[Εξώφυλλο]

Τεχνικογεωλογική θεώρηση και αποτύπωση κατολισθητικών φαινομένων στον οικισμό Ροποτού, Ν, Τρικάλων με τη χρήση ΣΜηΕΑ (UAV) = Assessment on the enginnering geological and mapping of landslide phenomena wirh the use of UAV, in Rapoto Village, Thessaly perfecture.

Αθανασία Δ. Βάσσου

Περίληψη


Η κατολίσθηση αποτελεί σημαντικό φυσικό κίνδυνο που περιλαμβάνει μαζική μετακίνηση εδάφους, πετρωμάτων και / ή λάσπης εξαιτίας της δύναμης της βαρύτητας. Τις περισσότερες φορές εκδηλώνονται σταδιακά, αλλά ορισμένες φορές η εκδήλωσή τους είναι απότομη. Είναι ένα φαινόμενο το οποίο, πολλές φορές, δεν είναι προβλέψιμο και δυστυχώς μπορεί να προκαλέσει σημαντικές ζημιές και ανυπολόγιστες οικονομικές απώλειες, επηρεάζοντας πολλές πτυχές της ανθρώπινης ζωής. Οι εκτεταμένες βροχοπτώσεις, οι σεισμοί, η δυσμενής γεωλογία και η ανθρώπινη παρέμβαση είναι μερικοί ενεργοποιητικοί παράγοντες που μπορούν να προκαλέσουν το φαινόμενο της κατολίσθησης. Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα, είναι απαραίτητο να μετριαστεί ο κίνδυνος της κατολίσθησης για να διασφαλιστεί η βέλτιστη ασφάλεια. Ως αποτέλεσμα, απαιτούνται νέες μεθοδολογίες για την ανάπτυξη μιας καλύτερης αντίληψης των κινδύνων κατολίσθησης. Με τις πρόσφατες εξελίξεις της τεχνολογίας, έχουν αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι τηλεανίχνευσης που παρέχουν χρήσιμα τοπογραφικά δεδομένα. Στην παρούσα εργασία, έχουν ληφθεί λεπτομερή δεδομένα εικόνων χρησιμοποιώντας Συστήματα μη Επανδρωμένων αεροσκαφών (UAV). Τα UAV, επίσης γνωστά ως drones, είναι αεροσκάφη όπου μπορούν να λαμβάνουν εικόνες υψηλής ανάλυσης και να παράγουν μέσω φωτογραμμετρικού λογισμικού, νέφος τρισδιάστατων σημείων, ψηφιακά μοντέλα εδάφους αλλά και αντίστοιχες  ορθοφωτογραφίες. Είναι πλέον μια πολύτιμη πηγή δεδομένων με εκτεταμένες εφαρμογές στην επιτήρηση, την επιθεώρηση, τη χαρτογράφηση και την τρισδιάστατη απεικόνιση. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η διερεύνηση και η ανίχνευση πιθανών τοπογραφικών μεταβολών μιας μεγάλης κατολίσθησης με τη χρήση πολλαπλών χρονικών δεδομένων UAV. Προκειμένου όμως να αξιολογηθεί η έκταση και η φύση του προβλήματος απαραίτητη ήταν η τεχνικογεωλογική χαρτογράφηση της περιοχής όπου μελετήθηκαν οι γεωλογικές συνθήκες σε σχέση με τον γεωλογικό χάρτης της περιοχής, το τεκτονικό καθεστώς αλλά εντοπίστηκαν και δομές που συνδέονται με την ολίσθηση. Η κατολίσθηση αυτή εκδηλώθηκε στην κοινότητα του Ροποτού και αποτελεί μεγάλο κίνδυνο, καθώς ένα μεγάλο μέρος του χωριού επηρεάστηκε (πλάτος περίπου 280 μ. και μήκος 750 μ.).