Hyperspectral discrimination of asbestos-cement roofing

Abstract

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 wśród 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.

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.