تجربه کشورها در استفاده سنجش از دور در مدیریت سیل

 

در حال حاضر بيشتر كشورها از روش دور سنجي استفاده مي كنند. دلايل استفاده از اين روش عبارتند از: حضور مداوم ماهواره ها در فضا ، مقرون به صرفه بودن از لحاظ هزينه و وقت وهمچنين شرايط سخت در هنگام سيل. البته بيشتر از تصاوير رادار استفاده مي كنند چون شرايط آب و هوايي و يا شب يا روز بودن نمي تواند مانع ازانجام ماموريت آن شود.

 

تجربه کشورهای مختلف در پايش  سيل با استفاده از تکنيک های دورسنجی (RS)  وسيستم های اطلاعات جغرافيايی (GIS)

 چکيده

ايران يکی از  کشورهايی است که در معرض  سوانح طبيعی بسياری قرار داردکه سيل يکی از جدی ترين آنهاست. چگونگی پايش و کنترل سوانح ,ارزيابی خسارت,و امداد رسانی يکی از مهمترين  مشکلات دولت و کارشناسان مديريت بحران است. در صورت داشتن نظارت مستمر قبل از وقوع،  ارزيابی دقيق در حين و بعد از وقوع سانحه، می توان از دامنه خسارات و هدر رفتن منابع انسانی و مادی جلوگيری کرد. پايش سيل در طول ساليان دراز با توجه به اهميت موضوع و امکانات موجود بصورتهای مختلف صورت گرفته است. در اين مطالعه چگونگی پايش و ارزيابی سيل در کشورهای مختلف با توجه به اقليم و سطح توسعه يافتگی آنها موردبررسی قرارگرفت.  امروزه بيشتر كشورها از روش دور سنجي(remote sensinR) وGISاستفاده مي كنند. دليل استفاده از اين روش حضور مداوم ماهواره ها در فضا ، مقرون به صرفه بودن از لحاظ هزينه و وقت و شرايط سخت در هنگام سيل است .

 

 واژه های کليدی: سوانح طبيعی، سيل، دور سنجی , سيستم اطلاعات جغرافيای GIS,  سيستم تعيين موقعيت جغرافيايیGPS  

1.مقدمه 

از آنجائيكه سيل با گذشت زمان شكل مي گيرد . بازرسي و پايش مداوم مسيلها قبل از وقوع سيل مي تواند به برنامه ريزي صحيح جهت پيشگيري و كاهش خطرات كمك كند. امروزه با پيشرفت علم و تكنولوژي ، پايش سيل با اطمينان بيشتري صورت مي گيرد. بر حسب اهميت موضوع و ميزان خساراتي كه سيل ممكنست وارد كند، كشورها سطوح مختلفي از عمل پايش را به اجرا در مي آورند . برخي از كشورها با تاسيس ايستگاههاي هيدرولوژي ، برخي ديگر با ايجاد شبكه هاي ارتباطي زميني ، ارتباط از دور ، فتو گرامتري ، استفاده از تصاوير ماهواره اي و با كمك GISوGPS اقدام به عمل پايش مي كنند.  تصاوير ماهواره اي منابع مفيد اطلاعات را در اختيار قرار مي دهند. در مطالعات سيل روشها وتکنيکهايی از قبيل: استفاده از R.S می تواند در نقشه سازي گستره سيل ، ارزيابي اثرات و خسارات ، كاهش خسارات به زير بناها در سيلابدشتها ، مشخص نمودن رژيم تغييرات سيلابدشتها و ارزيابي تكنيكهاي پيشگيري از سيل کمک کند.

در حال حاضر بيشتر كشورها از روش دور سنجي استفاده مي كنند. دلايل استفاده از اين روش عبارتند از: حضور مداوم ماهواره ها در فضا ، مقرون به صرفه بودن از لحاظ هزينه و وقت وهمچنين شرايط سخت در هنگام سيل. البته بيشتر از تصاوير رادار استفاده مي كنند چون شرايط آب و هوايي و يا شب يا روز بودن نمي تواند مانع ازانجام ماموريت آن شود .

 

2.قابليت داده هاي رادار ست در پايش سيلهاي موسمي(مالزي)

et al (2000) Shafiee قابليت داده هاي رادار ست در پايش سيلهاي موسمي درمالزي رامورد بررسی قرارداده اند. طبق گفته ايشان در  Peninsularمالزي، سيل معمولاً در ماههاي نوامبر و دسامبر اتفاق مي افتد. در حين سيل ناحيه پوشيده از ابرميشود و گاهي از اوقات باران سبك نيز مي بارد. در اين موقعيت حسگر رادار مورد استفاده قرار  مي گيرد. اين حسگرقادر است در هر آب و هوايي اطلاعات راجمع آوری کند. در مطالعه مذکوررادار بكار رفته در رادارست جهت پايش و نقشه سازي سيل مورد بررسي قرار گرفت. داده هاي شش مرحله زماني مختلف و در حالتهاي مختلف(استاندارد، زياد و كم) از رادار ست در مدت سيل بدست آمد. داده هاي  لندست5-TMدرفصل خشك مورد استفاده قرار گرفت.

