SaLMaR RIVER BASIN INFORMATION SYSTEM (RBIS)

Report
Zrównoważone zarządzanie
zlewnią zbiornika Dobczyckiego
Spotkanie w ramach projektu SaLMaR
25 czerwca 2013, 10:00
Ośrodek Jałowcowa Góra, Dobczyce
PROGRAM
10:00 Wprowadzenie i prezentacja projektu
SaLMaR (Tomasz Bergier)
10:20 RBIS Dobczyce (Beata Hejmanowska)
10:40 Modelowanie w SaLMaR (Wojciech
Drzewiecki)
11:00 Przerwa kawowa
11:15 Praca w grupach tematycznych
(metodą World Cafe)
Sustainable Land and Water
Management of Reservoir
Catchments (SaLMaR)
PREZENTACJA PROJEKTU
Dr inż. Tomasz Bergier
Katedra Kształtowania i Ochrony Środowiska
Wydz. Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
TŁO PROJEKTU
FINANSOWANIE



Polsko-niemiecka współpraca na rzecz zrównoważonego rozwoju
Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego
Bundesministerium für Bildung und Forschung
CZAS TRWANIA: 3 lata (zakończenie w 2015)
KONSORCJUM
POLSKA
 Instytut Technologiczno-Przyrodniczy, Małopolski Ośrodek
Badawczy w Krakowie
 Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
 Główny Instytut Górnictwa w Katowicach
 ProGea-Consulting w Krakowie
NIEMCY
 Friedrich-Schiller-Univerität Jena
 Helmholtz Centre for Environmental Research w Lipsku
 Codematix GmbH w Jenie
 GDS GmbH w Jenie
ZLEWNIE PROJEKU
POLSKA
 Zbiornik Dobczycki
 Czorsztyn-Sromowce Niżne
 Dziećkowice
NIEMCY
 Weida-Zeulenroda
ZLEWNIE PROJEKU
PAKIETY ROBOCZE
1. Implementacja RBIS: system komputerowy
o funkcjonalności GIS, platforma wymiany informacji
pomiędzy zarządzającymi zlewnią.
2. Zintegrowana ocena (ISA) i analiza dynamiki zjawisk
hydrologicznych i społeczno-ekonomicznych,
w szczególności: procesów kształtujących obieg wody
i zanieczyszczeń, trendów przemian społecznych,
urbanistycznych itp.
3. Zastosowania teledetekcyjnych technik lotniczych
(hiperspektralnych i termicznych) i satelitarnych do
identyfikacji niezorganizowanych źródeł zanieczyszczeń.
4. Zastosowanie i rozwój modelu J2000-S do
modelowania dynamiki krążenia wody i transportu
zanieczyszczeń.
PAKIETY ROBOCZE
5. Zbudowanie zestawu kluczowych wskaźników
opisujących krążenie wody oraz transport zanieczyszczeń,
a także rozwój społeczno-ekonomiczny, z uwzględnieniem
przewidywanych zmian klimatu.
6. Stworzenie scenariuszy (‘what-if?’ = ‘co-jeśli’)
opisujących przewidywane trendy w użytkowaniu terenu
i zmiany klimatyczne (integracja pakietów 2 i 5) z udziałem
interesariuszy i ekspertów. Wprowadzenie ich do RBIS.
7. Modelowanie scenariuszy za pomocą J2000-S.
8. Stworzenie ILWRM uwzględniającego wszystkie powyższe
elementy (strategie, trendy, scenariusze). Rozbudowa RBIS
o wymagane procedury w celu stworzenia systemu
wspomagania decyzji.
