По материалам Esri
Guarding Against Geohazards
Рассказано о том, как ГИС-портал и веб-карты помогают смягчать последствия стихийных бедствий в штате Вашингтон.
В штате Вашингтон ущерб от оползней, чаще всего возникающих после сильных ливней и землетрясений, может достигать сотен миллионов долларов. Помимо оползней, жизни и имуществу населения этого региона угрожают цунами, порождаемые сейсмической активностью, и лахары – селевые потоки, образующиеся при извержениях вулканов. И уже много лет сотрудники отдела геологии и земных ресурсов Департамента природных ресурсов (ДПР; англ. Department of Natural Resources, DNR) штата Вашингтон идентифицируют, оценивают и наносят на карту эти геологические угрозы.
Теперь эта жизненно важная информация стала доступной на портале геологической информации штата Вашингтон и представлена на интерактивных ГИС-картах геологических угроз. Они помогают планировать землепользование и действия в чрезвычайных ситуациях, ликвидировать последствия стихийных бедствий и вносить изменения в строительный кодекс.
Оползни способны причинить значительный ущерб. Региональное шоссе 503 после схода оползня в 2009 году. Фото: Adam DuBrowa/ FEMA (агентство по чрезвычайным ситуациям)
«У нас есть много занесенных в ГИС геологических данных, в большинстве своем очень сложных, – говорит Карен Мейерс (Karen Meyers), редактор отдела геологии и земных ресурсов в ДПР и менеджер геологического информационного портала штата Вашингтон. – Нам захотелось предоставить широкой публике точные данные, чтобы каждый мог увидеть связь родных мест с геологией и понять, как она может повлиять на его жизнь, даже не имея навыков работы с ГИС».
Поскольку численность населения штата Вашингтон продолжает увеличиваться, потребность строительства в зонах риска становится все более насущной. Закон 1990 года «Об управлении ростом» предписывает использовать самые последние достижения науки для компетентного управления развитием штата. Примерно с 2000 года взгляды на значение и предназначение накапливаемых в ДПР данных стали меняться. Ведомство осознало, что карты и отраженные на них пространственные взаимосвязи понятны не только специалистам, но и гораздо более широкой аудитории. В принципе, любой пользователь мог обнаруживать закономерности и взаимосвязи в информации, представленной на цифровых картах, и даже создавать собственные карты с помощью сравнительно простого внешнего интерфейса, дававшего доступ к картографической информации и средствам ее обработки.
Интерактивная карта оползней в штате Вашингтон дает информацию об истории и вероятности схода оползней в любой точке штата
Для реализации этих возможностей департамент сначала использовал ArcIMS, первый картографический интернет-сервер Esri. Он позволил строить карты на основе данных из баз данных департамента и сделать их доступными на созданном веб-сайте. Но серверные технологии на платформе Esri продолжали развиваться, и было принято решение перенести интерактивные веб-карты из ArcIMS в более производительный и функциональный ArcGIS for Server и создать ГИС-портал с галереей карт, облегчающий доступ к имеющимся ресурсам (см. www.dnr.wa.gov/ResearchScience/Topics/GeosciencesData/Pages/geology_portal.aspx).
Увидеть, как благодаря этим картам данные ДПР становятся полезными и для широкой внешней аудитории можно на примере карты оползней в штате Вашингтон. С помощью ArcGIS for Server ДПР скомбинировал свои сервисы базовых карт с информацией из базы данных оползней, чтобы любой пользователь мог увидеть историю и вероятность возникновения оползней в том или ином месте. На этой карте показаны районы, в которых оползни уже случались в прошлом. Местные власти могли учесть эту информацию при составлении планов смягчения последствий стихийных бедствий. В случае приближения урагана с ливнями они могут использовать эти карты, чтобы уделить особое внимание районам, подверженным оползням. Это позволяет ДПР давать более подробные предупреждения об оползнях, а ответственным лицам быть более подготовленными к проблемам, которые могут возникнуть.
Слой интерактивной геологической карты штата Вашингтон, показывающий зоны затопления после цунами
Опасность с моря
Хотя цунами случаются реже, чем оползни, они представляют реальную угрозу для жителей прибрежных районов штата Вашингтон, рядом с которым находится гигантская зона субдукции Каскадия, разлом длиной более 600 миль, протянувшийся вдоль тихоокеанского побережья от Северного Ванкувера до мыса Мендосино. Землетрясение в этом регионе может породить цунами, которое обрушится на штат в весьма короткий срок.
