Katastar klizišta
Beograda
Uvod
Katastar klizišta Beograda BeoSlide je geografski informacioni sistem za rukovanje podacima o klizištima, nastao tokom 2007-2009. godine u okviru projekta „Istraživanje terena za izradu katastra klizišta područja generalnog plana Beograda“, koji je uradio Rudarsko-geološki fakultet. BeoSlide predstavlja skup softverskih alata za digitalno arhiviranje svih informacija neophodnih za praćenje promena klizišta u vremenu, kao najznačajnijih egzodinamičkih pojava nestabilnosti. Korisnicima je omogućeno interaktivno kreiranje upita, analiza prostornih i ostalih podataka, ažuriranje podataka, karata i prikaz rezultata. Sistem izveštavanja pruža mogućnost štampe kompleksnih katastarskih listova na kojima se osim zapisa iz baze, prikazuju i različiti grafički sadržaji. Pored toga BeoSlide pruža mogućnost brzog generisanja geohazarda za ceo prostor baziranog na jasno definisanim elementima hazarda i rizika po usklađenim kriterijumima od strane istraživača koji već dugi niz godina na teritoriji grada proučavaju ove pojave. Na bazi pravila uspostavljenih tokom realizacije projekta baziranih na velikom dugogodišnjem iskustvu istraživača definisane su i kategorije pojava nestabilnosti na osnovu aktivnosti kao osnovnog parametra definisanja klizišta kao inženjerskogeološke pojave za prostor GUP-a grada Beograda. BeoSlide trenutno arhivira više od 1100 klizišta, klasifikovanih prema kinematskom statusu i za grad veoma značajnim parametrika kao što su hazard i rizik.
Sistem je implementiran u okviru ESRI, ArcGIS tehnologije kao skup .Net klasa baziranih na ArcObject modelu i predstavlja ekstenziju ArcGIS-a. Rukovanje prostornim i alfanumeričkim podacima, statistička analiza, izračunavanje hazarda i rizika, vizuelizacija prostornih podataka, generisanje katastarskih listova, eksport podataka predstavljaju samo delove ovog izuzetno složenog i funkcionalnog ekspertskog sitema. Projekat BeoSlide je finansiran Grada Beograda i Direkcije za gradsko građevinsko zemljištei izgradnju Beograda, dok se kao korisnici sitema javljaju druge državne i gradske institucije kao što su Zavod za urbanizam Beograda, Gradska uprava: Agencija za legalizaciju grada Beograda, Kabinet gradskog arhitekte itd. Informacioni sistem BeoSlide je jedinstven kako po pitanju namene tako i uzimajući u obzir njegovu sveobuhvatnost u smislu vrste i količine podataka sa kojima raspolaže.
Razvoj tehničkog rešenja
BeoSlide omogućava adekvatno arhiviranje svih informacija neophodnih za praćenje promena klizišta u vremenu, kao najznačajnijih egzodinamičkih pojava nestabilnosti na prostoru većine gradskih opština. Struktura modela baze omogućava jednostavno generisanja i dinamičku promenu geohazarda za ceo istraživani prostor na jasno definisanim ali i promenljivim elementima hazarda i rizika. Tako pravila koja su trenutno ugrađena u model, akoja se zasnivaju na dugogodišnjem iskustvu istraživača, kroz jednostavan proces evaluacije mogu u toku daljih istraživanja i potrebe da budu redefinisana u skladu sa novim saznanjima i napretkom inženjerske geologije kao naučne discipline.
Osnovne klase modela su prizašle iz potrebe definisanja odnosa različitih koncepta i njihovim kvalitativno-kvantitativnim opisima. Ovaj odnos je stoga predstavljen, sa jedne strane, preko specifikacije koncepta kroz osmatranu konkretnu inženjerskogeološku pojavu, a sa druge strane, registrovanjem njenog kinematskog statusa, opserviranjem i oskultacijama pojave. Na slici 1 prikazan je implementirani konceptualni model, koji se gotovo u potpunosti oslanja na koncept prikazan u projektnom zadatku.
