ГИС-ПРОЕКТ  «ЭЛЕКТРОННАЯ  КАРТА  СЕЙСМИЧЕСКОГО  МИКРОРАЙОНИРОВАНИЯ  ГОРОДА  ПЕТРОПАВЛОВСКА-КАМЧАТСКОГО  МАСШТАБА  1:10000»

Лунгул  Ольга  Александровна

младший  научный  сотрудник  Института  вулканологии  и  сейсмологии  ДВО  РАН,  РФ,  г.  Петропавловск-Камчатский

E-mail: 

GIS  PROJECT  "ELECTRONIC  MAP  OF  SEISMIC  MICROZONATION  OF  PETROPAVLOVSK-KAMCHATSKY  SCALE  OF  1:  10000"

Olga  Lungul

junior  Research  Scientist,  Far  Eastern  Branch  RAS  Institute  of  Volcanology  and  Seismology,  Russia,  Petropavlovsk-Kamchatsky

АННОТАЦИЯ

В  сообщении  представлены  результаты  первого  этапа  создания  ГИС-проекта.  В  настоящее  время  в  качестве  покрытий  на  карту  нанесены  зоны  с  сейсмической  опасностью  VIII,  IX,  X  баллов,  обследованные  в  1971—1974  гг.  деревянные  здания  и  сооружения  из  бруса,  гидрография,  а  также  улично-дорожная  сеть  города.  ГИС-проект  содержит  базу  данных  об  объектах,  вся  информация  о  которых  занесена  в  атрибутивные  таблицы.  База  данных  продолжает  пополняться.

ABSTRACT

The  article  provides  the  results  from  the  first  stage  of  GIS-project.  The  map  contains  several  layers  including  zones  of  seismic  hazard  at  VIII,  IX  and  X  points,  wooden  buildings  and  hydrography  data,  as  well  as  street  and  road  network  of  the  city.  The  GIS-  project  contains  the  geodatabase  on  objects.  All  data  are  organized  in  attributive  tables.  The  database  continues  to  grow.

Ключевые  слова:   геоинформационная  система  (ГИС);  сейсмическое  микрорайонирование;  сейсмическая  опасность;  электронная  карта;  база  данных;  атрибутивные  таблицы.

Keywords:   geographical  informational  system  (GIS);  seismic  microzonation;  seismic  hazard;  electronic  map;  database;  attributive  table.

Введение

Проявление  сильного  землетрясения  на  территории  большого  города  с  повреждением  большого  числа  зданий  различного  типа  —  довольно  редкое  событие.  По  долгосрочному  прогнозу  [7,  с.  238],  в  районе  Петропавловска-Камчатского  на  период  IX  2013—VIII  2018  гг.  ожидается  сильнейшее  землетрясение  с  магнитудой  7,7  и  более,  которое  может  сопровождаться  катастрофическими  последствиями  для  населения,  жилищного  фонда  и  инфраструктуры  города.

Утром  25  ноября  1971  года  вблизи  города  Петропавловска-Камчатского  произошло  сильное  землетрясение  (М=7,2).  7  декабря  1971  года  была  создана  межведомственная  группа  по  обследованию  проявления  землетрясения  в  городе  Петропавловске-Камчатском.  Из  результатов  макросейсмического  обследования  последствий  землетрясения  [1;  2],  ясно,  что  большое  количество  жилых  и  общественных  зданий  города  и  промышленных  сооружений  получили  повреждения  различной  степени.

В  работе  использованы  материалы  прошлых  изысканий  «ВостСибТИСИЗа»  и  «ДальТИСИЗа.  Камчатского  отделения»  по  территории  г.  Петропавловска-Камчатского  за  период  с  1971  по  1974  гг.,  а  также  данные  по  макросейсмическому  обследованию  последствий  землетрясения  1971  года,  предоставленные  Т.Г.  Константиновой. 

Основной  целью  автора  в  2010—2012  гг.  было  создание  ГИС-проекта  «Повреждаемость  зданий  и  сооружений  при  семибальном  землетрясении  1971  года»  [3]  средствами  ArcView  GIS  3.2.

Были  решены  следующие  задачи:  1  —  Сбор  и  анализ  материалов  из  отчетов  об  инженерно-строительных  изысканиях  по  территории  г.  Петропавловска-Камчатского;  2  —  Создание  «Электронной  карты  сейсмического  микрорайонирования  г.  Петропавловска-Камчатского»,  куда  вошли  следующие  этапы  работ:  выбор  картографической  проекции,  привязка  имеющейся  информации  к  единой  системе  координат,  преобразование  карты  на  бумажном  носителе  в  векторное  изображение,  а  также  создание  отдельных  тематических  слоев.

