کاربردهای GIS در جنگلداری :حفاظت از منابع طبیعی خدادای

تحلیل مکانی و فضایی برای ارزیابی خطر زمین لغزش‌های ناشی از زلزله با سیستم اطلاعات جغرافیایی همراه QGIS

چکیده

روش PARSIFAL (رویکرد احتمالی برای ارائه سناریوهای شکست شیب ناشی از زلزله) برای بررسی زمین لغزش‌های پس از زلزله در مرکز ایتالیا برای اهداف ریزپهنه‌بندی لرزه‌ای استفاده شد. به منظور بهینه‌سازی زمان و منابع و در عین حال کاهش خطاها، روش کاغذی برگه‌های داده نظرسنجی با استفاده از ابزارهایی مانند رایانه‌های شخصی تبلت، GPS و نرم‌افزار منبع باز (QGIS) به فرمت‌های دیجیتال ترجمه شد. به نقشه‌برداری پایه شامل نقشه منطقه‌ای فنی (Carta Tecnica Regionale—CTRs) در مقیاس 1:10000، لایه‌هایی با اطلاعات حساسی مانند فهرستی از پدیده‌های زمین لغزش در ایتالیا (Inventario dei Fenomeni Franosi در ایتالیا-IFFI) اضافه شدند. مثلا. یک پایگاه داده در سیستم مدیریت پایگاه داده رابطه‌ای SQLite/SpatiaLite (RDBMS) برای ذخیره داده‌های مرتبط با عناصری مانند زمین لغزش، توده‌های سنگ، ناپیوستگی‌ها و پوشش‌ها (همانطور که توسط PARSIFAL ارائه شده است) طراحی و اجرا شد. برای تسهیل گرفتن داده ها روی زمین، فرم های ورود داده ها با Qt Designer ایجاد شد. علاوه بر این، استفاده از برخی از پلاگین های QGIS، توسعه یافته برای بررسی دیجیتال و فعال کردن حاشیه نویسی سریع روی نقشه و واردات تصاویر از دوربین های خارجی، استفاده قابل توجهی دارد.

کلمات کلیدی: نقشه برداری میدانی QGIS _ NMEA GPS ; RDBMS

1. مقدمه و اهداف

به دست آوردن داده ها در میدان عمل رایج برای زمین شناسان است. سیستم سنتی که هنوز در حال استفاده است، شامل جمع‌آوری داده‌ها بر روی نقشه‌ها و روی دفترچه‌های کاغذی می‌شود و از این مرحله انتقال به جمع‌آوری دیجیتال داده‌ها و اطلاعات انجام می‌شود. زمانی که زمان‌بندی، دقت و کار گروهی از اهمیت بالایی برخوردار است، روش‌های دیجیتال امکان دستیابی به نتایج سریع، مشترک و دقیق را فراهم می‌کنند [ 1 ].

برای کار ریزپهنه‌بندی لرزه‌ای منطقه بین آرکواتا و پسکارا دل ترونتو، که به دنبال رویداد لرزه‌ای 24 اوت 2016 در مرکز ایتالیا انجام شد، بررسی‌های زمین‌شناسی/فنی بر روی زمین لغزش‌های ناشی از زلزله تکمیل شد.

برای این منظور، از روش PARSIFAL (رویکرد احتمالی برای ارائه سناریوهای خرابی شیب ناشی از زلزله) [ 2 ، 3 ، 4 ] برای تجزیه و تحلیل داده‌هایی که در ابتدا با استفاده از برگه‌های داده پیمایش کاغذی به‌دست آمده بودند، استفاده شد و سپس این اطلاعات به یک GIS منتقل شد. پایگاه داده به هر حال، با توجه به این که چند سالی است، سیستم های مختلفی برای کسب دیجیتالی داده ها در این زمینه مورد استفاده قرار گرفته است [ 5 ، 6 ، 7 ]])، متعاقباً به منظور بررسی دیجیتال و بایگانی داده‌ها و اطلاعات به طور مستقیم در میدان مورد استفاده قرار گرفت. سیستم بررسی دیجیتالی، که سال‌ها برای نقشه‌برداری زمین لغزش مورد استفاده قرار می‌گرفت ، در صورت نیاز آماده شد و یک پایگاه داده و فرم‌هایی برای به دست آوردن داده‌های آماده برای پردازش بعدی در اختیار آن قرار داد.

