Estimació de la magnitud – freqüència de corrents d’arrossegalls mitjançant tècniques geomàtiques: aplicació a la conca del Rebaixader (Pirineu Central)

PROJECTE O TESINA D’ESPECIALITAT Títol Estimació de la magnitud – freqüència de corrents d’arrossegalls mitjançant tècniques geomàtiques. Aplicació a la conca del Rebaixader (Pirineu Central) Autor/a Josep Bonet Marcé Tutor/a Marcel Hürlimann Ziegler Departament Enginyeria del Terreny, Cartogràfica i Geofísica Intensificació Data Juny 2013 2 3 Resum Un dels riscos geològics més importants al nostre país són els moviments de masses, concretament els corrents d’arrossegalls degut a la seva virulència; són fenòmens que poden mobilitzar grans quantitats de massa sense previ avís i a gran velocitat. Els danys més comuns relacionats amb aquests fenòmens són els talls de carreteres, degut a la ocupació d’aquestes per grans quantitats de terra, que poden desencadenar accidents de transit. En menor mesura també es donen casos d’enderrocament de ponts, preses i fins i tot l’arrossegament de poblacions. La present tesina està emmarcada en els projectes DEBRIS-CATCH i DEBRISTART que es van iniciar al 2009 a la Universitat Politècnica de Catalunya. Aquest projecte pretén determinar la perillositat dels corrents d’arrossegalls estudiant diferents conques del Pirineu central i oriental. La zona d’estudi d’aquesta tesina és el barranc del Rebaixader situat a la població de Senet (Alta Ribagorça). El barranc està situat sobre una antiga morrena lateral, formada per la glacera que ocupava la vall de l’actual riu Noguera Ribagorçana. L’erosió d’aquest material tant heterogeni i inestable és el que genera els corrents d’arrossegalls. A partir del monitoratge del barranc es pretenen determinar els factors determinants en la formació d’un corrent d’arrossegalls de tal manera que poguéssim crear un sistema d’alerta que avisés de la possible generació d’un corrent d’arrossegalls i permetés prendre les mesures pertinents. Aquesta tesina s’ha centrat en determinar mitjançant tècniques geomàtiques el volum de material que es mobilitza a la zona activa del barranc. Aquest volum aconseguit podrà comparar-se amb els valors obtinguts mitjançant la auscultació in-situ que es desenvolupa mitjançant la instrumentació instal·lada al barranc. Les tècniques utilitzades són el laser escàner terrestre de llarga distància (TLS) i la fotogrametria de manera que s’han creat diferents models digitals d’elevacions que s’han comparat entre ells i amb altres models existents (per exemple laser escàner aerotransportat). Les primeres experiències amb el laser escàner terrestre han posat en evidència les dificultats que generen tant la vegetació com les irregularitats del terreny (variació de la mida dels blocs, canvis de pendent, zones ocultes). Aquestes irregularitats ens han generat zones buides en els models digitals en les quals no s’han pogut obtenir dades. Tot i les dificultats per generar models continus finalment hem pogut estimar una taxa d’erosió anual d’aproximadament 17000m3/any que contrasta amb la de 15000m3/any obtinguda mitjançant el monitoratge del barranc. 4 5 Abstract One of the most important geological risks in our country are mass movements, specifically the debris flows due to his destructive force. Debris flows are phenomena that can mobilize large amounts of mass, at high speed and without warning. The most common problem associated with these phenomena are roadblocks due to the occupation of theses with large amounts of land, which can trigger traffic accidents. To a lesser extent there are also cases of bridges or dams being destroyed and even entire villages. This work is within the framework on the projects DEBRIS-CATCH and DEBRISTART that began in 2009 at the UPC (Polytechnic University of Catalonia). The aim of these projects is to determine how hazardous debris flows are by studying different basins of central and eastern Pyrenees. The area under study in this thesis is the gorge called “El Rebaixader” located in the town of Senet (Alta Ribagorça). The gorge is located on an old lateral moraine formed by the glacier that occupied the valley of the river Noguera Ribagorçana. The heterogeneous and instability of this material is what generates the debris flows. With the monitoring of the gorge is intended to determine the factors affecting the formation of the debris flows so that we can create a warning system that alerts people to the possible generation of a debris flow and allows appropriate measures to be taken. This thesis has focused on determining the volume of material that has been eroded using geomatic techniques. The Volume obtained can be compared with the values obtained by the instrumentation installed in the gorge. The techniques used are long distance terrestrial laser scanning (TLS) and photogrammetry. Using these techniques we have created several digital elevation models that can be compared with other existing models (for example the airborne laser scanner). The first experiences with the terrestrial laser scanner show the difficulties generated by vegetation and soil irregularities (variation of block size, slope changes, hidden areas). These irregularities generate empty areas on the digital models in which data cannot be obtained. Despite the difficulties, we have finally generated continuous models to estimate an annual erosion rate of approximately 17000 m3/year that contrast with the 15000 m3/year by the monitoring of the gorge. 6 7 Contingut Resum....................................................................................................................................... 3 Abstract .................................................................................................................................... 5 1. Introducció ........................................................................................................................ 9 1.1. Motivació i problemàtica ........................................................................................... 9 1.2. Objectius ................................................................................................................... 9 1.3. Estructura de treball ................................................................................................ 10 2. Conceptes bàsics ............................................................................................................. 11 2.1. Moviments de massa ............................................................................................... 11 2.2. Corrents d’arrossegalls (Debris flow)........................................................................ 14 2.3. Dipòsits glacials ....................................................................................................... 16 3. Zona d’estudi .................................................................................................................. 17 3.1. Situació geogràfica................................................................................................... 18 3.2. Geologia .................................................................................................................. 19 3.3. Meteorologia ........................................................................................................... 22 3.4. Instrumentació ........................................................................................................ 23 4. Metodologia.................................................................................................................... 31 4.1. Fotogrametria.......................................................................................................... 32 4.2. Làser escàner terrestre (TLS) .................................................................................... 46 4.3. Làser escàner aeri (ALS) ........................................................................................... 57 4.4. Adaptar topografia .................................................................................................. 58 4.5. Models ICC .............................................................................................................. 