      تفسير و پردازش تصاوير راداربه كمك فيلتر هاي مخصوص انجام مي شود. تصاوير رادار ست با لند ست 5-TMتركيب شده تا پروفيل پنجره جهت تاييد ناحيه سيل ايجاد شود.

      بردار ناحيه سيل گرفته از تصاوير رادار بر روي لند ست5-TMقرار داده شده تا نقشه سيل تهيه شود.نتايج نشان مي دهد كه تصاوير لندست بكار رفته با فيلتر مخصوص عملكرد بهتري دارند.و ارزيابي بهتري از حركت سيل دارند.

1.2.موادمورد استفاده

  • در مالزي اطلاعات ماهواره اي كه از سنجنده هاي  مختلف و در زمانهاي مختلف بدست آمده به همراه اطلاعات VIR و SARمورد استفاده قرار مي گيرند.
  • اطلاعات VIR از لند ست TM و اطلاعات SARاز رادار ست انتخاب مي شوند.

2.2.تفسير ديداري

     تفسير بصري بر روي كل منابع اطلاعات و به منظور جهت گيري و آشنايي اوليه با سيماي قابل شناسايي منطقه صورت مي گيرد.با قرار دادن اطلاعات تصوير رادار ست بر روي لند ست صورت مي گيرد. و با اين فرايند نقاط آبي و حدود رود خانه معلوم مي شود.

3.2.فيلتر

     انتخاب بهترين فيلتر بر اين اساس صورت مي گيرد كه يك تصوير با كمترين مقدار انحراف و ميانگين  در مقايسه با تصا وير واقعي توليد كند.و علاوه بر آن تصاوير فيلتر شده  را بتوان بوسيله تفسير بصري قضاوت كرد.

4.2.تفسير ديجيتالي

     داده هاي چند زمانه رادار ست بوسيله نمايش پنجره پروفيل تفسير ميشود .و از روي آن مي توان افزايش يا كاهش سطح آب بر حسب فاصله را بدست آورد.

5.2.تصحيح هندسي

     دو نوع تصحيح هندسي انجام مي شود : ثبت كردن تصوير به نقشه و ثبت كردن تصوير به تصوير

6.2.ثبت كردن تصوير به نقشه

     تصاوير لندست TM بصورت فضايي به يك نقشه تصويري UTMبا استفاده از دستور پلي نوميال و عمل     resamplingبه زمين ارجاع داده مي شوند.نقاط كنترل زمينيGCP مكان يابي و از نقشه توپو گرافي شناسايي مي شوند.

 

 

 7.2. ريجيستر كردن تصوير به تصوير

     تصاوير رادارست كه در زمانهاي مختلف و در حالتهاي مختلف تهيه شده اند با روش تصوير به تصوير و بصورت ژيومتريك تصحيح ميشوند.اين روش شامل زوج مرتبهاي نقاط كنترل زميني از نمايش split-screenتصاوير اصلي و تصحيح نشده است.

 

3.پايش و ارزيابی سيل در چين

چگونگي پايش و كنترل سوانح طبيعي ، ارزيابي خسارات و امداد مهمترين مشكل فوري دولتها و كارشناسان بحران در هر كشوري است . سيستم جامع ( در چين ) كه از سنجش از دور ، سيستمهاي اطلاعات جغرافيايي ، سيستم موقعيت ( مكاني ) جهاني و ديگر تكنولوژيها براي پايش و ارزيابي سيل استفاده مي كند , مورد استفاده قرار مي گيرد . اين سيستم نقش مهمي در كاهش خطرات سيل در مدت 3 سال داشته و يك نقش كليدي در سيستم مديريتي ستاد ملي كنترل سيل چين داشته است .

وقوع سيل موجب خسارات عمده اقتصادي به شهرها و مزارع كشاورزي مي شود . سدها نقش مهمي در كاستن اثرات مخرب سيل دارند ,خسارات سيل با استفاده از دستگاههاي اندازه گيري ، پايش ، پيش بيني ، شبيه سازي ، ارزابي و تحليل كاهش مي يابد . يك اندازه گيري غيرسازه اي استفاده تلفيقي از Gis و S.R نقش بسيار مهمي در پايش كنترل ، امداد و ارزيابي سوانح طبيعي مخصوصا سيل دارد

در اينجا  به معرفي ومحصولات ، عملكرد و نقش اين سيستمNpois:National Profitional Operational Integrated System  ميپردازيم .

 نقش تصاوير R.S كه سطح بسيارزيادي از زمين را پوشش مي دهند و در زمانهاي منظمي گرفته شده اند در اين سيستم در دسترس می باشد . تصاوير و اطلاعات مورد نياز R.S توسط 1ـ JERS ، AVHR / oAo N،          RAS / Rada Sat ، ERS1/2 ، Lond SAT TM تهيه مي شود . وقتي اين تصاوير توسط اطلاعات غير R.S تكميل شدند ، بررسي موثر و آسان سانحه امكانپذير مي شود . Npois امكان استفاده منابع چندگانه اطلاعات براي پايش موفق و كارآمد سوانح را فراهم مي كند . نقش مهم اين سيستم پوشش سه دوره قبل ، بعد و حين سيل است .