هدف این مقاله توضیح یک پایگاه داده رابطه‌ای جدید (SQLite/SpatiaLite) و ارائه یک ابزار دیجیتال میدانی رایگان مبتنی بر GIS منبع باز (به ضمیمه A مراجعه کنید ) برای هر نقشه‌بری که با روش PARSIFAL کار می‌کند، است.

2. روش پارسیفال

روش های مختلف ارزیابی خطر برای زمین لغزش های ناشی از زلزله در ادبیات علمی و فنی پیشنهاد شده است [ 12 ، 13 ، 14 ].

روش PARSIFAL توسط CERI-Sapienza (مرکز تحقیقات پیش بینی، پیشگیری و کنترل خطرات زمین شناسی دانشگاه “La Sapienza”) با همکاری دانشگاه دی اوربینو و ENEA (آژانس ملی فناوری های نوین، انرژی و توسعه اقتصادی پایدار) ارائه شد. . اولاً، در شهرداری‌های خاصی از جنوب لاتزیو آزمایش شد [ 2 ]. سپس، در قلمرو شهرداری آکومولی (ایتالیای مرکزی) پس از سلسله زمین لرزه‌های 2016-17 [ 3 ] و در حوضه آلکوی (آلیکانته، اسپانیای جنوبی) [ 4 ] اعمال شد.

روش PARSIFAL دارای ویژگی های اصلی زیر است:

برای ارزیابی خطرات ناشی از زمین لغزش های نسل اول و دوم (یعنی زمین لغزش هایی که به تازگی فعال شده اند، معمولاً زمین لرزه، و فعال شدن مجدد زمین لغزش های از قبل موجود، و به عنوان نمونه هایی که قبلاً می توانند قبل از آن سرشماری شوند، تنظیم شده است. یک رویداد لرزه ای)؛
آنالیزهای متمایز شده توسط مکانیسم زمین لغزش را انجام می دهد (به عنوان مثال، لغزش و واژگونی بلوک های سنگی، لغزش در زمین، و غیره).
نقشه‌برداری خلاصه با نشانه‌هایی در مورد احتمال فراتر رفتن از آستانه‌های جابجایی زمین لرزه در صورت تجاوز از آنها، یا در حاشیه ایمنی در شرایط لرزه‌ای غیرقابل درک به دلیل جابجایی، یا سینماتیک صرفاً روتو-ترجمهی (واژگونی) ترسیم می‌کند.
آن را اجازه می دهد تا تجزیه و تحلیل احتمالی، وزن برای هر واحد نقشه، از اثرات مورد انتظار از نظر مکانیسم زمین لغزش و شدت آن.

به طور خاص، عناصر مورد نیاز برای ارزیابی با استفاده از PARSIFAL داده‌های زیر هستند: (i) “توده‌های سنگ” زیر لایه زمین‌شناسی موجود در منطقه بررسی. (ii) “پوششها”، برای هر واحد رخنمون پوشش کواترنر در امتداد دامنه ها. و (iii) “لغزش های زمین”، هر دو به تازگی فعال شده و از قبل موجود.

