Αποτύπωση και μοντελοποίηση της γεωμορφολογίας και των διεργασιών της παράκτιας ζώνης μέσω επίγειου τρισδιάστατου σαρωτή και τεχνικών ανάλυσης εδάφους
Authors: Πανάγου Θεόδωρος 
Published: February 2022

Η παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζει τις δυνατότητες χρήσης του τρισδιάστατουεπίγειου σαρωτή (Terrestrial Laser Scanner-TLS) στη έρευνα της παράκτιας ζώνης. Η έρευναπραγματοποιήθηκε με δύο διαφορετικά συστήματα TLS, που χρησιμοποιήθηκαν χωριστά στοθαλάσσιο και στο χερσαίο τμήμα της.Στο θαλάσσιο τμήμα, ένα TLS πράσινου μήκους κύματος (GWTLS) χρησιμοποιήθηκεστην προσπάθεια προσδιορισμού της περι-παράλιας βυθομετρίας κάτω από καλέςατμοσφαιρικές συνθήκες και διαυγές θαλασσινό νερό. Αρχικά, τα σημεία βυθομετρίας πουμετρήθηκαν από το όργανο διορθώθηκαν ως προς την διάθλαση και στη συνέχειαγεωαναφέρθηκαν. Ακολούθως, εφαρμόστηκαν διαδικασίες φιλτραρίσματος, ώστε ναμοντελοποιηθεί σωστά η ακριβής βυθομετρική επιφάνεια. Εν συνεχεία, τεχνικές ανάλυσηςεδάφους πραγματοποιήθηκαν σε σχέση με μια επιφάνεια αναφοράς που προέρχεται απόκλασικές τεχνικές τοπογραφίας (γεωδαιτικό σταθμό). Η τελική ανάλυση έδειξε ότι τα βέλτιστααποτελέσματα αναφέρονται σε γωνίες πρόσπτωσης της ακτίνας laser από 35°έως 50°. Γιαγωνίες μεγαλύτερες των 65°οι μετρήσεις δεν είναι αποδεκτές, αν και μπροστά και κοντά στονσαρωτή η ακρίβεια των μετρήσεων θεωρείται αρκετά ικανοποιητική λόγω της υψηλής ισχύοςτου laser. Επίσης, με σάρωση υψηλής ανάλυσης έγινε εφικτή η καταγραφή τουμικροανάγλυφου του πυθμένα. Συστηματικές πειραματικές προσεγγίσεις αναμένεται ναβελτιώσουν την τεχνική ανίχνευσης βυθομετρίας, η οποία θα συνεισφέρει στη χαρτογράφησητων πολύ ρηχών νερών, ρηχών παλιρροιακών και δελταϊκών περιβαλλόντων, συμβάλλονταςστην ανάπτυξη υβριδικών συστημάτων παράκτιας παρακολούθησης και στη χρήση τους σεδιάφορες θαλάσσιες εφαρμογές.Στο χερσαίο τμήμα, η μελέτη επιχειρεί να αξιολογήσει την οπισθοχώρηση ενός παράκτιουκρημνού διπλής όψης που είναι εκτεθειμένος σε υποαέριες και θαλάσσιες διεργασίες. Οκρημνός περιορίζει μια από τις σημαντικότερες παραλίες ωοτοκίας θαλάσσιων χελωνών,εντός μιας προστατευόμενης θαλάσσιας περιοχής (Γέρακας, Ζάκυνθος). Μέσω της χρήσηςενός TLS έγινε συστηματική παρακολούθηση των μορφολογικών μεταβολών του κρημνού γιαμια περίοδο 2 ετών και τα ευρήματα συγκρίθηκαν με αυτά ιστορικών ορθοφωτογραφιών γιατην εκτίμηση του ρυθμού διάβρωσης του παράκτιου κρημνού τα τελευταία 20 χρόνια. Ηέρευνα επεκτάθηκε, με σύγκριση των παραπάνω αποτελεσμάτων με εκείνα που προέκυψαναπό μοντέλα εκτίμησης της διάβρωσης στη βάση του κρημνού λόγω της κυματικής δράσης.Χρησιμοποιήθηκαν τρία μοντέλα, ένα προηγμένο κυματικό μοντέλο, ένα μοντέλο διάβρωσηςτης εγκοπής του κρημνού και ένα αντίστοιχο αναλυτικό. Οι συγκρίσεις διατομών του κρημνούκαι οι υπολογισμοί των ογκομετρικών μεταβολών με τη χρήση των συλλεχθέντων καιιστορικών τοπογραφικών δεδομένων, έδειξαν μέση ετήσια οπισθοχώρηση περίπου 0.16 m γιατην περίοδο 1997-2016. Συγκριτικά, η παράκτια μοντελοποίηση υπολόγισε μια υποχώρησηπερίπου 0.23 m/έτος, ενώ οπισθοχώρηση της τάξης των 0.14 – 0.3 m/έτος προέκυψε από τηναναλυτική προσέγγιση. Αυτή η εύλογη απόκλιση από τα εμπειρικά αποτελέσματα τουμοντέλου πιθανότατα οφείλεται, μεταξύ άλλων, στο γεγονός ότι τα μοντέλα δεν λαμβάνουνυπόψη την προστασία της βάσης του κρημνού λόγω της συνεχούς απόθεσης / συσσώρευσηςυλικού από τη διάβρωση του ανώτερου τμήματος του. Το κυματικό μοντέλο χρησιμοποιήθηκεεπίσης για την εκτίμηση του ρυθμού οπισθοχώρησης του κρημνού υπό συνθήκες ανόδου τηςστάθμης της θάλασσας κατά 0.5 m, με τα αποτελέσματα να δείχνουν τετραπλάσια αύξηση σεσύγκριση με τον τρέχοντα ρυθμό υποχώρησης. Με βάση τα παραπάνω, και λαμβάνονταςυπόψη την έντονη σεισμικότητα της περιοχής μελέτης, φαίνεται ότι οι παράγοντες πουευθύνονται για την οπισθοχώρηση του παράκτιου κρημνού είναι η δράση των κυμάτων, οιεπιφανειακές ροές που προκαλούνται από βροχοπτώσεις και τα μικρο-κατολισθητικάφαινόμενα που οφείλονται στη σεισμική δραστηριότητα, η οποία μπορεί επίσης ναπροκαλέσει μεγάλη και ταχείας κλίμακας διάβρωση. Τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν τηνκρίσιμη αλληλεπίδραση αρκετών φυσικών παραγόντων σε συνδυασμό και με την κλιματικήαλλαγή, στην παράκτια διάβρωση, που μπορεί επιπλέον να έχει ως αποτέλεσμα την απώλειακρίσιμων ενδιαιτημάτων.Συμπερασματικά, οι τεχνικές που εφαρμόστηκαν στην παρούσα διατριβή, ημοντελοποίηση για την εξαγωγή βυθομετρίας από το GWTLS, καθώς και η συστηματικήπαρακολούθηση ενός παράκτιου κρημνού διπλής όψης (i) αναμένεται να αποτελέσουν τοεφαλτήριο για μια περισσότερο ολιστική προσέγγιση στις διεργασίες και στα προβλήματαέρευνας της παράκτιας ζώνης, (ii) μπορούν να συνεισφέρουν στη βελτίωση μοντέλωνδιαχείρισης της παράκτιας ζώνης, και (iii) ανέδειξαν διάφορα θέματα αλλά και δυνατότητεςτου TLS που είναι εφικτό να προσεγγιστούν κατά τη διάρκεια σχεδίασης μελλοντικώνερευνών.