Korisnicima je omogućeno unos podataka za sve elemente inženjerskogeološke struke, kao i neophodne osnovne geološke podatke vezane za sastav starost i sklop geoloških jedinica kao "domaćina" bilo koje pojave nestabilnosti, pa preko opservacionih lokacija kao što su bušotine, bunari, okna sve do konkretnih instrumentalnih merenjaPored toga korisnicima je omogućeno interaktivno kreiranje upita, analiza prostornih i ostalih podataka, ažuriranje podataka, karata i na kraju prikaz i štampanje dobijenih rezultata. Sistem izveštavanja pruža mogućnost štampe kompleksnih katastarskih listova na kojima se osim zapisa iz baze, prikazuju i različiti grafički sadržaji. Pored toga BeoSlide pruža mogućnost brzog generisanja geohazarda za ceo prostor baziranog kroz definisane elemente hazarda i rizika.
Logički okvir implementacije BeoSlide-a (slika 1), baziran je na sedam paketa klasa: prostorni inženjersko-geološki (IG) entiteti, katalog IG pojava, opservacije, oskultacije, administracija, geohazard i metapodaci.
U paketu Prostorni IG entiteti ključnu ulogu ima klasa Klizište kojim se evidentira geometrija oblika egzodinamičkih pojava što u najvećoj meri uslovljava morfometrijska svojstva klizišta. Pored inženjersko-geološke jedinice kao elementarnog poligonog entiteta koji opisuje geologiju, ovde su tretirane geološke strukture kroz klasu trase geološke površi i klasu linearnog morfološkog entiteta. Klasa Bušotina opisuje istražne, inklinometarske, injekcione bušotina, kao i bunar ili okno, tako da sadrži sve relevantne informacije vezane za vertikalan istražni/eksploatacioni rad.
Paket KatalogIGPojava obuhvata klase kojima se vrši sistematizacija klizišta, daju različite vrste tekstuanih opisa, ali beleže i raznovrsni multimedijalni prilozi (profili, karte, fotografije). Posebno značajna klasa u modelu je klasa Katalog egodinamičkih pojava. Ona služi za evidentiranje bilo koje egzodinamičke pojave koja se nalazi u katastru. U prvom redu kroz nju je omogućeno hijerahijsko pozicioniranje određene pojave ili dela padine od značaja za inženjersko-geološke radove.
U paketu Opservacije su objedinjene tematski srodne klase koje sadrže podatke o osmatranju geoloških ili nekih drugih karakteristika stenskog materijala. Bušotina je relacijom asocijacije povezana sa klasom Kartirani interval, a preko nje sa Uzorkom, koji su relatirani prema litološkom sastavu. Kinematski status se prati klasom opserviranog statusa egzodinamičke pojave, što omogućava praćenje evolucije klizišta u vremenu (npr. potencijalno, aktivno klizište, sanirano klizište itd).
Grupa klasa Oskultacije, preko prostornih klasa Lokacija bušotine i lokacija repera sadrži specifikaciju instrumentalnih osmatranja i sve rezultate osmatranja praćene u vremenu. Atribut metod merenja pruža mogućnost selekcije metoda/postupka instrumentalnih oskultacija pojave kao što su geodetski, GPS, "inklinometrski" i "pijezometrski".
Sastav i svojstva inženjersko-geološke pojave su obrađeni kroz klasu Litološki sastav u kojoj je omogućeno da se daju vrlo detaljne informacije o svakom litološkom konstituentu inženjersko-geološke jedinice, odnosno svakom litološkom članu npr. peščar, glinac, karbonat uz jasnu determinaciju mineralnog sadržaja, stepena konsolidacije strukture i teksture. Preko relacije asocijacije ova klasa je povezana sa klasom Svojstva koja predstavlja klasu instanci u kojoj se determiniše svako pojedinačno svojstvo i njegova kvalitativna ili kvantitativna vrednost kao što su na primer morfometrijski elementi klizišta/padine, hidrogeološka, identifikaciono-klasifikacioni parametri itd.