59 4.6. Model IGN ............................................................................................................... 60 4.7. Discrepàncies .......................................................................................................... 61 5. Resultats ......................................................................................................................... 63 5.1. Canvi de volum glacera-actual ................................................................................. 63 5.2. Canvis de volum 1975-2011 ..................................................................................... 65 5.3. Canvis de volum 2005-2010 ..................................................................................... 68 5.4. Canvis de volum 2011-2012 ..................................................................................... 69 5.5. Canvis de volum primavera-tardor 2012 .................................................................. 70 5.6. Taxa erosió. ............................................................................................................. 72 6. Conclusions ..................................................................................................................... 77 8 7. Annex .............................................................................................................................. 79 7.1. Fotogrametria 1956. ................................................................................................ 79 7.2. Tercera campanya ................................................................................................... 80 8. Llistat de taules ............................................................................................................... 83 9. Llistat de figures .............................................................................................................. 85 10. Bibliografia .................................................................................................................. 87 9 1. Introducció 1.1. Motivació i problemàtica En les últimes dècades moltes zones muntanyoses han passat a ser zones d’alt interès turístic deixant en segon terme la seva naturalesa ramadera, amb aquest desenvolupament econòmic moltes poblacions han crescut de manera que estan molt més exposades als riscos geològics. El problema principal és la ocupació dels cons de dejecció dels torrents per al creixement de les poblacions o bé per a la ubicació d’equipaments com ara càmpings. La història està plena d’exemples on podem observar la virulència dels processos torrencials que desemboquen en corrents d’arrossegalls, possiblement el de més importància és la tragèdia del càmping de Biescas el 1996 on van morir 87 persones i 183 van resultar ferides (Alcoverro 1999). Els corrents d’arrossegalls són uns dels riscos geològics més importants a les zones muntanyoses i generalment actuen de sobte i sense previ avís de manera que és molt difícil evitar-ne les conseqüències. La única solució és aconseguir un ampli coneixement dels moviment de masses i de les seves causes, per tal de poder avaluarne els riscos. La majoria de corrents d’arrossegalls són provocats per episodis de pluja que desencadenen trencaments superficials que es transformen en corrents d’arrossegalls. La present tesina està emmarcada en els projectes DEBRIS-CATCH i DEBRISTART que es van iniciar al 2009 a la Universitat Politècnica de Catalunya. Aquest projecte consisteix en la instrumentació del barranc del Rebaixader situat a la població de Senet per tal d’avaluar-ne els processos desencadenants i la magnitud del corrents d’arrossegalls. 1.2. Objectius L’objectiu de la present tesina és la obtenció d’una taxa d’erosió anual ,mitjançant tècniques geomàtiques. Totes les tesines i els estudis realitzats en el barranc del Rebaixader fins al moment es basen en la obtenció de dades mitjançant la auscultació in-situ, i l’anàlisi d’aquestes dades per obtenir el volum estimat de cadascun dels episodis. En aquest cas hem realitzat escanejos de la superfície mitjançant aparells làser de tal manera que hem pogut crear Models digitals del terreny que ens permeten comparar les dades entres les nostres mesures i les obtingudes d’altres organitzacions com poden ser els vols periòdics de l’ICC (ICC = Institut Cartogràfic de Catalunya) o l’IGN (IGN = Instituto Geográfico Nacional), ja sigui amb tècnica de fotogrametria o Lidar aerotransportat (Lidar=Light Detection and Ranging). 16 2.3. Dipòsits glacials Els dipòsits glacials els trobem a les valls que han estat formades pel pas d’una glacera. Aquests valls glacials tenen una morfologia molt característica en forma de U, degut a l’erosió i l’acumulació de material que el moviment del gel ha provocats a les vessants de les muntanyes. Els dipòsits glacials són acumulacions de materials transportats i dipositats pel moviment de les glaceres. Aquests dipòsits també anomenats tils estan formats per materials angulars amb una gran heterogeneïtat i anisotropia, de manera que coexisteixen materials de totes les granulometries des d’argiles fins a graves grosses i grans blocs i estan disposats de manera totalment caòtica. Pel que fa a la potència dels estrats també és molt heterogènia ja que depèn de les característiques de la glacera i de l’orografia anterior a aquesta, apareixent amb molta freqüència les potències elevades. Els dipòsits glacials es poden classificar en dues categories diferents:  Tils d’ablació: dipòsits poc compactats i compressibles, que els trobem a les morrenes frontals, material que ha sigut empès per la glacera i que s’acumula just al davant d’aquesta, i a les morrenes laterals, formades pel material que s’ha anat acumulant als laterals de la vall reomplint els espais que queden buits.  Tils basals: format per materials sobreconsolidats i poc compressibles degut a que han estat comprimits pel pas de la glacera, aquests materials els trobem al fons de la vall formant les morrenes centrals o bé en les morrenes centrals que es formen a la intersecció de dues glaceres. Figura 3. Vall glacial. Font: Visual dictionary online. [Consulta: 25 maig 2013]. Disponible a: <http://visual.merriam-webster.com/earth/geology/glacier.php>. 17 3. Zona d’estudi El barranc del Rebaixader és un bon exemple de formació geològica deguda a la formació de corrents d’arrossegalls en una morrena lateral com a conseqüència de la glacera que ocupava la vall de Barravés durant la última glaciació. Si observem la Figura 4 podem identificar amb claredat la zona de sortida del moviment, el canal i la zona d’acumulació de material. La cota més alta, on trobem la cicatriu, és troba aproximadament a 1725 metres en uns replans que ens indiquen la cota màxima fins on s’elevava la glacera, la cota mínima a la confluència del barranc amb la vall del riu es troba a uns 1225 metres. Aquestes dades ens donen un desnivell d’uns 500 metres. Aquest desnivell comparat amb la distància entre la cicatriu i el con de dejecció, aproximadament uns 1100, ens donen una idea de la forta pendent que té el barranc. Figura 4. Identificació zones corrent d’arrossegalls. La zona d’estudi rep diferents noms segons a quina part ens referim, l’àrea font del corrent d’arrossegalls és anomenada l’Esbornada o la Runada i el canal i el con de dejecció s’anomenen el Rebaixader. El Barranc del Rebaixader no és l’únic de les seves característiques a la vall de Barravés. El barranc de la Baixada és el que va tenir un esdeveniment més proper. Situat al nord de la 18 població de Senet on va tenir el seu episodi més important el 3 d’agost de 1963 durant un fort temporal de pluja, en aquest cas el corrent d’arrossegalls va obstruir el pas del riu Noguera ribagorçana formant una presa natural que hores més tard és va trencar provocant una gran riuada aigües avall. Després d’aquest episodi el barranc de la Baixada està contingut i canalitzat per múltiples dispositius de retenció. 