Департамент природных ресурсов интегрирует наборы данных землепользования и земного покрова с картами затоплений, чтобы оценить, в каких районах удар цунами будет наиболее разрушительным. «Мы вычисляем высоту, скорости и амплитуды волны на основе топографических и батиметрических данных и затем вводим эту информацию в ArcGIS for Server, чтобы показать зоны затопления на карте, – говорит Тим Уолш (Tim Walsh), геолог ДПР, специалист по геоугрозам. – Это помогает лучше представить последствия для населения и сооружений».
Слой, показывающий области затопления, является частью интерактивной геологической карты штата Вашингтон. Эта карта содержит также слои с информацией о разжижении грунтов. Уолш и его группа использовали для их создания данные индекса подверженности грунтов разжижению, используемого в инженерных расчетах для тестирования несущей способности зданий. По словам Уолш, учет потенциала разжижения грунтов в зонах затопления после землетрясения и цунами очень важен. Среди прочего, информация о свойствах грунта помогает местным властям выбирать более безопасные и эффективные маршруты эвакуации, учитывающие возможность сопутствующих разрушений в результате землетрясения.
Департамент природных ресурсов штата Вашингтон создал на своем гео-портале галерею карт, облегчающих доступ к его информационным ресурсам
Информация об угрозе оползней включается в карты и руководства по эвакуации, поскольку сильное землетрясение ослабит грунт в местах, подверженных оползням. Это позволяет экстренным службам выбирать участки с более стабильными грунтами при выборе маршрута выдвижения их сотрудников в район происшествия. Уолш и его группа создали также в ArcGIS отдельные карты зон эвакуации при угрозе цунами, которые конвертированы в документы PDF для удобства их использования на местах.
Вулканическое соседство
В штате Вашингтон существует также угроза крупного извержения стратовулкана Рейнир (англ. Mount Rainier) в 88 км юго-восточнее Сиэтла на территории округа Пирс. Если оно случится, снежный покров на вулкане может растаять, что породит огромные грязевые потоки, называемые лахарами. Судя по историческим данным, крупные лахары сходят здесь каждые 500-1000 лет, не только по причине извержений, но и вследствие лавин и землетрясений. По оценке ДПР извержение вулкана Рейнир может принести населению долины реки Пуйаллуп имущественный ущерб в 6 млрд. долларов США.
Слой, показывающий потенциал разжижения грунтов вследствие землетрясения, помогает экстренным службам выбирать наиболее безопасные и эффективные маршруты эвакуации
На протяжении многих лет Геологическая служба США собирает и систематизирует данные о зонах риска в районе этого, одного из самых опасных вулканов Северной Америки. ДПР объединил данные о вероятных путях и протяженности грязевых потоков со слоем земельных участков, с информацией о стоимости земли и сооружений. Созданная карта помогает не только планировать мероприятия по смягчению и ликвидации последствий стихийных бедствий в близлежащих населенных пунктах, но и оценивать ущерб от лахаров.
Вулкан Рейнир, извержение которого может причинить ущерб в миллиарды долларов, в том числе из-за схода селевых потоков
Достигая большего
В геологическом информационном портале штата Вашингтон воплощены два руководящих принципа из стратегического плана на 2010-2014 гг., разработанного спецуполномоченным по землям штата Питером Голдмарком: принимать решения на строгой научной основе и принимать решения, прозрачные для общества и в интересах общества. Не умаляя важность оценки угрозы в конкретном месте квалифицированным специалистом, эти карты показывают зоны риска и позволяют любому пользователю создавать, сохранять и распечатывать собственные карты; узнавать больше о геологических характеристиках местности и загружать данные в ГИС для их отображения и анализа. Геологический информационный портал штата Вашингтон упростил громоздкую систему хранения данных и работы с ними и сделал их доступными для всех, кто хочет лучше узнать геологию штата.
На этой карте показаны не только пути схода разных по масштабам селевых потоков в районе вулкана Рейнир, но и находящиеся в зоне риска земельные участки с информацией об их стоимости