3. سیستم جمع آوری داده ها در زمین برای پارسیفال

برای تضمین کسب منظم و کامل داده‌های زمین‌شناسی/فنی لازم برای بکارگیری PARSIFAL در نواحی متاثر از مطالعات ریزپهنه‌بندی لرزه‌ای انجام شده پس از زلزله آماتریس، ماژول‌های کاغذی برای جمع‌آوری داده‌ها توسط نقشه‌برداران تهیه شد ( شکل 1 ). هدف ماژول ها تضمین جمع آوری سیستماتیک و یکسان اطلاعات لازم و تسهیل کار اکتساب بدون ایجاد مانع در بررسی اولویت بود [ 15 ]. ماژول ها به یک ایستگاه مشاهده/اندازه گیری منفرد اشاره دارند. برای کمک به نقشه بردار، جداولی نیز برای تعاریف و طبقات ارائه شده است که از آنها می توان کدهای داده های زمین شناسی/فنی خاص را برای وارد کردن به ماژول ها به دست آورد. شکل 2 ).

به طور خاص، سه ماژول کاغذی وجود داشت. هر یک از آنها برای جمع‌آوری داده‌ها در مورد سه نوع موضوع مشاهده‌شده توسط نقشه‌برداران به منظور استفاده از PARSIFAL طراحی شده‌اند: توده‌های سنگ، پوشش‌ها و لغزش‌های زمین.

مطالعه ماژول ها به طور مستقیم ویژگی های مشخص کننده پایگاه داده پیاده سازی شده در این کار را ارائه می دهد، زیرا هیچ سند دیگری فراتر از این ماژول ها وجود ندارد.

4. سخت افزار

ابزارهای اساسی مورد استفاده در این کار عبارت بودند از:

رایانه لوحی Microsoft Surface Pro 3 (Intel Core i5، پردازنده 256 گیگابایت SSD و 8 گیگابایت رم) با سیستم عامل ویندوز 10، که امکان مدیریت بسیار سریع نقشه برداری موضوعی و تصاویر هوایی شطرنجی جغرافیایی مرجع را فراهم می کند.
یک گیرنده GPS بلوتوث 51 کانالی (پروتکل NMEA، تصحیح WAAS EGNOS)، زیرا تبلتی که استفاده می‌شود گیرنده GPS داخلی ندارد، و به این دلیل که مورد استفاده دقت بیشتری را تضمین می‌کند.

از لوازم زیر نیز استفاده شده است:

یک خودکار دیجیتال اختصاصی با لینک بلوتوث، برای استفاده به جای ماوس، و برای کشیدن و نوشتن یادداشت ها با استفاده از ابزارهای نرم افزاری اختصاصی.
پوشش اختصاصی از پلاستیک و لاستیک با پشتیبانی ارگونومیک در مچ دست برای حمل و نقل و محافظت از تبلت.
چندین مدل مختلف دوربین دیجیتال

این ابزارها دارای مزایای سبکی و مدیریت هستند، از جمله در شرایط “ناراحتی” مانند آن دسته از اپراتورها که اغلب در این زمینه باید با آنها دست و پنجه نرم کنند، و به همین دلیل استفاده از آنها آسان است. هزینه‌هایی که اگرچه بیشتر از لپ‌تاپ‌هایی با مشخصات فنی مشابه هستند، اما در طول سال‌ها به شدت کاهش یافته‌اند و امکان دسترسی بیشتر آن‌ها را در میان زمین‌شناسان فراهم می‌کند.

در نهایت، نمی توان انکار کرد که استفاده از قلم بر روی صفحه نمایش، علاوه بر تسهیل عملیاتی که معمولاً باید با ماوس انجام شود، امکان حفظ “احساس” سنتی “قلم” را فراهم می کند. روش نقشه برداری.

با این حال، در دسترس بودن بسته‌های نرم‌افزاری از اهمیت زیادی برخوردار است که امکان استفاده از امکاناتی را که سخت‌افزار ارائه می‌دهد به بهترین شکل ممکن می‌سازد.