3.1. Situació geogràfica La zona d’estudi és el barranc del Rebaixader, situat al sud de la població de Senet (1340m). La població de Senet està ubicada a la vall de Barravés entre el barranc de la Baixada , el barranc de Rebaixader i el riu Noguera Ribagorçana. Senet està constituït com una entitat municipal descentralitzada que pertany al municipi de Vilaller situat uns quilòmetres riu avall i pertanyent a la comarca de l’Alta Ribagorça. Senet està comunicat per un camí rural asfaltat amb la població d’Aneto situada a l’altre costat de la vall i amb la N-230 que uneix Lleida i Vielha. Figura 5. Ubicació en un mapa de Catalunya. Font: ICC. 19 Figura 6. Detall d’ubicació del barranc del Rebaixader. Font: ICC. 3.2. Geologia El Rebaixader és troba a la zona axial pirinenca, constituïda per materials paleozoics. Durant la darrera glaciació (Pleistocè superior), la vall de la Noguera Ribagorçana va estar ocupada per una glacera de més de 25 quilòmetres de longitud, arribava fins gairebé al municipi de Vilaller, que va erosionar fortament la vall i va sedimentar tils en els vessants. La morrena del Rebaixader està formada per tils subglacials a la base i per tils supraglacials al sostre que passen lateralment a dipòsits de vessant formant les típiques terrasses de les morrenes laterals (Figura 7). Aquestes terrasses ens indiquen la cota fins on arribava el gel que en el nostre cas es pot estimar en uns 500 metres de gruix (Figura 8). Durant el període Holocè, aquests vessants amb forts pendents recoberts de tils esdevenen inestables i es produeixen tot un seguit de moviments de massa, dels quals el nostre cas n’és un exemple. 20 Pissarres i calcàries. Formació Rueda. Devonià inferior. Dipòsits periglacials degradats. Clasts angulosos, sorrers i lutites. Plistocè-Holocè. Glacis d’acumulació. Argiles amb còdols. Plistocè-Holocè. Moviments de massa. Bretxes, blocs i argiles. Plistocè-Holocè. Restes de dipòsits morrènics. Dipòsits caòtics d’argiles, llims, sorres, clasts i blocs. Plistocè-Holocè. Figura 7. Mapa geològic amb limitació esquemàtica de la zona d’estudi. Font: ICC. 21 Figura 8. Tall transversal de la morrena Font: Bordonau 1992. Figura 9. Detall de la zona superior del barranc. Es pot observar la capa vegetal i la diferencia de material a uns 5 metres de profunditat (canvi de color). 22 Els tils estan formats bàsicament per bloc i graves d’origen granític, amb una matriu lutítica i sorrenca. La base rocosa es pot observar als laterals del canal degut a la forta erosió conseqüència del pas dels corrents d’arrossegalls, aquesta base rocosa està formada bàsicament per pissarres. Figura 10. Fotografia on és pot observar la base de pissarres i els blocs de granit. 3.3. Meteorologia Els episodis de pluja van lligats al desencadenament d’inestabilitats a les vessants d’alta muntanya, concretament els episodis de fluxos es concentren principalment durant els episodis de pluja d’estiu d’alta intensitat i poca duració. Per aquest motiu fem un petit resum de la meteorologia de la zona posant èmfasi en la pluviometria. Als Pirineus centrals, on trobem el barranc del Rebaixader, la precipitació mitjana anual està establerta entre 1000 i 1400mm/any (Novoa 1984). Les pluges de certa intensitat als Pirineus centrals venen donades per diferents situacions meteorològiques:  Pluges ordinàries associades al pas de fronts freds o càlids, posant-se en contacte masses d’aire a diferents temperatures i humitats. Normalment no generen avingudes, però de manera poc habitual poden registrar intensitats elevades.  Pluges lligades a la topografia del Pirineu, la qual provoca l’ascens de masses d’aire humit situades al fons de les valls i que provenen del Mediterrani. La condensació d’aquestes masses d’aire provoquen precipitacions de certa intensitat i durada de poques hores. Es concentren als mesos de juliol i agost.  Pluges originades per vents de llevant que entren en contacte amb un front fred i provoquen fortes precipitacions a la primavera i a la tardor. 23 La precipitació mitjana anual a la població de Senet és aproximadament de 1200mm/any i no es pot establir una relació entre la freqüència i la intensitat de les precipitacions, ja que presenten molta variabilitat i no es disposen de series de dades de prou durada. 3.4. Instrumentació La instrumentació existent al barranc està localitzada a la zona del canal ja que és una zona per on flueix la massa quan és produeix un corrent d’arrossegalls. Els sensors permeten identificar quan és produeix un fenomen mitjançant l’anàlisi de les dades d’auscultació obtingudes pels geòfons i la comparativa de les fotografies obtingudes per la càmera. A més a més es van instal·lar dues estacions meteorològiques que permeten obtenir les condicions meteorològiques els dies que es produeix un esdeveniment. Davant la impossibilitat de connectar els aparells a la xarxa elèctrica tots els aparells instal·lats s’alimenten mitjançant plaques solars que carreguen les bateries instal·lades per tal d’emmagatzemar energia i permetre que els aparells funcionen amb poca insolació i durant la nit. La instrumentació al barranc consta de 4 geòfons, un ultrasò i una càmera fotogràfica. Geòfons Els geòfons són transductors de desplaçament, velocitat o acceleració que transformen un moviment en una senyal elèctrica. En el nostre cas s’han instal·lat transductors de velocitat que funcionen amb una bobina mòbil que oscil·la al voltant d’un imant induint un voltatge a la bobina proporcional a la velocitat d’oscil·lació. Aquesta oscil·lació de la bobina es pot equiparar a la velocitat de vibració del terreny quan es produeix un corrent d’arrossegalls. N’hi ha 5 d’instal·lats repartits al llarg de tot el canal, 4 collats a la roca mare i un collat a una caixa exterior que n’amplifica la freqüència. Ultrasò Els ultrasons són sensors que mesuren la distància que hi ha entre l’aparell i l’objecte més proper en una direcció determinada. El seu funcionament consisteix en emetre ones sonores d’alta freqüència i captar-ne l’ona rebotada. Per determinar la distància calcula el temps entre l’emissió de l’ona i la seva recepció i sabent la velocitat de desplaçament de l’ona ja pot calcular la distància. L’ultrasò està situat al centre del canal penjat amb una estructura metàl·lica i uns tibants que la pengen del arbres. L’aparell efectua lectures diàries de la distància entre l’aparell i terra i, a més a més s’activa quan els geòfons detecten moviment per tal de tenir lectures del calat del corrent quan es produeix. Càmera La càmera està localitzada a un arbre al lateral del canal de manera que enfoca just a la part del canal on hi ha instal·lat l’ultrasò. Aquesta càmera realitza una fotografia cada dia de 24 manera que es pot fer un control visual dels canvis diaris que es produeixen al canal (s’hagi o no registrat un esdeveniment mitjançant els geòfons. La càmeres també s’utilitza per intentar gravar els possibles corrents. Quan els geòfons detecten un moviment també activen la càmera en mode gravació de manera que es poden aconseguir imatges dels corrents. La càmera pot fer fotografies amb llum diürna o bé en mode nocturn on s’ajuda dels infrarojos instal·lats per tal de d’aconseguir una millor qualitat d’imatge. Les dues fotografies següents corresponen a les imatges diàries realitzades el 4 i 5 de juliol de 2012 al migdia, si s’observen amb deteniment es pot observar que s’ha produït un episodi d’erosió entre les dues fotografies. Figura 11. Fotografia diària. 4 de juliol de 2012. 25 Figura 12. Fotografia diària. 5 de juliol de 2012. Estació meteorològica Al barranc del Rebaixader s’han instal·lat dues estacions meteorològiques, una al canal i una altra just a sobre de la cicatriu superior. Les dues consten d’un termòmetre per registrar la temperatura i d’un pluviòmetre de balanci que permet enregistrar la pluja total i la seva intensitat. Pel que fa a l’estació superior també compte amb un ultrasò que ens permet registrar el gruix de neu durant els mesos d’hivern. Data loggers Són els aparells que ens permeten registrar les dades captades pels sensors i també donen l’ordre a la càmera i a l’ultrasò d’activar-se quan els geòfons detecten una vibració. A més de registrar les dades estan connectats a un mòdem que permet connectar-se al data logger des de la universitat i descarregar-ne totes les dades. 32 Figura 20. Mascara utilitzada per reduir el model a la zona sense vegetació - 58024m2. En els següents apartats fem una explicació detallada de com funciona cada tècnica i com hem aconseguit cada model. 