Застосування ГІС “Екстремум” для пом'якшення наслідків руйнівних землетрусів оперативним прогнозуванням обстановки в зоні реалізації сейсмічної події

В умовах загальної глобалізації економіки руйнівні землетруси здатні призвести до найтяжчих економічних криз не тільки в окремо взятій країні, а й в усьому світі. Наприклад, у разі виникнення потужного землетрусу в районі Токіо економічний збиток може становити до трильйона доларів США. Це неминуче спричинить вилучення фінансів Японії зі світової економіки для відновлення національної економіки, що, у свою чергу, може призвести до світової економічної кризи. Завдяки інформації, отримуваній від ГІС “Екстремум”, що несе цілодобове чергування, російський уряд про цю подію довідається уже через 2 години.

Крім Японії, на земній кулі є ще кілька критичних точок, які можуть вплинути на світову економіку. Так, у результаті землетрусу на о. Тайвань у 1999 р. було пошкоджено більшість підприємств з виробництва комплектуючих для персональних комп'ютерів. Це значно вплинуло на ріст цін на цю продукцію в усьому світі, призвело до падіння індексів ділової активності на провідних світових біржах і до економічної кризи в більшості країн Південно-Східної Азії.

Донедавна у світі в основному застосовували два підходи до вирішення проблеми пом'якшення наслідків землетрусів: прогноз землетрусів і сейсмостійке будівництво. На жаль, нинішній рівень розвитку науки не дає змоги повністю вирішити проблему короткострокового й оперативного прогнозу землетрусів, здатного вчасно попередити людей про сейсмічну небезпеку й здійснити евакуацію населення насамперед із несейсмостійких будинків.

Проведення робіт із сейсмостійкого будівництва в потрібному обсязі навряд чи можливе через їхню дорожнечу (збільшення сейсмостійкості будинку на один бал досягається за рахунок збільшення його вартості на 10–15 %). Крім того, постає велика проблема розселення людей, які живуть у несейсмостійких будинках.

Статистика показує, що в районах руйнівних землетрусів число загиблих під завалами будинків (споруд) протягом 24 год після події може досягати 87 % загальної кількості людей, які опинилися під завалами, якщо рятувальні роботи не будуть розпочаті вчасно. Поряд із цим порушення в районі нещастя транспортних комунікацій, систем зв'язку й управління, як правило, не дає змоги органам влади оперативно оцінювати реальну обстановку й приймати адекватні рішення щодо проведення рятувальних робіт, визначати оптимальну кількість необхідних для порятунку людей сил і засобів. У цьому разі оперативний і вірогідний прогноз обстановки є запорукою успішного виконання рятувальних робіт, зниження кількості потерпілих і пом'якшення соціально-економічних наслідків землетрусів.

У зв'язку з викладеним, Федеральний центр науки і високих технологій Росії запропонував і реалізував підхід до вирішення проблеми захисту населення від землетрусів – застосування ГІС-технологій для пом'якшення наслідків руйнівних землетрусів оперативним прогнозуванням обстановки в зоні реалізації сейсмічної події. Результати оперативного прогнозу сприяють своєчасному прийняттю управлінських рішень щодо проведення рятувальних операцій, не чекаючи результатів розвідки із зон нещастя. Це дає змогу вчасно почати рятувальні роботи і зменшити кількість загиблих до 50 %. На рис. 5.6 наведено структуру програми ГІС “Екстремум” для розрахунку наслідків сильних землетрусів.

Програмні засоби ГІС “Екстремум” для оцінювання наслідків руйнівних землетрусів включають операційне середовище, засоби організації й проведення відеоконференцій, програми для розрахунку наслідків землетрусів. Крім того, до складу ГІС входить комплект програм, що дає змогу зберігати, систематизувати й обробляти значні обсяги картографічної і семантичної інформації, прогнозувати наслідки землетрусів, а також обґрунтовувати ефективні сценарії реагування.

