΨΥΜΕ

86 86 Συνεπώς από τα προηγούμενα χαρτογραφούνται οι εξής θεματικές κατηγορίες και παραθέτονται σύμφωνα με το Σύστημα Ταξινόμησης Χρήσεων Γης-Καλύψεων Γης της US Geological Survey Κατηγορία Θεματικού Χάρτη Επίπεδο Ι Ταξινόμησης Επίπεδο 2 Ταξινόμησης 01 Δάσος (4) Φυλλοβόλα (42) 02 Άγονη γη (7) Ακτές (72) 03 Άγονη γη (7) Ακτές (72) 04 Άγονη γη (7) Ακτές (72) 05 Αστική γη (1) Μεικτή (16) 06 Δάσος (4) Αειθαλή (42) 07 Νερό (5) Ρέματα (52) 08 Βοσκότοποι (3) Θάμνοι & χαμόδενδρα (32) 09 Γεωργική γη (2) (21) 10 Άγονη γη (7) Ακτές (72) 11 Δάσος (4) Φυλλοβόλα (41) 12 Δάσος (4) Μεικτά (43) 13 Γεωργική γη (2) Οπωροφόρα (22) 14 Άγονη γη (7) Ακτές (72)

87 Εφαρμογή για δύο τύπους καλύψεων γης Η πρώτη κάλυψη γης που θα μελετθεί αντιστοιχεί στην κατηγορία με κωδικό 06 και η φωτοερμηνεία της υποδηλώνει τα δάση. Με την εντολή IMAGE CALCULATOR την διαχωρίζεται από τις άλλες κατηγορίες. (δημιουργούμε ένα θεματικό χάρτη που το 01 υποδηλώνει ότι ανήκει το pixel σε αυτή την κατηγορία και το 0 ότι δεν ανήκει) Η εντολή IMAGE CALCULATOR Σχήμα 49: Θεματικός χάρτης κατηγορίας κάλυψης 06

88 88 Το επόμενο στάδιο είναι να προσδιορισθεί η γεωμορφομετρική υπογραφή της κατηγορίας καλύψεων γης με κωδικό 06. Πρώτα, θα μετατραπεί η raster εικόνα σε vector και μετά θα γίνει υπέρθεση αυτής στο ΨΥΜΕ για να προσδιοριστεί η γεωμορφομετρική της αναπαράσταση. Η μετατροπή σε πολύγωνο γίνεται με την παρακάτω εντολή Σχήμα 50: Η εντολή RASTERTOVECTOR Οι παράμετροι της εντολής ακολουθούν

89 89 Το αποτέλεσμα δίνεται παρακάτω. Σχήμα 51: Η κατηγορία κάλυψης 06 εκφρασμένη σε πολύγωνα Σε υπέρθεση το πολύγωνο στο ΨΥΜΕ

90 90 Σε υπέρθεση το περίγραμμα των πολυγώνων σε δορυφορική εικόνα Θα δημιουργηθεί ένα raster χάρτη που θα έχει την διαμέριση του ΨΥΜΕ (όρια, ΧΔΙ) με την παρακάτω εντολή που δημιουργεί ένα κενό (class06new) αρχείο (μηδέν σε όλα τα pixel) με διαμέριση ίδια με του dem1 Με την εντολή restertovector γίνεται ενημέρωση του αρχείου class06new έτσι ώστε τα πολύγωνα του αρχείου να βρίσκονται εντός του πολύγωνου class06_pol

91 91 Πλέον υπάρχουν δύο raster αρχεία, με την ίδια διαμέριση που το ένα αντιστοιχει στο ΨΥΜΕ (dem1) και το άλλο στο class06new που είναι η raster αναπαράσταση της τάξης 06 ως προς το διαμέριση του dem1.

92 92 Θα προσδιορισθούν τα στατιστικά του ανάγλυφου μέσα στα πολύγωνα του δάσους με την εντολή EXTRACT. Με τον τρόπο αυτό προκύπτουν τα ακόλουθα: Τα στατιστικά ως προς το υψόμετρο και τα στατιστικά ως προς την κλίση

93 93 Όμοια διαδικασία ακολουθείται για άλλη κάλυψη γης κωδικό κατηγορίας 08 και η φωτοερμηνεία της υποδηλώνει την γυμνό έδαφος-ποώδη βλάστηση. Με την εντολή image calculator διαχωρίζεται από τις άλλες κατηγορίες. (δημιουργίται ένας θεματικός χάρτης που το 01 υποδηλώνει ότι ανήκει το pixel σε αυτή την κατηγορία και το 0 ότι δεν ανήκει). Σχήμα 52: Θεματικός χάρτης κατηγορίας κάλυψης 08 Το επόμενο στάδιο είναι να προσδιοριστεί την γεωμορφομετρική υπογραφή της κατηγορίας καλύψεων γης με κωδικό 08.

94 94 Πρώτα, θα μετατραπεί η raster εικόνα σε vector και μετά θα την υπερτεθεί στο ΨΥΜΕ για να προσδιοριστεί η γεωμορφομετρική της αναπαράσταση. Σχήμα 53: Η κατηγορία κάλυψης 08 εκφρασμένη σε πολύγωνα Σε υπέρθεση το περίγραμμα των πολυγώνων στο ΨΥΜΕ

95 95 Σε υπέρθεση το περίγραμμα των πολυγώνων σε δορυφορική εικόνα Θα δημιουργηθεί ένα raster χάρτη που θα έχει την διαμέριση του ΨΥΜΕ (όρια, ΧΔΙ) με την παρακάτω εντολή που δημιουργεί ένα κενό (class08new) αρχείο (μηδέν σε όλα τα pixel) με διαμέριση ίδια με του dem1. Με την εντολή restertovector ενημερώνεται το αρχείο class08new έτσι ώστε όσα πολύγωνά του βρίσκονται εντός του πολύγωνου class08_pol. Πλέον υπάρχουν δύο raster αρχεία, με την ίδια διαμέριση που το ένα αντιστοιχει στο ΨΥΜΕ (dem1) και το άλλο στο class08new που είναι η raster αναπαράσταση της τάξης 08 ως προς το διαμέριση του dem1.

96 96 Θα προσδιορισθούν με την εντολή extract τα στατιστικά του ανάγλυφου μέσα στα πολύγωνα του γυμνού εδάφους-ποώδους βλάστησης. Τα στατιστικά ως προς το υψόμετρο και τα στατιστικά ως προς την κλίση ακολουθούν Παρατηρείται ότι δύο καλύψεις γης παρουσιάζουν διαφορετική οριζοντιογραφική και υψομετρική χωρική κατανομή. Σε σχέση με το υψόμετρο η κλάση 06 αναπτύσσεται σε μέσο υψόμετρο 514μ ± 439μ ενώ η κλάση 08 έχει μέσο υψόμετρο 232 ± 222μ.