Опыт: ГИС «Чуйское землетрясение» для поддержки управленческих решений

Шитов А.В., Газукина Ю.Г., Горохова Е.Н. Горно-Алтайский государственный университет, г. Горно-Алтайск, e-mail: sav@gasu.ru

GIS “Chyja Earthquake” for Administrative Decision Support within Altai Republic

При наступлении чрезвычайной ситуации информационная вооруженность, то есть наличие современной и достоверной информации, является необходимым условием при ликвидации последствий техногенных и природных ЧС. Например, в случае землетрясения информационная поддержка происходит как в плане обмена информацией между органами государственной власти, занимающимися ликвидацией его последствий, так и в плане донесения ее до потребителей, в качестве которых выступают органы государственной власти и население республики. А информация, накопленная за часы, дни, месяцы и годы, предшествовавшие землетрясению, сократит риск и повысит эффективность реагирования на чрезвычайную ситуацию. В этой статье мы постарались описать и обобщить опыт работы при возникновении такого события.

Событие и ситуация

Вводное примечание от Редакции. Напомним, что 27 сентября 2003 г. в Горном Алтае, недалеко от районного центра села Кош-Агач произошло «Чуйское землетрясение», а на следующий день было зарегистрировано ещё около 140 толчков. Магнитуда главного толчка составила 7,3 (по другим данным M=7.5 по шкале Рихтера), центр землетрясения находился на глубине 14,8 км. В зоне землетрясения произошли многочисленные оползни, обвалы, серьёзные повреждения получили дорожное покрытие и инженерные сооружения Чуйского тракта. В республике Алтай было повреждено почти 2 тысячи жилых домов, в которых проживало более 7 тысяч человек, а также 25 школьных зданий, 16 больниц, 7 котельных. Посёлок Бельтир был практически полностью разрушен. Землетрясение ощущалось на расстоянии более 1000 км от эпицентра, так в Новосибирске сила главного толчка достигла 4 баллов. За инструментальный период сейсмологических наблюдений это самое крупное землетрясение на территории Алтае-Саянской складчатой области.

Следует отметить, что на тот момент органы государственной власти, занимавшиеся ликвидацией последствий Чуйского землетрясения, не имели должного информационного обеспечения для принятия адекватных событию управленческих решений. Такое обеспечение должно включать систему сбора, обработки, хранения, анализа, моделирования и распространения информации, а также ряд других компонентов. В рассматриваемом же случае основная информация хранилась и обрабатывалась в документах Microsoft Word, что значительно затрудняло поиск необходимой информации и возможности оперативной работы с ней. А обмен информацией между органами власти в основном осуществлялся при помощи телефонов, факсов и бумажных носителей.

То есть при ликвидации последствий землетрясения наблюдалась низкая скорость обработки и обмена информацией, обусловленная: сложностью ее хранения и коллективной обработки; ручным способом нанесения информации на карты (преимущественно бумажные); трудностями создания и распечатки тематических карт; отсутствием автоматизированных средств проведения пространственного анализа для расчета показателей обстановки и ее объективной оценки, и т.д.. Основной недостаток заключался в отсутствии возможности комплексного решения аналитических задач с учетом пространственной составляющей.

Таким образом, в связи с неэффективным информационным обеспечением ведомств, занимавшихся ликвидацией последствий землетрясения, и Правительства Республики Алтай принимаемые решения не отвечали принципу оптимальности.

Обширный мировой опыт показывает, что одну из центральных ролей в повышении эффективности информационного обеспечения принятия решений, направленных на защиту территории от чрезвычайных ситуаций природного характера, призваны исполнять технологии геоинформационных систем (ГИС). Мы считаем, что при управлении чрезвычайной ситуацией наиболее целесообразно применять систему ArcGIS компании Esri.

Основные функции ГИС-проекта «Чуйское землетрясение»

Основное назначение геоинформационной системы «Чуйское землетрясение» как информационного инструмента принятия управленческих решений – обеспечение специалистов, занимающихся ликвидацией последствий землетрясения, возможностью ввода в систему и хранения данных о сложившейся обстановке, их оперативного обновления, аналитической обработки, табличного и картографического отображения результатов для оценки сложившейся ситуации в зоне землетрясения и получения комплексной картины об обстановке в республике.

ГИС «Чуйское землетрясение» создана с целью оперативной подготовки информации для принятия эффективных управленческих решений по ликвидации последствий землетрясения на территории Республики Алтай (РА). Она выполняет следующие основные функции:

ввод, хранение и поддержку в актуальном состоянии данных о землетрясении, определяющих состояние сложившейся обстановки;
территориальную привязку данных к объектам исследования (домам, школам, больницам);
выполнение запросов на поиск данных по объектам наблюдения;
графическое, табличное и картографическое отображение данных.

Картографическая база данных содержит цифровую топооснову Республики Алтай, включающую дорожную сеть, границы районов республики и населенные пункты. На картосхемах наглядно отображается пространственное расположение подразделений МЧС РА, школ, домов и больниц, пострадавших в результате землетрясения. Для создания картографической базы данных использовались средства ArcView и цифровая модель Республики Алтай масштабом 1:1000000.

