Rozwój zastosowań systemów informacji geograficznej (GIS) powoduje, iż wykorzystanie map cyfrowych i narzędzi analitycznych dostępnych w GIS staje się powoli standardem w wielu dziedzinach. Z drugiej strony reforma samorządowa oraz powodzie, jakie miały miejsce w ostatnich latach stały się impulsem rozwoju lokalnych inicjatyw z zakresu ochrony przeciwpowodziowej. W artykule przedstawiono rozważania na temat wykorzystania map cyfrowych i systemów GIS do opracowania map zalewów oraz przy budowie systemów ostrzeżeń i reagowania na powódź.
Zamieszczony poniżej tekst został zaprezentowany na II Warsztatach Samorządowych – ‘Czy jesteśmy przygotowani do powodzi?’, zorganizowanych przez IMGW w dniach 20-22 października w Ustroniu.
Ponieważ znaczniejsze inwestycje w urządzenia ochronne, jak wały czy zbiorniki, są poza zasięgiem możliwości finansowych władz lokalnych to, pomimo utrzymującego się zarówno wśród specjalistów, jak i decydentów przekonania o przewadze metod technicznych, coraz częściej brane są pod uwagę nietechniczne metody ochrony przed powodzią. Najszybszy efekt w tej dziedzinie mogą dać ograniczenia zabudowy na terenach zagrożonych oraz lokalne systemy ostrzeżeń powodziowych i ten kierunek działań jest chyba obecnie dominujący w świadomości lokalnych decydentów.
MAPA ZAGROŻEŃ – PODSTAWA DZIAŁAŃ PRZECIWPOWODZIOWYCH
Technologia wykonania map zalewów – rola i miejsce GIS
Zasięgi zalewów wyznacza się zwykle dla tzw. hipotetycznych fal powodziowych, o zadanym średnim okresie powtarzalności, lub dla fal historycznych. Zadanie to obejmuje następującą sekwencję czynności:
* Analiza materiałów źródłowych (przyczyny i charakter zjawiska, dane historyczne)
* Analizy hydrologiczne (przepływy prawdopodobne lub historyczne)
* Analizy hydrauliczne (stany/poziomy wody w przekrojach poprzecznych)
* Analizy przestrzenne (zasięgi zalewów, strefy głębokości).
Jakie jest miejsce map cyfrowych i systemów informacji geograficznej w tym procesie? GIS jest narzędziem umożliwiającym wykonanie analiz przestrzennych prowadzących do określenia zasięgów zalewów i podziału obszaru zalewowego na strefy. Połączenie modeli hydrologicznych i hydraulicznych z GIS pozwala wykorzystać informacje zgromadzone w postaci mapy cyfrowej do przygotowania bądź uzupełnienia danych wejściowych do ww. modeli oraz rozbudować bazę danych GIS (tj. mapę cyfrową) o nowe warstwy (np. obszary zagrożone) będące wynikiem przetworzenia danych produkowanych przez te modele.
Rodzaje (adresaci) map zalewów
Mówiąc o mapach zalewów powodziowych czy też strefach zagrożenia powodziowego należy brać pod uwagę adresata takich materiałów i cel ich wykorzystania. Stąd mapy zagrożeń powodziowych możemy podzielić na:
* mapy dla celów planowania,
* mapy dla celów ubezpieczeń powodziowych,
* mapy dla celów bieżącej akcji przeciwpowodziowej, które możemy podzielić dalej na:
o statyczne (scenariusze przygotowywane w okresie międzypowodziowym)
o dynamiczne (generowane operacyjnie)
Pierwszy rodzaj map związany jest z planowaniem przestrzennym i adresowany głównie do gmin jako, że na tym poziomie przygotowywane są studia uwarunkowań i plany miejscowe zagospodarowania przestrzennego mające status prawa miejscowego. Można go również przypisać do zadań planowania inwestycji ochronnych w zakresie ochrony przeciwpowodziowej. O mapach dla celów ubezpieczeń powodziowych możemy mówić jeśli istnieje polityka państwa lub sektora ubezpieczeniowego w tej dziedzinie (w Polsce na razie jej nie mamy). Oba powyższe rodzaje map stanowią podstawę działań mających na celu wpływanie na działalność inwestycyjną tak aby tereny zagrożone stały się bardziej ‘powodzioodporne’, są więc związane z okresami między powodziami.
Mapy mające w założeniu służyć wspomaganiu bieżącej akcji przeciwpowodziowej (sterowanie obiektami, systemy ostrzeżeń, akcja ratownicza) adresowane są do zespołów odpowiedzialnych za bezpieczeństwo ludzi i mienia. Są one w większym niż poprzednie stopniu związane z warunkami lokalnymi. Wynika to z faktu, iż o ile sterując długoterminową działalnością inwestycyjną możemy posługiwać się pewnymi zunifikowanymi, np. w skali kraju, oszacowaniami zagrożeń (np. powódź 100-letnia) o tyle działania operacyjne wymagają większej indywidualizacji. Stąd mapy dla celów bieżącej akcji przeciwpowodziowej związane być winny raczej z lokalnymi punktami czy obszarami krytycznymi niż z prawdopodobieństwem wystąpienia zjawiska powodzi.