1.3. قبل از سيل

قبل از وقوع سيل سيستم مي تواند در موارد زير مورد استفاده قرار گيرد .

  • محاسبه توزيع نواحي كه در خطر زياد هستند. با مفايسه ارتفاع سيل هاي تاريخي با مدل ارتفاعي كه از داده ها مي سازد .
  • تخمين خسارات اقتصادي ،اجتماعي برطبق جايگزين هاي مختلف به منظورتصميم گيري يارونديابي سيل براساس بانك اطلاعات اقتصادي، اجتماعي و مدلهاي مشابه .
  • پيشنهاد بهترين گزينه براي جمعيت تا از مناطق پرخطر دور شوند .
  • پيشنهاد بهترين گزينه براي ذخيره و انتقال وسايل پيشگيري از سيل .

2.3. در حين سيل

در مدت زماني كه سيل در جريان است برنامه Npois در سطوح زير مفيد است .

  • پايش فعال سطوح سيل زده
  • تخمين گسترش سطوح سيل زده بر حسب پيش بيني هاي هواشناسي ، هيدرولوژيكي و ...
  • بهينه سازي انتقال مواد براي امداد سيل زدگان .

3ـ3 پس از سيل

وقتي كه مقدار سيل از حد معمول بيشتر شد. سيستم مي تواند در محاسبه خسارات واقعي مختلف اداري مورد استفاده قرار بگيرد . اين اطلاعات به كارگزاران دولت اجازه مي دهد تا منابع امداد را تعيين كنند و به ادارات بيمه اجازه مي دهد تا پرداختها را محاسبه نمايند . با تهيه اطلاعات جامع مكاني ، سيستم تلاشهاي مختلف در زمينه نوسازي از قبيل برنامه ريزي وسايل نگهداري آب و انتخاب محل جديد شهرها پشتيباني مي كند .

4. اجزاي تشكيل دهنده Npois و جريان تكنولوژي

اطلاعات كافي و قابل اطمينان RS سابقه اطلاعاتي كافي (زمينه), تكنولوژي مفيد و موثر پردازش تصوير استخراج و تحليل اطلاعات مشروط اساسي هستند . Nopis دو قسمت اصلي دارد : پايش بحران سيل و ارزيابي بحران سيل .

1.4. پايش بحران سيل

سيل ها از سه منطقه قابل پايش هستند از فضا ، هوا ، زمين

1.1.4از فضا : تعداد زيادي ماهواره به منظور مشاهده گسترش آب مورد استفاده قرار مي گيرند و در موارد عملي ، چندين نوع حسگر ممكن است بصورت تركيبي مورد استفاده قرار گيرند . اندازه گيري ماهواره ها در طول موجهاي مرئي و نزديك مرئي سودمند نيست و اطلاعات آنها تنها در مدت روشنايي روز و تحت شرايط بدون ابر قابل اتکاست . ماهواره هايي كه از وسايل فرستنده و گيرنده استفاده مي كنند بعبارت ديگر وابسته به نورخورشيد نيستند و عمدتا تابع شرايط آب و هوايي نيستند مثل رادار ست مي توانند ازنواحي پوشيده از سيل حتي زير ابر و جائيكه نور وجود ندارد اطلاعات جمع آوري كنند .

 

2.1.4.از طريق هوا ( سيستم به هنگام انتقال هوايي تصوير SAR )

 

به منظور كاهش و كنترل سريع يك بحران, چگونگي وضعيت آب در مناطق سيل زده از اهميت ويژه اي برخوردار است . براي پايش وضعيت آب ، هواپيماي R.S بر روي مناطق سيل زده پرواز مي كنند و تصاوير رادار جمع آوري مي كنند. اطلاعات تصويري به يك ماهواره ارتباطی ارسال مي شوند تا آنها را به ايستگاههاي زميني تقويت نمايد . بر روي زمين اطلاعات افزوده شده و به ماهواره پس فرستاده مي شود تا تقويت شده و آنها را به كاركنان روي زمين بفرستد. تصميم گيران در مركز كنترل سيل مي توانند تصاوير سيل را مشاهده كرده و تصميمات مناسب را اتخاذ نمايند . سيستم قابل  استفاده در هر نوع آب و هواست و انتقال به هنگام اطلاعات تصويري و قدرت تفكيك مكاني بالا را نيز فراهم مي كند .

3.1.4.از زمين

به منظور تهيه اطلاعات از بارش ، رواناب و سطح آب توزيع شده نياز به ايستگاههاي هيدورلوژيكي در نقاط مختلف مي باشد .