Slika 1. Konceptualni BeoSLIDE model
I na kraju svakako najvažniji deo informacionog sistema je predstavljen kroz grupu klasa vezanih za definisanje Geohazarda. To je omogućeno kroz dve klase: ugroženost dobara i objekata i klasu geohazarda. Prva klasa obuhvata detaljnu determinaciju svih tipova i vrsta objekata i oštećenja koja su rezultat procesa klizanja, dok je u drugoj preko jasno definisanih elemenata hazarda i rizika pružena mogućnost uniformnog determinisanja stepena hazarda/rizika za ceo prostor GUP-a.
BeoSlide korisnički interfejs
Na slici 2 je prikazan formular za unos podataka o klizištima. U levom, dokovanom panelu korisnik unosi podatke o klizišu, dok se na karti iscrtava poligon koji ga definiše. U geometrijskom smislu zatvorena površ (poligon) reprezentuje morfološki izdiferencirane oblike pokrenutih ili kretanih stenskih masa projektovanih u ravni karte.
Sa toobar-a koji se nalazi na vrhu formulara je moguće otvoriti formulare sa relatiranim podacima: referentnom dokumentacijom, metapodacima o zapisu prostornog elementa u ovom slučaju klizišta, katalogomg egzodinamičkih pojava i opservacijama. Dalje kroz aplikaciju se pruža mogućnost otvoranja panela sa prikazom opštine ili opšina na čijoj se teritoriji nalazi klizište, bušotina koje se nalazena u njemu, kao i trasa profila koje ga presecaju. Uz to moguće je otvoriti i panel za pregled klizišta po opštinama.
Slika 2. Selektovano klizište u radnom okruženju BeoSlide sa odgovarajućim podacima
Na slici 3 je prikazan primer panela sa katalogom egzodinamičkih pojava levo i svojstvima klizišta desno. Za klizišta se evidentiraju različita svojstva grupisana u nekoliko kategorija, pri čemu je omogućen unos njihovi kvalitativnih ili kvantitativnih vrednosti.
Slika 3. Primeri panela za rukovanje alfanumeričkim podacima
Za svaki tip prostornoh entiteta je kreiran odgovarajući panel za unos i pregled podataka. Na slici 4 je prikazan panel za rukovanje podacima o trasama geomorfološke površi, koje predstavljaju bilo koje povši koje fizički definišu - omeđuju egzodinamički fenomen/pojavu.
Slika 4. Panel za
editovanje i popunjavanje atributa vezanih za
trase geomorfološke površi
Inženjersko-geološka jedinica, kao
stenska masa izdvojena na osnovu istog ili sličnog litološkog sastava i drugih
inženjersko-geoloških svojstava (čvrstoće stene, deformabilno
sti, brzine prostiranja longitudinalnih i transferzalnih talasa...), sa svim
atributima koji je definišu, prikazana je na slici 5.
Slika 5. Opis IG jedinice
Na slici 6 su prikazana dva lejera: opštine kojima je topološki podeljena teritorija grada i klizišta simbolizovana prema kinematskom statusu. Kao što se može videti sa slike neka klizišta zahvataju delove teritorije više opština, tako da su definisana tri tipa topoloških relacija između klizišta i opština: kližište se celo nalazi u opštini, kližište se većim delom nalazi u opštini, se manjim delom nalazi u opštini.
Kombinovanjem osnovnih prostornih relacija i geometrijskih svojstava poligona su „izvučene“ sve relacije prema definisanim tipovima između opština i klizišta i skladištene u bazu podataka čime je omogućeno da se ove informacije mogu koristiti i bez GIS okruženja.
Slika 6. Topološki odnos opština/klizište
Korišćenje BeoSlide-a uključuje i korišćenje dodatne (supplementary) baze različitih kartografskih elemenata, kao što su hidrografski elementi (reke, potoci, kanali), javni, poslovni, privredni, skralni, sportski, stambeni objekti, potom aerodrom, saobraćanice itd. (slika 7). Primenom prostornih upita i skladištenjem tako dobijenih relacija mežu objektima se mogu izvesti relacije koje nisu eksplicitno skladištene niti u jednoj od ove dve baze, a od interesa su za druge namene. Njihovim generisanjem se omogućava da se, recimo detektuju delovi saobraćanica koji su ugroženi, objekti čijoj zaštiti treba posvetiti pažnju i slično.