WYKORZYSTANIE MAP ZAGROŻEŃ POWODZIOWYCH PRZEZ ZESPOŁY KRYZYSOWE
Przygotowanie planów reagowania kryzysowego
Mapa cyfrowa może być bardzo użytecznym źródłem informacji przy przygotowywaniu planów działania na wypadek powodzi. Posiadanie bazy danych w tej formie umożliwia bowiem wykorzystanie możliwości analitycznych systemów informacji geograficznej. GIS jest użytecznym narzędziem w analizach scenariuszowych umożliwiając szybkie uzyskanie odpowiedzi na następujące przykładowe pytania:
* kto zamieszkuje na obszarze oznaczonym jako zagrożony powodzią,
* jakie obiekty wybranych kategorii są zagrożon,
* które drogi mogą służyć do celów ewakuacji, które zaś i przy jakich poziomach wody są zagrożone, itp. ,
Pytania te wymagają sformułowania założeń odnośnie rozmiarów powodzi i/lub awarii obiektów ochronnych oraz oszacowania ich konsekwencji (tj. obszarów zagrożonych) wg opisanej wcześniej procedury. Odpowiedzi mogą następnie zostać wykorzystane przy konstruowaniu lokalnych planów reagowania kryzysowego.
Rozpowszechnianie informacji o zagrożeniu powodziowym i systemie reagowania na powódź
Ponieważ większość informacji związanej z ochroną przeciwpowodziową ma konkretne odniesienia przestrzenne mapa jest efektywnym sposobem prezentacji informacji w tej dziedzinie. Jeśli jest to mapa cyfrowa to może ona stać się również podstawą interfejsu użytkownika umożliwiając intuicyjny dostęp do wszelakiej informacji dotyczącej obiektów na tej mapie się znajdujących. Standardem narzędziowym interfejsu użytkownika jest obecnie przeglądarka internetowa stąd internetowe serwisy informacyjne oparte o mapy to dzisiaj często stosowane rozwiązanie. Jest to rozwiązanie potencjalnie użyteczne także dla lokalnych systemów ochrony przeciwpowodziowej bowiem mapy zagrożeń powodziowych w internecie mogą stać się narzędziem dostępu do informacji dla obywateli i służb związanych z reagowaniem kryzysowym.
Działania operacyjne
Siła komputerowych narzędzi analitycznych ujawnia się najwyraźniej w sytuacjach charakteryzujących się dynamiką i trudno przewidywalnych a w konsekwencji stresowych zarówno dla specjalistów jak i decydentów. Stąd wszelakie katastrofy to naturalna, szybko rozwijająca się dziedzina operacyjnych zastosowań GIS. Możliwości zastosowania tego narzędzia do prognozowania zagrożeń powodziowych i reagowania kryzysowego to np.:
* wykorzystanie scenariuszy przygotowanych w okresie międzypowodziowym,
* wykorzystanie modelowania (meteorologicznego, hydrologicznego i hydraulicznego) i GIS do operacyjnego prognozowania zasięgów zalewów powodziowych,
* zastosowanie GIS w systemach ostrzeżeń powodziowych (analiza przestrzenna jako źródło identyfikacji zagrożonych),
* system wspomagania decyzji oparty o GIS.
W pierwszym przypadku wystarczy wykorzystanie funkcji prezentacyjnych GIS pozostałe jednak wymagają operacyjnego wykorzystania zarówno możliwości analitycznych GIS jak i integracji systemu informacji geograficznej z modelami procesów fizycznych towarzyszących powodzi.
WNIOSKI
Mapy cyfrowe i systemy GIS mogą być z powodzeniem wykorzystywane w zagadnieniach ochrony przeciwpowodziowej na poziomie gmin i powiatów. Wykorzystanie tej technologii do zadań nieoperacyjnych nie stanowi większego problemu gdyż może być w dużej mierze oparte o instytucje zewnętrzne natomiast zastosowanie GIS w trybie operacyjnym, w bieżącej akcji przeciwpowodziowej, jest zadaniem bardziej skomplikowanym.
Chociaż przykłady operacyjnego wykorzystania systemów informacji geograficznej w bieżącej akcji przeciwpowodziowej na poziomie lokalnym nie jeszcze zbyt liczne wydaje się iż ich szersze wykorzystanie to tylko kwestia czasu. Prace koncepcyjne i pilotowe z reguły sugerują ich wykorzystanie zaś upowszechnienie i dynamiczny rozwój zastosowań GIS w zagadnieniach środowiskowych zwiększa prawdopodobieństwo ich wykorzystania.
Wykorzystanie map cyfrowych tam gdzie technologia ta nie została jeszcze wprowadzona wiąże się ze znacznymi inwestycjami w pozyskanie informacji, zakup sprzętu i oprogramowania oraz wyszkolenie personelu. Chodzi tu nie tylko o koszty inwestycyjne ale często niedoceniane nakłady na utrzymanie systemu. Dla gmin i powiatów może to być wydatek znaczący i trudny do uzasadnienia jedynie względami ochrony przeciwpowodziowej. Należy zatem rozważać problem wykorzystania technologii GIS w szerszym niż powódź kontekście rozważając choćby jej zastosowanie w planowaniu przestrzennym.
Paweł Madej
IMGW,Oddział w Krakowie
Niniejszy tekst jest skrótem referatu wygłoszonego na XII Ogólnopolskiej Szkole Gospodarki Wodnej (Jachranka, 20-22 maja 2002) i zamieszonego w materiałach konferencyjnych z tej szkoły.
www.powodz.info/modules.php?op=modload&name=News&file=article&sid=219&mode=thread&order=0