В составе ГИС-оболочки имеется информационно-справочная система, обеспечивающая выполнение фиксированных запросов пользователей на поиск любой имеющейся в базе данных информации с отображением результатов поиска в картографическом виде. Для наглядного представления данных в пространственном контексте в качестве основы (подложки) используется электронная картосхема Республики Алтай с изображением населенных пунктов и автодорожной сети.

С помощью ГИС «Чуйское землетрясение» можно реализовать следующие виды запросов:

отображение сейсмического районирования территории Республики Алтай;
нахождение больниц, требующих текущего ремонта, капитального ремонта и полного восстановления;
нахождение школ, требующих текущего ремонта, капитального ремонта и полного восстановления;
отображение домов, требующих текущего ремонта, капитального ремонта и полного восстановления;
определение мест нахождения подразделений МЧС;
отображение эпицентров землетрясения;
отображение информации о степени готовности строящихся домов;
отображение информации по финансированию и освоению выделенных средств на объекты, пострадавшие в результате землетрясения.

Данные должны накапливаться и храниться в единой базе данных, в которую поступает информация из всех источников данных. Передача данных конечным пользователем осуществляется также из единой базы данных. В качестве интерфейса конечного пользователя выступает сервер. При этом обеспечивается выгрузка необходимых отобранных данных на рабочие места пользователей. Для отображения данной информации на карте были созданы различные тематические слои.

Таким образом, целью создания ГИС-проекта «Алтайское землетрясение» являлась оперативная подготовка информации для принятия эффективных управленческих решений по ликвидации последствий землетрясения на территории Республики Алтай.

Применение тем геоинформационной системы «Чуйское землетрясение» при принятии управленческих решений

В ГИС-проекте «Чуйское землетрясение» были созданы следующие темы: расположение подразделений МЧС РА, состояние больниц, состояние школ, повреждение домов, строительство жилых домов, финансирование объектов, эпицентры землетрясения в 2003 г.

Тема «Расположение подразделений МЧС РА» позволяет при наступлении чрезвычайной ситуации быстро найти места расположения подразделений МЧС, определить какие подразделения находятся вблизи эпицентра землетрясения и принять управленческое решение по отправке сил из этих подразделений в район эпицентра. При необходимости можно запросить таблицу о подразделениях МЧС (рис. 1).

Тема «Состояние больниц» позволяет отобразить на карте объекты здравоохранения, пострадавшие в результате землетрясения, и обновляемой информации об этих объектах, например, о степени их разрушения. Далее эта информация передается лицу, принимающему управленческие решения, а он решает, например, какие объекты нужно профинансировать в первую очередь. В первую очередь финансируются объекты здравоохранения, находящиеся в Кош-Агачском районе и требующие текущего ремонта, так как для их поддержки не нужны большие денежные средства и их восстановление осуществляется в короткие сроки. Было необходимо сделать капитальный ремонт фельдшерско-аккушерских пунктов в селах Шашикман и Чаган-Узун, сельских врачебных амбулаторий в населенных пунктах Мухор-Тархата, Тобелер и Джанаул, фельдшерского пункта в Ташанте и больницы в Джазаторе. Была создана тема с информацией обо всех объектах здравоохранения: название населенных пунктов, в которых расположены объекты здравоохранения, пострадавшие в результате землетрясения; название объектов здравоохранения, пострадавших в результате землетрясения и степень их разрушения. На рис. 2 показана степень разрушения больниц. Для получения более подробной информации об объекте необходимо щелкнуть на нем, и появится диалоговое окно «Информация об объекте» (рис. 3).

При помощи темы «Состояние школ» на карте отображается ситуация со школами, пострадавших в результате землетрясения (рис. 4). На основе этих данных можно, например, принять следующее управленческое решение: в первую очередь необходимо восстановить школы в Кош-Агачском районе, так как в результате землетрясения там пострадали почти все объекты образования. Кроме того, сначала необходимо восстановить школы, требующие текущего и капитального ремонта, так как на их восстановление потребуется значительно меньше денежных средств и времени, чем на строительство новых, и дети смогут там заниматься уже через короткое время.

При активизации темы «Повреждение домов» на карте отображаются круговые диаграммы, характеризующие эту ситуацию. Так, на карте (рис. 5) видно, что дома были повреждены в Улаганском и Кош-Агачском районах и что в основном требуется текущий ремонт домов. В Кош-Агачском районе больше домов с полным разрушением и капитальным ремонтом, чем в Улаганском, следовательно в этот район нужно направлять большее количество денежных средств на строительство. При необходимости можно открыть таблицу, хранящую информацию о повреждение домов, в ней отображается информация о количестве домовладений по районам Республики Алтай, указано количество поврежденных домов и степень их разрушения.