Slika 7. Prosotrni ne geološki podaci od značaja za katastar klizišta
GeoHazard - Struktura pravila
Pravila za određivanje stepena hazarda (H1-H4) su definisana kao produkciona pravila koja za vrednosti tri ulazne veličine: površinu, dubinu i kinematski status jednoznačno pronalaze stepen hazarda. Korisnik definiše opsege na osnovu kojih se vrši diskretizacija kontunualnih promenljivih: površine u klase P1-P5 i dubine u klase D1–D5 (slika 8). Podršku određivanju granica za klase pruža deo softvera sa statističkom analizom i histogramima. Klase za aktuelni kinematski status su prekodirane u A1-A6 (sanirano, fosilno, umireno, aktivno,...). Sve tri promenljive su obavezne, tako da Primer pravila: if (P1 D2 A4) then H2. Ukupo postoji za H1 47, za H2 40, za H3 22 i H4 20 pravila.
Slika 8. Panel za definisanje pravila hazarda
Pravila za određivanje stepena rizika takođe su definisana kao produkciona pravila, ali imaju nešto kompleksniju strukturu i mehanizam rasuđivanja. Stepen rizika se određuje na osnovu četiri promenljive: ugroženosti objekata (UO1-UO4), ugroženosti privrednih i kulturnih dobara (UPK1,UPK2), ugroženosti ljudi (ULJ1-ULJ2) i stepena prethodno izračunatog stepana hazarda (H1-H4). U pravilima je obavezan stepen hazarda kao ulazna promenljiva, dok ostale tri nisu obavezne i uz to su promenljive sa multivrednostima, odnosno njihova kardinalnost je 0:m. Konkretno, mogu biti ugroženi i ’Objekti specijalne namene’ UO1 i ’Objekti magistralne infrastrukture’ UO2. Dakle, broj kombinacija ulaznih parametara je mnogo veći i u principu može da postoji više pravila koja odgovaraju ulaznom skupu podataka. Svim produkcionim pravilima pridruženi su težinski koeficijenti, odnosno prioritet tako da se u slučaju višestrukih rezultata, pronađena pravila rangiraju i prvorangirano pravilo se primenjuje (sloka 9).
Broj pravila za R1 je 10, za R2 je 8 za R3 je 13 i za R4 je 9. Broj pravila za rizik je mnogo manji od broja pravila za hazard, ali je njihovo parsiranje i mehanizam rasuđuvanja kompleksniji. Kod pravila recimo R1_UO4_UPKx_ULJx_H1 znači da ukoliko imamo stepen hazarda H1, ugroženost objekata UO4 i bez obzira sta je sa UPK i ULJ (indeks x označava da se varijabla ne ispituje tokom zaključivanja), stepen rizika će biti R1, pri čemu to pravilo ima prioritet npr. pravilo (rang) 108.
Slika 9. Panel za definisanje pravila rizika
GeoHazard -Primena pravila
Na panelu prikazanom na slici 10, prikazano je izračunavanje geohazarda za jedno klizište: prikazani su elementi na osnovu kojih je izveden hazard, a potom i rizik. Pošto je to aktivno klizište, privremeno umireno svrstano je klasu A4, dubina je 10 m pa je to klasa D3, a na osnovu površine od 26.002 m2 u klasu P2. Pravilo H3_P2_D3_A4 odgovara ovim uslovima tako da je za ovo klizište određen stepen hazarda H3.
Na osnovu ugroženosti, prođenene su sledeće klase: {UO4,UPK2,ULJ2}. U ovom slučaju pronađena su dva pravila za rizik koja odgovaraju: {UO4,H3}=>R3 i {UPK2,H3}=>R2, ali je bolje rangirano (slika 10).