4.1. Fotogrametria La fotogrametria és una tècnica que permet determinar les propietats geomètriques dels objectes (en aquest cas la superfície terrestre) a partir d’imatges fotogràfiques. El mètode consisteix en tenir dues o més fotografies realitzades des de diferents punts de tal manera que tinguin una zona comuna, aquestes fotografies d’una mateixa zona tenen una perspectiva diferent i permeten recollir informació de la profunditat dels objectes (estereoscòpia). Per obtenir les coordenades tridimensionals cal analitzar la intersecció de les línies de mira de cadascuna de les fotografies de manera que per triangulació òptica podem obtenir la localització tridimensional. En el cas de fotogrametria aèria utilitzada per obtenir models del terreny el sistema que s’utilitza consisteix en realitzar fotografies aèries en diferents passades garantint un recobriment de com a mínim un 60% longitudinalment i 20% transversalment. Amb aquests recobriments garantim que com a mínim tota la superfície estigui representada en dos fotogrames. 33 Figura 21. Extensió i recobriment dels fotogrames. Font: http://detopografia.blogspot.com.es. Explicant l’obtenció del model de 1975 acabarem d’entendre com funciona. Per tal de crear el model d’elevacions del terreny de 1975 el primer que hem fet ha sigut aconseguir els fotogrames del vol de 1975 mitjançant l’ICC. Les dades obtingudes són 3 fotogrames digitalitzats (17000 x 16000 píxels) que pertanyen a un mateix vol amb orientació est-oest, amb aproximadament un 70% de recobriment i inclouen la zona d’estudi i una taula de dades on només ens informen de l’escala de les imatges. Figura 22. Fotograma 1015901001464660. 34 Figura 23. Fotograma 1015901001464661. Figura 24. Fotograma 1015901001464662. 35 Identificador Vol Data vol Mida píxel (mm) Escala 1015901001464660 10159 01/07/1975 0.27 1:18000 1015901001464661 10159 01/07/1975 0.27 1:18000 1015901001464662 10159 01/07/1975 0.27 1:18000 Taula 2. Característiques dels fotogrames Com es pot observar a les fotografies la qualitat de la primera no té res a veure amb les altres dues possiblement degut a una mala digitalització dels fotogrames. Per tal de realitzar la aerotriangulació ens calien les dades del certificat de calibratge de les càmeres però aquestes dades no estaven disponibles. Com que no tenim les dades de calibratge de la càmera no hem tingut en compte les deformacions degudes a les lents i la càmera, aquesta simplificació no és gent problemàtica ja que aquestes correccions són inferiors al micròmetre i per tant no condicionen el resultat final. Segons les dades marcades als fotogrames l’empresa encarregada de realitzar els fotogrames va ser AFSA i va realitzar el vol amb una càmera de 152.96mm de focal. Per a la ubicació de les marques fiducials hem considerat que es troben a 106mm en direcció vertical i horitzontal respecte el centre fiducial. Aquesta aproximació tampoc ens farà obtenir un resultat dolent ja que les correccions en els calibratges són de l’ordre de micròmetres. Per realitzar la orientació i la obtenció del model hem escollit el software Image Master de TOPCON. El primer que cal fer amb el programa és carregar els tres fotogrames marcar-ne les marques fiducials i introduir les coordenades de les marques fiducials i la distància focal. El segon pas és la orientació relativa dels fotogrames que consisteix en posicionar els diferents fotogrames de manera que el programa en pugui saber la posició relativa d'una respecte les altres. Per tal de realitzar l'orientació relativa cal buscar elements clarament identificables en les fotografies i marcar-los com a punts coincidents, en tots els casos possibles aquest punts han de ser identificables en les 3 imatges. La posició relativa d'un fotograma (Figura 25) respecte de l'altre depèn de 5 paràmetres (dos components d’un vector desplaçament – by, bz - i el 3 girs del 2n fotograma); el mínim necessari per a poder realitzar el càlcul són 5 punts, però com més punts s'identifiquin més exacte serà el resultat. Per al cas que ens ocupa hem realitzat més de 60 punts. A la Figura 26 podem veure la ubicació dels punts d'orientació relativa, els de color groc corresponen a elements identificables en els 3 fotogrames i els de color verd només en els dos contigus. 36 Figura 25. Orientació relativa dels fotogrames. Font: Buill et al. 2003. Figura 26. Punts d'orientació relativa dels fotogrames. 37 El tercer pas és georeferenciar les fotografies, és a dir, donar coordenades d’alguns punts de la fotografia a partir d'elements del terreny de coordenades conegudes. Figura 27. Orientació externa. Font: Buill et al.2003. Per realitzar aquesta tasca s'han d'aconseguir coordenades d'elements fàcilment identificables a les fotografies, en el nostre cas no teníem cap punt clarament identificable amb coordenades donades, com podrien ser els vèrtex geodèsics, per aquest motiu la solució adoptada ha sigut comparar les fotografies amb una ortofotografia actual del web del ICC i intentar reconèixer elements coincidents repartides el més uniformement possible al llarg de la fotografia. Un cop aconseguits els elements coincidents hem extret les coordenades d'aquests punts del web del ICC, aquestes coordenades estan arrodonides al metre, per tant ens condicionarà l’exactitud de la solució. Al ser una zona de muntanya no hi ha gaires elements que es puguin considerar invariables. Hem obtingut 9 punts de control (casetes de pastors, una central elèctrica, edificis de les poblacions, etc) no gaire ben repartits ja que la majoria d'elements es troben propers als nuclis de població. Els punts aconseguits amb les seves coordenades es mostren a continuació amb el detall de la fotografia actual i la de 1975. 38 Figura 28. Ubicació dels punts de control utilitzats per a la orientació absoluta. 39 (X,Y,Z)=(314498, 4709447, 1459) Figura 29. Coordenades punt de control 1. (X,Y,Z)=(318342, 4711470, 1851) Figura 30. Coordenades punt de control 2. (X,Y,Z)=(317026, 4713730.7, 1759) Figura 31. Coordenades punt de control 3. 40 (X,Y,Z)=(316583, 4713808, 1705) Figura 32. Coordenades punt de control 4. (X,Y,Z)=(316167, 4714279, 1428) Figura 33. Coordenades punt de control 5. (X,Y,Z)=(315574, 4714181, 1312) Figura 34. Coordenades punt de control 6. 41 (X,Y,Z)=(314077, 4712744, 1093) Figura 35. Coordenades punt de control 7. (X,Y,Z)=(314948, 4713950, 1337) Figura 36. Coordenades punt de control 8. (X,Y,Z)=(318303, 4709648, 1623) Figura 37. Coordenades punt de control 9. 48 Figura 45. Aparell en un estacionament de la primera campanya. L’aparell de la casa Leica és estacionable i orientable directament. Només cal introduir les coordenades del punt d’estacionament i del punt visat de manera que el núvol de punts obtingut ja queda georeferenciat. Durant la campanya es va realitzar un escombrat de la zona d’estudi des de 8 punts diferents, les coordenades de les quals estan resumides a la Taula 3. X (m) Y (m) H (m) b1 314745.536 4713788.487 1348.194 b2 315026.288 4713725.990 1305.618 b3 315279.995 4714112.203 1269.525 b4 315886.303 4712762.522 1712.495 b5 315913.536 4712787.826 1711.399 b6 315794.480 4712758.891 1698.118 b7 316000.867 4712926.755 1710.916 b8 315683.770 4713179.469 1494.036 ref 314734.012 4713774.880 1348.756 Taula 3. Coordenades estacionaments primera campanya. 49 Figura 46. Ubicació bases d’estacionament. Un cop realitzada la campanya és va procedir a donar color als punts obtinguts per tal de poder identificar amb millor claredat els punts que formen part de la zona d’estudi i els que no. En aquest cas la poca resolució de la càmera de l’aparell no va permetre una bona caracterització de la superfície mitjançant el color dels punts. El següent pas va ser realitzar una neteja dels punts erronis de cadascun dels núvols de punts, es van eliminar els punts que no es trobaven a la superfície del terreny, degut a la pluja i la boira que hi havia el dia de la campanya, i la eliminació de les zones amb vegetació que no permeten captar el nivell del terreny. Amb els núvols de punts es va procedir a la unió dels 8 núvols de manera que formessin un sol núvol que definís la superfície del barranc. Segona campanya La segona campanya es va realitzar a finals d’octubre de 2012 utilitzant l’aparell LPM321 de la casa Riegl amb un rang nominal d’escaneig de 6000m metres i una finestra de captura de 150o en vertical i de 360o en horitzontal, amb una precisió de 45mm a 1000m en distància i de 0.009o en angular. 