5. نرم افزار

نرم افزار مورد استفاده QGIS (نسخه 2.18) بود که سال ها در تحقیقات میدانی مورد استفاده قرار گرفته است. انتخاب این نرم افزار GIS به استفاده ساده و گسترش آن و همچنین با رویکرد منبع باز که امکان سفارشی سازی و ایجاد ابزارهای جدید متناسب با نیازهای کار در این زمینه را می دهد، مرتبط است.

به طور خاص، برخی از پلاگین های طراحی شده در آزمایشگاه، به لطف تلاش های برخی از دانشجویان در کار پایان نامه خود، و تلاش های همکاران خارجی [ 17 ] توسعه یافتند.

اینها عبارتند از BeePen، برای طراحی و نوشتن با دست آزاد، BeeGPS، برای مدیریت داده های GPS، و BeePic، برای ارجاع جغرافیایی عکس ها.

BeePen لایه‌های خاصی از حاشیه‌نویسی ایجاد می‌کند و اجازه نوشتن با قلم دیجیتال را مستقیماً روی نقشه، انتخاب رنگ‌ها، شفافیت‌ها و ضخامت خط و در عین حال درج یادداشت‌ها را می‌دهد. با استفاده از این ابزار، نقشه بردار می تواند از صفحه تبلت مانند نقشه ای استفاده کند که روی آن هر عنصری را حاشیه نویسی کند، همانطور که روی نقشه های کاغذی انجام می شود.

BeeGPS عملکردهایی را به ماژول GPS موجود در QGIS اضافه می کند و امکان وارد کردن مقادیری را می دهد که با انتخاب یک بازه اکتساب (در چند ثانیه) کسب اطلاعات GPS را شخصی می کند. این گزینه هنگام گرفتن امتیاز در حرکت در حالت های مختلف حمل و نقل (پیاده، دوچرخه، ماشین و غیره) مفید است. آستانه فاصله ای که نرم افزار داده ها را در آن ثبت نمی کند، زمانی که اپراتور برای انجام مشاهدات یا به دست آوردن داده متوقف می شود، مفید است، در نتیجه ابر بی فایده و مزاحم نقاط معمول این نوع GPS را حذف می کند [ 18 ].

BeePic امکان ارجاع جغرافیایی عکس‌های گرفته شده با هر دوربین یا گوشی هوشمند، از جمله آن‌هایی که مجهز به GPS نیستند را ممکن می‌سازد. به دست آوردن GPS GIS موبایل، و فرمت EXIF تصاویر – که هر دو مجموعه اطلاعات زمانی را در بر می گیرد – به عکس ها اجازه می دهد که همگام شوند و در نتیجه جغرافیایی شوند.

علاوه بر این، با استفاده از QT Designer نصب شده به همراه QGIS، فرم‌های جمع‌آوری داده – هدف اصلی این کار – را می‌توان ایجاد و سفارشی کرد.

6. پایگاه داده

یک پایگاه داده جغرافیایی SQLite/SpatiaLite مطابق با طرح نشان داده شده در شکل 3 پیاده سازی شد ، که در آن جداول lSlide ، rMass ، پوشش و دیسک حاوی ویژگی های مربوط به زمینه های موجود در ماژول های کاغذی برای به دست آوردن داده های زمین شناسی/فنی مورد نیاز PARSIFAL را اعمال کنید.

پایگاه داده که parsifal نام دارد ، شامل پنج جدول اصلی و 17 جدول مرجع است ( شکل 3 ). ساختار پنج جدول اصلی ( شکل 3 الف) سازماندهی ماژول های روش PARSIFAL را منعکس می کند و تمام امتیازات توصیف شده در یادداشت توسط Della Seta و همکاران را برآورده می کند. [ 15 ] و مارتینو و همکاران. [ 4 ]. سه جدول از پنج جدول، اطلاعات مربوط به اجساد رانش زمین، که قبلاً سرشماری شده یا به تازگی شناسایی شده‌اند، توده‌های سنگی شکسته، و زمین پوششی را ذخیره می‌کنند. سه جدول به ترتیب “lSlide”، “rMass” و “cover” نامگذاری شده اند ( شکل 3الف) و همچنین شامل نوع داده هندسه برای نمایش عناصر نقطه مکانی است.

