Географските информационни системи и приложението им при управлението на лавинната опасност

Петък, 02 Май 2008

Лиа Трейси, Исландска метеорологична служба

Ключови думи: топографски карти, нерегулярни модели на терена (TIN), изолинии, реки и езера; пътища и сгради, граници на лавини, пътеки на лавини; начални зони, планински склонове; моделни резултати; рискови зони, измервания на дебелината на снежната настилка и местоположението им


През 1995 г. катастрофални лавини затрупват северозападните исландски градове Флатейри и Судавик, отнемайки живота на 34-ма души.
За да се намали вероятността от друга подобна трагедия Исландската метеорологична служба (ИМС) решава да съсредоточи усилията си в прогнозирането на лавини, евакуирането и рисково зониране за селища, застрашени от лавини. В момента се разработва ГИС-база данни, която описва както новите, така и случаите на падане на лавини в историята. При инцидентите през 1995 г. става ясно, че местата, които са известни от историята, не са достатъчни при определянето на границите на рисковите райони. То може да стане благодарение и на анализ на предходните лавини, тъй като липсата на регистрирана лавинна дейност не прави дадена зона безопасна. Своевременен анализ на терена, заедно с математически модели, могат да предскажат възможни свличания, които се простират извън познатите историческите граници. Чрез определянето на крайните свличания може да се дефинират и очертанията на рисковите зони, дори и архивите за предходни лавини да са ограничени или несъществуващи.
В ИМС ГИС се използва за регистриране на лавини, анализ на трасета на лавини, показване на резултати от моделни изчисления и, за съжаление, отбелязване на опасни зони.
Опасността от лавини заплашва много селища из цяла Исландия. Степента на опасност е показана на фигура 1 – лавини на територията на Исландия. Исторически документи свидетелстват за смъртни случаи, травми и икономически щети още от времето на първите заселници. Наскоро е направена оценка, която показва, че преките икономически загуби, дължащи се на лавини и свлачища само през последните 26 години е близо 3,8 милиарда исландски крони. Когато сложи цената на укрепленията и преместванията, пряката стойност на лавините и свлачищата в Исландия превишава 6 милиарда исландски крони. Ако се добавят и смъртните случаи, поради лавини, на човек икономическата загуба е 100 милиона крони на фатален случай, така пълната стойност на инцидентите при лавини и свлачища за последните 26 години възлиза на 13 милиарда крони.
Както беше споменато, през 1995 г. заради лавини умират 34 души в градовете Флатейри и Судавик в райони, които дотогава са считани за безопасни. Преди тази катастрофа са били подготвени рискови карти на лавини за няколко общини, но те се базирали предимно на архиви на лавини. С разширяването на селищата нагоре по планините регистрираните на лавини се оказват недостатъчни. Размерът на катастрофата през 1995 г. съсредоточава вниманието върху нуждата от нови карти (не само за предходни случаи на лавини), както и от приблизително определяне границите на разпространение на възможни лавини.
Смъртните случаи на толкова много хора се явяват катализатор за промененото отношение спрямо опасността “лавина” в Исландия. Установена е нуждата от подробна национална програма за планиране на усвояването на земята, засягаща рисковете от лавини.
Със събирането на нова информация в ИМС се формира нова база данни. Създадена е SQL база данни, съставена от хроники, документиращи историята на лавините, за да се организират данните и да помага при изчисляването на риска. Записани са местоположения, дати, дължини на трасета на свлечения сняг, заедно с други метаданни. Докато тази база данни е документира ценна информация, пространствените данни са все така недостъпни и са сведени до рафтове, на които има подредени бележници.
ГИС-база данни за лавините

Преди създаването на ГИС-базата данни за лавините, ГИС са предимно използвани за създаване на топографски карти. През 1997 г. в Нескаупстадур е публикуван бюлетин за лавините и е използвана ГИС, чрез която са направени някои от картите в книгата. Две години по-късно почва развиване на подробна ГИС-база данни. Тя се състои от пространствена информация, свързана с лавините и терена. Също включва метаданни, които удостоверяват надеждността на данните и връзките към SQL базата данни, която от своя страна съхранява източниците на информация и други метаданни.