При включении темы «Строительство жилых домов» на карте в районах, где идет строительство домов, отображаются круговые диаграммы со степенью готовности домов к сдаче (рис. 6). Видно, что на 2005 год в большинстве районов часть домов были готовы на 100%, но есть районы, в которых готовность домов составляет 50 и 75%. А в Кош-Агачском районе есть дома, которые были готовы лишь на 25%. Из таблицы о строительстве жилых домов видно, что в Улаганском районе строится 62 жилых дома, из них 51 дом предъявлен к сдаче, а в Кош-Агачском районе строится 344 жилых дома, из них 220 домов предъявлено к сдаче в эксплуатацию. Также видно, что в Улаганском районе все дома, готовые на 100%, предъявлены к сдаче в эксплуатацию, а в Кош-Агачском районе из, домов готовых на 100%, 50 не предъявлено к сдаче. Следовательно, необходимо выявить причины, по которым построенные дома не вводятся в эксплуатацию.

При активизации темы «Финансирование объектов» на карте отображаются диаграммы, показывающие по районам, как профинансировано строительство объектов, пострадавших в результате землетрясения (рис. 7). В таблице с данными по финансированию объектов строительства, пострадавших в результате землетрясения, указана стоимость средств восстановительных работ, сумма оплаченных работ на 01.01.05 г. и остаток сметной стоимости на 01.01.05 г. Наглядно видно, что финансирование средств восстановительных работ осуществляется не в полном размере. Для решения данного вопроса необходимо изыскать дополнительные средства хотя бы для восстановления объектов в Кош-Агачском районе, так как там находился эпицентр землетрясения и разрушены почти все объекты.

Тема «Эпицентры землетрясения в 2003 г.» позволяет принять управленческие решения, связанные с финансированием объектов, пострадавших в результате землетрясения (рис. 8). На карте видно, что толчки происходили, в основном, в Кош-Агачском районе. Следовательно, в этом районе наибольшие разрушения и в первую очередь нужно направлять денежные средства на восстановление в этот район.

Таким образом, ГИС-проект «Чуйское землетрясение» позволяет сгруппировать и наглядно отобразить на карте информацию, связанную с землетрясением, и, тем самым, снизить уровень неопределенности и помочь в принятии оптимальных управленческих решений. При необходимости, всегда можно увеличить отдельные фрагменты карты для более удобного и детального просмотра объектов, пострадавших от землетрясения, и дополнительной информации по ним.

Помимо отображения на карте тематических слоев данных в ГИС-проекте «Чуйское землетрясение» с помощью Конструктора запросов можно строить необходимые запросы. Например, для контроля финансирования можно найти объекты здравоохранения, подлежащие капитальному ремонту, или для планирования строительства домов выбрать районы, в которых максимальная сейсмичность около 9 баллов. То есть, при принятии управленческих решений опция Конструктор запросов позволяет быстро найти и отобразить на карте выборочные объекты по определенным значениям заданных параметров.

Кроме организации запросов в ГИС-проекте можно использовать инструмент «Горячая связь» и создавать диаграммы и другие материалы, например фотоснимки, представляющие информацию об интересующем объекте. Пространственно привязанные к объекту или району диаграммы и графики являются средством динамического визуального предоставления табличных данных, в том числе и на карте. Они удобны для представления обобщенной информации, ее резюмирования и синтеза. Так, диаграмма, показанная на рис. 9, показывает степень финансирования объектов строительства, пострадавших в результате землетрясения. Из нее видно, что финансирование этих объектов необходимо в пяти районах и большие средства для восстановительных работ потребуется в Кош-Агачском районе. Такие диаграммы можно легко привязать как к территории, так и к конкретным объектам и интерактивно отображать их вместе с картой.

То есть, основное назначение геоинформационной системы «Чуйское землетрясение» как информационного инструмента принятия управленческих решений – это обеспечение специалистов, занимающихся ликвидацией последствий землетрясения, полноценной и эффективной возможностью ввода в систему и хранения данных о сложившейся обстановке, их оперативного обновления, аналитической обработки, табличного и картографического отображения результатов для оценки сложившейся ситуации в зоне землетрясения и получения комплексной картины о процессе ликвидации чрезвычайной ситуации.

Внедрение и дальнейшая разработка проекта в управление чрезвычайными ситуациями Республики Алтай позволит оперативно реагировать на последствия стихийных бедствий и заблаговременное проигрывание сценариев их развития и прогнозирование возможных последствий, что, в конечном итоге, приведет к снижению ущерба и его локализации.

Рис. 1. Расположение подразделений МЧС РА.	Рис. 2. Состояние больниц пострадавших в результате землетрясения.	Рис. 3. Отображение окошка «Информация об объекте».
Рис. 4. Состояние школ пострадавших в результате землетрясения.	Рис. 5. Повреждение домов.	Рис. 6. Строительство жилых домов пострадавших в результате землетрясения.
Рис. 7. Финансирование объектов строительства, пострадавших в результате землетрясения на 01.01.05 г.	Рис. 8. Эпицентры землетрясения в 2003 г.	Рис. 9. Финансирование и освоение выделенных средств на объекты, пострадавшие от землетрясения.