CEL PROJEKTU
Stworzenie Zintegrowanego Systemu Zarządzania Zlewnią
i Zasobami Wodnymi (ang. ILWRM) m.in. dla zlewni
Zbiornika Dobczyckiego z wykorzystaniem:
 przestrzennej bazy danych środowiskowych RBIS
 modelu komputerowego J2000-S
 hiperspektralnych i termalnych technik teledetekcyjnych
 pomiarów in-situ
 współpracy z interesariuszami i ekspertami
Sustainable Land and Water
Management of Reservoir
Catchments (SaLMaR)
Pressures(P)
(presja)
Bezpośrednie oddziaływanie na
środowisko, presja na zasoby
lądowe i wodne (np. eutrofizacja)
Ocena
Drivers (D)
(czynniki sprawcze)
Zmiany klimatu, rozwój
społeczno-ekonomiczny, polityki
i trendy sektorowe, zmiany
użytkowania
P Wskaźniki
D Wskaźniki
Ocena
State (S)
(stan)
Obserwowany stan środowiska
Poziom zanieczyszczeń
Wykorzystanie zasobów
Turystyka
S Wskaźniki
Modelowanie
Sprzężenia zwrotne
D
S
S
Model systemu
Impacts (I)
(wpływ)
Wpływ zmian środowiska na
efekty działalności człowieka
Degradacja zasobów
Występowanie zjawisk
ekstremalnych
Bariery rozwoju
I Wskaźniki
Responses (R)
(reakcja)
Reakcja społeczeństwa na
problemy
Powstałe na bazie scenariuszy
strategie działania (ILWRM)
R Wskaźniki
Walidacja strategii
SaLMaR
RIVER BASIN INFORMATION SYSTEM (RBIS)
DLA ZLEWNI ZBIORNIKA DOBCZYCKIEGO
Dr hab. inż. Beata Hejmanowska, prof. AGH
Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska
Wydz. Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
River Basin Information System
RBIS
River Basin Information System RBIS
strona internetowa
River Basin Information System RBIS
aplikacje
River Basin Information System RBIS
Stacje pomiarowe
River Basin Information System RBIS
Stacje pomiarowe
River Basin Information System RBIS
Stacje pomiarowe
River Basin Information System RBIS
geodane
River Basin Information System RBIS
geodane - ortofotomapa
River Basin Information System RBIS
geodane - zlewnia
River Basin Information System RBIS
geodane -
River Basin Information System RBIS
geodane -
River Basin Information System RBIS
geodane -
River Basin Information System RBIS
dane hydrologiczne
River Basin Information System RBIS
dane meteorologiczne
River Basin Information System RBIS
jakość wód
River Basin Information System RBIS
geodane
Mapa topograficzna
- 6 arkuszy map w układzie 1992 w skali 1:50 000
- 59 arkuszy map w skali 1:10 000
Mapa Sozologiczna i Hydrograficzna Polski w skali 1:50
cyfrowej w formacie MapInfo
Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1:50 000
wydruku offsetowego
Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1:50 000
cyfrowe w formacie geotiff wraz z objaśnieniami
Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1:50 000
ArcView (*.shp) wraz z objaśnieniami
000 w wersji
w postaci
w postaci
w formacie
River Basin Information System RBIS
geodane
Mapa Hydrogeologiczna Polski w skali 1:50 000 wersji cyfrowej
ArcView (*.shp) wraz z objaśnieniami
Mapa Geośrodowiskowa Polski w skali 1:50 000 w wersji cyfrowej
ArcView (*.shp) wraz z objaśnieniami
Mapa Litogenetyczna Polski w skali 1:50 000 w wersji cyfrowej (*.tiff)
Mapa Hydrogeologiczna Polski, Pierwszy Poziom Wodonośny – Występowanie
i Hydrodynamika w skali 1:50 000 w wersji cyfrowej ArcView (*.shp)
Mapa Hydrogeologiczna Polski, Pierwszy Poziom Wodonośny – Wrażliwość na
Zanieczyszczenie i Jakość Wód w skali 1:50 000 w wersji cyfrowej ArcView