در مورد توده سنگ، به ویژه، روش PARSIFAL همچنین نیاز به وارد کردن داده ها در مورد سیستم های ناپیوستگی مربوط به جرم دارد که یک جدول اضافی ( دیسک ) برای آن ارائه شده است. این جدول تمام اطلاعات مربوط به هندسه و ویژگی های ناپیوستگی را شرح می دهد ( شکل 3 a). سپس دو جدول rMass و disc با استفاده از یک رابطه “یک به چند” مرتبط می شوند.

مستندات عکاسی در جدول ph مرتبط با سه جدول – lSlide ، rMass و جلد – با استفاده از روابط “یک به چند” ذخیره می شود ( شکل 3 a). هر زمین لغزش، توده سنگ، یا زمین پوششی را می توان با یک یا چند تصویر عکاسی ثبت کرد.

پایگاه داده همچنین شامل شش جدول مرجع جغرافیایی ( شکل 3 ب) است که برای بازیابی داده های مربوط به زمین لغزش در فهرست پدیده های زمین لغزش در ایتالیا (Inventario dei Fenomeni Franosi d’Italia—IFFI [ 19 ]) استفاده می کند، زیرا آنها پیش از آن هستند. زمین لغزش های موجود علاوه بر این، اطلاعات ثبت شده را با استفاده از کد ISTAT (موسسه ملی آمار ایتالیا) شهرداری به قلمرو خود مرتبط می کند. یازده جدول دیگر داده های زمین شناسی/فنی خاص مورد نیاز روش PARSIFAL را کد می کند ( شکل 3)ج) مانند نوع توده سنگ، درجه دگرسانی آن، ناهمواری نیم رخ سطح سنگ، درجه دگرسانی مواد سنگی و طبقه بندی اندازه دانه مواد زمین لغزش.

ویژگی های جداول پایگاه داده به فیلدهای یک سری فرم هایی که با استفاده از QT Designer ساخته شده اند پیوند داده می شوند. فرم ها برای استفاده در رابط گرافیکی QGIS طراحی شده اند. آنها به نوبه خود رابط گرافیکی با پایگاه داده جغرافیایی PARSIFAL را تشکیل می دهند که به نقشه بردار اجازه می دهد تا داده هایی را که ورود و یکپارچگی صحیح آنها در پایگاه داده تضمین شده است به سرعت ثبت کند.

کد منبع SQL برای ایجاد پایگاه داده و مستندات مربوطه را می توان از پیوندهای گزارش شده در پیوست A دانلود کرد.

7. فرم های ورودی

سه فرم به منظور سهولت جمع‌آوری داده‌ها روی زمین و ذخیره مستقیم آن در پایگاه داده «پارسیفال» پیکربندی شد و با عناصر اصلی مورد بررسی مطابقت دارد: لغزش‌ها، توده‌های سنگی و پوشش‌ها. هر یک از این سه فرم یک فرم زبانه دار است که از چند صفحه تشکیل شده است که از طریق برگه های مربوطه قابل دسترسی است ( شکل 4 a,c,d).

اولین صفحه فرم ( شکل 4 الف)، مشترک با سه نوع عنصر مشاهده شده، اجازه می دهد تا داده های مشترک (ایستگاه اندازه گیری، نقشه بردار و تاریخ) وارد شود. مختصات ایستگاه (“مختصات GPS”) به لطف عمل یک ماشه، که در لحظه دیجیتالی شدن نقطه نشان دهنده ایستگاه اجرا می شود، به طور خودکار ثبت می شود (کد SQL ذکر شده در پیوست A ، از خط 111 تا خط را ببینید. 117، برای عنصر “Landslide”؛ از خط 283 تا خط 289 برای عنصر “Mass” و از خط 413 تا خط 419 برای عنصر “Cover”).

