Investigating the reliability of digital surface models and their impact on rockfall studies and the analysis of sliding mass movement

Abstract

Rockfalls pose significant risks to both people and the environment, compelling us to thoroughly understand their dynamics in order to design and implement effective mitigation strategies. This thesis aims to investigate the reliability of Digital Surface Models and their impact on the study of rockfalls and the movement of sliding masses. The study of rockfall evolution was conducted using multiple DSMs. Specifically, freely available Digital Surface Models DSMs or Digital Elevation Models (DEMs) such as ALOS AW3D30 DEM, Aster GDEM SRTM DEM and TanDEM_X were used, along with digital elevation data from the Greek Cadastral, DEMs created from the digitization of contour lines from topographic maps, Digital Surface Models (DSMs) from photogrammetric processing of aerial photographs, and DSMs derived from interferometric processing of radar images. Particular emphasis was placed on understanding distinguishing between Digital Elevation Models (DEMs) and Digital Surface Models (DSMs), and to assessing the influence of vegetation on the calculation of sliding mass movement. Simultaneously, aiming for a more detailed investigation of rockfalls and the exploration of their kinematic behavior, free software was employed. By simulating the movement of the displaced mass using a variety of data, including DEMs, these software applications contribute to the understanding of the rockfall occurrence and aid in evaluating the accuracy and precision of the results. Additionally, they contribute to the knowledge of the movement of a potentially unstable mass and, consequently, to the estimation of the risk in rockfall-prone areas and the design of prevention measures.

Οι κατολισθήσεις παρουσιάζουν σημαντικούς κινδύνους τόσο για τους ανθρώπους όσο και για το περιβάλλον, οδηγώντας μας στην επιτακτική ανάγκη για ενδελεχή κατανόηση της δυναμικής τους προκειμένου να σχεδιαστούν και υλοποιηθούν αποτελεσματικές στρατηγικές μετριασμού τους. Η διατριβή αυτή έχει ως σκοπό την διερεύνηση της αξιοπιστίας των Ψηφιακών Μοντέλων Επιφανείας (ΨΜΕ) και της επίδρασης τους στη μελέτη των κατολισθήσεων και στη μελέτη της κίνησης της ολισθαίνουσας μάζας. Η μελέτη της εξέλιξης των κατολισθήσεων έγινε με την χρήση ολών των διαθέσιμων για την Ελλάδα ΨΜΕ ή/και Ψηφιακών Μοντέλων Αναγλύφου (ΨΜΑ)(DSMs-DEMs). Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν ελεύθερα διαθέσιμα ΨΜΑ όπως το ALOS AW3D30 DEM, Aster GDEM SRTM DEM και TanDEM_X, ψηφιακά υψομετρικά δεδομένα από το κτηματολόγιο, ΨΜΕ το οποίο δημιουργήθηκε από την ψηφιοποίηση των ισοϋψών καμπυλών από τοπογραφικούς χάρτες, ΨΜΕ από φωτογραμμετρική επεξεργασία αεροφωτογραφιών, καθώς και ΨΜΕ που προκύπτουν μέσα από συμβολομετρική επεξεργασία εικόνων ραντάρ. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στη διάκριση μεταξύ ΨΜΑ και ΨΜΕ και στην επίδραση που έχει η βλάστηση στον υπολογισμό της κίνησης της ολισθαίνουσας μάζας. Παράλληλα, στοχεύοντας στην λεπτομερέστερη έρευνα των κατολισθήσεων όσο και στην διερεύνηση της κινηματικής τους συμπεριφοράς αξιοποιήθηκαν ελεύθερα λογισμικά, τα οποία λαμβάνοντας μια σειρά δεδομένων (συμπεριλαμβανομένων των ΨΜΑ (DEM) προσομοιώνουν την κίνηση της μετακινούμενης μάζας. Η διαδικασία αυτή συμβάλει τόσο στην γνώσης της κίνησης, η οποία έλαβε χώρα κατά την εκδήλωση του κατολισθητικού γεγονότος όσο και στην αξιολόγηση της ορθότητας και ακρίβειας των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από τη χρήση των συγκεκριμένων λογισμικών. Επιπροσθέτως, συντελεί στην ανάπτυξη γνώσης της κίνησης μιας εν δυνάμει ασταθούς μάζας και κατ’ επέκτασιν στην εκτίμηση του κινδύνου μιας κατολισθαίνουσας περιοχής και στον σχεδιασμό μέτρων πρόληψης.