У рамках блоку бази даних спеціалізованої ГІС інформаційні масиви структуровані в групи. Перша група інформаційних масивів уможливлює детальний опис досліджуваного простору. Вона включає цифрові топографічні дані, точність, повнота й надійність яких відповідають російським стандартам для карт масштабів 1 : 5 000 000, 1 : 1 000 000, 1 : 100 000, 1 : 10 000, 1 : 2000. Дрібномасштабні карти дають загальну інформацію про топогра-

Рис. 5.6. Структура програми для оцінювання наслідків сильних землетрусів [5]

фію району, великомасштабні – дають змогу описувати структуру міст, населених пунктів, окремих об'єктів. Карти розламів та інженерно-геологічних умов вміщують геологічну характеристику середовища. Ця інформація доповнюється детальними даними про гідрографію.

Друга група даних призначена для опису рівня сейсмічної небезпеки. У базу даних включено карти загального сейсморайонування ЗСР-78 і ЗСР-97 (М 1 : 5 000 000), інші детальніші карти (від М 1 : 1 000 000 до М 1 : 200 000) та карти сейсмомікрорайонування (від М 1 : 25 000 до М 1 : 10 000) для територій сейсмонебезпечних регіонів Росії (Північний Кавказ, Сибір, Алтай- Саянський регіон, Далекий Схід, включаючи Камчатський регіон і Сахалінську обл.), інші регіони світу. Всі згадані дані формують набір тематичних карт, таблиць, мереж і графів. У базу даних включено також каталоги сильних землетрусів світу за період 1900–1995 pp., а для території Росії – історичні й інструментальні дані до 1993 р. В цю групу даних включені регіональні константи макросейсмічного поля.

Третя група інформації призначена для опису різних об'єктів впливу (елементів ризику). У розглянутому випадку – це населення, будинки і споруди, інфраструктура, системи життєзабезпечення, особливо відповідальні об'єкти.

Четверта група інформаційних масивів поєднує параметри законів руйнування будинків, ураження людей, а також парамет

ри моделей для визначення переліку заходів щодо зниження ризиків та оперативного реагування в разі НС. Усі чотири групи інформаційних масивів пов'язані єдиним координатним простором і єдиною системою мір.

У рамках блоку математичних моделей ГІС можна отримати: розподіл інтенсивностей землетрусів, значення максимальних прискорень коливання ґрунту і їх повторюваність; поля уражальних чинників у разі аварій на небезпечних виробничих об'єктах; закони руйнування будинків різного типу, характерних для даного регіону; закони ураження людей, що враховують специфіку території; оцінки наслідків землетрусів, вторинних природних і техногенних процесів; оцінки індивідуальних сейсмічних ризиків, інженерних, економічних і комплексних ризиків.

Основу ефективного функціонування ГІС “Екстремум” щодо оперативного прогнозування наслідків руйнівних землетрусів для зменшення кількості людських жертв становлять періодично нарощувані масиви цифрової картографічної й предметно-оріентованої інформації (структура і характер забудови, чисельність мешканців у населених пунктах та ін.). Це передбачає обстеження будинків і споруд у зонах підвищеного сейсмічного ризику для визначення їхньої реальної стійкості, сейсмостійкості, а також уточнення на основі результатів обстеження бази даних ГІС “Екстремум” з метою підвищення точності прогнозування наслідків землетрусів.

Щоб отримати надійніші оперативні оцінки можливих втрат у разі руйнівних землетрусів і підвищити ефективність заходів щодо реагування в межах системи пом'якшення наслідків руйнівних землетрусів широко застосовують технологію уточнення властивостей існуючої забудови й визначення класів уразливості будинків (споруд), типових для регіонів світу, за допомогою матеріалів дистанційного зондування Землі. Крім того, результати дистанційного зондування (повторного фотографування) населених пунктів зони нещастя покладено в основу уточнення й коригування результатів оцінювання обстановки, отриманих за допомогою ГІС “Екстремум”.