50 Figura 47. Aparell en un estacionament de la segona campanya. A diferencia de la primera campanya, l’unió dels diferents núvols de punts i la georeferenciació es van realitzar utilitzant els prismes reflectants situats en les bases de coordenades conegudes. En aquesta ocasió es van afegir dues bases d’estacionament noves de manera que poguéssim captar amb major precisió la zona del canal (base canal) i la zona de la cicatriu (b9) ja que durant l’anàlisi de la primera campanya es va observar que en aquestes zones es trobaven grans superfícies sense dades degut a la morfologia del barranc. A més a més va ser necessari tornar a ubicar la base b3, obtenint la b3p, ja que la marca que s’havia col·locat durant la primera campanya havia sigut arrancada. X (m) Y (m) H (m) B3p 315278.052 4714163.260 1266.304 canal 315306.018 4713524.721 1257.477 b9 315113.776 4714325.379 1313.469 Taula 4. Coordenades d’estacionament noves en la segona campanya (Figura 46). El procés per obtenir el núvol de punts general va ser el mateix que en la primera campanya, netejar els núvols individualment i unir-los. Durant el procés d’unió dels núvols de punts aconseguits es va observar que la orientació relativa d’un dels núvols respecte els altres no era la correcta, els dos núvols no generaven la mateixa superfície ja que un estava una mica inclinat respecte l’altre. Aquest tipus d’errors es generen quan el sensor és afectat per un 51 moviment mentre està estacionat, com podria ser el moviment d’un dels peus del trípode. Per tal de solucionar el problema i poder aprofitar-ne les dades, és va optar per realitzar una recol·locació del núvol de punts obviant-ne la georeferenciació aconseguida a camp. El procés consisteix en fer encaixar els dos núvols de punts mitjançant la correlació entre les superfícies creades per cadascun dels núvols individualment. Obtenció dels models Un cop hem tingut els núvols de punts els hem exportat al programa Arcmap per tal de poder realitzar un model raster. El primer pas per realitzar un raster ha sigut crear un model de triangles a partir dels núvols de punts obtinguts. La creació de la triangulació és realitza directament amb la funció inclosa al programa, però cal tenir en compte que la topografia del terreny i la ubicació de l’estacionament no ens ha proporcionat un núvol de punts amb una densitat continua; els grans blocs que hi ha al llarg de tota la superfície fan de barrera de manera que creen una ombra just darrere seu on és impossible d’aconseguir dades mitjançant estacionaments terrestres. Les fotografies següents, realitzades durant la segona sortida a camp i un cop ja s’havien començat a realitzar els models digitals, es van realitzar de manera que fos prou explicativa per aquest fenomen i mostrés la gran zona d’ombra que genera un dels blocs del canal. Figura 48. Exemple de com un bloc pot generar ombra. Com es pot observar hi ha un gran bloc situat just darrere meu que genera una gran ombra a la zona on estic ubicat. L’estacionament per captar aquesta part del canal està situat a l’altre costat de la vall i a una cota inferior, per tant l’ombra que genera el bloc serà de dimensions considerables. 52 Si deixéssim la triangulació tal i com ens la proporciona el programa aquestes grans superfícies sense cap punt serien analitzades com a zones “plenes” de material quan en realitat estan buides. Per aquest motiu cal excloure les dades que genera automàticament el programa en aquestes àrees. El procediment utilitzat per aconseguir deixar aquestes zones buides ha sigut limitar les longituds dels costats dels triangles. En aquest cas hem eliminat tots els costats que tenien una longitud superior a 1 metre. Aquesta longitud màxima ha estat escollida tenint en compte que la distància aproximada entre dos punts del núvol obtinguts des d’un mateix estacionament està al voltant dels 30 centímetres per tant, la longitud d’un metre permetria reomplir els buits creats per la falta d’un punt de la malla però no reomplir les grans ombres creades pels blocs. De la mateixa manera que els grans blocs generen zones amb ombres de grans dimensions el pas de malla utilitzat per l'aparell també pot generar buits en zones on el pendent del barranc i la visual de l'aparell són gairebé paral·leles, per exemple una diferencia d'alçada de 25-30 centímetres pot generar un canvi en planimetria més gran que un metre, amb la conseqüent eliminació de la triangulació segons el criteri adoptat. Les fotografies següents realitzades durant la segona campanya ens mostren un tram de canal situat a la part baixa d’aquest en que el pendent és molt menys pronunciat i pràcticament paral·lel a la visual del làser escàner. Prenent una diferencia d’alçada de 30 centímetres en planimetria tenim un desplaçament entre metre i mig i dos metres. Figura 49. Buits en el model deguts a la poca pendent del canal. 53 Figura 50. Figura 51. Buits en el model deguts a la poca pendent del canal. Un cop realitzat aquest procediment aconseguirem una triangulació de la zona d’estudi però amb “forats”; àrees sense dades disponibles. El següent pas és crear els models d’elevacions del terreny en format raster. En aquest cas s’ha escollit una mida de cel·la de 0,5 x0,5 ja que la longitud màxima dels costats del triangles són d’un metre, amb aquesta longitud estem segurs que dins de cada cel·la almenys hi ha un punt. Els models raster aconseguits tenen una superfície en planta d’aproximadament 50 000 m3. Tenint en compte que la mascara utilitzada per extreure les zones amb vegetació té una superfície de 58 000 m3, tenim una pèrdua d’un 13% de la superfície del barranc. Aquestes pèrdues de dades estan repartides per tota la longitud del canal i a la zona de sortida en els solcs formats per l’erosió que també generen zones d’ombra. 54 Figura 52. Solcs a la zona de sortida del barranc. 55 Les figures següent corresponen als models obtinguts en cadascuna de les campanyes realitzades. Figura 53. MDE2012.1 Model obtingut a la primera campanya. Si s’observa amb deteniment la figura anterior es poden observar els buits originats per la morfologia de la part superior del barranc, on tenim solcs de gran profunditat, i les ombres generades pels blocs. En aquest cas l’àrea ocupada pel model digital és de 49806.5 m2. 56 Figura 54. MDE2012.2 Model obtingut a la segona campanya. L'àrea ocupada pel model de la segona campanya és de 49654.5m2, molt semblant a l’ocupació de la primera campanya degut a que el procediment utilitzat és el mateix i les ombres s’ubiquen aproximadament a les mateixes zones, la zona superior on al primer model s’observen uns grans buits es van poder reduir una mica gràcies a un nou estacionament que permetia captar la zona dels solcs amb una altre perspectiva. De la mateixa manera que en la fotogrametria, en aquest cas també ens cal un mètode per avaluar la precisió que estem obtenint. El mètode escollit ha sigut l’utilitzat en la majoria d’estudis on s’utilitza làser terrestre, consisteix en buscar un valor mitja de diferència de cota entre dos punts consecutius de la malla. El pas de malla dels núvols de punts no és constant en tota la superfície. En cada escaneig el laser escàner terrestre fa desplaçaments angulars de magnitud constant, aquest moviment 57 angular es tradueix en un pas de malla sobre el terreny que depèn de la distància del punt observat a l'aparell. En el nostre cas el moviment angular adoptat en cadascun dels estacionaments ens permet definir un pas de malla mig entre 20 i 30 centímetres. 