2.4. منطق ساختار سيستم ارزيابي سيل

تكميل منابع اطلاعات پايش ذكر شدت در بالا به Nopis اجازه مي دهد تا به ارزيابي بحران سيل بپردازد تكميل نرم افزار ، سخت افزار ، پايگاه اطلاعات و شبكه ها كليد موفقيت محسوب می شود . سيستم از يك سكوي داده هاي   Server/Client   Gis و سكوي تلفيق مدل Gis استفاده مي كند.

پردازش تصوير مثل اطلاعات Gis درون يك بانك اطلاعاتي بوسيله يك Gis تجاري يا نرم افزار پردازش تصوير مثل    Arc info يا ERDAS خيلي مشكل است ما اطلاعات Gis را به چهار مقوله تقسيم بندي مي كنيم . اطلاعات تصويري R.S (raster ) ، اطلاعات طبقه بندی شده Gis (Vector ) . اطلاعات نقشه ديجيتالي (Vector) و اطلاعات مرتبط بهم (attribute ). هر دستگاه اطلاعات Gis, اطلاعات فراداده اي را در يك سكوي (Plat form) تركيب داده اي ثبت مي كند از درون يك سيستم مديريت فراداده اي ما مي توانيم داده ها را بوسيله عدد مشخصه R.S  و يك كليد منتسب به آب بهم مرتبط كنيم . يكبار ديگر اطلاعات Gis داده هاي مورد نياز مدل Gis و تابع نقشه را در يك تلفيق بصري به روش بر هم كنش بازيابي مي كند . براي تلفيق مدل يك سيستم مديريت پايگاه داده اي تاسيس مي شود تا مدلهاي Gis را بوسيله تجزيه هر مدل در سه سطح مدل ، تابع و متغير اضافه ، حذف يا اصلاح كند . بخشهاي هر جدول  Compatible  ـ 3NT استاندارد شده اند . سيستم مديريت پايگاه اطلاعات جداول نسبي را بهم متصل می كند . و تابع را از ميان توابع نسبي بصورت به هنگامفراهم مي كند يك مدل بصري ابزار ساخت موارد استعمال تركيبي Gis نياز است تا مدلهايي را كه ممكن است در دسترس نباشند مشخص كند . ما اين ابزار را بر اساس سيستم معماري server / cleint و سيستم هاي مديريتي منطقي و مدل تهيه می شود .

3.4.جريان تكنولوژي

روش عملياتي اين سيستم مي تواند به سه قسمت تقسيم شود : پيش پردازش ، استخراج اطلاعات طغيان آب و تخمين ارزيابي بحران سيل و تحليل تصميم گيري .

1.3.4. پيش پردازش

درفلوچارت مدول سيستم پيش پردازش دو وظيفه اصلي وجود دارد . ابتدا ، همه داده هاي از يك گونه از منبع ثبت شده بصورت دقيق از طريق تصحيح هندسي ايجاد شده تا بتوانند در محيط Gis قرار بگيرند و روي تحليل و پايش ديناميكي سيل ثبت شوند . مجموعه داده هاي مورد استفاده در اين فرآيند شامل تصاوير ديجيتالي ماهواره ( از قبيل RadarSat و hand Sat ، spot و .... ) مدل ديجيتالي ارتفاعي ، دستگاه داده ها ، اطلاعات اقتصادي ، اجتماعي نقشه هاي توپوگرافي در اين پروسه ، ثبت هر نوع اطلاعاتي مشكلات خاص خودش را دارد . ثبت تصاوير رادار مشكلات بيشتر و صرف وقت زيادي طلب مي كند . فاكتورهايي كه زمان ثبت را افزايش مي دهند شامل : اثرات جابجايي دوپلر ، سطوح بالاي صدا و تصاوير موزائيك است . زمان مورد نياز براي ثبت تصوير مي تواند بصورت بسيار موثري بوسيله ذخيره سازي يك مجموعه از تصاوير ثبت شده بهبود يابد . اين تصاوير ثبت – زميني سپس مي توانند براي ثبت تصوير به تصويردر هر دستگاه داده اي جديد مورد استفاده قرار بگيرند . اگر تصاوير ذخيره شده با وضوح بالا تهيه شده باشند دقت ثبت بالا مي رود . وظيفه دوم ايجاد تفسير آسانتر تصوير از طريق بهبود دادن تصاويروتركيب تصاوير تا اطلاعات سيل از تصاوير بهبود يافته استخراج شوند .

2.3.4.استخراج اطلاعات زمين پوشيده از آب و تخمين بحران سيل

شناسايي و استخراج اطلاعات سيل از تصاوير پرداخت شده از وظايف اين سيستم است . وظيفه ديگر تخمين درجه     شدت سيل در مورد اندازه و انواع نواحي سيل زده ( جاده ها ، شهرها ، مزارع و . . .) تصاوير رادار و نوري براي كشف طبقه بندي و مدل كردن طرح ، تحليل مي شوند . فرآيند inter rometric سيگنال مركب تصاوير رادار براي تمايز مناطق آبي مورد استفاده قرار مي گيرد . به منظور تمايز بين آب و غيرآب ، متدهاي طبقه بندي نظارت شده و نظارت نشده در تصاوير سيل استفاده مي شود . براي تخمين نواحي زيرآب و گسترش آسيب ما با استفاده از ابزار تحليل فضايي نرم افزار ERDAS Images يك مدل مي سازيم ( مدلسازي ) مدل دو قسمت دارد . اول مناطق آبي و غيرآبي جدا مي شوند . پس از تطبيق تصاوير سيل زده و غيرسيل زده نواحي زيرآب رفته محاسبه مي شوند .

