Μεθοδολογία παρακολούθησης βραχοπτώσεων σε πρανή με τεχνικές επεξεργασίας βίντεο και εικόνων

Abstract

Το οδικό δίκτυο κυρίως σε περιοχές με έντονο ανάγλυφο περιβάλλεται από πρανή και ως εκ τούτου είναι επιρρεπές σε φαινόμενα βραχοπτώσεων που συχνά προκαλούν καταστροφή περιουσιών και υποδομών αλλά και ανθρώπινες απώλειες. Η συχνότητα εκδήλωσης του φαινομένου ιδιαίτερα σε ορεινές περιοχές είναι τέτοια που καθιστά απαραίτητη την παρακολούθηση των φυσικών και τεχνητών πρανών, ώστε να είναι δυνατή η έγκαιρη ανίχνευση της εκδήλωσης του φαινομένου για τη διακοπή της κυκλοφορίας ή/και την ενημέρωση των διερχόμενων οδηγών. Η ανίχνευση των βραχοπτώσεων μπορεί να γίνει, μεταξύ άλλων τεχνικών, μέσω της περιοδικής παρακολούθησης του ανάγλυφου του φυσικού εδάφους και της εύρεσης των διαφορών που έχουν προκληθεί λόγω της μετακίνησης των τεμαχίων βράχου. Στη διεθνή βιβλιογραφία έχουν προταθεί διάφορες γεωδαιτικές και γεωτεχνικές μέθοδοι ανίχνευσης των βραχοπτώσεων που χρησιμοποιούν εξοπλισμό όπως ρομποτικοί ολικοί γεωδαιτικοί σταθμοί, επίγειοι σαρωτές laser και επίγεια συστήματα συμβολομετρίας radar συνθετικού ανοίγματος (ground based interferometric SAR). Τα όργανα αυτά χαρακτηρίζονται από το υψηλό κόστος κτήσης γεγονός που καθιστά την χρήση τους εφικτή, κυρίως σε μεμονωμένες περιοχές ενδιαφέροντος. Στην παρούσα εργασία, μελετάται μία μεθοδολογία χρήσης τεχνικών ψηφιακής επεξεργασίας εικόνων και βίντεο για την αυτοματοποιημένη ανίχνευση βραχοπτώσεων, ως εναλλακτικού τρόπου στον εντοπισμό, παρακολούθηση και διαχείριση φαινομένων βραχοπτώσεων. Με την χρήση τεχνικών επεξεργασίας εικόνων μπορούν να παραχθούν Ψηφιακά Μοντέλα Εδάφους πριν και μετά τις μετακινήσεις των βραχοτεμαχίων από τα οποία μπορεί να ανιχνευθεί η μετατόπιση. Με την χρήση τεχνικών επεξεργασίας βίντεο μπορεί να καταγραφεί σε πραγματικό χρόνο η τροχιά των βραχοπτώσεων. Η μεθοδολογία που παρουσιάζεται συνδυάζει χαμηλό κόστος εξοπλισμού, ευελιξία και μειωμένο χρόνο κατά τη συλλογή και επεξεργασία των δεδομένων. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ανάλυσης δεδομένων που προέκυψαν από πειραματική διάταξη που αποτελείται από δύο κάμερες που καταγράφουν πτώσεις βραχοτεμαχίων σε ένα τεχνητό πρανές. Η μεθοδολογία που εφαρμόστηκε συνοψίζεται σε πέντε βασικά βήματα: 1. Λήψη και προ-επεξεργασία εικόνων και δεδομένων βίντεο, 2. Παραγωγή και επεξεργασία των τρισδιάστατων μοντέλων για τον εντοπισμό των μετακινήσεων λόγω βραχοπτώσεων, 3. Επεξεργασία των βίντεο για τον εντοπισμό της τροχιάς των βραχοτεμαχίων, 4. Σύζευξη των ψηφιακών μοντέλων εδάφους και των τροχιών πτώσης με δεδομένα γεωφώνων, 5. Βελτιστοποίηση αποτελεσμάτων για τον περιορισμό των σφαλμάτων ανίχνευσης (false alarms).