4.3. Làser escàner aeri (ALS) La obtenció dels models mitjançant Làser escàner aeri no és un procés que haguem realitzat nosaltres sinó que hem obtingut tres models digitals del terreny en format ASCII aconseguits mitjançant les dades obtingudes amb aquesta tècnica. Aquests models aconseguits mitjançant làser escàner aeri són: MDE2006 i MDE2011 obtinguts de l’ICC i MDE2010 obtingut de l’IGN. El làser escàner aeri es basa en el mateix principi que el terrestre, realitzar mesures de distàncies i angles des d’un punt determinat a la superfície del terreny de manera que el resultat és un núvol de punts que ens permet modelar la superfície. La principal diferencia és que l’aparell de mesura en aquest cas està acoblat a una avioneta. Com hem comentat a l’apartat de làser terrestre per obtenir les coordenades georeferenciades dels punts obtinguts ens cal saber la ubicació exacte del punt d’estacionament de l’aparell. Per tal d’obtenir totes les dades necessàries l’avió està equipat amb un sistema de GPS diferencial que ens permet determinar la ubicació exacte en cada moment i un sensor inercial de navegació que ens permet obtenir la inclinació respecte la vertical en cada instant de temps. El mètode utilitzat pel sistema de mesura és un sistema d’emissió i recepció continua d’impulsos, així per a unes mateixes coordenades en planimetria podem obtenir diferents valors en alçada segons la posició on es troba l’aparell. Aquests valors diferents obtinguts corresponen a la superfície del terreny i a objectes que s’han interposat entre l’aparell i el terreny en un determinat impuls, com poden ser les branques dels arbres o les torres d’alta tensió. Aquest gran nombre de mesures permet a posteriori crear un model digital del terreny depreciant les capes de vegetació i altres elements i així aconseguir que el model estigui referit a la superfície del terreny i no a la superfície dels objectes. La precisió de les dades obtingudes mitjançant aquesta tècnica depenen de la freqüència de l’impuls, de l’alçada de vol, del diàmetre del làser i de la qualitat de les coordenades GPS. En general es poden aconseguir precisions d’un metre en planimetria i d’uns 15 centímetres en alçada. Per als model obtinguts no tenim prou informació per determinar la precisió del sistema així que els resultats obtinguts estaran afectats per un error de mesura que no coneixem. 64 Per aconseguir la diferencia de volum entre els dos rasters cal calcular el volum total del model anterior. Realitzant el càlcul la diferencia de volum obtinguda és de 10 milions de metres cúbics. Aquest valor no té cap valor científic però ens permet tenir un ordre de magnitud del volum mobilitzat total de manera que ho podem comparar amb els esdeveniments que monitoritzem. Els esdeveniments monitoritzats tenen una erosió d’uns milers de metres cúbics anuals i sembla prou raonable que en un espai de temps tant gran l’ordre de magnitud es multipliqui per 3. 65 5.2. Canvis de volum 1975-2011 Per analitzar el canvi de volum entre 1975 i l’actualitat, un període de 37 anys (ja que el vol de 1975 es va realitzar abans del període de màxima erosió (juliol – agost – setembre) i el de 2011 es va realitzar a l’octubre un cop passat aquest període de l’any), s’ha realitzat la diferencia entre el els models MDE1975i MDE2011. L'elecció del MDE2011 per realitzar la comparació és degut a que aquest model és el que té un pas de malla més petit i que cobreix la totalitat de la superfície. Amb la intenció de fer aquesta comparació el model de 1975 ja es va realitzar amb la malla de 2x2 metres. La figura següent ens mostra el raster diferencia entre els dos models, els valors negatius indiquen material erosionat i els positius acumulació de material. MDE1975 vs MDE2011 Figura 59. Canvi de volum 1975 – 2011. 66 A la figura podem observar una erosió força generalitzada a la zona de sortida del barranc, al voltant d’uns 4 metres, tenint uns màxims d’erosió a la zona superior, just on actualment hi trobem uns grans solcs. L’erosió en aquestes zones ens dona valors al voltant dels 12 metres de profunditat. Observant les fotografies s’observa que l’erosió en aquesta zona és de gran importància però és difícil avaluar-ne la magnitud degut a la poca nitidesa dels fotogrames de 1975. A més a més, com és típic en un corrent d’arrossegalls, observem que hi ha acumulació de material al llarg de tot el canal (sobretot a la part més inferior) i també notem una certa acumulació just abans de començar el canal on el barranc no té tanta pendent com en la zona superior. Figura 60. Zona superior del barranc a l’actualitat. S’observen els solcs amb claredat. Figura 61. Zona superior del barranc al 1975. No s’observen solcs tant pronunciats. 67 Com s’ha explicat anteriorment (4.1. Fotogrametria) el model MDE1975 té una precisió d’1 metre, tot i no conèixer la precisió del model MDE2011 sabem que està realitzat amb la tècnica de làser aeri i per tant tindrem molta més precisió que en l’obtingut per fotogrametria; d’aquesta manera podem considerar com a precisió de la diferència 1 metre. El resultat del càlcul del volum l’expressarem com un interval, és a dir, un primer valor tenint en compte tots els valors d’erosió obtinguts i un segon valor on només es tenen en compte els valors d’erosió superior a 1m. Aplicant aquesta metodologia l’erosió acumulada entre els dos models és la següent. MDE1975 vs MDE2011 Volum (m3) Erosió 624028 Erosió (>1m) 501396 Acumulació 51483 Acumulació (>1m) 29988 Taula 9. Canvi de volum 1975-actual. Com es pot observar a la taula anterior també hem calculat el valor de material acumulat, aquest valor ens ajuda a avaluar quin volum erosionat es remobilitza per la zona activa del barranc. 68 5.3. Canvis de volum 2005-2010 Per calcular el canvi de volum entre el 2005 i el 2010 s’ha realitzat la diferencia entre els models raster 5x5 obtinguts de l’ICC i de l’IGN. Els models comparats corresponen a MDE2005 i MDE2010 respectivament. En aquest cas considerarem que l’interval de temps entre els dos models són 5 anys ja que no sabem les dates dels vols i aquest és el valor mig; del 2005 al 2010 podríem tenir entre 4 i 6 períodes de màxima erosió segons si les dades són preses a principi o finals d’any. MDE2005 vs MDE2010 Figura 62. Canvi de volum 2005-2010. En aquest cas no coneixem la precisió dels models així que només calculem els valors d’erosió i acumulació totals. MDE2005 vs MDE2010 Volum (m3) Erosió 79495 Acumulació 13270 Taula 10. Canvi de volum 2005-2010. 69 5.4. Canvis de volum 2011-2012 Per realitzar aquest canvi hem transformat el model MDE2012.2 en un model amb una resolució de 2x2 i així el podem comparar amb el model MDE2011. Com que els dos models estan realitats el mes d’octubre estarem calculant exactament l’erosió produïda en 1 any. MDE2011 vs MDE2012.2 Figura 63. Canvi de volum 2011-2012. MDE2011 vs MDE2012.2 erosió 22376 acumulació 4694 Taula 11. Canvi de volum 2011-2012. El model digital del terreny obtingut ens mostra que l'erosió és generalitzada a tota la zona de sortida del barranc, de manera que no es formen canals d'erosió gaire marcats. 70 5.5. Canvis de volum primavera-tardor 2012 Aquest canvi de volum és el produït entre les dues campanyes de mesura al camp mitjançant el làser escàner terrestre. El període de primavera a tardor és l'època de l'any en que es produeixen la majoria del episodis d'erosió captats per l'auscultació in-situ. Segons les dades obtingudes els últim 3 anys els episodis d'erosió es produeixen majoritàriament a la primavera i a l'estiu. Sabent que la màxima erosió és produeix durant la primavera, l'estiu i principis de tardor, considerarem que el volum calculat correspon al volum erosionat durant un any. MDE2012.1 vs MDE2012.2 Figura 64. Canvi de volum primavera-tardor 2012. 71 MDE2012.1 vs MDE2012.2 Erosió 14807 Erosió >0,2 9859 Acumulació 4033 Acumulació >0,2 2142 Taula 12. Canvi de volum primavera-tardor 2012. Tal com hem explicat a l'apartat referent al làser escàner, per tal de tenir una idea de l'error que podem cometre en els càlculs del volum, hem calculat el volum erosionat i acumulat amb un marge de 20 cm. Si analitzem la Taula 12 podem observar que el volum comprès en aquest marge de 20 cm és aproximadament de 4000 m3 per a l'erosió, això ens dona un percentatge d'aproximadament el 35 % del volum calculat compres en el marge d'error. A aquest percentatge cal afegir el percentatge de buits que té el model, en aquest cas el model té una superfície de 50000m2 i la mascara utilitzada per delimitar l'àrea d'estudi és de 58000m2, aquesta diferencia de superfície correspon al 13% de la superfície. 