В  настоящее  время  на  территории  г.  Петропавловск-Камчатский  ведется  активная  застройка,  реконструируется  центральная  часть  города,  возводятся  и  открываются  новые  здания  и  сооружения.  При  столь  динамичном  развитии  города  возрастает  потребность  в  получении  подробной  системы  информации  сразу  и  в  полном  виде.  При  этом  важное  значение  приобретают  вопросы  снижения  сейсмического  риска  для  исследуемой  территории.  Поэтому  данный  ГИС-проект  отвечает  требованию  масштабируемости  по  функциональности  и  объему  данных.  Для  того,  чтобы  можно  было  использовать  систему  уже  на  начальных  этапах  ее  разработки,  логично  было  начать  с  запуска  ее  упрощенного  варианта,  обеспечивающего  минимально  необходимый  набор  функций  и  объем  данных.  А  затем,  по  мере  осознания  ее  реальной  полезности  и  выделения  дополнительных  ресурсов,  увеличивать  мощность  системы,  количество  и  разнообразие  хранимых  в  ней  данных. 

Методика  работы

В  ходе  физической  разработки  ГИС-проекта  были  собраны,  изучены  и  определены  виды  отчетных  данных,  требования  к  содержанию  карт  и  визуализации  данных.  Исходя  из  этого,  карта  была  спроектирована  в  географических  координатах,  единицами  карты  выбраны  десятичные  градусы,  единицами  длины  —  метры.  Привязка  проводилась  по  нескольким  опорным  точкам  с  известными  координатами  х  и  у,  которые  совместили  местоположения  этих  точек  на  растровом  изображении  с  контрольными  точками  в  точечной  теме. 

Далее  была  переведена  в  векторный  вид  отсканированная  растровая  «Карта  сейсмического  микрорайонирования  г.  Петропавловска-Камчатского,  масштаба  1:10000»  [4;  5],  а  полученные  данные  картографических  слоев  были  организованы  в  набор  классов  объектов.  Эта  технология  оказалась  очень  удобной  и  функционально  мощной,  она  позволила  в  интерактивном  режиме  управлять  топологией  объектов,  устанавливать  правила  пространственных  отношений  между  ними  и  создавать  атрибутивные  домены.

Для  построения  «Электронной  карты  сейсмического  микрорайонирования  города  Петропавловска-Камчатского  масштаба  1:10000»  создавались  тематические  векторные  слои  (темы).  В  зависимости  от  среды  —  акватория  или  суша  —  база  геоданных  включает  в  себя  набор  покрытий,  которые  будут  использоваться  на  дальнейших  этапах,  и  атрибутивные  таблицы  со  всеми  исходными  данными. 

На  первом  этапе  был  создан  полигональный  слой  «Seism.  Zone».  За  основу  была  принята  «Карта  сейсмического  микрорайонирования  г.  Петропавловска-Камчатского  масштаба  1:10000».  На  этой  карте  зоны  с  различной  сейсмической  интенсивностью  разделены  жирной  сплошной  линией,  а  сами  зоны  обозначены  различными  цветами:  VIII  —  зеленым,  IX  —  желтым  и  X  баллов  —  красным,  которые  в  свою  очередь  подразделены  на  подзоны  [5].

Наиболее  благоприятной  в  сейсмическом  отношении  является  подзона  VIIIа.  Подзона  VIIIб  также  благоприятна  как  в  сейсмическом,  так  и  в  инженерно-геологическом  отношениях. 

Условно  благоприятны  в  сейсмическом  отношении  подзоны  IXa  и  IXб,  но  в  инженерно-геологическом  отношении  они  существенно  различаются.  При  этом  подзона  IXб  более  благоприятна,  чем  подзона  IXa.  Девятибалльная  зона  занимает  основную  часть  территории  города

Десятибалльная  зона  в  целом  считается  непригодной  для  строительства.  Но  в  подзоне  Ха  при  постановке  дополнительных  геофизических  и  инженерно-геологических  исследований  возможно  выделение  площади,  пригодной  для  жилья  [5].