Το χωριό Ροποτό ανήκει στον Δήμο Πύλης στο Νομό Τρικάλων στο κεντρικό τμήμα της Ελλάδας και σύμφωνα με τον γεωλογικό χάρτη (1:50.000), με τον τίτλο «Μουζάκιον», ανήκει στη γεωτεκτονική ζώνη της Πίνδου (Μουντράκης, 1985). Η γεωλογία της περιοχής ενδιαφέροντος αποτελείται από τους ακόλουθους σχηματισμούς: τον σχηματισμό του φλύσχη ηλικίας Παλαιοκαίνου-Ηωκαίνου (μεταβατικά στρώματα  φλύσχη σε αυτή την περίπτωση) που παρουσιάζουν υψηλή ετερογένεια (ψαμμίτες, ασβεστόλιθοι, ιλυόλιθοι και ψαμμίτης με σχιστόλιθο (Μ. Μαιστρίχτιο-Κ. Παλαιόκαινο) και τον λεπτοστρωματώδη ασβεστόλιθο (Τουρώνιο-Μαιστρίχτιον). Η τεκτονική ανάπτυξη της περιοχής του Ροπότου επηρέασε όλους τους σχηματισμούς και κυρίως τους νεότερους (φλύσχη και μεταβατικούς σχηματισμούς), έτσι δημιουργήθηκαν ισοκλινείς πτυχές καθώς και ανάστροφα ρήγματα. Έτσι, ο σχηματισμός του φλύσχη επηρεάστηκε από τις δυνάμεις συμπίεσης που τον παραμόρφωσαν σε μεγάλο βαθμό. Ζώνες διάτμησης αλλά και μικρότερα ρήγματα παρουσιάζονται επίσης στην περιοχή λόγω της τεκτονικής διαταραχής. Αυτά τα γεωλογικά χαρακτηριστικά οδήγησαν στη δημιουργία πολύ αδύναμων σχηματισμών οι οποίοι συμβάλανε στην εκδήλωση της κατολίσθησης. Οι κερματισμένος ασβεστόλιθος δημιούργησε πολύ διαπερατές ζώνες, έτσι συχνά αναπτύσσονταν πολύ υψηλές πιέσεις νερού ωθώντας προς ολίσθηση. Το γεγονός αυτό, εξηγεί και την παρουσία νερού μεταξύ του φλύσχη και των σχηματισμών του  ασβεστόλιθου τα οποία καλύπτονται από στρώματα πλευρικών κορημάτων. Αυτό είχε ως συνέπεια η κατολίσθηση να εκδηλωθεί μετά από 12 ώρες έντονων βροχοπτώσεων με την αστοχούσα μάζα να φτάνει μέχρι και το βάθος των μεταβατικών στρωμάτων. Ως αποτέλεσμα, το μεγαλύτερο μέρος της κεντρικής υποδομής του χωριού κατέρρευσε.  
Για την ανίχνευση των επιφανειακών μεταβολών λόγω την κατολίσθησης, απαιτείται έρευνα πεδίου και συνήθως περιλαμβάνει επιτόπου χαρτογράφηση για τον χαρακτηρισμό των γεωμορφολογικών συνθηκών. Επιπρόσθετα, υπάρχουν ορισμένοι παράγοντες που πρέπει να αξιολογούνται συνεχώς όπως είναι η έκταση της κατολίσθησης, η ανίχνευση των δομών που συνδέονται με αυτή όπως είναι οι ρωγμές του εδάφους καθώς και ο η ταχύτητα των μετατοπίσεων που μπορεί να σχετίζονται με την αστοχία. Το τελευταίο, ανάλογα με την κλίμακα του προβλήματος, μπορεί να πάρει πολύτιμο χρόνο, ενώ το ανώμαλο έδαφος μπορεί να περιορίσει την πρόσβαση, επομένως η εκτίμηση της κατολίσθησης δεν θα είναι ολοκληρωμένη. Προκειμένου να γίνει κατανοητός ο μηχανισμός της κατολίσθησης, πρέπει να μετρηθούν τόσο οι οριζόντιες όσο και οι και κατακόρυφες μετατοπίσεις. Ορισμένες μέθοδοι τηλεανίχνευσης