72 5.6. Taxa erosió. Taxa erosió geomàtica. La següent taula ens mostra un resum dels volums obtinguts de les comparacions dels models, l'interval de temps entre els dos models (en anys) i finalment el càlcul de la taxa d'erosió anual. MDEs comparats Erosió (m3) Interval(anys) Taxa erosió anual (m3/a) MDE2012.1 vs MDE2012.2 14807 1 14807 MDE1975 vs MDE2011 624028 37 16866 MDE2005 vs MDE2010 79495 5 15899 MDE2011 vs MDE2012.2 22376 1 22376 Mitjana 17487 Taula 13. Taxa d'erosió anual geomàtica. La mitjana d'erosió anual ens dona un valor d'aproximadament 17000 m3. Com és pot observar a la Taula 13. Taxa d'erosió anual geomàtica.Taula 13 les comparacions MDE2012.1 vs MDE2012.2 i MDE2011 vs MDE2012.2 estan referides al mateix període d’erosió (ja que no es van captar episodis importants durant la tardor i hivern de 2011 a 2012) i en canvi tenim una diferencia de 7500m3. Aquesta diferència és deguda a la poca precisió dels models. La gràfica següent ens representa les dades de la Taula 13. Figura 65. Taxa d'erosió anual geomàtica. 73 Taxa erosió auscultació in-situ. La recollida de dades de la auscultació in-situ des de mitjans del 2009 ha permès recollir els episodis d'erosió mostrats a la Taula 14. Els volum de cada episodi es calcula mitjançant les dades aconseguides in-situ. Els rockfall es mesuren calculant el volum de la roca, en el cas de debris flow i debris flood el càlcul es realitza mitjançant l'alçada del flux que ens dona d'ultrasò, i així podem calcular l'àrea de la secció per on passa tot el flux. Data Fenomen volum (m3) 01/08/2009 DFLOW 6600 07/08/2009 DFLOW 9000 01/09/2009 DFLOOD 1000 25/03/2010 DFLOW 2100 13/05/2010 ROCKFALL 55 11/07/2010 DFLOW 12500 21/07/2010 DFLOOD 1000 09/10/2010 DFLOOD 1600 08/04/2011 ROCKFALL 20 30/05/2011 DFLOOD 850 13/07/2011 DFLOOD 700 05/08/2011 DFLOOD 2800 05/08/2011 DFLOOD 2500 07/08/2011 DFLOOD 350 03/11/2011 DFLOOD 600 22/03/2012 ROCKFALL 20 07/06/2012 DFLOOD 750 27/06/2012 DFLOW 4000 04/07/2012 DFLOW 13500 05/07/2012 DFLOOD 1000 26/10/2012 ROCKFALL 8 Taula 14. Episodis registrats amb l’auscultació in-situ. La taula següent ens indica el valor de l'erosió en períodes d'1 any de manera que realitzant-ne la mitjana obtindrem la taxa d'erosió anual. Any Volum (m3) 2009 16600 2010 17255 2011 7820 2012 19278 Mitjana 15238 Taula 15. Taxa d'erosió anual auscultació in-situ. 80 7.2. Tercera campanya La primera setmana de juny de 2013 es va realitzar la tercera campanya de mesures amb làser escàner. Degut als errors observats a la segona campanya en la qual algun dels núvols de punts obtinguts no acabaven d’estar ben georreferenciats es va decidir obtenir les coordenades de nous punts on ubicar els cilindres que permeten la orientació dels núvols de punts. Les mesures dels cilindres es van prendre just abans de realitzar l’escaneig del barranc i a l'acabar de realitzar l’escaneig, d’aquesta manera es pot controlar si hi ha hagut moviments en el sensor durant l’escaneig i a més permet una millor georeferenciació de les dades. En aquesta ocasió també es va utilitzar una estació total per aconseguir les coordenades de les noves ubicacions dels cilindres i a mes a més es va realitzar un escaneig manual de la cicatriu per tenir unes coordenades més precises quan es limita l’abast dels models a la zona activa del barranc. Figura 69. Lidar treballant a primer terme i estació total al fons. 81 Figura 70. Cilindre preparat per a l’escaneig amb lidar. 82 Figura 71. Col·locació del cilindre a la base b3p per a ser visada des de l’estacionament a la base b9. 83 8. Llistat de taules Taula 1. Taula resum dels Model digitals d’elevacions obtinguts (ICC indica Institut Cartogràfic de Catalunya i IGN Institut Geogràfic Nacional). ...................................................................... 31 Taula 2. Característiques dels fotogrames ............................................................................... 35 Taula 3. Coordenades estacionaments primera campanya. ..................................................... 48 Taula 4. Coordenades d’estacionament noves en la segona campanya (Figura 46). ................. 50 Taula 5. Diferència cota UB91 vs Ibergeo ................................................................................ 60 Taula 6. Diferència cota EGM 08 vs Ibergeo. ............................................................................ 61 Taula 7. Discrepàncies models ICC i IGN. ................................................................................. 61 Taula 8. Rang de valors obtingut. ............................................................................................ 62 Taula 9. Canvi de volum 1975-actual. ...................................................................................... 67 Taula 10. Canvi de volum 2005-2010. ...................................................................................... 68 Taula 11. Canvi de volum 2011-2012. ...................................................................................... 69 Taula 12. Canvi de volum primavera-tardor 2012. ................................................................... 71 Taula 13. Taxa d'erosió anual geomàtica. ................................................................................ 72 Taula 14. Episodis registrats amb l’auscultació in-situ.............................................................. 73 Taula 15. Taxa d'erosió anual auscultació in-situ. .................................................................... 73 Taula 16. Erosió any 2012 segons les diferents tècniques i models. ......................................... 75 84 85 9. Llistat de figures Figura 1. Taula resum moviments de terres. Font: González de Vallejo 2002 i elab. pròpia. ..... 13 Figura 2. Morfologia típica d’un corrent d’arrossegalls. Font: North Carolina Geological Survey. [Consulta: 25 maig 2013]. Disponible a <www.geology.enr.state.nc.us> i elaboració pròpia ... 15 Figura 3. Vall glacial. Font: Visual dictionary online. [Consulta: 25 maig 2013]. ........................ 16 Figura 4. Identificació zones corrent d’arrossegalls. ................................................................. 17 Figura 5. Ubicació en un mapa de Catalunya. Font: ICC. .......................................................... 18 Figura 6. Detall d’ubicació del barranc del Rebaixader. Font: ICC. ............................................ 19 Figura 7. Mapa geològic amb limitació esquemàtica de la zona d’estudi. Font: ICC. ................. 20 Figura 8. Tall transversal de la morrena Font: Bordonau 1992. ................................................ 21 Figura 9. Detall de la zona superior del barranc. Es pot observar la capa vegetal i la diferencia de material a uns 5 metres de profunditat (canvi de color). .................................................... 21 Figura 10. Fotografia on és pot observar la base de pissarres i els blocs de granit. ................... 22 Figura 11. Fotografia diària. 4 de juliol de 2012. ...................................................................... 24 Figura 12. Fotografia diària. 5 de juliol de 2012. ...................................................................... 25 Figura 13. Ubicació instrumentació al canal. ............................................................................ 26 Figura 14. Espectre de vibració en cadascun dels fenòmens. ................................................... 27 Figura 15. Espectre de calats obtingut per l’ultrasò en cadascun dels episodis......................... 28 Figura 16. Fotografia realitzada durant un episodi de Debris Flow. .......................................... 29 Figura 17. Fotografia realitzada durant un episodi de Rock Fall. .............................................. 29 Figura 18. Fotografia realitzada al punt de control C3 al març de 2012. ................................... 30 Figura 19. Fotografia realitzada al punt C3 a l’octubre de 2012. .............................................. 30 Figura 20. Mascara utilitzada per reduir el model a la zona sense vegetació - 58024m2. .......... 32 Figura 21. Extensió i recobriment dels fotogrames.Font: detopografia.blogspot.com.es. ......... 