Hyperspectral Discrimination of Asbestos‑Cement Roofing

• Autorzy: Krówczyńska M. , Wilk E. , Pabjanek P. , Kycko M.

Identyfikatory

DOI

10.7494/geom.2017.11.1.47

Warianty tytułu

PL

Określenie cech i długości fal istotnych przy rozpoznawaniu azbestowo‑cementowych pokryć dachowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Asbestos-containing products are harmful to human health, and therefore their usage and production was banned in 55 countries, including the EU. Since asbestos‑cement roofing accounts for 90% of asbestos used in the world today, an important issue is to use remote sensing data for asbestos identification and mapping. The objective of this study was to determine the possibilities of discrimination of asbestos‑cement roofing (ACR) from other roof coverings, based on spectral signatures, and to select the most appropriate wavelengths for classification purposes. Spectral signatures were measured under laboratory conditions for 43 types of roof coverings typical of buildings in Poland with the use of ASD FieldSpec 3 (350–2500 nm). Roofing coverings were varied as to the composition material (metal sheet, ceramic, cement, asbestos‑cement, roofing felt), coating (enamelled, lacquered, matt, clayed, polyester), colour, and shape (corrugated, flat). Samples of asbestos‑cement roofing were collected during field visits and others were acquired from distributors of building construction materials. An analysis of spectral signatures indicates that there is a possibility of discrimination of ACR from other roof coverings. The optimal wavelengths determined were 410, 550, 670, 740, 870, 990, 1310, 1700, 1840, 2130, 2200, and 2270 nm.

PL

Azbest i wyroby zawierające azbest są szkodliwe dla zdrowia człowieka, dlatego ich wykorzystywanie i produkcja zostały zabronione w 55 krajach świata, włączając kraje UE. Ponieważ pokrycia dachowe stanowią 90% wykorzystywanych na świecie wyrobów zawierających azbest, istotne jest zastosowanie technik teledetekcyjnych do identyfikacji i mapowania rozmieszczenia tych wyrobów. Celem niniejszej pracy jest określenie możliwości rozpoznawania azbestowych pokryć dachowych wsród innych rodzajów dachów na podstawie krzywych spektralnych oraz wskazanie długości fal elektromagnetycznych do klasyfikacji. Krzywe spektralne zostały pomierzone w warunkach laboratoryjnych, pomiarom poddano 43 rodzaje typowych pokryć dachowych w Polsce z wykorzystaniem spektrometru ASD FieldSpec 3 (350–2500 nm). Badane pokrycia dachowe były zróżnicowane pod względem materiału (metalowe, ceramiczne, cementowe, azbestowo‑cementowe, papa), powłoki zabezpieczającej (emaliowane, lakierowane, angobowane, matowe, poliestrowe), koloru i kształtu (płaski, falisty). Próbki płyt azbestowo‑cementowych do badań zostały zebrane w trakcie badań terenowych, natomiast odbicia spektralne pozostałych rodzaje pokryć dachowych zostały pomierzone na podstawie materiałów przekazanych przez producentów. Na podstawie analizy krzywych spektralnych można stwierdzić, iż istnieje możliwość rozróżnienia azbestowych pokryć dachowych od innych rodzajów pokryć. Z badań wynika, iż rozpoznanie pokryć azbestowo‑cementowych jest możliwe przy zastosowaniu fal o następujących długościach: 410, 550, 670, 740, 870, 990, 1310, 1700, 1840, 2130, 2200 i 2270 nm.

Słowa kluczowe

EN

asbestos; asbestos discrimination; hyperspectral data; spectral curves; asbestos roofing

PL

azbest; rozróżnianie azbestu; dane hiperspektralne; krzywe spektralne; pokrycie dachowe; azbestocement

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Geomatics and Environmental Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 11, no. 1
• Strony: 47--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Krówczyńska M.

• University of Warsaw, Faculty of Geography and Regional Studies, Department of Geoinformatics, Cartography and Remote Sensing, Warsaw, Poland

autor

Wilk E.

• University of Warsaw, Faculty of Geography and Regional Studies, Department of Geoinformatics, Cartography and Remote Sensing, Warsaw, Poland

autor

Pabjanek P.

• University of Warsaw, Faculty of Geography and Regional Studies, Department of Geoinformatics, Cartography and Remote Sensing, Warsaw, Poland

autor

Kycko M.