αποτελούν πολύτιμα εργαλεία για την αξιολόγηση αυτή. Επομένως, εκτός από την οπτική ερμηνεία, εικόνες υψηλής ανάλυσης αποτυπώθηκαν από  UAV το οποίο παρέχει εξαιρετικά μεγάλη χωρική ανάλυση και ακρίβεια που απαιτείται για την παρακολούθηση μεταξύ διαφορετικών χρονικών αλλαγών. Στην κοινότητα του Ροποτού καταγράφηκαν αρκετές μετακινήσεις τις τελευταίες δεκαετίες. Η πρώτη μετακίνηση πραγματοποιήθηκε το 1963, ενώ η τελευταία επεισοδιακή κατολίσθηση συνέβη το 2012. Από τότε η κατολίσθηση εξελίσσεται σταδιακά χωρίς έντονες μετακινήσεις. Σε αυτή την έρευνα, προκειμένου να εντοπιστούν αυτές οι αλλαγές, συγκρίθηκαν ψηφιακά μοντέλα εδάφους από διαφορετικές χρονικές περιόδου της περιοχής.
Αρχικά, για τον εντοπισμό αυτών των μετακινήσεων  απαιτούνται δεδομένα πριν από την καταστροφή. Τα δεδομένα αυτά διατέθηκαν από το Κτηματολόγιο της Ελλάδας όπου ψηφιακά μοντέλα εδάφους (DEM) - LSO (Large Scale Orthophotos) δημιουργήθηκαν με τη χρήση αεροσκαφών εξοπλισμένων με οπτικούς αισθητήρες υψηλής τεχνολογίας μεταξύ των ετών 2007 και 2009 με ανάλυση στα 5 μ. Αυτά τα ψηφιακά μοντέλα εδάφους αποτελούν μια εξειδικευμένη βάση δεδομένων που αντιπροσωπεύει το τοπογραφικό ανάγλυφο της επιφάνεια μεταξύ σημείων γνωστού υψομέτρου. Με την παρεμβολή γνωστών στοιχείων υψομέτρου από πηγές όπως οι έρευνες εδάφους και η λήψη φωτογραμμετρικών δεδομένων, μπορεί να δημιουργηθεί ένα ορθογώνιο πλέγμα ψηφιακών μοντέλων. Με τον καθορισμό αυτών των φωτογραμμετρικών προϊόντων κάτω από δύο διαφορετικές διαδικασίες, εξάγονται δύο αποτελέσματα τα οποία και συγκρίνονται. Ως αποτέλεσμα, έχουμε δύο διαφορετικά DEM που αφορούν την ποσοτικοποίηση της ογκομετρικής μεταβολής μεταξύ αυτών των φωτογραμμετρικών προϊόντων που δείχνουν μέρη με πρόσθετο ή μειωμένο υλικό.
 Η κατολίσθηση λοιπόν στην κοινότητα του Ροποτού αποτελεί μια ενεργή κατολίσθηση με σταδιακά εξελισσόμενες μετακινήσεις κατά τη διάρκεια των ετών. Ως εκ τούτου, η συνεχής παρακολούθηση της κατολίσθησης είναι απαραίτητη για τον προσδιορισμό της έκτασης, του μεγέθους και του μηχανισμού της, για αξιολογήσεις κινδύνου και ακόμη και για διαχείριση κινδύνου έκτακτης ανάγκης. Τέλος, η ανάγκη εφαρμογής μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων (UAV) στις εκτιμήσεις των κινδύνων κατολίσθησης αυξάνεται διαρκώς, καθώς παρέχει έναν ασφαλή, γρήγορο και ένα πιθανώς ακριβέστερο τρόπο επιθεώρησης μεγάλων και δύσκολα προσβάσιμων περιοχών απαιτώντας ελάχιστους ανθρώπινους πόρους. Ωστόσο, για τη διεκπεραίωση αυτών των αποτελεσμάτων, η συμβολή και η κριτική αξιολόγηση ενός ειδικού  είναι απαραίτητη.