(*.shp)
Baza Danych Obiektów Topograficznych w skali 1:10 000 w wersji cyfrowej
ArcView (*. shp)
River Basin Information System RBIS
Dziekuje za uwagę
Nowe dane
potrzeby
pomysły
SaLMaR
ROLA MODELOWANIA W PROJEKCIE
Dr inż. Wojciech Drzewiecki
Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska
Wydz. Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
Modelowanie – definicje
 Reprezentacja procesu (Fowler, 1997)
 Formalny (matematyczny, fizyczny) opis zasadniczych
elementów problemu (Jeffers, 1988)
 Uproszczony obraz rzeczywistości – jako narzędzie do
rozwiązywania problemów (Jorgensen, 1994)
 Badanie procesów zachodzących w krajobrazie
(środowisku) przy użyciu algorytmów
matematycznych w postaci kodu komputerowego
(Burroughs, 1986)
Model przestrzenny
 Dotyczy zjawisk, które wykazują zmienność
przestrzenną
 Wynik modelowania zmienia się wraz ze zmianą
lokalizacji
Cele modelowania przestrzennego
 Modele przestrzenne analizują zjawisko
identyfikując zmienne zasadnicze dla jego
opisania (wyjaśnienia) i dostarczając informacji
o relacjach między tymi zmiennymi (wagi)
 Są użyteczne dla przewidywania
prawdopodobnego wpływu ewentualnych zmian
czynników kontrolujących zjawisko
Cele modelowania przestrzennego
 Pomoc w zrozumieniu rzeczywistego świata
(eksperyment prowadzony w „cyfrowej wersji”
rzeczywistości)
 Wsparcie procesu planowania (pomoc w
znalezieniu optymalnego rozwiązania)
 Dostarczenie narzędzia prognostycznego dla
zarządzania przestrzenią (co-jeżeli?)
 Czytelna i łatwa w odbiorze wizualizacja –
wykresy, mapy, dynamiczne prezentacje
Model J2000
Model J2000
• zorientowany procesowo model o
parametrach rozłożonych
przeznaczony do symulacji
hydrologicznych
• reprezentuje najważniejsze procesy
hydrologiczne w zlewni
Model J2000
Model J2000
•modelowanie przeprowadzane jest dla
wydzielanych w obrębie zlewni
jednostek przestrzennych (HRU –
Hydrological Response Units)
• HRU określane są na drodze analiz GIS
w oparciu o informacje o ukształtowaniu
terenu, glebach, użytkowaniu i
własnościach hydrogeologicznych
Model J2000
Model J2000
• na wyjściu z modelu
otrzymujemy dane o odpływie w
podziale na 4 rodzaje
Model J2000
Model J2000
Model J2000
Model J2000
Model J2000-S
Model J2000-S
stanowi rozszerzenie modelu J2000 o
dodatkowe komponenty umożliwiające
modelowanie procesów erozji oraz
transportu biogenów
JAMS
Jena Adaptable Modelling System
• modułowa platforma modelowania
• umożliwia tworzenie nowych modeli z
wykorzystaniem istniejących modułów
• tworzenie nowych modeli odbywać się
może na dwa sposoby:
- poprzez wykorzystanie interfejsu
graficznego do składania nowych
modeli z istniejących modułów;
- w oparciu o istniejące modele, poprzez
zastępowanie odpowiednich modułów
nowymi (lepiej pasującymi do
posiadanych danych czy opartymi na
innych modelach matematycznych)
JAMS
Przykłady zastosowań
Zlewnia rzeki Gera
JAMS
Przykłady zastosowań
Zespół zbiorników Weida-Zeulenroda
•
zbiorniki dostarczały wodę pitną
dla mieszkańców wschodniej
Turyngii
•
zagrożeniem dla jakości wody
były wysokie ładunki azotanów w
wodach zasilających zbiornik
•
zanieczyszczenia pochodziły ze
źrodeł rolniczych
Cele projektu:
1.
Identyfikacja rozproszonych
obszarowych źródeł
zanieczyszczeń
2.
Modelowanie ładunku azotu
docierającego do zbiornika
3.
