第1レベルの地震マイクロゾーニングの分析を簡素化するQGISのジオプロセシングモデル

米国学術研究会議(CNR)の環境地質とジオエンジニアリング研究所(IGAGは)研究「ローマ1」のエリアで、ローマに位置しています。それは、それぞれの専門分野で40年以上にわたり活動していた5元研究機関やセンターを再編によって2002年に設立されました。IGAGは、主に研究に向けて焦点を当て、地球科学の分野で科学的なトピックの広い範囲をカバー:

  • 汚染された土壌及び水の地球化学環境および修復;

  • 廃水の処理を含む鉱床および鉱物処理、;

  • 岩の発掘調査のジオエンジニアリングおよび安全性。

  • 最近の地質学的進化。

  • 自然災害の軽減;

  • 地質学と考古学。

  • 海洋地質学

  • 空間情報科学、GIS解析と開発。

ピエトラモンテコルヴィーノ地域(南イタリアのプーリア、中南部アペニン山系に沿って位置する)のレベル1地震マイクロゾーニング研究はプロジェクトの一部で、プーリアの流域機関(プーリアADB)およびバーリ大学の地質・地球物理学部(DGG)との共同で、フォッジャの地域の63の自治体の地震マイクロゾーニングを目指しました。この活動は、イタリア市民保護局(DPC)が推進し、経済計画のための省庁間委員会(CIPE n.20/2004)によって融資されました。

第1レベルの地震マイクロゾーニングの研究のためQGIS]ジオプロセシングツール

地震マイクロゾーニングは、ローカルスケールでの地震ハザードを評価し、均質な地震の行動によって特徴づけられる領土の領域を特定することを提案します。地震マイクロゾーニングの第1レベルは、岩相の特性と地域のこれらの部分(マイクロ領域)を特徴付ける地質学的単位の幾何形状を定義するという目的を有します。

地震による被害を観察すると、多くの場合、地質構造だけでなく、建物の構造のさまざまな品質や種類を原因とする局地的なスケールでの多様性が見え、これが結果としてさまざまな地震災害になります。

地震マイクロゾーニングは均質な地震挙動で特徴付けられる領土の領域の同定を通じて、局地的な地震動を評価します。

地震マイクロゾーニングのためのガイドラインおよび基準2008(http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/view_pub.wp?contentId=PUB1137)では、イタリアの領土の地震microzoning研究のための基準を提供します。それらは(1〜3)の深さを増加させる3つのレベルを区別します。

第1レベルの地震マイクロゾーニングは3つの主題図の作成で構成されています。

  1. 地震マイクロゾーニング研究のための調査を含む調査マップ。

  2. 調査に関連する既存の、岩相層序および地質データを統合詳細なスケール地質及び地形図から得られたジオ岩相図。

  3. ローカル危険の三つのカテゴリーにマイクロ領域を識別レベル1地震マイクロゾーニングマップ(レベル1マイクロゾーニングの主生成物)。

    • 安定したゾーン。

    • 接地増幅しやすい安定したゾーン。

    • 不安定ゾーン。

この研究の範囲は、オープンソースツールを使用して、レベル1地震マイクロゾーニング地図の起草に向けた地形、地質学、地球物理学および地理技術データを処理するための方法論の創造に貢献することです。

QGISの最新バージョン(執筆時点では2.8.1)に統合グラフィカルモデラーツールは、単純なジオプロセシングモデルの作成に使用されてきました。このツールは、一般的にレベル1地震マイクロゾーニングマップの作成のために実行される分析のいずれかを自動化するために、特にポリゴン地物として不安定なゾーンを識別するために有用です。

モデルは、異種GFOSS(地理空間フリーおよびオープンソースソフトウェア)ツール(図1)のための簡略化と統一されたインタフェースとしてQGISの有用性を実証し、さまざまなオープンソースソフトウェアやライブラリ(GRASS、GDAL、QGIS)を利用します。

Geoprocessing model

ジオプロセシングモデルから(図1)のスクリーンショット。

モデルが入力として取るものは(図2):

  • 標高値を持つフィールドを含む等高線のシェープ

  • 標高値を含むフィールドの名前

  • DEMと傾斜に対するメートル単位での望ましいラスタ解像度(デフォルトは10)

  • 15度超の勾配を持つ領域に交差する地物を抽出するポリゴンシェープファイル

  • 結果のポリゴンレイヤーの名前

Model input form (left) and execution log (right)

(図2)モデル入力フォーム(左)と実行ログ(右)。

起動すると、モデルは、次の操作を実行します。

  • GRASSツールv.to.rast.attributeは、等高線シェープファイル、Zフィールドの名前およびラスター解像度を入力として取り、等高線をラスターに変換します;