فیلدهای «کد لغزش زمین»، «کد توده سنگ» و «کد پوشش» در صفحات فرم مربوطه «ایستگاه اندازه‌گیری» نیز با عملکرد محرک‌های مربوطه در لحظه ذخیره داده‌ها (از خط) جمع‌آوری می‌شوند. 82 تا خط 106 برای “کد لغزش زمین”؛ از خط 254 تا خط 278 برای “کد توده سنگ” و از خط 384 تا خط 408 برای “کد پوشش” در کد SQL ذکر شده در ضمیمه A ).

صفحه فرم دوم با نام لغزش زمین در مورد زمین لغزش ها، توده سنگ در مورد توده سنگ و پوشش در مورد پوشش ها، حاوی ویژگی هایی است که مقادیر آنها برای اعمال پارسیفال باید ثبت شود. روش، و بسته به نوع عنصر مشاهده شده متفاوت است.

در مورد زمین لغزش، ویژگی ها عبارتند از ( شکل 4 ب):
- “کد لغزش IFFI” که در صورت وقوع زمین لغزش در فهرست موجودی پدیده های زمین لغزش در ایتالیا (IFFI) جمع آوری می شود. مقدار کد را می توان با پرس و جو از نقطه PIFF ( Punto Identificativo del Fenomeno Franoso -“نقطه شناسایی رویداد لغزش”) از نقشه و کپی کردن مقدار موجود در قسمت “IDFRANA”، شناسه یکسان لغزش ها در فهرست ملی به دست آورد. .
- مختصات PIFF X و مختصات PIFF Y نقطه شناسایی رویداد زمین لغزش IFFI (PIFF): فیلدهای دو مشخصه به‌طور خودکار پس از وارد کردن «IFFI Landslide Code» و ذخیره داده‌ها، از طریق اجرای ماشه مطابق خط 124 تا 147 کد SQL ذکر شده در ضمیمه A.
- “نوع لغزش”، “مواد انباشته”، “اندازه دانه” و “سیمان” ویژگی هایی هستند که مقادیر آنها ممکن است از لیست های کشویی مربوطه موجود در فرم انتخاب شود. فیلدها به ویژگی‌های جداول مرجع پایگاه داده مرتبط هستند که حاوی کدهای داده‌های زمین‌شناسی/فنی مورد نیاز روش پارسیفال هستند ( شکل 5 الف).
در مورد توده های سنگی، میدان هایی که باید جمع آوری شوند، ویژگی های زیر را در نظر می گیرند ( شکل 4 ج):
- “ارتفاع” و “عرض” برای وارد کردن ابعاد رخنمون.
- “Outcrop Orientation” برای ثبت اندازه گیری های بستر (“DIP” و “DIP DIR”).
- سه فیلد که با هم به توصیف توده سنگ کمک می‌کنند: «توضیح سنگ‌شناسی»، «نوع توده سنگ» و «درجه هواشناسی»، که مقادیر آن‌ها ممکن است از فهرست‌های کشویی مربوطه موجود در فرم انتخاب شوند. در این مورد، فیلدها به ویژگی‌های جداول مرجع پایگاه داده مرتبط می‌شوند که حاوی کدهای داده‌های زمین‌شناسی/فنی مورد نیاز روش پارسیفال است ( شکل 5 ب).
- “فرکانس ناپیوستگی” مشخصه ای است که با مجموعه ای از شش ویژگی که با “تعداد ناپیوستگی ها در امتداد “Lv’|’Ld’|’Lo” نمایش داده می شود – به ترتیب برای جهات Lv، Ld، Lo، طول آنها به صورت بیان شده تعریف می شود. متر وارد شده است.
در مورد کاورها، فیلدهایی که باید پر شوند، ویژگی های زیر را در نظر می گیرند ( شکل 4 د):
- “ارتفاع” و “عرض” برای وارد کردن ابعاد مربوط به رخنمون.
- “ضخامت رخنمون” باید به پوشش قابل مشاهده در رخنمون ارزیابی شود، و “ضخامت واقعی (m)” زمانی که ممکن است این اندازه گیری شود.
- “نوع پوشش”، “توضیح اندازه دانه”، و “سیمانی”، که مقادیر آنها ممکن است از لیست های کشویی مربوطه موجود در فرم انتخاب شود ( شکل 4 د). در این مورد، فیلدها به ویژگی‌های جداول مرجع پایگاه داده مرتبط می‌شوند که حاوی کدهای داده‌های زمین‌شناسی/فنی مورد نیاز روش PARSIFAL است.