Методом  оцифровки  построены  зоны  с  сейсмической  опасностью  VIII,  IX,  X  баллов  в  количестве  110  объектов  [3].  С  помощью  Редактора  легенды  символу  придавалось  уникальное  значение,  благодаря  чему  зоны  на  электронной  карте  закрашивались  в  соответствующие  цвета  (рис.  1).  Вся  информация  относительно  каждого  объекта  (L_Code,  бальность  зоны,  элемент  подзоны,  и  характеристика  инженерно-геологических  условий)  занесена  в  атрибутивную  таблицу.  Информацию  можно  отображать  в  табличном  виде  как  для  всех  объектов  слоя,  так  и  для  каждого  объекта  в  отдельности,  используя  для  этого  идентификацию  с  помощью  курсора  мыши.

Рисунок  1.  Тема  ГИС-проекта  “Seism .  Zone”

На  втором  этапе  создания  ГИС-проекта  на  электронную  карту  с  помощью  Атласа  города  [6]  были  нанесены  все  деревянные  здания  и  сооружения  из  бруса  (рис.  2)  обследованные  в  1971—1974  гг.  [1;  2].  Вся  информация  о  них  (адрес,  год  постройки  здания,  этажность,  тип  постройки,  описание  полученных  повреждений,  степень  повреждения  и  описание  сводной  колонки,  расположенной  вблизи  здания)  отображена  в  качестве  атрибутивных  таблиц. 

Рисунок  2.  Фрагмент  полигонального  слоя  «House »,  отображающий  обследованные  здания  и  сооружения,  нанесенные  на  карту  ГИС-проекта

Город  Петропавловск-Камчатский  занимает  почти  20-ти  километровую  полосу  северного  берега  Авачинской  бухты,  с  её  бухточками  и  мысами.  В  ГИС-проекте  создан  полигональный  слой  «Surface»,  в  котором  отмечены  бух.  Моховая,  бух.  Сероглазка,  бух.  Соленое  Озеро,  бух.  Щитовая,  бух.  Озеро  Богородское,  бух.  Заводская,  бух.  Раковая  и  бух.  Бабья,  а  также  м.  Чавыча,  м.  Авачинский,  м.  Сероглазка,  м.  Сигнальный,  м.  Санникова,  Петропавловская  губа  (рис.  3).

На  территории  города  расположен  ряд  небольших  озер.  Большинство  из  них  уже  нанесены  на  электронную  карту  в  качестве  полигонального  слоя  «Lake»  —  это  оз.  Култучное,  оз.  Халактырское,  оз.  Синичкино,  оз.  Мал.  Синичкино,  оз.  Безымянное,  оз.  Дальнее  (рис.  3).

После  получения  базовых  картографических  слоев  масштаба  1:10000  для  их  актуализации  использовался  Интернет-сервис  Google  Earth,  находящийся  в  открытом  доступе.  По  снимкам  были  обновлены  и  уточнены  границы  водных  объектов. 

Все  имеющиеся  данные  (растровые  и  текстовые)  были  организованы  в  базу  геоданных,  на  основе  которых  до  2014  года  автором  была  создана  «Электронная  карта  сейсмического  районирования  г.  Петропавловска-Камчатского  масштаба  1:10000»  (рис.  3).

Рисунок  3.  Электронная  карта  сейсмического  микрорайонирования  г.  Петропавловска-Камчатского  масштаба  1:10000  [3]

В  2014  году  работа  по  наполнению  и  актуализации  баз  данных  была  продолжена.  В  состав  вновь  добавленных  покрытий  были  включены:  улицы  и  дороги  местного  значения  (включая  подъезды  транспортных  средств  к  жилым  и  общественным  зданиям,  учреждениям,  предприятиям  и  другим  объектам  городской  застройки  внутри  районов  и  микрорайонов),  жилые  дома,  общественные  здания,  учреждения  дошкольного,  школьного  образования  и  здравоохранения.

С  увеличением  масштаба  изображения  постепенно  увеличивается  детальность  отображения  картографических  объектов,  отображаются  названия  гидрографических  объектов,  адресов  и  т.  д.  (рис.  4). 

Рисунок  4.  Фрагмент  «Электронной  карты  сейсмического  микрорайонирования  г.  Петропавловска-Камчатского  масштаба  1:10000»  с  нанесенными  элементами  инфраструктуры  города  (район  судоремонтной  верфи)

Электронная  карта  имеет  удобную  форму  поиска  объектов  с  помощью  построения  выражения  запроса.  Можно  узнать,  сколько  объектов  отвечает  установленным  критериям  или  просмотреть  атрибуты  выбранных  объектов,  а  также  выбрать  нужные  типы  объектов  в  атрибутивной  таблице,  а  затем  отобразить  их  на  электронной  карте.  Например,  с  помощью  соответствующего  запроса  можно  отобразить  количество  и  местоположение  обследованных  зданий  с  ленточным  фундаментом,  объекты  социального  значения,  улично-дорожную  сеть  города  и  т.  п. 