Slika 10. Panel za generisanje i kontrolu GeoHazard-a (primer 1)
Na panelu sa slike 11 je dat još jedan primer: prikazano je izračunavanje geohazarda za jedno klizište: prikazani su elementi na osnovu kojih je izveden hazard, a potom i rizik. Pošto je to aktivno klizište, sa skutnim procesom svrstano je klasu A45, dubina je 20 m pa je to klasa D4, a na osnovu površine od 171,635.9 m2 u klasu P4. Pravilo H4_P4_D4_A5 odgovara ovim uslovima tako da je za ovo klizište određen stepen hazarda H3 ({P4,D4,A5}=>H4).
Na osnovu ugroženosti, prođenene su sledeće klase: {UO2,UO3,UO4,UPK2,ULJ1}. U ovom slučaju pronađeno je šest pravila za rizik koja odgovaraju: {UO2, ULJ1,H4}=> R4, {UO2,H4}=>R3, {UO3,H4}=> R4, {UO4,ULJ1,H4}=> R4, {UO4,H4}=> R3, {UPK2,H4}=> R2, rezultat je rangiran i na osnovu prvog pravila određen stepen rizika R4.
Slika 11. Panel za generisanje i kontrolu GeoHazard-a (primer 2)
Analiza (rezultata) sistema pravila
Predstavljeni sistem pravila za određivanje geohazarda je primenjen na test skupu od 1114 klizista. Na slici 12 je prikaza ukršteni pregled dobijenih rezultata hazarda i rizika. Može se uočiti očekivana „dijagonala“ raspodela u tabeli, kao i to da najviše klizišta je klasifikovana sa stepenom hazarda H1 i Rizika R1. U najugroženijoj klasi H4 R4 su svega 32 klizista
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Slika 12. Ukršteni pregled dobijenih rezultata hazarda i rizika
Od 129 pravila za hazard, na test skupu, 47 pravila nije upotrebljeno, a 82 pravila jeste. Najčešće je upotrebljeno pravilo H3_P2_D2_A5, čak 102 puta. Šest pravila je upotrebljeno više od 50 puta, dok je 16 pravila upotrebljeno samo jednom. Na slici 13 je prikazan dijagram upotrebljenosti pravila za hazard.
Od ukupno 40 pravila za određivanje rizika, na test skupu 19 nije upotrebljeno, a 21 pravilo jeste. Jačešće je rezultat dalo pravilo R2_UOx_UPK2_ULJx_H3, čak za 171 klizište. Pet pravila je upotrebljeno više od sto puta, dok su dva pravila upotrebljena samo jednom. Na slici 13 desno je prikazan dijagram upotrebljenosti pravila za hazard.
Slika 13. dijagram upotrebljenosti pravila za hazard
Zaključak
BeoSlide predstavlja jedinstven i po mnogo čemu orginalan informacioni sistem urađen za potrebe arhiviranja i praćenja promena aktivnosti klizišta u specifičnim urbanim uslovima. On sadrži brojne prostorne, alfanumeričke podatke i rasterske dokumente koji su neophodni za kvalitetan i blagovremen rad brojnih gradskih službi. Imajući u vidu činjenicu da se u poslednje vreme poklanja velika pažnja klizištima kao značajnom prirodnom fenomenu koji ugrožava život i egzistenciju ljudi, izrada ovakvog jednog sistema, a posebno njegova funkcionalnost i upotrebljivost je od velike važnosti za dalji razvoj svih gradskih opština i grada Beograda u celini.
Poseban značaj ovog softverskog rešenja je u implementiranom sistemu produkcionih pravila na inovativan način, gde je pružena mogućnost brzog generisanja geohazarda za ceo prostor baziranog na jasno definisanim elementima hazarda i rizika po usklađenim kriterijumima. Na bazi pravila uspostavljenih tokom realizacije projekta baziranih na velikom dugogodišnjem iskustvu istraživača definisane su i kategorije pojava nestabilnosti tj. klizišta za GUP grada Beograda kao istraživanog prostora. Tako ovaj sistem (BeoSlide) trenutno arhivira sve relevantne prostorne, rasterske, alfanumeričke i mulimedijalne podatke za 1114 klizišta, klasifikovane prema kinematskom statusu i izračunatom stepenu hazarda, rizika i kategorije.