صفحه فرم “ناپیوستگی ها” ( شکل 4 e) برای ثبت یک سری پارامترهای لازم برای توصیف مجموعه های ناپیوستگی شناسایی شده در جرم مورد مشاهده استفاده می شود. مجموعه های ناپیوستگی ممکن است یک یا بیش از یک عدد باشد. فیلد “SET #” که در زیر تگ “Geometry” قابل مشاهده است، تعداد مجموعه های ناپیوستگی را که پارامترها به آنها اشاره دارند را نشان می دهد.

داده های مربوط به ناپیوستگی ها در جدول “دیسک” پایگاه داده “پارسیفال” ذخیره می شود. این جدول با استفاده از یک کلید خارجی مطابق با یک رابطه یک به چند با جدول “rMass” مرتبط می شود و بنابراین هر جرم با یک یا چند مجموعه ناپیوستگی مرتبط است.

برای هر مجموعه، امکان ضبط مجموعه ای از پارامترها وجود دارد که در دو صفحه فرم اضافی از فرم “ناپیوستگی” توزیع شده اند: “هندسه” و “ویژگی ها” ( شکل 4 e).

فرم “هندسه” دارای سه صفحه فرم اضافی است:
- “میانگین جهت گیری”: فیلدهایی که باید کامپایل شوند ویژگی های زیر را در نظر می گیرند:
  - “نوع”: مقادیر ممکن است از لیست کشویی انواع ناپیوستگی انتخاب شوند.
  - DIP: شیب سطح ناپیوستگی.
  - DIP DIR: جهت غوطه ور شدن ناپیوستگی.
- “Set Spacing (m)”: حاوی فیلدهای مربوط به ویژگی ها است ( شکل 4 f):
  - “MIN”: حداقل فاصله مجموعه ناپیوستگی فردی.
  - “MAX”: حداکثر فاصله مجموعه ناپیوستگی فردی.
  - “MEAN”: مقدار متوسط فاصله مجموعه ناپیوستگی فردی.
- “Persistence”: فیلدهای زیر را برای کامپایل ارائه می دهد ( شکل 4 g):
  - “MIN”: حداقل مقدار تداوم مجموعه ناپیوستگی فردی.
  - “MAX”: حداکثر مقدار تداوم مجموعه ناپیوستگی فردی.
  - “MEAN”: مقدار متوسط تداوم مجموعه ناپیوستگی فردی.
فرم “ویژگی ها” ( شکل 4 h) دارای دو صفحه اضافی است:
- “Surface”: فیلدهایی که باید کامپایل شوند، که ویژگی های زیر را در نظر می گیرند:
  - “زبری”: توصیفی از استانداردهای ISRM [ 16 ]، و ممکن است از یک لیست کشویی انتخاب شود.
  - “درجه هواشناسی”، که مقادیر آن درجه تغییر را مطابق با استانداردهای ISRM [ 16 ] بیان می کند، و ممکن است از یک لیست کشویی انتخاب شود.
- “JCS” (مقاومت فشاری دیوار مشترک)، که زبانه را مشخص می کند، مقاومت فشاری دیواره اتصالات است. با مقادیر نتایج مشخصه “آزمون چکش اشمیت” و “آزمون شاخص دستی” (تست ISRM) که باید در فیلدهای زیر وارد شوند، تعریف می شود ( شکل 4 i):
  - “مفصل تغییر یافته”.
  - “مفصل تمیز”.
  - “جهت چکشی”: شرح ممکن است از یک لیست کشویی انتخاب شود.
  - “تست ISRM”: این به عنوان نتیجه “آزمون شاخص دستی” در نظر گرفته شده است که مقدار آن ممکن است از یک لیست کشویی انتخاب شود.

