QGIS térinformatikai feldolgozó eszköz az első szintű szeizmológiai mikrózónációs elemzésekhez¶

QGIS térinformatikai feldolgozó eszköz az első szintű szeizmológiai mikrózónációs tanulmányokhoz¶

A szeizmikus mikrózónáció helyi szinten értékeli a szeizmikus kockázatokat, meghatározza az egységes szeizmikus viselkedéssel leírható területeket. Az első szintű szeizmikus mikrózónáció célja a kőzettani tulajdonságok felmérése és a geológiai egységek geometriájának meghatározása, amelyek segítésegével karakterizálhatók az egyes területek (mikrozónák).

A földrengések okozta károk megfigyeléséből kiderült, hogy helyi szinten változatosságot mutatnak az eltérő szeizmikus tevékenységek hatására, nem csak geológiai struktúrákban de a különböző minőségű és típusú épület struktúrákban is.

A szeizmikus mikrózónáció a homogén szeizmikus viselkedés alapján karakterizált területi egységek azonosítása segítésével értékeli a helyi szeizmikus kockázatokat.

A 2008-ba készült szeizmikus mikrózónációs irányelvek és kritériumok (http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/view_pub.wp?contentId=PUB1137) az olasz területekre szabványokat fogalmaznak meg a szeizmikus mikrózónációs kutatások számára; három különböző szintű növekvő mélységet különítenek el (1-től 3-ig).

Az első szintű szeizmikus mikrózónáció tartalmazza három tematikus térkép elkészítését:

1. Survey map containing the surveys for seismic microzonation studies;

2. Geo-lithological map, obtained from detailed scale geological and geomorphological maps integrating existing lithological, stratigraphic and geotechnical data related to surveys;

3. Level 1 seismic microzonation map (the principal product of level 1 microzonation), identifying the microzones into three categories of local hazards:

   • Stable zones;

   • Stable zones prone to ground amplification;

   • Unstable zones.

A jelen kutatás témája open source eszközök felhasználásával első szintű mikrózónációs térképek készítése, amely hozzájárul a topográfiai, geológiai, geofizikai és geotechnológiai adatok feldolgozásban kialakított módszertan kidolgozásához.

A grafikus modellező eszköz a legutolsó QGIS (2.8.1) verzióba került beépítésre, ezt használtuk fel az egyszerű térinformatikai modellünk létrehozásában. Ez az eszköz hasznos a gyakran használt az első szintű mikrózónációs térképek létrehozásához használt elemzések automatikus futtatásában, különösen az instabil zónák poligonokként történő azonosítására.

A modell különböző open source szoftvereket és könyvtárakat használ fel (GRASS, GDAL, QGIS), ezáltal is bemutatja a QGIS szoftver használhatóságát mint egy egyszerűsített és egységesített felhasználó felülete a különböző GFOSS (Geospatial Free and Open Source Software) eszközöknek (1. ábra).

A modell bemenő adatai (2. ábra):

• Szintvonalakat tartalmazó shapefájl magassági attribútum oszloppal;

• Magassági adatokat tartalmazó mező neve

• A kívánt raszter felbontása méterben domborzatmodell és lejtőkategória (alapértelmezett 10) előállításához;

• Egy poligon shapefájl előállításra kerül, amely tartalmazza a 15 foknál nagyobb lejtőkategóriájú területeket a kiválasztott elemek átmetsző területével;

• Az eredmény polygon réteg neve.

Indítás után, a modell elvégzi a következő műveleteket:

• The GRASS tool v.to.rast.attribute converts contour elevation lines to raster, taking the contour shapefile, the name of the z field and the raster resolution as input;

• The GRASS tool r.surf.contour generates the elevation model taking as input the rasterized temporary output from previous step and the raster resolution;

• The GDAL tool “gdaldem” generates the slope expressed as degrees from the elevation model;

• A GRASS r.mapcalculator eszköz segítségével generáltuk az 1 bites rasztereket amelyek tartalmazzák a 15 foknál nagyobb lejtőkategóriájú területeket (ez a határérték a mikrózónációs irányelvekben van meghatározva és ezek fixnek tekinthetők) a következő képlet felhasználásával:

if(A>15,1,null())

ahol A állandó lejtőkategória a raszter «gdaldem»-el generálva;

• The GDAL tool “gdal_polygonize” converts the 1 bit raster to polygons;

• A QGIS «Intersection» eszköz átfedési, metszési műveletekre használható előre kiválasztott rétegekre, olyan átfedő területeken ahol a lejtőkategória nagyobb mint 15fok.