  • اگر يك پيكسل بر روي هر دو تصوير سيل زده و غير سيل زده ، نقطه عدم وجود آب باشد آن نقطه بعنوان خشكي شناخته مي شود .
  • اگر يك پيكسل بر روي هر دو تصوير سيل زده و غير سيل زده ، آب باشد بعنوان آب نرمال شناخته       مي شود .
  • اگر يك پيكسل بر روي تصاوير سيل آب باشد اما بر روي تصاوير غيرسيل ، غيرآب باشد بعنوان منطقه زيرآب شناخته مي شود .

بااستفاده از تفسير تاثير متقابل تصاوير ، اطلاعات فراواني از سيل را مي توان از تصاوير غني شده استخراج كرد . دقت سطح زيرآب رفته از تصاوير بستگي به چگونگي تعريف سطح نرمال آب منطقه دارد . بر همين اساس مفهوم  هشدار گسترش آب  بعنوان يك استاندارد براي اندازه گيري سطح غوطه ور واقعي معرفي شده است .

محتواي خروجي اطلاعات سيل از مدول بصورت زير هستند :

  • محل ، گسترش و كل سطح واقعي بخش زيرآب در تصاوير و جداول .
  • تصاوير واقعي غوطه ور شده مرزهاي استاني و جداول سطوح غوطه ور در استانهاي مختلف و نقشه كاربردي اراضي نواحي زيرآب رفته مرزهاي استان و جداول زيرآب رفته در استانهاي مختلف و انواع كاربردهاي اراضي آنها .

3.3.4.ارزيابي سيل و تحليل تصميم گيري

وقتي سيلهاي جدي در نقاطي از كشور رخ دهد . دولت محلي خسارت را به دولت مركزي گزارش می كند . براي دريافت بودجه بيشتر ، دولت محلي معمولا ارقام بزرگتري را اعلام مي كند , اين عمل دولت مركزي را براي تصميم گيري صحيح دچار مشكل مي كند . تصميم گيرندگان براي برنامه ريزي كنترل سيل ، امداد سانحه ، بازسازي ، آسيب و خسارات ايجاد شده بوسيله سيل بايستي خسارات را دقيق اندازه گيري و سريع ارزيابي کنند  .

4.4. محصولات و عملكرد NPOIS

مهمترين محصول سيستم گزارش اطلاعات سيل ، همراه با تصاوير سيل ، نقشه هاي كاربري زمينهاي زيرآب رفته و جداول آنهاست . اين محصولات ( خروجي ها ) مي توانند مكان ، گستردگي زمان غوطه وري ، شدت ، ديناميك سيل، نقاط ضعف و شكست سيستمهاي كنترل سيلاب و پيشنهادات لازم براي استحكامات كنترل و كاهش خطر سيل را نشان دهن و سيستم مورد نياز مقابله و اطلاعات دقت عملكرد سيستم را مشخص كند . سيستم تشخيص مقابله بصورت زير است :

  • 2 تا 3 ساعت براي گزارش اطلاعات سيل پس از ورود اطلاعات AVHRR
  • 8 ساعت براي گزارش اوليه پس از ورود اطلاعات SAR ، Radar SAT .
  • 24 ساعت براي گزارش جزئيات پس از ورود اطلاعات SAR ، Radar SAT .
  • 2 روز براي گزارش جزئيات ( فرآيند موزائيك عكسها كه عملي سخت و وقت گير است ) پس از ورود اطلاعات هوايي SAR .

دقت تشخيص اطلاعات بصورت زير است :

  • دقت تفسير اشياء زيرآب رفته بيشتر از 95% است .
  • دقت سطح نواحي زير آب رفته 90 تا 95 % است .
  • دقت موقعيت حدود سيل 1 تا 2 پيكسل است .

 

5.پايش سيل سد بلوم هوف (آفريقاي جنوبي)

       رودخانه VAALيكي از گسترده ترين سيستمهاي رودخانه اي در آفريقاي جنوبي است.كه آب را براي مناطق مسكوني و صنعتي اين كشور فراهم مي كند .

       در گذشته ماموران جهت مديريت سيلابها مجبور بودند به اطلاعات بدست آمده از نگهبانان و افراد شخصي تكيه كنند . كه غير دقيق و غير قابل اطمينان بود. كه نتيجه آن مديريت ضعيف و خطرات جدي براي اموال و جان مردم بود.در اواسط 1970 از سيستم ارتباط راديويي VHFو HF استفاده شد.در اوايل سال 1986 از يك شبكه راديويي زميني براي كنترل سيل استفاده شد. كه در سيل 1988 عملكرد خوبي از خود نشان داد.

