ANALIZA POPLAV Z UPORABO SATELITSKIH POSNETKOV – PRIMER HUDOURNIŠKE POPLAVE V SELŠKI DOLINI LETA 2007
ANALYSIS OF FLOODS USING SATELLITE IMAGES – CASE STUDY OF THE 2007 TORRENTIAL FLOOD IN THE SELŠKA VALLEY

Peter Lamovec, Matjaž Mikoš

DOI: 10.15292/geodetski-vestnik.2011.03.483-494

 

Izvleček:

V Geodetskem vestniku št. 54/2010-4 je bil predstavljen postopek strojnega učenja za določitev poplavljenih območij ob poplavah v Železnikih leta 2007 na podlagi satelitskih posnetkov SPOT. V tokratnem prispevku je analizirana uporabnost teh poplavljenih površin, prepoznanih na podlagi satelitskih posnetkov, za nadaljnjo hidravlično analizo. Na šestih izbranih merilnih mestih v strugi Selške Sore so bile določene hitrosti in pretoki reke. Raziskava je pokazala, da natančnost določitve poplavljenih območij na podlagi satelitskih posnetkov omogoča nadaljnje določanje hidravličnih parametrov. Za njihovo natančno določitev pa je potrebna tudi zadostna natančnost preostalih podatkovnih slojev. V našem primeru je bil uporabljen model DMV ločljivosti 12,5 metra, ki na razgibanem terenu s hitro spreminjajočimi se višinami ne omogoča dovolj natančnega izračuna hidravličnih parametrov. Velikost celic 12,5 m × 12,5 m namreč ne omogoča določitve površin pretočnega prereza, omočenega oboda in naklona z zadostno natančnostjo. Zaradi tega izračunani hidravlični parametri (pretočni prerez, omočeni obod, hidravlični radiji, nakloni dna, hitrosti in pretoki) odstopajo od pričakovanih vrednosti.
V prvem delu prispevka je podanih nekaj osnovnih informacij o daljinskem zaznavanju in različnih tehnikah njegove uporabe. Bralec se seznani tudi z nekaj praktičnimi primeri uporabe daljinskega zaznavanja (zlasti satelitskega) za opazovanje naravnih nesreč.

Ključne besede: hudourniške poplave, satelitski posnetki, DMV, hidravlični parametri, pretok

 

Abstract:

An application of data mining for the determination of flooded areas was published in the Journal Geodetski vestnik (no. 54/2010-4). This paper analyses the usefulness of these results for further analyses of hydraulic parameters. The velocity and discharges were computed for six locations. The study showed that the flooded areas determined by satellite images can be used for further analyses. Nevertheless, other layers have to be sufficiently precise, especially the digital terrain model (DTM). DTM 12.5 was used. The study showed that DTM 12.5 is not precise enough. The observed area is very rough and the hydraulic parameters (cross sectional area of flow, wetted perimeter, hydraulic radius, river-bottom slope, flow velocity, discharge) cannot be detected with sufficient precision. Consequently, the calculated hydraulic radiuses, velocities and discharges are out of expectations.
In the first part of the article, some basic information about remote sensing and its techniques is presented. Some practical examples of their usage (especially satellite images) for the observation of natural disasters are also given.

Keywords: lash floods, satellite images, DTM, hydraulic parameters, discharge

 

Literatura / References:

Frappart, F., Do Minh, K., L’Hermitte, J., Cazenave, A., Ramillien, G., Le Toan, T., Mognard-Campbell, N. (2006). Water volume change in the lower Mekong from satellite altimetry and imagery data. Geophysical Journal International, 167(2), 570–584.
http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-246X.2006.03184.x

Glenn, N. F., Streutker, D. R., Chadwick, D. J., Glenn, D. T., Dorsch, S. J. (2006). Analysis of LiDAR-derived topographic information for characterizing and differentiating landslide morphology and activity. Geomorphology, 73(1-2), 131–148.
http://dx.doi.org/10.1016/j.geomorph.2005.07.006

Hong, Y., Adler, R., Negri, A. J., Huffman, G. (2007). Flood and landslide applications of near real-time satellite rainfall products. Natural Hazards, 43, 285–294.
http://dx.doi.org/10.1007/s11069-006-9106.x

International Charter Space and Major Disasters. Pridobljeno 4. 4. 2011 s spletne strani: http://www.disasterscharter.org/home.

Iverson, R. M. (2000). Landslide triggering by rain infiltration. Water Resources Research, vol. 36(7), 1897–1910.
http://dx.doi.org/10.1029/2000WR900090

Jemec, M., Mikoš, M. (2008). Pobočni masni premiki na satelitskih posnetkih SPOT: Primer območja Železnikov po vodni ujmi septembra 2007 (Slope mass movements on SPOT satellite images: A case of the Železniki area (W Slovenia) after flash floods in September 2007). Geologija, 51(2), 235–243.

Kokalj, Ž., Oštir, K. (2007). Land cover mapping using Landsat satellite image classification in the Classical Karst – Kras region = Ugotavljanje pokrovnosti krasa s klasifikacijo satelitskih posnetkov Landsat. Acta carsol., 36(3), 433–440.

Kokalj, Ž., Marsetič, A., Pehani, P., Oštir, K. (2008). Observation of torrential rains devastation in Slovenia. V: M. Oluić (ur.), Proceedings of the 1st International Conference on Remote Sensing Techniques in Disaster Management and Emergency Response in the Mediterranean Region. Zagreb: Croatian Academy of Sciences and Arts, HAZU, 181–190.