Az eredmény egy polygon réteg, amely tartalmazza a 15 foknál nagyobb lejtés miatt lehetséges instabil zónákat, automatikusan előállítva tematikus térképek alapján mint például a földcsuszamlás poligon réteg (3.ábra) vagy a kőzettani tematikus térkép.

Következtetések¶

Ez a munka egyszerűen megmutatja a nyílt forráskódú GIS eszközök például QGIS, GRASS, GDAL/OGR, sikeresen felhasználhatóak térbeli elemzésekben és adatfeldolgozásokban az első szintű szeizmikus mikrózónációs kutatásokban. Ebben a mintafeladatban a QGIS használtuk fel mint egy egyszerűsített és egységesített felületet a különböző magas minőségű GFOSS eszközök közül; a grafikai modellező lehetővé teszi térinformatikai feldolgozó modellek készítését, amelyeket ezután könnyen meg lehet osztani mint hordozható platformfüggetlen eszközök drága szoftver licencek megfizetése nélkül. Az eszköz hozzájárul a QGIS modellezés képességeinek kiterjesztéséhez a grafikusan létrehozható algoritmus láncok előállításában, megadva a bemenő és kimenő paramétereket és meghagyva a lehetőségeket, hogy a szoftver maga végezze a közbenső adatkezelési lépéseket. A GRASS algoritmusok használata nem kívánja meg a GRASS adatbázis és térképterület definiálását, nagyszerűen egyszerűsíti a modell létrehozását. A jövőbeli fejlesztéseink között szerepel olyan open source eszköz csomag és modellek implementálása, amely egyszerűsíti, felgyorsítja a szeizmikus mikrózónációs térképezéshez szükséges térbeli elemzések elvégzését.

Hivatkozások¶

• G. Baldassarre; Gallicchio, S.; Giannandrea, P. & Tropeano, M.: „Relazione Finale Geolitologica per la microzonazione sismica di livello 1dei Comuni della Provincia di Foggia Dipartimento di Geologia e Geofisica dell’Università di Bari, 2011”

• Cavinato,G.P.; Cavuoto, G.; Coltella, M.; Cosentino, G.; Paolucci, E.; Peronace, E. & Simionato, M.: „Studio di fattibilità per il monitoraggio e la messa in sicurezza delle aree urbane a rischio di stabilità statica e vulnerabilità strutturale del Comune e della Provincia di Foggia - CIPE 20/2004 Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto di Geologia Ambientale e Geoingegneria, 2013, 526”

• Contributi per l’aggiornamento degli „Indirizzi e criteri per la microzonazione sismica „ 2008. Ingegneria sismica, Pàtron Editore Bologna, 2011 (http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/view_pub.wp?contentId=PUB28083)

• Gruppo di lavoro MS, 2008. Indirizzi e criteri per la microzonazione sismica. Conferenza delle Regioni e delle Province autonome - Dipartimento della protezione civile, Roma, 3 vol. e Dvd, Presidenza del Consiglio dei Ministri, Dipartimento di Protezione Civile, 2008, 424. (http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/view_pub.wp?contentId=PUB1137)

Szerzők¶

Ez a cikk Giuseppe Cosentino és Francesco Pennica (www.igag.cnr.it) közreműködésével készült 2015. márciusban.

Giuseppe Cosentino <g.cosentino@igag.cnr.it> geológus és technikus Földrajzi Információs Rendszerek alkalmazása a geológiai és mérnöki kockázatok elhárítására, kezelésére szakosodott. Jelenleg szennyezett területek talajainak szeizmológiai mikrózónációs és környezeti karakterizálásának szakterületén dolgozik. Érdeklődési területe: geológiai és környezeti kockázatok, veszélyek, térképészet, strukturális geológia, feltáró fúrások.

Francesco Pennica biztosítja a következő GIS és WebGIS szoftverek fejlesztését és adatkezelését: GeoServer, MapServer, ArcGIS Server, GeoNetwork, OGC szabványok felhasználása által készült WebGIS szolgáltatások, Java, HTML, CSS, Javascript, Python, PHP programozási nyelvek és keretrendszerek, WebGIS felhasználói felületek fejlesztése OpenLayers, ExtJS, GeoExt, JQuery, GWT, Ext-GWT, Google Maps API SQL felhasználásával, geoadatbázisok kezelése, üzemeltetése PostgreSQL, PostGIS környezetben, asztali GIS szoftver elemzések és szkriptek használata (ArcGIS, GRASS, GFOSS eszközök), szoftver konfiguráció és üzemeltetés Linux és Windows operációs rendszereket használó szervereken és munkaállomásokon.