Optymalizacja stosowanych
środków zapobiegawczych
(kompensacja dla rolników)
JAMS
Przykłady zastosowań
•
wyznaczono elementarne
jednostki przestrzenne (HRU)
•
zgromadzono dane
hydrologiczne i meteorologiczne
ze stacji pomiarowych oraz dane
dotyczące stosowanych dawek
nawożenia (w skali pola)
•
przy użyciu modelu J2000-S
wykonano modelowanie dynamiki
azotu w zlewni, którego
rezultatem był rozkład
przestrzenny źródeł azotu
docierającego do wód
JAMS
Przykłady zastosowań
•
w celu określenia efektywności
podejmowanych środków
zaradczych przeprowadzono
wielowymiarową analizę
wrażliwości z zastosowaniem
opartego na sieci neuronowej
narzędzia HydroNet
•
określono akceptowalne
wielkości progowe ładunku azotu
docierającego do zbiornika
•
określono efektywność
stosowania kompensacji oraz
określono obszary priorytetowe
dla jej stosowania
Sustainable Land and Water
Management of Reservoir
Catchments (SaLMaR)
Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008):
All models are wrong; some models are useful (“Cox’s Law”)
Wszystkie modele z definicji są złe (niepełne),
w tym sensie, że ignorują pewne aspekty rzeczywistości
Istotne jest to, czy dany model jest przydatny do określonego celu
Sustainable Land and Water
Management of Reservoir
Catchments (SaLMaR)
Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008):
Prediction is hard, especially about the future
Przewidywanie przyszłości jest bardzo trudne, a w zasadzie niemożliwe
Prognozy są zwykle chybione, często nawet bardzo
Próbujemy przewidywać przyszłość w oparciu o naszą wiedzę o przeszłości i
teraźniejszości – ale nie jest to wiedza pełna
Musimy przyjmować założenia co do tego jak będzie kształtować się przyszłość
Sustainable Land and Water
Management of Reservoir
Catchments (SaLMaR)
Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008):
Keep it simple, stupid (Program Apollo)
Zasada istotna zwłaszcza dla narzędzi, które mają być używane w praktyce
Istotne z punktu widzenia procesu decyzyjnego i partycypacji społecznej jest
by model dostarczał zrozumiałych i szybkich odpowiedzi
Sustainable Land and Water
Management of Reservoir
Catchments (SaLMaR)
Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008):
Use it because it’s BAD
Dostępne w praktyce dane są złe (ang. BAD), tj. niekompletne i niedokładne
Musimy ich jednak używać gdyż jednocześnie są to najlepsze dane do jakich
mamy dostęp (ang. BAD - the best available data)
Stosowane modele komputerowe
powinny wykorzystywać dostępne dane w możliwie najlepszy sposób
Sustainable Land and Water
Management of Reservoir
Catchments (SaLMaR)
Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008):
Technology is not the answer
Modele komputerowe, nawet najlepsze, to jedynie narzędzia
DODATKOWE INFORMACJE
 Projekt SaLMaR
http://www.geoinf.uni-jena.de/7659.0.html?&L=2
 RBIS
http://www.geogr.uni-jena.de/index.php?id=7340&L=2
 Model J2000-S
http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Main_Page
 Przykładowy RBIS zrealizowany przez FSU Jena
http://leutra.geogr.uni-jena.de/kosiRBIS/metadata/start.php
WARSZTATY
Grupy tematyczne
1. Dane meteorologiczne, hydrologiczne,
przestrzenne itp., które są dostępne dla zlewni
(Wojciech Drzewiecki + Katarzyna Bernat).
2. Najważniejsze wyzwania w gospodarowaniu
zlewnią Dobczyc: kierunki badawcze, tematy
do modelowania i analizowania, kluczowe
scenariusze, szanse i zagrożenia
(Tomasz Bergier + Ewelina Wojtas)
3. Funkcjonalność portalu internetowego RBIS
Dobczyce, tworzonego w ramach projektu
(Beata Hejmanowska + Mateusz Sawczak)

similar documents