33 Figura 22. Fotograma 1015901001464660. ............................................................................. 33 Figura 23. Fotograma 1015901001464661. ............................................................................. 34 Figura 24. Fotograma 1015901001464662. ............................................................................. 34 Figura 25. Orientació relativa dels fotogrames. Font: Buill et al. 2003. ..................................... 36 Figura 26. Punts d'orientació relativa dels fotogrames. ........................................................... 36 Figura 27. Orientació externa. Font: Buill et al.2003. ............................................................... 37 Figura 28. Ubicació dels punts de control utilitzats per a la orientació absoluta. ...................... 38 Figura 29. Coordenades punt de control 1. .............................................................................. 39 Figura 30. Coordenades punt de control 2. .............................................................................. 39 Figura 31. Coordenades punt de control 3. .............................................................................. 39 Figura 32. Coordenades punt de control 4. .............................................................................. 40 Figura 33. Coordenades punt de control 5. .............................................................................. 40 Figura 34. Coordenades punt de control 6. .............................................................................. 40 Figura 35. Coordenades punt de control 7. .............................................................................. 41 Figura 36. Coordenades punt de control 8. .............................................................................. 41 Figura 37. Coordenades punt de control 9. .............................................................................. 41 Figura 38. Orientació relativa de fotogrames. .......................................................................... 42 Figura 39. Vista general del model tridimensional. .................................................................. 43 Figura 40. Detall de la cicatriu i la terrassa superior. ................................................................ 44 Figura 41. Model editat. Les corbes de nivell indiquen la zona d’estudi. .................................. 44 Figura 42. MDE1975. Model obtingut per fotogrametria a partir del vol de 1975. ...................... 45 86 Figura 43. Esquema del làser per a l’obtenció del temps de vol. .............................................. 46 Figura 44. Esquema del làser per a l’obtenció de la distància mitjançant la diferència de fase. 46 Figura 45. Aparell en un estacionament de la primera campanya. ........................................... 48 Figura 46. Ubicació bases d’estacionament. ............................................................................ 49 Figura 47. Aparell en un estacionament de la segona campanya. ............................................ 50 Figura 48. Exemple de com un bloc pot generar ombra. .......................................................... 51 Figura 49. Buits en el model deguts a la poca pendent del canal.............................................. 52 Figura 50. Figura 51. Buits en el model deguts a la poca pendent del canal. ............................ 53 Figura 52. Solcs a la zona de sortida del barranc. ..................................................................... 54 Figura 53. MDE2012.1 Model obtingut a la primera campanya. .................................................. 55 Figura 54. MDE2012.2 Model obtingut a la segona campanya. .................................................... 56 Figura 55. Topografia actual “ICC”. .......................................................................................... 58 Figura 56. Topografia modificada. ........................................................................................... 59 Figura 57. Ubicació zones de control. ...................................................................................... 62 Figura 58. Canvi de volum glacera-actual. ............................................................................... 63 Figura 59. Canvi de volum 1975 – 2011. .................................................................................. 65 Figura 60. Zona superior del barranc a l’actualitat. S’observen els solcs amb claredat. ............ 66 Figura 61. Zona superior del barranc al 1975. No s’observen solcs tant pronunciats. ............... 66 Figura 62. Canvi de volum 2005-2010. ..................................................................................... 68 Figura 63. Canvi de volum 2011-2012. ..................................................................................... 69 Figura 64. Canvi de volum primavera-tardor 2012. .................................................................. 70 Figura 65. Taxa d'erosió anual geomàtica. ............................................................................... 72 Figura 66. Taxa d'erosió anual auscultació in-situ. ................................................................... 74 Figura 67. Comparació resultats auscultació in-situ vs geomàtica. ........................................... 75 Figura 68. Ortofoto del barranc del Rebaixader el 1956. Font: ICC. .......................................... 79 Figura 69. Lidar treballant a primer terme i estació total al fons. ............................................. 80 Figura 70. Cilindre preparat per a l’escaneig amb lidar. ........................................................... 81 Figura 71. Col·locació del cilindre a la base b3p, visada des de l’estacionament a la base b9. .. 82 87 10. Bibliografia Bremer, M., Sass, O., 2012. Combining airborne and terrestrial laser scanning for quantifying erosion and deposition by a debris flow event. Geomorphology, 138 (1), 49-60. Jaboyedoff, M., Oppikofer, T., Abellán, A., Derron, M.-H., Loye, A., Metzger, R., Pedrazzini, A., 2012. Use of LIDAR in landslide investigations: a review. Natural Hazards, 1-24. Vilaplana, J.M., 1983. Quaternary Glacial Geology of Alta Ribagorça Basin (Central Southern Pyrenees). Acta Geológica Hispánica, 18 ((3/4)), 217-233. Buill, F., Nuñez. M.A., Rodríguez, J.J., 2003. Fotogrametría analítica. Edicions UPC. González de Vallejo, L., Ferrer, M., Ortuño, L., Oteo, C., 2002 Ingeniería geológica. Pearson educación. Bordonau, J., 1992. Els complexos glàcio-lacustres relacionats amb el darrer cicle glacial als Pirineus. Geoforma Ediciones, Logroño. 251pp Corominas,J., 1989. Estabilidad de Taludes y Laderas Naturales. Monografía nº3. Sociedad Española de Geomorfología. Zaragoza. pp.1-30 Corominas, J. y García Yagüe, A. 1997. Terminología de los movimientos de ladera. IV Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables. Granada. Vol.3: 1051-1072 Baltsavias, E.P., 1999. Airborne laser scanning: basic relations and formulas. ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 54, 199–214. Jaboyedoff, M., Oppikofer, T., Abellán, A., Derron, M.-H., Loye, A., Metzger, R., Pedrazzini, A., 2012. Use of LIDAR in landslide investigations: a review. Natural Hazards, 1-24. Kraus, K., 2007. Photogrammetry : geometry from images and laser scans. 2a. Berlin: Walter de Gruyter. Schürch, P., Densmore, A.L., Rosser, N.J., Lim M., McArdell, B.W., 2011. Detection of surface change in complex topography using terrestrial laser scanning: application to the Illgraben debris-flow channel. Earth Surf. Process. Landforms, 36, 1847–1859. Vilaplana, J.M., 1983. Quaternary Glacial Geology of Alta Ribagorça Basin (Central Southern Pyrenees). Acta Geológica Hispánica, 18 ((3/4)), 217-233. Alcoverro, J., 1999. The Barranco de Arás flood of 7 August 1996 (Biescas, Central Pyrenees, Spain). Engineering Geology, 51, 237-255. Mikko Sippo., 2013. Experiences in UAS photogrammetry. GIM international, january 2013, 1821. 88 Küng, O. Strecha, C. Beyeler, A. Zufferey, J-C. Floreano, D. Fua, P. Gervaix, F., 2011. The accuracy of automatic photogrametric techniques on ultra-light UAV imagery. UAV-g 2011 - Unmanned Aerial Vehicle in Geomatics, Zürich, CH, September 14-16, 2011