 

1.5.هدف سيستم پايش

       ايجاد پايش مداوم جريان رودخانه و انتقال داده ها ي به روز, به مركز كنترل سيل.

       ايجاد هشدار اوليه براي هيدرولوژيستها از شرايط خطرناك در شاخه هاي رود خانه سد

2.5.آلترناتيوها

   بخاطر آسيب پذيري شبكه هاي زميني و امكان عمليات خرابكاري از جايگزينهاي زير استفاده مي شود.

  • خطوط زميني ارتباط از دور و شبكه تلفن عمومي
  • شبكه زميني VHF راديويي
  • شبكه فاصله از دور راديويي
  • سيستم ارتباط ماهوارهاي

3.5.شرح سيستم

15 ايستگاه اندازه گيري در طول رود خانه و شاخه هاي اصلي  , 17 ايستگاه در سطح رود خانه vaal                 15ايستگاه در رودخانه  wilage ,  3 ايستگاه در پايين دست سد شرايط را مي سنجند.

اين ايستگاهها اندازه گيري اطلاعات زير را ثبت مي كنند :

  • درجه حرارت سطح آب
  • جريان آب
  • بارندگي

ايستگاههاي سد نيز علاوه بر موارد فوق سرعت متوسط و جهت متوسط باد را اندازه مي گيرند .

 

6.پايش سيل در آمريكاي جنوبي با استفاده از ماهواره هاي Nimbus  و  لند ست NOAA  

اندكي پس از پرتاب لندست در سال 1972 تصاوير آن به منظور پايش سيل مورد توجه هيدرولوژيستها قرار گرفت.از داده هاي چند طيفي با پهناي 185 كيلومتر و توان تفكيك زميني86 متر نقشه نواحي سيل زده با مقياس 25000/1 تهيه مي شود.در آرژانتين علاوه بر استفاده از ماهواره هاي لندست (1و2) از تصاوير NOAA    كه داراي قدرت تفكيك راديو متريك بالايي است  (AVHRR) استفاده مي شود.اطلاعات پوياي رنگي مناطق ساحلي (CZCS) در دسترس هستند.كه پس از سيل استفاده مي شوند.CZCS NV در 6 باند راديو متريك باswath      (رد پا ي) 1.636 كيلو متر ، قدرت تفكيك زميني 825 متر و بصورت نادير هستند.

(قدرت راديو متريك : تعداد درجات خاكستري كه سنجنده مي تواند ثبت كند. هر چه تعداد درجات خاكستري بيشتر باشد وضوح و شفافيت تصوير بيشتر است).

 

7.پايش سيل در هيماليا(هندوكش)

تغييرات آب و هوايي در نيمه اول قرن بيستم تاثيرات زیادی  بر يخچالهاي كوهستانها داشته است.بسياري از يخچالها بسرعت ذوب شده و درياچه هاي يخي زيادي تشكيل داده اند .بخاطر ذوب اين يخها امكان ايجاد سيلهاي ناگهاني وجود دارد.

 به همين دليل اين يخجالها بايستي پايش شوند. اين سيلها بيشتر در جنوب آسيا در منطقه هيماليا در نپال رخ مي دهند. كه معمولا موجب خسارات زيادي مي شوند. در حال حاضر انستيتوي  تكنولوژي آسيا  با كمك مركز بين المللي كوهستان نپال در حال تاسيس مركزي براي پايش سيل در كوههاي هندو كش است.

اين مركز از ابزارهاي اطلاعاتي مدرن مثل سنجش از دور وGIS استفاده خواهد كرد.

 

8.پايش سيل بنگلادش

كشور بنگلادش در راستاي همكاريهاي بين المللي و و منطقه اي تلاش ميكند . و يك برنامه عملياتي با مشارکت26 شركت و با كمك بانك جهاني در دست اقدامدارد . در ارتباط با پيش بيني ها يك شبكه از ايستگاههاي هيدرولوژيكي از طريق  ارتباط از دور يا لينك هاي دور نويس توسط اداره تو سعه آب اين كشور ايجاد شده است . داده هاي هيدرولوژيكي مثل دبي،عمق آب ،و ركورد هاي بارندگي در دسترس هستند.براي انجام فرايند پيش بيني تفسير داده هاي تاريخي صورت مي گيرد. در رود خانه هاي اصلي همبستگي عمق آب و دبي  بين ايستگاههاي بالادست و پايين دست لازمست.براي رودخانه هاي با حوزه كوچك رابطه بارندگي- رواناب با روشهاي همبستگي سيل بصورت وسيع مدلسازي شده است.