• University of Warsaw, Faculty of Geography and Regional Studies, Department of Geoinformatics, Cartography and Remote Sensing, Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Act of 19 June 1997 on the prohibition of the use of asbestos‑containing products. Journal of Laws 1997, no. 101, item 628 as amended [Ustawa z dnia 19 czerwca 1997 r. o zakazie stosowania wyrobów zawierających azbest. Dz.U. 1997, nr 101, poz. 628].
• [2] Bassani C., Cavalli R.M., Cavalcante F., Cuomo V., Palombo A., Pascucci S., Pignatti S.: Deterioration status of asbestos‑cement roofing sheets assessed by analysing hyperspectral data. Remote Sensing of Environment, no. 109, 2007, pp. 361–378.
• [3] Ben-Dor E., Levin N., Saaroni H.: A spectral based recognition of the urban environment using the visible and near‑infrared spectral region (0.4–1.1 μm). A case study over Tel‑Aviv, Israel. International Journal of Remote Sensing, vol. 22, no. 11, 2001, pp. 2193–2218.
• [4] Carvalho O.A. de, Meneses P.R.: Spectral correlation mapper (SCM): an improvement on the spectral angle mapper (SAM). [in:] Summaries of the 9th JPL Airborne Earth Science Workshop, JPL Publication no. 9, Jet Propulsion Laboratory, National Aeronautics and Space Administration, 2000.
• [5] Collegium Ramazzini: Asbestos is still with us: repeat call for a universal ban. Odontology, no. 98, 2010, pp. 97–101.
• [6] Commission Directive 1999/77/EC of 26 July 1999 adapting to technical progress for the sixth time Annex I to Council Directive 76/769/EEC on the approximation of the laws, regulations and administrative provisions of the Member States relating to restrictions on the marketing and use of certain dangerous substances and preparations (asbestos). [on‑line:] http://eur‑lex.europa.eu/Notice.do?val=330332:cs&lang=pl&list=330332:cs,329492:cs,330564:cs,&pos=1&page=1&nbl=3&pgs=10&hwords=&checktexte=checkbox&visu=#texte [access: 10.12.2015].
• [7] FieldSpec® Pro User’s Guide, ASD Part #600000 Rev. C, 2002, Analytical Spectral Devices [on‑line:] http://support.asdi.com [access: 10.12.2015].
• [8] Fiumi L., Congedo L., Meoni C.: Developing expeditious methodology for mapping asbestos‑cement roof coverings over the territory of Lazio Region. Applied Geomatics, no. 6, 2014, pp. 37–48.
• [9] Fiumi L., Tocci S., Meoni C.: Remote sensing and GIS for land use planning: an application for mapping asbestos cement roofing in Tiburtina, Rome, Italy. International Journal of Remote Sensing & Geoscience (IJRSG), vol. 3, no. 3, 2014, pp. 1–9.
• [10] Frassy F., Candiani G., Rusmini M., Maianti P., Marchesi A., Nodari F.R., Dalla Via G., Albonico C., Gianinetto M.: Mapping Asbestos‑Cement Roofing with Hyperspectral Remote Sensing over a Large Mountain Region of the Italian Western Alps. Sensors, vol. 14, 2014, pp. 15900–15913.
• [11] Heiden U., Heldens W., Roessner S., Segl K., Esch T., Mueller A.: Urban structure type characterization using hyperspectral remote sensing height information. Landscape and Urban Planning, no. 105, 2012, pp. 361–375.
• [12] Heiden U., Segl K., Roessner S., Kaufmann H.: Determination of robust spectral features for identification of urban surface materials in hyperspectral remote sensing data. Remote Sensing of Environment, no. 111, 2007, pp. 537–552.
• [13] Herold M., Gardner M.E., Roberts D.A.: Spectral Resolution Requirements for Mapping Urban Areas. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, no. 41, 2003, pp. 1907–1919.
• [14] Herold M., Roberts D., Gardner M., Dennison P.: Spectrometry for urban area remote sensing – Development and analysis of a spectral library from 350 to 2400 nm. Remote Sensing of Environment, no. 91, 2004, pp. 304–319.
• [15] IBAS (International Ban Asbestos Secretariat), 2014. [on‑line:] http://www.ibasecretariat.org/lka_alpha_asb_ban_280704.php [access: 10.12.2015].
