Использование ГИС-технологий при создании системы раннего предупреждения цунами
|
Введение 3
Глава 1 Общие сведения о волнах цунами и управлении рисками негативных последствий воздействия цунами на прибрежную зоны. 6
1.1 Причины образования цунами 6
1.2 Классификация цунами 10
1.3 Общий подход к оценке риска, направленного на смягчение последствий и уменьшение негативного воздействия последствий цунами 14 Глава 2 Методы оценки негативных последствий цунами на береговые
сообщества 20
2.1 Исторические свидетельства о предыдущих цунами 20
2.2 Геологические свидетельства цунами 21
2.3 Сценарный анализ опасности цунами (STHA) 23
2.4 Вероятностный анализ опасности цунами (PTHA) 25
2.5 Интеграция оценок опасности, уязвимости и готовности 30
2.6 Методика проведения анализа возможной зоны затопления на основе
спутниковой информации и специализированных интернет ресурсов 34
2.7 Принципиальная структура системы раннего предупреждения о цунами и предложения по ее дополнению процедурой оценки и анализа рисков. 47
Глава 3 Проведение анализа территории выбранного района с последующей оценкой потенциального ущерба от цунами. 67
Заключение
Список литературы
Глава 1 Общие сведения о волнах цунами и управлении рисками негативных последствий воздействия цунами на прибрежную зоны. 6
1.1 Причины образования цунами 6
1.2 Классификация цунами 10
1.3 Общий подход к оценке риска, направленного на смягчение последствий и уменьшение негативного воздействия последствий цунами 14 Глава 2 Методы оценки негативных последствий цунами на береговые
сообщества 20
2.1 Исторические свидетельства о предыдущих цунами 20
2.2 Геологические свидетельства цунами 21
2.3 Сценарный анализ опасности цунами (STHA) 23
2.4 Вероятностный анализ опасности цунами (PTHA) 25
2.5 Интеграция оценок опасности, уязвимости и готовности 30
2.6 Методика проведения анализа возможной зоны затопления на основе
спутниковой информации и специализированных интернет ресурсов 34
2.7 Принципиальная структура системы раннего предупреждения о цунами и предложения по ее дополнению процедурой оценки и анализа рисков. 47
Глава 3 Проведение анализа территории выбранного района с последующей оценкой потенциального ущерба от цунами. 67
Заключение
Список литературы
Одной из задач комплексного управления прибрежными зонами является управление рисками негативных последствий от воздействия волн цунами. Задача управления рисками - обеспечить повышение устойчивости функционирования прибрежной зоны и уменьшить негативные последствия, прежде всего не допустить гибели прибрежного населения. Насколько разрушительным и опасным может быть волна цунами показал относительно недавний пример Индоокеанского цунами 2004 года, когда в результате крупнейшего землетрясения (магнитуда большее 8.0) в районе Зондского архипелага образовалась волна цунами, охватившая почти все побережье Индийского океана, вызвавшая гибель (по разным источникам) 140-184 тыс. человек. В связи с интенсивным социально-экономическим развитием прибрежных территорий, развитию новых видов морской деятельности с одной стороны, и наблюдающимся увеличением частоты и интенсивности морских стихийных бедствий с другой, вероятность и величина риска негативных последствий и ущерба будет увеличиваться. Одной из таких опасностей является катастрофическое затопление прибрежных земель и их населения, вызванное цунами.
В силу невозможности точного прогноза цунами, одним из основных инструментов защиты населения является создание систем раннего предупреждения о цунами (СРПЦ). В техническое задание по разработке и внедрению СРПЦ обычно входит задача раннего (в открытом океане) обнаружения и идентификации волн цунами и обеспечение информирования населения об опасности (объявление тревоги цунами). Более подробно состав и структура СРПЧ обсуждается в разделе 2.7. Таким образом, создание такой системы рассматривается, прежде всего, как необходимость обеспечения взаимодействия только двух модулей: наблюдательного и информационного. Таким образом, концепция создания СРПЦ ориентирована, прежде всего, на обеспечение безопасности населения и не рассматривает вопросы снижения
негативных последствий в плане уменьшения материального ущерба. Комплексный подход к управлению процессами социально-экономического развития в прибрежных зонах ориентирован на интеграцию и координацию интересов различных морепользователей, в том числе в плане смягчения последствий от воздействия стихийных бедствий. С точки зрения методологии КУПЗ вопросы безопасности и уменьшения материального ущерба должны рассматриваться совместно, оставляя приоритет за обеспечением
безопасности населения.
Таким образом, одним из направлений совершенствования систем раннего предупреждения о цунами может быть расширение состава СРПЦ и дополнение ее аналитическим блоком по оценке и анализу риска. Причем задача должна решаться на основе взаимодействия различных блоков системы и быть направлена на повышение эффективности работы системы предупреждения в целом.
Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что вопросы обеспечения безопасности населения, а также безопасности объектов морской инфраструктуры и прилегающих к ним акваторий, входят в задачи развития гидрометеорологического обеспечения морской деятельности, о чем, например, указано в «Стратегии развития морской деятельности Российской Федерации до 2030 года», утвержденной распоряжением Правительства РФ от 30 августа 2019 года, №1930.
Объект исследования - поселок городского типа Южно-Курильск.
Предмет исследования - улучшение систем раннего оповещения о цунами с помощью ГИС систем.
Целью выполнения исследований в рамках подготовки выпускной квалификационной работы является разработка общей структуры блока оценки и анализа рисков применительно к ее использованию в составе системы раннего предупреждения цунами и апробация блока оценки потенциального ущерба на конкретном примере.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• Ознакомится с причинами возникновения и классификацией волн цунами, а также общими подходами к оценке и анализу рисков, направленных на смягчение последствий и уменьшение негативного воздействия цунами;
• Проанализировать методы оценки и анализа рисков и предложить блок- схему технологического процесса управления рисками негативного воздействия от волн цунами;
• Апробировать процедуру оценки потенциального ущерба от волны цунами на примере пгт Южно-Курильск c с учетом использования ГИС- технологий.
В силу невозможности точного прогноза цунами, одним из основных инструментов защиты населения является создание систем раннего предупреждения о цунами (СРПЦ). В техническое задание по разработке и внедрению СРПЦ обычно входит задача раннего (в открытом океане) обнаружения и идентификации волн цунами и обеспечение информирования населения об опасности (объявление тревоги цунами). Более подробно состав и структура СРПЧ обсуждается в разделе 2.7. Таким образом, создание такой системы рассматривается, прежде всего, как необходимость обеспечения взаимодействия только двух модулей: наблюдательного и информационного. Таким образом, концепция создания СРПЦ ориентирована, прежде всего, на обеспечение безопасности населения и не рассматривает вопросы снижения
негативных последствий в плане уменьшения материального ущерба. Комплексный подход к управлению процессами социально-экономического развития в прибрежных зонах ориентирован на интеграцию и координацию интересов различных морепользователей, в том числе в плане смягчения последствий от воздействия стихийных бедствий. С точки зрения методологии КУПЗ вопросы безопасности и уменьшения материального ущерба должны рассматриваться совместно, оставляя приоритет за обеспечением
безопасности населения.
Таким образом, одним из направлений совершенствования систем раннего предупреждения о цунами может быть расширение состава СРПЦ и дополнение ее аналитическим блоком по оценке и анализу риска. Причем задача должна решаться на основе взаимодействия различных блоков системы и быть направлена на повышение эффективности работы системы предупреждения в целом.
Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что вопросы обеспечения безопасности населения, а также безопасности объектов морской инфраструктуры и прилегающих к ним акваторий, входят в задачи развития гидрометеорологического обеспечения морской деятельности, о чем, например, указано в «Стратегии развития морской деятельности Российской Федерации до 2030 года», утвержденной распоряжением Правительства РФ от 30 августа 2019 года, №1930.
Объект исследования - поселок городского типа Южно-Курильск.
Предмет исследования - улучшение систем раннего оповещения о цунами с помощью ГИС систем.
Целью выполнения исследований в рамках подготовки выпускной квалификационной работы является разработка общей структуры блока оценки и анализа рисков применительно к ее использованию в составе системы раннего предупреждения цунами и апробация блока оценки потенциального ущерба на конкретном примере.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• Ознакомится с причинами возникновения и классификацией волн цунами, а также общими подходами к оценке и анализу рисков, направленных на смягчение последствий и уменьшение негативного воздействия цунами;
• Проанализировать методы оценки и анализа рисков и предложить блок- схему технологического процесса управления рисками негативного воздействия от волн цунами;
• Апробировать процедуру оценки потенциального ущерба от волны цунами на примере пгт Южно-Курильск c с учетом использования ГИС- технологий.
Исследования, выполненные в рамках подготовки выпускной квалификационной работы, были связаны с разработкой общей структуры блока оценки и анализа рисков применительно к ее использованию в составе системы раннего предупреждения цунами и апробация блока оценки потенциального ущерба на конкретном примере прибрежной зоны пгт Южно- Курильск.
В ходе выполнения исследований был выполнен анализ существующих процедур, ориентированных на управление рисками негативных последствий в результате воздействия волн цунами, на основе которого предложен перечень процедур, которые предлагаются для включения в блок оценки и анализа рисков, оформленный в виде блок-схемы технологического процесса. Блок-схемы характеризует взаимодействие различных процедур, т.е. последовательность их выполнения в рамках общего технологического процесса. В соответствии с предложенной схемой, в качестве одной из необходимых процедур оценки и анализа рисков определена необходимость оценки потенциального ущерба, для которой в рамках исследований также была разработана технологическая схема, включающая в себя ряд операций. Предлагаемая технологическая схема по оценке потенциального ущерба от воздействия цунами основана на использовании ГИС-технологий.