  • GRASSツールr.surf.contourは、前のステップからのラスター化された一時出力およびラスター解像度を入力として取り、標高モデルを作成します。

  • GDALツール「gdaldem」は標高モデルから度で表される勾配を作成します。

  • GRASSツールr.mapcalculator式を使用して、(この値はマイクロゾーニングガイドラインで符号化され、そしてそれは固定されている)を15度よりも大きい勾配を有する領域を識別する1ビットラスターを生成するために使用されます。

if(A>15,1,null())

ここでAはgdaldemによって生成された一時的な勾配ラスタです。

  • GDALツール「gdal_polygonize」は1ビットラスターをポリゴンに変換します;

  • QGISツール「交差」が選択された交差レイヤーと15度以上の傾きで領域をオーバーレイするために使用されます。

結果は、地滑りポリゴンレイヤー(図3)または岩相地図といった主題図から自動的に抽出された、勾配値が15度よりも大きい不安定になりやすい領域を有するポリゴンレイヤーです。

The model output (in red) shows highly unstable areas extracted from a landslides layer (orange)

(図3)モデルの出力(赤)は、地すべりレイヤー(オレンジ)から抽出された非常に不安定な領域を示しています。

結論

この作品は明らかにQGIS、GRASS、GDAL / OGR、のようなオープンソースGISツールが正常に第1レベルの地震マイクロゾーニングの研究を目的とした空間分析とデータ処理のために使用できることを実証しています。この例の作業では、QGISは異なる高品質GFOSSツールの簡易な統一インタフェースとして使用されてきました。グラフィカルモデラ―では、簡単に高価なソフトウェアのライセンスを必要としないポータブルおよびクロスプラットフォームツールとして共有できるジオプロセシングモデルを直感的に構築できます。ツールは、QGISのモデリング機能を活用し、入力および出力パラメータを定義し、中間データ出力を管理するタスクをソフトウェアに残して、異なるアルゴリズムを視覚的に連鎖させます。GRASSアルゴリズムを使用すればGRASSデータベースと地図セットを定義したり使用する必要はなく、大幅にモデルの設計を簡素化できます。今後の開発には、オープンソースのソフトウェアに基づいてツールやモデルのパッケージの作成が含まれ、それは地震マイクロゾーニングの研究のために必要な空間解析作業を簡素化し高速化するために使用できます。

参考文献

  • G・バルダセア; ガッリッキオ、S。; Giannandrea、P.&Tropeano、M:「2011地質および地球物理学、バーリの大学の学部フォッジャの州で1deiレベルの自治体の地震マイクロゾーニングのための最終報告書のgeolithological」

  • Cavinato,G.P.; Cavuoto, G.; Coltella, M.; Cosentino, G.; Paolucci, E.; Peronace, E. & Simionato, M.:「静的安定性と市とフォッジャの省の構造的な脆弱性の危険にさらされ、都市部の監視と保護に関するフィージビリティ・スタディ - CIPE 2004分の20国立研究協議会 - 。環境地質とジオエンジニアリング研究所、2013年、526 "

  • 「地震マイクロゾーニングのためのガイドラインや基準を」更新するための貢献2008年地震工学パトロン出版社、ボローニャ、2011(http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/view_pub.wp?contentId=PUB28083

  • MSワーキンググループ、2008年。地震マイクロゾーニングのためのアドレスと基準。地域および自治州の会議 - ローマ、3巻、市民保護局 やDVD、首相府、市民保護、2008、424(http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/view_pub.wp?contentId=PUB1137)の部門

著者

この記事はジュゼッペ・コセンティーノとフランチェスコ・ペニカ( www.igag.cnr.it )によって2015年3月に寄稿されました。

Giuseppe Cosentino

ジュゼッペ・コセンティーノ

ジュゼッペ・コセンティーノ、 <g.cosentino@igag.cnr.it> は地質学的工学的危険の管理のための地理情報システムを専門とする地質学者かつ技術者です。現在は、地震マイクロゾーニングや汚染された場所にある土地の環境特性の分野で活躍。関心のある分野:地質学と環境災害、地図作成、構造地質学、探索的掘削。

Francesco Pennica

フランチェスコ・ペニカ

フランチェスコ・ペニカ はGISやWebGISソフトウェア開発およびデータ管理を提供します:GeoServer、MapServerの、のArcGIS Serverの、GeoNetwork OGC標準ベースの型WebGISサービスやJava、HTML、CSS、Javascriptを、PythonやPHP言語やフレームワーク、OpenLayersをしてフロントエンドの開発を型WebGIS、ExtJSの、GeoExt、jQueryの、GWT、EXT-GWT、Google MapsのAPI SQL、ジオデータベース管理、PostgreSQLの、PostGISの、GISデスクトップソフトウェアベースの分析およびスクリプティング(ArcGISの、GRASS、GFOSSツール)、LinuxとWindowsベースのサーバーでのソフトウェア構成および管理とデスクトップ。