Контури на лавината

Една от основните цели на ГИС-базата данни е да отбелязва границите на снежните преспи. Тези граници идват от много източници с различаваща се степен на точност. Данни за най-ранните лавини се събират от статии във вестници, интервюта, книги, и градски архиви. Докато някои точки по контура може да са точни (например, като има щети по постройка поради лавина), то по-голямата част от контурите на най-ранните лавини трябва да се прецени по налични доказателства. Много контури на скорошни лавини са по-точни от най-отдавнашните. Формата на улеите може да се скицира на карта или очевидци могат да съгласуват границите. Както при всички лавини улеите на лавината са обикновено по-точни от началната зона или трасето.
Най-високо ниво на надеждност се дава на някои от последните лавини. Мнозина са ангажирани да наблюдават снега и да фотографират и измерват значителните лавини. Обозначават се сечения на лавините, измерени чрез GPS с възможно най-висока точност, въпреки че опасните условия и суровия климат могат да попречат на подобни прецизни дейности.
Надеждността на границите на лавина са показани графически, използвайки различни типове линии на фигура 2. Както е отбелязано по-горе, контурът на една лавина може да се състои от сегменти с различна несигурност, което най-вече е свързано с разположението на планинския склон. Понякога не само контурите са несигурни, но и времето на случай на лавина. SQL базата данни се обръща към степента на сигурност на датата, за разлика от ГИС-базата данни, където се задават 3 дати: Юлианска дата, исландска дата като текст и английска дата като текст. Докато текстовите данни се използват като етикети, юлианската дата се съхранява във вътрешния формат на SQL или ГИС-база данни, като осреднена от времевия интервал, за който има данни за лавина. Например за лавина, която се е случила през януари 1945 г., ще се определи дата 15.01.1945. Юлианската дата е основно за заявки и улеснява определянето на времевия интервал при картиране, защото понякога възможно най-точната дата е “краят на 1700 г.”.
Анализ на терена чрез ГИС

Наклона на склона е пряко свързан с възможността за лавина. Ако склонът е много стръмен, снегът не може да натрупа. Ако наклонът на склона е твърде малък, снегът може да натрупа, без да се свлече. Използвайки нерегулярна мрежа от триъгълници (TIN) или хоризонтали, за да се създаде координарна мрежа, може да се изчисли карта на наклоните, както е показано на фиг. 3. Площите в жълто и пурпурно показват най-отдалечените склонове, където е най-малко вероятно да започне лавина. Нарастващите нюанси на червеното сочат към зоните, където наклонът на склона би могъл да създаде условия за лавини. Резултатите от такъв вид карти са двойни. Те предполагат райони, където да се съсредоточи изследване на терена, и показват потенциално опасни местности по склоновете за тези, които не могат да разчитат карти с изолинии.

Полска работа и резултати

Контурите на лавините обхващат само малка част от събраните пространствени данни. Слоевете в ГИС също съхраняват резултати от моделни изчисления, събирането на материали за изследването и рисковото зониране. Някои модели изискват оценка на масата на снега в началната зона. Фиг. 4 показва пример за начални зони. Докато картите на наклоните могат да посочат потенциални начални зони, полигоните във фиг. 4 се основават на скъпо струващо събиране на материали от експерти по лавини, съобразявайки се с теренните и метеорологични условия. Тези зони показват местата, където е възможно снегът да натрупа по планинския склон. Използвайки измервания за дебелината на снежната покривка и площта на полигоните, може да се изчислят обемът и тежестта на началната зона. Бедствията от 1995 г. показват, че картите за предишни лавини не са достатъчни, за да се определи степента на риск от лавина. Необходимо е също да се определят възможните най-отдалечени точки на свличане, използвайки модели като т.нар. показатели на свличане, показани на фиг. 5 и α/β модел на фиг. 6. Повечето модели са едноизмерни и изискват набор от траектории, както е показано на предишните фигури. Всяка траектория предлага хода, който лавината може да очертае по склона. Към всяко трасе се прилага начална точка, референтна точка и име.
Резултатите от модела се съхраняват, като слоеве в ГИС, и показват големината и дължината на евентуалните лавини. Тези резултати, заедно с контурите на лавините, формират основните входни данни за очертаването на рисковите зони.

Рисково зониране

Докато моделите и историческите карти на лавини могат да укажат местоположението на рисковите райони, равнището на риск, което едно селище е готово да приеме, е политически въпрос. В Исландия рискът се определя от възможността за смъртни случаи, следствие на лавини. Решенията за зонирането се основават на приемливи рискови нива, които наскоро са оформени от закон и наредба. Макар и рисковите зони да не се изчисляват в ГИС, те се съхраняват като слоеве и биват лесно картирани.