Результаты

Итогом  проделанной  работы  является  «Электронная  карта  сейсмического  микрорайонирования  г.  Петропавловска-Камчатского  масштаба  1:10000».  Благодаря  географической  привязке  и  вновь  созданным  покрытиям,  работа  является  актуальной  и  востребованной  в  сфере  геолого-геофизических  исследований  и  инженерно-строительных  изысканий. 

Данный  ГИС-проект  является  вторым  шагом  по  созданию  обширной  базы  данных  для  хранения,  систематизации,  анализа  и  интерпретации  данных,  изначально  полученных  в  рамках  проекта  №  1665  «Научно-методическое  обеспечение  снижения  уровня  сейсмического  риска  для  профилактики  чрезвычайных  и  кризисных  ситуаций  на  объектах  высших  учебных  заведений  и  школ  в  условиях  Камчатского  края»  аналитической  ведомственной  целевой  программы  «Развитие  научного  потенциала  высшей  школы  (2009—2010  годы)».

Автор  выражает  благодарность  сотрудникам  ИВиС  ДВО  РАН:  д.г.-м.н.  Н.И.  Селиверстову  и  к.г.-м.н.  И.Ф.  Делеменю  за  полезные  консультации,  а  также  Т.Г.  Константиновой  (КФ  ГС  РАН)  за  предоставленные  материалы  об  обследованных  в  1971—1974  гг.  зданиях  и  сооружениях.

Список  литературы:

1.Баранников  Л.Б.,  Борисова  Н.С.,  Ершов  И.А.  и  др.  Макросейсмическое  обследование  землетрясения  24(25)  ноября  1971  г.  на  территории  г.  Петропавловска-Камчатского.  В  кн.:  Сильные  камчатские  землетрясения.  Владивосток,  «Наука»,  1975.  —  С.  15—62.

2.Борисова  Н.С.,  Ершов  И.А.,  Константинова  Т.Г.,  Федякова  С.Н.,  Шумилина  Л.С.  Макросейсмическое  обследование  землетрясения  24(25)  ноября  1971  г.  в  Петропавловске-Камчатском  и  сопоставление  результатов  с  сейсмическим  микрорайонированием.  В  кн.:  Колебания  грунтов  и  зданий  при  землетрясениях.  Вопр.  инж.  сейсм.  Вып.  17.  М.,  «Наука»,  1975.  —  С.  71—86.

3.Коновалова  О.А.  ГИС-проект  «Повреждаемость  зданий  и  сооружений  в  г.  Петропавловске-Камчатском  при  семибалльном  землетрясении  1971  года»  //  Материалы  IX  региональной  молодежной  научной  конференции  «Природная  среда  Камчатки».  12—13  апреля  2010  г.  Петропавловск-Камчатский:  Институт  вулканологии  и  сейсмологии  ДВО  РАН.  2010.  —  С.  61—70.

4.Константинова  Т.Г.,  Шарапов  В.Г.  О  принципах  построения  карты  сейсмического  микрорайонирования  территории  г.  Петропавловска-Камчатского.  М.,  «Наука»,  1977.

5.Отчет  по  макросейсмическому  обследованию  последствий  землетрясения  25  (24)  ноября  1971  года  на  территории  г.  Петропавловска-Камчатского.  Альбом  I.  Пояснительная  записка.  г.  Петропавловск-Камчатский,  1974  г. 

6.Петропавловск-Камчатский:  атлас  города:  картогр.  издание  /  Камч.  топогр.-геодез.  предприятие  Федер.  службы  геодезии  и  картогр.  России.  Петропавловск-Камчатский,  [2001].  —  42  с.  —  Алф.  указ.  улиц.

7.Федотов  С.А.,  Соломатин  А.В.  «Долгосрочный  сейсмический  прогноз  для  Курило-Камчатской  дуги  на  IX  2013-VIII  2018  гг.;  характер  сейсмичности  в  предшествующее  пятилетие"  ст-сб  "Материалы  региональной  научной  конференции,  ""Вулканизм  и  связанные  с  ним  процессы"»,  посвященной  ДНЮ  ВУЛКАНОЛОГА  27—28  марта  2014  г.  —  С.  234—241.