A landslide constitutes a significant natural hazard that includes mass movement of soil, rocks and/or mud due to the pull of gravity, most of them occurring gradually, but some may be abrupt. It is a phenomenon which most of the times it is not predictable and unfortunately unavoidable and can cause significant casualties and immeasurable economic losses, effecting many aspects of human life. Extensive rainfall, earthquakes, unfavorable geology and human intervention are some potential triggering factors that can induce a landslide event. According the aforementioned, it is necessary to mitigate the landslide hazard to ensure optimum security. As a result, new methodologies are required to develop a better perception of landslide hazards. With the recent advances of technology, various remote sensing methods have been developed providing useful topographic data. In the current study, detailed imagery data has been obtained by using Unmanned Aerial Vehicles (UAV). The UAVs, also known as drones, are aircrafts where are capable of taking high-resolution images and producing via photogrammetric software, precise 3D point cloud, Digital Surface Models and respective Orthophoto. Valuable data source with extended applications on surveillance, inspection, mapping and 3D imaging are now available. The purpose of this study is to investigate and detect potential topographic changes of a mega-landslide by using multi-temporal UAV data. However, in order to estimate the extent of the problem, field mapping was needed, including geological mapping, defining the tectonic regime and also the structures related to the landslide. The landslide is induced at the community of Ropoto and constitutes a great risk while a large part of the village has been affected (approximately 280m wide and 750m long) (Figure 1). Ropoto village, belongs to the Municipality of Trikala in the Central part of Greece and according to the geological map (1:50.000), with the title “Mouzakion”, belongs to the geotectonic zone of Pindos (Mountrakis,
1985). The geology of the area of interest consists of the following formations: PaleoceneEocene flysch formations (transition flysch units in this case) that present a high heterogeneity (sandstones, conglomerates, limestones, siltstones, shales, marls), transition beds consisted of thick-bedded limestones with sandstone and shale (M. Maastrichtian-L. Paleocene) and the thin-bedded limestone formation (Turonian-M. Maastrichtian). The tectonic development of the Ropoto area affected all of the formations and mainly the newer ones (flysch and transition formations), thus isoclinal folds and thrust faults were created. Flysch has thus suffered from compressional forces being highly deformed. Shear zones and smaller faults are also present in the site specific area due to this tectonic disturbance. These geological characteristics produced very weak rock masses which presented the landslide. Brittle rock formations, such as limestones here, created very permeable zones, so very high pore water pressure is often developed triggering the landslide. The latter, explains the water presence between the flysch and thick-bedded limestone formations covered by scree. Consequently, the landslide occurred after 12 hours of intense rainfall within the weathered mantle of flysch depth of the transition beds. As a result, the greater part of the central village infrastructure massively collapsed.
For the detection of surface deformation due to landsliding, field investigation is requisite and typically involve field mapping to characterize the geomorphological conditions. Additionally, there is a number of factors that need to be continuously assessed: the extent of the landslide, detection of fissure structures, topography of the land and the rate of displacements that could be related to the fracture (Niethammer et al. 2010). The latter, depending on the scale of the problem, can take valuable time while rough terrain can constitute access restrictions, therefore the assessment of the landslide is deficient. In order to understand the mechanism of the landslide, horizontal and vertical displacements should be measured. A number of remote sensing methods are valuable tools towards this assessment. Therefore, except the visual interpretation, high resolution images were captured by the UAV while it provides ultra-high spatial resolution and accuracy that is needed to monitor temporal changes. At the community of Ropoto, several movements have been recorded during the last decades., First movement occurred in 1963, while the last episodic large landslide happened in 2012. Ever since the landslide is evolving gradually without perceivable movements. In this survey, in order to detect these changes multi-temporal digital elevation models of the area we quantified and compared.
Initially, for change the detection assessment, pre-disaster data is required. The reference data is provided by the Land Registry of Greece where Digital Elevation Models (DEM) - LSO (Large Scale Orthophotos) were created with the use of aircrafts equipped with high-end optical sensors between 2007 and 2009 with pixel resolution of 5 m. Those digital elevation models are specialized database that represents the topographic relief of a surface between points of known elevation. By interpolating known elevation data from sources such as ground surveys and photogrammetric data capture, a rectangular digital elevation model grid can be created. By setting these multi-temporal photogrammetric products under two different procedures, two deferent results were given. As a result, we have two DEM’s of difference involving quantifying volumetric change between these multi-temporal photogrammetric products showing parts with gain or loss material.  
Concluding, Ropoto landslide constitute an active landslide that shows gradually evolving movements through the years. As so, the continuous monitoring of the landslide in 6 months’ period, it is required to determine the extent, magnitude and style of landslide movement, for risk and even emergency risk management assessments. Last but not least, the need of implementing Unmanned Aerial Vehicles (UAV) in landslide risk assessments is constantly increasing while they provide a safe, quick and potentially more accurate way of inspecting large scale and difficult to access areas, requiring minimal human resources. However, in order to process these results, the contribution and critical evaluation of an expert is obligatory.