Бъдещи планове

С оформянето на базата данни за лавините бъдещите цели стават по-амбициозни. Поддържайки текущата база данни, ще бъде добавена и повече пространствена информация и ще бъдат написани приложения за достъп до информация и анализ на данни.
Ще се разшири базата данни, включвайки повече селища. Последователно ще се добавят ново регистрирани лавини и автоматизираните хроники ще бъдат ново допълнение, ще се добавят пространствени данни, като дебелина на снежната покривка, например. Заедно с целта да се увеличи достъпността ще се добавят геоложки карти и аероснимки. Ще се напишат приложения за достъп до метеорологични станции за определяне на натрупаната снежна покривка. Тези слоеве и мрежи за в бъдеще ще бъдат внедрени в приложение за спомагане на рисковите наблюдения и решения за евакуация.

ГИС и обществото

С удължаване на времето след катастрофа се забелязва тенденция към намаляване на напрежението. Може да се формира естествена устойчивост към промени, искана от външни лица в селище, просъществувало стотици години. Следствие на инцидента от 1995 г. във Флатейри е решено да се построи огромна земна конструкция нагоре от града. В началото не всички са съгласни с проекта, но картата на фиг. 7, показваща действието на преградата едва 2 години след завършването й, ясно подсилва важността й.
Процесът на зониране е еднакво противоречив. Докато рискът от лавини е от голямо значение, падането на цената на дом, намиращ се в нова рискова зона е болезнен. Етикетът за риск от лавина може също да бъде възприет като петно на едно общество, което се бори да поддържа съществуването си. С достъпа до все повече данни се генерират актуализирани карти, а населението трябва да има поне ограничен достъп до информация. Чрез ГИС и интернет бюлетини лавините и контурите им могат да станат публично достояние, както и информацията за тях да бъде лесно осъвременена. Публикувайки информация в този визуален и достъпен формат, жителите на селища застрашени от лавини, могат да бъдат по-осведомени за рисковете от лавини и най-вече съзнателно участващи в процеса на справяне с опасности.

Използвана литература

Arnalds, Þ. 1997. Skipulag tölvutækra snjóflóðagagna [Organization of computerized avalanche database]. IMO, VÍ-G97042-ÚR31.

Björnsson, H. 1980. Avalanche activity in Iceland, climatic conditions, and terrain features. J. Glaciol., 26(94), 13-23.

Haraldsdóttir, S. H. 2000. The effect of avalanche accidents on the recorded avalanche history and the avalanche work in Iceland.

Jóhannesson, T. 1998. Icelandic avalanche runout models compared with topographical models used in other countries. In E. Hestnes, ed., 25 Years of Snow Avalanche Research

Voss 12-16 May 1998. Rep. nr. 203, NGI, Oslo. Jóhannesson, T. in press/a. Run-up of two avalanches on the deflecting dams at Flateyri, north-western Iceland. A. Glaciol.

Jóhannesson, T. in press/b. Accidents and economic damage due to snow avalanches and landslides in Iceland. A paper presented at the international LACDE conference in

Reykjavík, 28-30 August 2000.

Jónasson, K., S. Þ. Sigurðsson and Þ. Arnalds. 1999. Estimation of avalanche risk. IMO, VÍ-R99001-ÚR01.

Magnússon, M. M. 1997. Staðan í kortamálum og ArcInfo. Rep. VÍ-G97020-ÚR15, IMO, Reykjavík.

Magnússon, M. M. and H. B. Baldursdóttir. 1993. A relational database for snow avalanches. Internal report, IMO, Reykjavík.


Прочетена 603 пъти Последно променена в Петък, 09 Март 2018 15:33

"Първа отговорност на всеки гражданин е да оспорва властта."

Бенджамин Франклин

Редакцията не носи отговорност за съдържанието на коментарите. Призоваваме ви за толерантност и спазване на добрия тон.


Условия за ползване на коментарите

geomax l

Baner GEOPORTAL

Със съдействието на Камарата на инженерите по геодезия и Асоциацията на геодезическите фирми

 

Връзка с нас

map

Списание ГЕОМЕДИЯ

Всичко за геодезията

София 1303
ул. "Св. Св. Кирил и Методий" 146,
ет. 3, ателие 6; тел: 02/ 831 90 01;
e-mail: geomedia@abv.bg
office@geomedia.bg

Банкова сметка

ЕИК 175378844
Банкова сметка
Уникредит Булбанк, клон Европа
BIC - UNCRBGSF
IBAN - BG74UNCR 7000 1500 6707 03
ISSN - 1313-3365

Абонамент

27 лв. за една година

15 лв. за половин година

Свържете се с нас, ако искате да се абонирате.