تخمين بارندگي را مي توان از تصاوير ماهواره اي انجام داد. و اين ميتواند بعنوان ورودي اين مدلها استفاده شود. سالانه اين كشور دچار سيل مي شود. در سيلهاي بحراني مانند 1998 بيش از نيمي از اين كشور دچار آب گرفتگي شد. ايستگاه پيشرفته زميني هواشناسي با كمك مالی آمريکادر بنگلادش تاسيس شد. اين ايستگاه قادر است اطلاعات را از ماهواره هاي NOAA و GMS در زمان وقوع مجدد  سوانح دريافت كند. اين تصاوير براي پيش بيني حوادث مفيد هستند. پايش مناطق سيل زده توسط ماهواره های نوری اگر آسمان عاري از ابر باشدامکانپذيراست . تصاوير ماهواره هاي NOAA  به منظور مشخص كردن مناطق سيل زده به منظور پردازش در اختيار كامپيوتر قرارمی گيرند.

علت عمده سيل در بنگلادش بارندگي هاي خيلي شديد  در حوزه هاي رودخانه هاي اين كشور به علت قرار گرفتن در كمربند موسمي است.

جدا از علت اصلي فاكتورهايي كه ممكنست سيل در اين كشور را بصورت بدتري درآورد عوامل زير هستند:

  • ذوب برف در هيماليا
  • تغييرات هيدرو لوژيكي در حوزه براهاما پوترا
  • سالانه2.4 ميليون تن رسوبات حمل شده بوسيله سيستم رود خانه اي كه از حجم رودخانه مي كاهد .
  • جنگل زدايي
  • ساخت بدون برنامه راهها – راه آهن  - سدها و ايجاد موانح در مقابل جريان آب

 

9.پايش فضايي سيل ها در قزاقستان

سيل در قزاقستان بر زندگي افرادي كه در سا حل رود خانه ها ي بزرگ زندگي مي كنند .بسيار تاثير گذار است. گاهي اوقات حجم آب به صد برابر حالت نرمال مي رسد . از سال 2002 سيستم پا يش سيل (FLOMIS) در قزاقستان راه اندازي شده است .كه امكان دريافت تصاوير فضايي از سرزمينهاي در خطر زياد سيل زدگي را فراهم ميكند.

تكنولوژي FLOMIS در زير شرح داده ميشود.

1.9. فرآيند رمزگشايي

اين عمل نياز مند علامتگذاري دقيق حد آب با خشكي است.استفاده از ابزارهاي زير اين هدف را ميسر مي سازد:

  • باند طيف مرئي (vis) ، آب بالاترين ضريب جذب را دارد .در ساعات روز تصاوير آبهاي سطحي نسبت به خشكي تيره تر هستند.
  • در باند نزديك مرئي  انعكاس آب از حالت مرئي كمتر است . و براي زمين مرطوب نزديك صفر است.
  • آب داراي تاخير حرارتي بالاست. بنابراين آبهاي سطحي در شب از زمين گرمتر هستند و در روز سرد تر هستند.

لازم به ذكر است كه ساختار شرايط طبيعي مرز نواحي سيل زده تحت تاثير فاكتور هاي زيادي است.اول از همه همراه بودن سيل با پوشش ابر ، سايه ابرو خورشيد بر روي سطح آب كه موجب مشكلات بيشتري مي شوند.

2.9.تكنولوژي پايش سيل      

دياگرام FLMOIS شامل 3 قسمت اصلي است . بلوك بكار گرفتن نقشه  پيش بيني (شبيه سازي) و تحقيق يا تاييد.

در بلوك بكار گرفتن نقشه از بررسي روزانه بستر رودخانه ها استفاده مي کنند. كه در برگيرنده قسمتهاي مرتب شده در روسيه است. تصاوير شبانه NOAA AVHRR (وضوح1.1 كيلو متر) و  Modis Terraeos-AM(وضوح250متر )و ماهواره روسي Meteor-3m (با70ردپایكيلو متر و وضوح37 متر)براي پايش سيل بكار گرفته مي شوند..اگر پوشش ابر دايمي باشدبراي قسمتهاي مهم تصاويري از RADARSAT-1(حالت استاندارد)سفارش داده مي شود.مهمترين مانع براي استفاده از تصاوير رادار ست قيمت بالاي آنهاست. پس از پردازش تصاوير- نقشه پوشش (ماسك)مناطق سيل زده براي هر 12ساعت ساخته مي شود.سپس اين نقشه ها توسط پست الکترونيکیl براي استفاده كننده گان (آژانس هاي اضطراري)ارسال مي شوند.نواحیسيل بصورت متفاوتي كه ناشي از سطح آب در شرايط نرمال و سيل است مشخص مي شوند.  بلوك پيش بيني براي شبيه سازي شرايط فوق العاده خطرناك مناطق بكار مي رود.كه از معادلات دو بعدي براي شبيه سازي استفاده مي شود.

