Landslide monitoring using remote sensing, GNSS, GIS methods and interferometric techniques

Abstract

Landslides constitute one of the most widespread natural disasters with severe and devastating consequences for both human beings and the environment worldwide. In the upcoming years more, and more landslides are expected and thus researchers are trying to develop methodologies, practices and plans towards ensuring safety and reducing risk. The enormous progress and diversity of remote sensing technologies has significantly enhanced scientific capabilities for landslide mapping and monitoring. The specific thesis aims to provide knowledge regarding landslide mapping and monitoring using low cost remote sensing data, Global Navigation Satellite System (GNSS) measurements and GIS methods. In that context, a variety of different remote sensing data, including Synthetic Aperture Radar (SAR) imagery, multispectral imagery, Unmanned Aerial Vehicles (UAV) imagery, Terrestrial Laser Scanning (TLS) point clouds were obtained and processed appropriately. Remote sensing data were supported by the execution of GNSS measurements, while multiple GIS methods were implemented. Four areas of instability with diverse characteristics (area, topography, lithology, mechanism of failure etc.) were selected as case studies. A different combination of remote sensing data was selected for each case study in order to identify the most appropriate type for landslide mapping and monitoring. The assessment of the results revealed that a multidisciplinary use of various remote sensing data and techniques could contribute to a more comprehensive landslide investigation. Moreover, an attempt for the establishment of a guide on the proper selection of remote sensing data in accordance to the characteristics of the landslide (size, volume, topography etc.) was carried out.

Οι κατολισθήσεις αποτελούν ανά τον κόσμο μια από τις πιο διαδεδομένες φυσικές καταστροφές. Οι σοβαρές και καταστροφικές συνέπειες τους πλήττουν τόσο την ανθρώπινη υπόσταση όσο και το φυσικό περιβάλλον. Τα επόμενα χρόνια αναμένεται μια αύξηση στον αριθμό εκδήλωσης κατολισθήσεων, για το λόγο αυτό οι επιστήμονες προσπαθούν να αναπτύξουν μεθοδολογίες, πρακτικές και σχέδια τόσο προς την κατεύθυνση της διασφάλισης της ασφάλειας όσο και στη μείωση του κινδύνου. Σε αυτό το πλαίσιο η αλματώδης πρόοδος και η μεγάλη ποικιλία των τεχνολογιών τηλεπισκόπησης έχει βελτιώσει σημαντικά τις επιστημονικές δυνατότητες για τη χαρτογράφηση και την παρακολούθηση των κατολισθήσεων. Η συγκεκριμένη διατριβή έχει ως στόχο την παροχή γνώσης όσον αφορά τη χαρτογράφηση και παρακολούθηση κατολισθαίνουσων περιοχών, χρησιμοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης με χαμηλό κόστος, μετρήσεις από το Παγκόσμιο Δορυφορικό Σύστημα Πλοήγησης (GNSS) και μεθόδους Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ). Ειδικότερα, εικόνες ραντάρ συνθετικού ανοίγματος, πολυφασματικές εικόνες, εικόνες από Συστήματα μη Επανδρωμένων Αεροσκαφών (ΣμηΕΑ), νέφη σημείων από επίγειους σαρωτές λέιζερ συλλέχθηκαν και επεξεργάστηκαν κατάλληλα. Αξίζει να αναφερθεί ότι η έρευνα υποστηρίχθηκε από την εκτέλεση μετρήσεων με τη χρήση του παγκόσμιου δορυφορικού συστήματος πλοήγησης καθώς και από την εφαρμογή πολλαπλών μεθόδων Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. Ως περιοχές έρευνας ορίστηκαν τέσσερις ζώνες αστάθειας με διαφορετικά χαρακτηριστικά (περιοχή, τοπογραφία, λιθολογία, μηχανισμός αστοχίας κ.λπ.), ενώ για κάθε περιοχή μελέτης επιλέχθηκε ένας διαφορετικός συνδυασμός δεδομένων τηλεπισκόπησης προκειμένου να προσδιοριστεί ο καταλληλότερος τύπος δεδομένων όσον αφορά τη χαρτογράφηση και παρακολούθηση των κατολισθήσεων. Η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων απέδειξε ότι η συνδυαστική χρήση ποικίλων δεδομένων τηλεπισκόπησης συμβάλει στην επίτευξη μιας πιο ολοκληρωμένης έρευνας. Επιπροσθέτως, πραγματοποιήθηκε μια προσπάθεια κατάρτισης ενός οδηγού σχετικού με την κατάλληλη επιλογή δεδομένων τηλεπισκόπησης λαμβάνοντας υπόψιν τα χαρακτηριστικά της κατολίσθησης (μέγεθος, όγκος, τοπογραφία κ.λπ.).