Апробация технологической схемы оценки потенциального ущерба проводилось на примере пгт. Южно-Курильск (о. Кунашир). Процедура апробации процедуры оценки потенциального ущерба иллюстрируется в виде последовательности скриншотов и комментариев к ним. Последовательность скриншотов соответствует последовательности выполнения операций. Более подробно схема выполнения оценки, пекречень используемой информации представлены в главе 3 данной работы.
В результате выполненной оценки получено, что в случае сильного цунами (высота 5-8 метров) при существующей в настоящее время застройке в зоне затопления примерный материальный ущерб (без учета возможности гибели людей) составляет порядка 50 млн. Такая незначительная стоимость ущерба определяется ветхостью зданий (стоимость зданий определялась на основании их кадастровой стоимости), их низкой этажностью (1-2 этажа), незначительной площадью застройки.
Следует отметить, что в работе не ставилась задача показать возможность причинения значительного материального ущерба в результате подхода волн цунами. Наоборот, для апробации технологической схемы был выбран небольшой поселок, с «простым» типом застройки, что позволяет более легко получить необходимые данные и показать работоспособность предлагаемой методики. В данных исследованиях в соответствии с индивидуальным заданием методика ориентировалась на использование при решении проблемы цунами. Однако технология оценки ущерба с использованием ГИС-подхода может быть использована для решения аналогичной задачи, связанной с воздействием других типов стихийных бедствий (наводнений и паводков, лесных пожаров и т.п.). Более того, в ходе выполнения исследований авторов дополнительно рассматривался вопрос о возможности замены кадастровых документов спутниковой информацией в виде спутниковых снимков. Ответ, в принципе, оказался положительным, хотя требует дополнительных под спутниковых экспериментов. Однако, в этом случае возникают проблемы с правовым обоснованием получаемых результатов. Поскольку в отличии от земельного кадастра, спутниковый снимок не является в полном смысле нормативным документом. Однако данная проблема может быть решена в будущем.
В ходе выполнения исследований был выполнен анализ существующих процедур, ориентированных на управление рисками негативных последствий в результате воздействия волн цунами, на основе которого предложен перечень процедур, которые предлагаются для включения в блок оценки и анализа рисков, оформленный в виде блок-схемы технологического процесса. Блок-схемы характеризует взаимодействие различных процедур, т.е. последовательность их выполнения в рамках общего технологического процесса. В соответствии с предложенной схемой, в качестве одной из необходимых процедур оценки и анализа рисков определена необходимость оценки потенциального ущерба, для которой в рамках исследований также была разработана технологическая схема, включающая в себя ряд операций. Предлагаемая технологическая схема по оценке потенциального ущерба от воздействия цунами основана на использовании ГИС-технологий.
Апробация технологической схемы оценки потенциального ущерба проводилось на примере пгт. Южно-Курильск (о. Кунашир). Процедура апробации процедуры оценки потенциального ущерба иллюстрируется в виде последовательности скриншотов и комментариев к ним. Последовательность скриншотов соответствует последовательности выполнения операций. Более подробно схема выполнения оценки, пекречень используемой информации представлены в главе 3 данной работы.
В результате выполненной оценки получено, что в случае сильного цунами (высота 5-8 метров) при существующей в настоящее время застройке в зоне затопления примерный материальный ущерб (без учета возможности гибели людей) составляет порядка 50 млн. Такая незначительная стоимость ущерба определяется ветхостью зданий (стоимость зданий определялась на основании их кадастровой стоимости), их низкой этажностью (1-2 этажа), незначительной площадью застройки.
Следует отметить, что в работе не ставилась задача показать возможность причинения значительного материального ущерба в результате подхода волн цунами. Наоборот, для апробации технологической схемы был выбран небольшой поселок, с «простым» типом застройки, что позволяет более легко получить необходимые данные и показать работоспособность предлагаемой методики. В данных исследованиях в соответствии с индивидуальным заданием методика ориентировалась на использование при решении проблемы цунами. Однако технология оценки ущерба с использованием ГИС-подхода может быть использована для решения аналогичной задачи, связанной с воздействием других типов стихийных бедствий (наводнений и паводков, лесных пожаров и т.п.). Более того, в ходе выполнения исследований авторов дополнительно рассматривался вопрос о возможности замены кадастровых документов спутниковой информацией в виде спутниковых снимков. Ответ, в принципе, оказался положительным, хотя требует дополнительных под спутниковых экспериментов. Однако, в этом случае возникают проблемы с правовым обоснованием получаемых результатов. Поскольку в отличии от земельного кадастра, спутниковый снимок не является в полном смысле нормативным документом. Однако данная проблема может быть решена в будущем.