Πλήρες Κείμενο:

PDF

Αναφορές


Akcay O., (2015). Landslide Fissure Inference Assessment by ANFIS and Logistic Regression

Using UAS-Based Photogrammetry. ISPRS International Journal of Geo-Information, 4, 21312158. doi:10.3390/ijgi4042131

Arbanas Z., Tofani V.,(2017) « Inntroduction: Landsnlide Monitoring»

Briesacher, A. (2014). Integrating Stereotype Threat into Identity and Social Identity Theory(Doctoral dissertation). Kent State University.

Brunn, J.H., 1956, Etude geologique du Pinde septentrional er de la Macedoine occider Ann. Geol. Pays Helleniques, v 7, p. 1-358

Brown, E., Ed., ISRM (1981) Rock Characterization Testing and Monitoring. Pergamon Press, Oxford, 211 p

Cano M., Tomas R., (2013) «Characterization of the Instability Mechanisms Affecting Slopes on Carbonating Flysch: Alicante (SE Spain), Case Study»

Christou, M., & Spyrou, S. (2012). Border Encounters: How Children Navigate Spaceand Otherness in an Ethnically Divided Society. Childhood19(3), 302-316.

Deere D.U., 1974. Geological considerations. Rock Mechanics in Engineering Practice

Deere D.U., 1964. Technical description of rock cores for engineering purposes. Rock Μechanics and Εngineering Geology, 1, pp. 17-22.

Jaukovic I.,(2016) «Unmanned Aerial Vehicles: A new tool for risk assessment»

Marinos P., Marinos V., Hoek E., (2007) «Geological Strength Index (GSI). A Characterization Tool for Assessing Properties for Rock Masses

Marinos P.V., (2010) «The New, Revised, Geotechnical Classification GSI System for heterogeneous rock masses such as Flysch»

Marinos P., Marinos V., Hoek E., (2005) «The Geological Strength index: Applications and Limitations»

Marinos P.V., (2010) «New Proposed Classification Charts for Weak or Complex Rock Masses

Mora O., Lenzano G., Toth C., Grejner-Brzezinska D., Fayne J.(2018).Lanslide Change Detection Based on Multi-Temporal Airborne LiDAR-Derives DEMs. Geosciences, 8, 23

Niethammer U., Rothmund S., Schwaderer U., Zeman J., Joswig M. (2011). OPEN SOURCE IMAGE-PROCESSING TOOLS FOR LOW-COST UAV-BASED LANDSLIDE INVESTIGATIONS. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XXXVIII-1/C22, ISPRS, Zurich, Switzerland Remondino F. et al: UAV Photogrammetry for Mapping and 3D modeling-current Status and Future Perspectives. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XXXVIII-1/C22 UAV-g 2011, Conference on Unmanned Aerial Vehicle in Geomatics, Zurich, Switzerland

USGS U.S. Geological Survey 2004. Landslide Types and Processes, Fact Sheet 20043072

Varnes DJ (1978) Slope movement types and processes. In: Schuster RL, Krizek RJ (eds) Landslides, analysis and control, special report 176: transportation research board. National Academy of Sciences, Washington, DC., pp 11–33

Williams R. D., (2012). DEMs of Difference. Institute of Geography and Earth Science, Aberystwyth University

Yaprak, S. et al.: The role of unmanned Aerial Vehicles in Monitoring Rapidly Occurring Landslides, Geod. list 2018, 2, 113-132

Yaprak, S. et al.: The Role of Unmanned Aerial Vehicles in Monitoring Rapidly Occuring Lanslide, Geod. list 2018, 2, 113–132.

