Extracción de zonas de flujos de detritos mediante teledetección satelital

Los flujos de detritos son torrentes que se forman cuando las fuertes lluvias o inundaciones saturan y diluyen el suelo arenoso y suelto en zonas montañosas. Se distribuyen ampliamente en regiones con topografía y formas del relieve únicas en todo el mundo, y su poder destructivo es más extenso y severo que el de derrumbes, deslizamientos de tierra o inundaciones individuales. Los flujos de detritos representan una amenaza para la vida humana y la propiedad debido a sus mecanismos destructivos y de sepultamiento.

En el pasado, la investigación geológica de desastres sobre el terreno resultaba difícil en zonas poco pobladas con altas montañas y carreteras peligrosas. Sin embargo, los métodos de teledetección ofrecen ventajas como un amplio campo de visión, una rápida adquisición de datos, observación continua y la ausencia de restricciones topográficas, por lo que se han utilizado ampliamente en la investigación de desastres por flujos de detritos en los últimos años.

△Monitoreo remoto de flujos de detritos

La extracción de flujos de detritos se puede realizar en superpíxeles obtenidos mediante el método SLIC, utilizando índices espectrales relevantes para extraer las regiones de flujo de detritos.

Primero, la imagen se segmenta utilizando el método SLIC. Esto implica determinar el número de regiones segmentadas y distribuir uniformemente los puntos semilla dentro de la imagen en función de estas regiones. A continuación, se vuelven a seleccionar puntos semilla dentro del vecindario de cada punto semilla asignado, y se calculan los valores de gradiente de todos los píxeles en ese vecindario. El píxel con el gradiente más pequeño se reasigna como punto semilla para evitar que se establezca como punto de contorno. Se asigna una etiqueta de agrupamiento a cada píxel en función de una métrica de agrupamiento. Dado que cada píxel es buscado por múltiples puntos semilla, cada píxel tiene una distancia a sus puntos semilla circundantes. El punto semilla con la distancia mínima se selecciona como el centro del clúster para ese píxel. Luego se recalculan los centros de las regiones, y el agrupamiento se optimiza iterativamente en función de la métrica hasta que el error converge.

(a) K=100

(b) K=300

(c) K=500

△Segmentación de regiones basada en el método SLIC

Una vez generadas las regiones de segmentación, se calculan el índice de vegetación NDVI, el índice de agua mejorado PNDWI y el valor promedio espectral de cada banda para cada región segmentada. Con base en la interpretación visual del área de flujo de detritos en la imagen, se determina el rango de valores para el índice de vegetación, el índice de agua y los valores espectrales de cada banda en la región de flujo de detritos, y se establece un umbral para monitorear la región de flujo de detritos en el área de estudio.

La información sobre el área afectada por el flujo de detritos en Sanyanyu, condado de Zhouqu, prefectura autónoma tibetana de Gannan, provincia de Gansu, obtenida mediante inversión basada en este método, se muestra en la siguiente figura.