 

10.پايش سيل  در دره رودخانه سنگال ،  نتايج اوليه بر اساس داده هاي SAR PRI

در اين كشور از داده هاي SARماهواره ERS2 براي نقشه سازي گسترش سيل استفاده مي شود. تغيير عكسها با استفاده از آخرين تصاوير قبل از سيل بعنوان مرجع ايجاد مي شود . بر حسب زمان شش كلاس متفاوت از مناطق از روي عكسها مشخص مي شود.با تغييراتي كه روي تصاوير قبل و بعد از سيل انجام مي شود سطح آبي و خشكي مشخص مي شود.مقايسه نتايج طبقه بندي شده از تصاوير SAR در مدت سيل با نتايج طبقه بندي شده لندست بر حسب آب- خشكي-و گياه به منظور تاييد اهداف دقت 97 در صد را نشان مي دهد.  پروفيل مناطق زير آب رفته با GPSتفاضلي اندازه گيري مي شود. كه براي تاييد مناطق سيل زده كه توسطSAR تعيين شده اند نيز بكار مي رود.

 

11.پايش سيل در دلتاي Mekong river (ويتنام ) با استفاده از داده هاي SAR ERS

ويتنام يكي از مستعد ترين كشورها از لحاظ سوانح مرتبط با آ ب است.

روش دريافتی مواجارادار تابع سختي (زبري) سطح و ثابت نا رسايي خاك است. شدتامواج  كه از داده هاي SAR دريافت مي شود . متغيري است كه تابع رطوبت خاك و زبري سطح است. وقتی كه سطح زمين پوشيده از آب است. از سطح آب با زتابش كم صورت مي گيرد. براي افزودن سطوح سيل زده يك تكنيك چند زمانه مورد استفاده قرار مي گيرد. اين تكنيك از تصاوير سياه و سفيد رادار در مناطق يكسان در زمانهاي مختلف استفاده كرده وبه رنگهاي اصلي (قرمز- آبي- سبز)تا يك رنگ تركيبي ايجاد كند.تصاوير بدست آمده بوضوح تغييرات سطح زمين را نشان مي دهد.ظاهر رنگها دوره اي را كه تغييرات اتفاق افتاده را نشان مي دهد.

12.نتيجه گيری:

امداد سوانح يک موضوع تحقيقی مهم در تشخيص توسعه اجتماعی پايدار است.در سالهای اخير بکار گرفتن وسايل پيشرفته , تهيه تصاوير دقيق کمک بسياری به مديران بحران کشورها در انجام بهتر مسئوليتشان کرده است.

تجارب کشورهای مختلف نشان می دهد که استفاده از روشهای مدرن آسيب پذيری آنها را در مقابل سيل کم و قدرت تصميم گيری آنها را بصورت قابل توجهی بالا برده است.  در کشور ما جز در موارد جزئی از ماهواره برای پايش سيل استفاده نشده است.که با توجه به ميزان خساراتی که هر ساله به کشور ما وارد می شود بکارگيری روشهای نوين بسيار مفيد خواهد بود.

 

 

 

12. منابع و مراجع

 

 

 

[1] Choudhury A. M "  Monitoring and forecast of disasters in bangladesh using remote sensing technology ".

[2]Honda, K., Canisius, F.X.J., Sah, B.P. (1997) , " Flood Monitoring in Central Plane of Thailand Using JERS-1 SAR data" Proceedings of the 18th Asian Conference on     Remote sensing, 20-24 October, Kuala Lumpur.

[3] sandholt Inge, "flood monitoring in the Senegal river vally".

[4]Jiquan zhang,chenghu zhou,kaiquin Xu(2002), "flood monitoring and evaluation in china" published by pergamon journal.

[5]L.spikvak,O.Arkhipikin- V.Pankratov-I.Vitkovskaya-(2004), "space monitoring of floods in kazakhestan", published by elsvier journal.

[6]Marouane Temimi, , Robert Leconte, Francois Brissette and Naira Chaouch    Flood monitoring over the Mackenzie River Basin using passive microwave data Received 21 October 2004;  revised 23 June 2005;  accepted 24 June 2005.  Available online 27 September 2005.
[7]Mnanike Nassor  "operational flood monitoring in Tanzania using Cold Cloud Duration (CCD) from meteosat satellites".

[8]Nguyen thi tan thanh, "flood monitoring and forecasting in vietnam" presented at asian water cycle symposium,tokeyo.2-4 nov.2005, published by Elsevier.

[9] Shafiee Mardiana , Ahmad Azman  and Kadir Osman (2000) " Capability Of Radarsat Data In Monsoon Flood Monitoring".   

[10]Shafiee, M., Ahmad A., and Kadir, O., (2000), "Capability Of Radar-sat Data In Monsoon Flood Monitoring", Malaysia Centre For Remote Sensing (MACRES)13, Jalan Tun Ismail 50480 Kuala Lumpur, Malaysia.

 [11]Timothy C  Hasan, Khaled  Flood and coastal zone monitoring in Bangladesh with Radarsat ScanSAR: Technical experience and institutional challenge".

 


این مقاله توسط آقایان مهرداد نظريها، علی  ماهرو بختياری و حسين ظفری در نخستین کنفرانس فناوری اطلاعات مکانی و مدیریت در حوادث طبیعی سال 1385 در محل سازمان نقشه برداری کشور ارائه گردیده است.

1392/06/24