Komac, M. (2005). Napoved verjetnosti pojavljanja plazov z analizo satelitskih in drugih prostorskih podatkov. Ljubljana: Geološki zavod Slovenije.

Komac, M., Ribičič, M. (2006). Karta verjetnosti pojavljanja plazov v Sloveniji v merilu 1 : 250.000 (Landslide susceptibility map of Slovenia at scale 1 : 250,000). Geologija 49/2, 295–310.

Kosmatin Fras, M. (2001). Vloga fotogrametrije in prostorskih podatkov pri dokumentiranju naravnih katastrof – primer plazu pod Mangartom. Geodetski vestnik, 45(1-2), 62–71.

Lamovec, P., Oštir, K. (2010). Uporaba strojnega učenja za določitev poplavljenih območij – primer poplav v Selški dolini leta 2007. Geodetski vestnik, 54(4), 673–687.
http://dx.doi.org/10.15292/geodetski-vestnik.2010.04.661-675

Liu, Z., Huang, F., Li, L., Wan, E. (2002). Dynamic monitoring and damage evaluation of flood in north-west Jilin with remote sensing. International Journal of Remote Sensing, 23(18), 3669–3679.
http://dx.doi.org/10.1080/01431160010006953

Marchi, L., Borga, M., Preciso, E., Sangati, M., Gaume, E., Bain, V., Delrieu, G., Bonnifait, L., Pogačnik, N. (2009). Comprehensive post-event survey of a flash flood in Western Slovenia: observation strategy and lessons learned. Hydrological Processes, 23(26), 3761–3770.
http://dx.doi.org/10.1002/hyp.7542

Mason, D. C., Horritt, M. S., Dall'Amico, J. T., Scott, T. R., Bates, P. D. (2007). Improving river flood extent delineation from synthetic aperture radar using airborne laser altimetry. IEEE Transactions on Geosciences and Remote Sensing, 45(12), 3932–3943.
http://dx.doi.org/10.1109/TGRS.2007.901032

Mason, D. C., et al. (2010). Flood Detection in Urban Areas Using TerraSAR-X. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 48(2), 882–894.
http://dx.doi.org/10.1109/TGRS.2009.2029236

Mikoš, M. (1989). Metode vrednotenja srednjih pretočnih hitrosti vode v naravnih vodotokih. Gradbeni vestnik, 38, 16–23.

Mikoš, M. (1996). Vrednotenje pretočnih hitrosti voda v strmih hudourniških strugah. Gradbeni vestnik, 45, 85–90.

Mikoš, M., Brilly, M., Ribičič, M. (2004). Poplave in zemeljski plazovi v Sloveniji = Floods and Landslides in Slovenia. Acta hydrotechnica, 22/34, 113–133.

Mikoš, M. (2007). Upravljanje tveganj in nova Evropska direktiva o poplavnih tveganjih (Risk management and the new European Directive on flood risks). Gradbeni vestnik, 56, 278–285.

Nichol, J., Wong, M. S., Shaker, A. (2006). Application of high-resolution satellite images to detailed landslide hazard assessment. Geomorphology, 76(1-2), 68–75.
http://dx.doi.org/10.1016/j.geomorph.2005.10.001

Oštir, K., Veljanovski, T., Podobnikar, T., Stančič, Z. (2003). Application of satellite remote sensing in natural hazard management: the Mount Mangart landslide case study. International Journal of Remote Sensing, 24(20), 3983–4002.
http://dx.doi.org/10.1080/0143116031000103826

Oštir, K. (2006). Daljinsko zaznavanje, Ljubljana: Založba ZRC.

Podobnikar, T., Szekely, B., Hollaus, M., Roncat, A., Dorninger, P., Briese, C., Melzer, T., Pathe, C., Hofle, B.,Pfeifer, N. (2010). Vsestranska uporaba aero-laserskega skeniranja za ugotavljanje nevarnosti zaradi naravnih nesreč na območju Alp. V: M. Zorn, B. Komac, P. Pavšek, P. Pagon (ur.), Naravne nesreče 1: Od razumevanja do upravljanja. Ljubljana: Založba ZRC.

Rusjan, S., Kobold, M., Mikoš, M. (2009). Characteristics of the extreme rainfall event and consequent flash floods in W Slovenia in September 2007. Natural Hazards and Earth System Sciences, 9 (3), 947–956.
http://dx.doi.org/10.5194/nhess-9-947-2009

Singhroy, V., Mattar, K. E., Gray, A. L. (1998). Landslide characterisation in Canada using interferometric SAR and combined SAR and TM images. Advances in Space Research, 21, 465–476.
http://dx.doi.org/10.1016/S0273-1177(97)00882-X

Sodnik, J., Petje, U., Mikoš, M. (2009). Topografija površja in modeliranje gibanja drobirskih tokov. Geodetski vestnik, 53(2), 291–304.

Wang, Y., Koopmans, B. N., Pohl, C. (1995). The 1995 Flood in the Netherlands Monitored from Space – a Multisensor Approach. International Journal of Remote Sensing, 16(15), 2735–2739.

Yamaguchi, Y., Tanaka, S., Odajima, T., Kamai, T., Tsuchida S. (2003). Detection of a landslide movement as geometric misregistration in image matching of SPOT - HRV – data of two different dates. International Journal of Remote Sensing, 24(18), 3523–3534.
http://dx.doi.org/10.1080/01431160110111063

Yonghua, S., Xiaojuan, L., Huili, G., Wenji, Z., Zhaoning, G. (2007). A study on optical and SAR data fusion for extracting flooded area. Geoscience and Remote Sensing Symposium. IEEE International. 3086–3089.
http://dx.doi.org/10.1109/IGARSS.2007.4423497