Αργυρόπουλος Ν., 2017. Χρήση Μη Επανδρωμένων Αέριων Οχημάτων (UAV) στη Γεωλογία.(Μεταπτυχιακή διατριβή, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Ελλάδα)

Αποστολίδης, Ε. (2014). Τεχνικογεωλογικές συνθήκες στη λεκάνη της δυτική ΘεσσαλίασΓεωμηχανικά χαρακτηριστικά των τεταρτογενών αποθέσεων. (Διδακτορική Διατριβή)Πανεπιστήμιο Πατρών

Βαρούνης Α., Orr T., Βαρούνης Ν. (2007) ENGINEERING GEOLOGY MODELS AS

APPLIED IN MICROZONATION MAPPING WITH A CASE HISTORY FOR THE

TRIKALA AREA GREECE. 4th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, Θεσσαλονίκη

Δημοσθένης Μ. Μουντράκης (2010) «Γεωλογίας και γεωτεκτονική εξέλιξη της Ελλάδας» University Studio Press

Καρράς, Γ. (1973). Κλιματική ταξινόμηση της Ελλάδος κατά Thornthmaite (Διδακτορική διατριβή). Διαθέσιμο στο Εθνικό Αρχείο Διδακροτικών διατριβών. Ανακτημένο απο://phdtheses.ekt.gr/eadd/handle/10442/40146.

Κροκίδης Σ. (2013). Ευστάθεια υψηλών πρανών στο φλύσχης: Η περίπτωση του δυτικού (

Βόρειου) αντερείσματος του φράγματος Μόρνου.( Μεταπτυχιακή Διατριβή, Πανεπιστήμιο Πατρών, Ελλάδα)

Μάρκου Γ., Νικολάου Σ.,(2011) Κλίμα και Δασική βλάστηση της Ελλάδας. Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθνών

Μπαθρέλου, Γ. (2005). Γεωλογική, Γεωμορφολογική και γεωγραφική μελέτη των αστικών περιοχών του νομού Τρικάλων-Δυτικής Θεσσαλίας ( Διδακτορική Διατριβή). Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών

Σωτηρόπουλος Λ., Λυμοέρης Ε., Σιγάλας Α., Ντουρούπη Α., Προβιά Κ., Ντούνιας Γ.( 2004) Κατολίσθηση στη περιοχή της Τσακώνας Ν. Αρκαδίας. Γεωλογικές συνθήκες και μηχανισμός ενεργοποίησης. 10ο Διεθνές Συνέδριο Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρίας (1862-1871). Θεσσαλονίκη

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ

mailto:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/Nomos_Trikalon.png mailto:https://www.buildinghow.com/el-

mailto:https://www.meteoblue.com/el/%CE%BA%CE%B1%CE%B9%CF%81%CF%8C%C F%82/%CE%B5%CE%B2%CE%B4%CE%BF%CE%BC%CE%AC%CE%B4%CE%B1/%c e%a4%cf%81%ce%af%ce%ba%ce%b1%ce%bb%ce%b1_%ce%95%ce%bb%ce%bb%ce%b

%ce%bd%ce%b9%ce%ba%ce%ae-%ce%94%ce%b7%ce%bc%ce%bf%ce%ba%cf%81%ce%b1%cf%84%ce%af%ce%b1_2526

mailto:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/Nomos_Trikalon.png


Εισερχόμενη Αναφορά

  • Δεν υπάρχουν προς το παρόν εισερχόμενες αναφορές.