• [16] ILO (International Labour Organisation), and WHO (World Health Organisation): Outline for the Development of National Programmes for Elimination of Asbestos‑Related Diseases. 2007. [on‑line:] http://www.who.int/occupational_health/publications/Out_NPEAD_ENG.pdf [access: 10.12.2015].
• [17] Krówczyńska M., Wilk E.: Aerial imagery and geographic information systems used in the asbestos removal process in Poland. [in:] Lasaponara R., Masini N., Biscione M. (ed.), 33th EARSeL Symposium Towards Horizon 2020: Earth Observation and Social Perspectives, Matera, Italy FARSEL and CNR, 2013, pp. 823–828.
• [18] Krówczyńska M., Wilk E., Zagajewski B.: The Electronic Spatial Information System – tools for the monitoring of asbestos in Poland. Miscellanea Geographica – Regional Studies On Development, vol. 18, no. 2, 2014, pp. 59–64.
• [19] Kycko M., Zagajewski B., Podbielska K., Binkowska A.: Wpływ geometrii źródło promieniowania‑roślina‑detektor na wartość teledetekcyjnych wskaźników roślinności. Teledetekcja Środowiska, t. 49, 2013, pp. 15–26.
• [20] LaDou J., Castleman B., Frank A., Gochfeld M., Greenberg M., Huff J., Joshi T.K., Landrigan P.J. et al.: The Case for a Global Ban on Asbestos. Environmental Health Perspectives, vol. 118, no. 7, 2010, pp. 897–901.
• [21] Marino C., Panigada C., Busetto L.: Airborne hyperspectral remote sensing applications in urban areas: asbestos concrete sheeting identification and mapping. IEEE/ISPRS, 2001, pp. 212–216.
• [22] Meer F. van der: Analysis of spectral absorption features in hyperspectral imagery. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, vol. 5, no. 1, 2004, pp. 55–68.
• [23] Ordinance of the Minister of Economy of 13 December 2010 on requirements for the use of products containing asbestos and the use and cleaning of plant or equipment, which have been or are being used asbestos‑containing products. Journal of Laws 2011, vol. 8, item 31 [Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 13 grudnia 2010 r. w sprawie wymagań w zakresie wykorzystywania wyrobów zawierających azbest oraz wykorzystywania i oczyszczania instalacji lub urządzeń, w których były lub są wykorzystywane wyroby zawierające azbest. Dz.U. 2011, nr 8, poz. 31].
• [24] Polish Industry Standard [Norma Branżowa] BN-67/6754-02. Azbest chryzotylowy do produkcji wyrobów azbestowo‑cementowych.
• [25] Programme for Asbestos Abatement in Poland 2009–2032. Resolution No. 39/2010 of the Council of Ministers of 15 March 2010 [Program oczyszczania kraju z azbestu na lata 2009–2032. Załącznik do uchwały nr 39/2010 Rady Ministrów z dnia 15 marca 2010 r.]. [on‑line:] http://www.mg.gov.pl/files/upload/8369/PROGRAM_ENG.pdf [access: 14.12.2015].
• [26] Segl K., Roessner S., Heiden U., Kaufmann H.: Fusion of spectral and shape feature for identification of Urban surface cover types using reflective and thermal hyperspectral data. Photogrammetry and Remote Sensing, no. 58, 2003, pp. 99–112.
• [27] Szabó S., Burai P., Kovács Z., Szabó G., Kerényi A., I Fazekas A., Paládi M., Buday T., Szabó G.: Testing of Algorithms for the Identification of Asbestos Roofing Based on Hyperspectral Data. Environmental Engineering and Management Journal, 2014, vol. 143, no. 11, pp. 2875–2880.
• [28] Virta R.L.: Asbestos: Geology, Mineralogy, Mining, and Uses. U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey, Open‑File Report 02-149. [on‑line:] http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/asbestos/ [access: 10.12.2015].
• [29] Ward J.H., Jr., Hierarchical Grouping to Optimize an Objective Function. Journal of the American Statistical Association, 1963, vol. 58, pp. 236–244.
• [30] Wilk E., Krówczyńska M., Zagajewski B.: Asbestos manufacturing plants in Poland. Miscellanea Geographica – Regional Studies On Development, vol. 18, no. 2, 2014, pp. 53–58.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).