صفحه فرم سوم (“عکس”) مشترک با سه عنصری است که ممکن است مشاهده شود (لغزش ها، توده های سنگی و پوشش ها) و برای وارد کردن اطلاعات مربوط به تصاویری که ویژگی های آنها را نشان می دهد استفاده می شود ( شکل 4 l). داده های مربوط به تصاویر در جدول ph پایگاه داده پارسیفال ذخیره می شود. این جدول با جداول “lSlide”، “rMass” و “cover” مرتبط است، با استفاده از کلیدهای خارجی مطابق با روابط یک به چند، که برای هر لغزش، جرم، یا پوشش با یک یا چند تصویر مرتبط است. . صفحه فرم دارای فیلدهای زیر است:

“کد عکس” با عملکرد یک سری از محرک ها (از خط 491 تا خط 537 کد SQL ذکر شده در پیوست A ) در لحظه ذخیره داده ها جمع آوری می شود.

کد عکس متشکل از کدی است که قبلاً توسط سیستم به عنصر مشاهده شده روی زمینی که تصویر به آن اشاره دارد (لغزش، توده سنگ، یا پوشش)، با علامت اولیه (“L” در مورد لغزش، “R” اختصاص داده شده است. در مورد توده سنگ، و “C” در مورد پوشش)، و توسط کلید سریال اولیه تصویر ضبط شده.

“Photo”: نام فیلد جدول “ph” موجود در پایگاه داده که مسیر تصویر و نام فایل در آن ذخیره می شود. برای بارگیری مسیر یک تصویر و نام فایل از پوشه ای که در آن ذخیره شده است و ذخیره آن در پایگاه داده، ویجت QGIS “Photo” استفاده می شود که همچنین امکان پیش نمایش تصویر را در ناحیه ای از صفحه فرم فراهم می کند ( شکل 4 l ).

8. سایر داده ها و اطلاعات

علاوه بر به دست آوردن داده های “ساختار یافته” به صورت جدولی با استفاده از سیستم برگه های نظرسنجی نشان داده شده در بالا، GIS موبایل، سفارشی سازی شده با پلاگین های خاص و سایر برنامه های جانبی، امکان جمع آوری و مدیریت اطلاعاتی را فراهم کرد که برای پردازش نهایی مفید بود. به ویژه، ماژول BeePen به قلم دیجیتال اجازه می دهد تا یادداشت های خاصی را به سرعت و مستقیماً روی نقشه مانیتور بکشد ( شکل 6). در واقع، سرعت یک نیاز مهم در کار میدانی دیجیتال است. در این مورد، برای مثال، برخی اصلاحات سریع در محدوده زمین لغزش و رخنمون که از نقشه برداری IFFI در دسترس بود (کاتالوگ لغزش از “ژئوپورتال ملی ایتالیا”) انجام شد یا خریدهای جدیدی از زمین لغزش هایی که قبلا بررسی نشده بودند، شاید در حین ورود انجام شد. برخی از نشانه ها و نظرات سپس این خطوط در یک لایه جدید دیجیتالی شدند.

از طرف دیگر BeePic این امکان را فراهم می کند که عکس های گرفته شده با تعدادی از دستگاه ها و همچنین توسط اپراتورهای مختلف را در موقعیت جغرافیایی قرار دهد. این روش نتیجه کاربرد فوق العاده در قرار دادن نقاط عکسبرداری در روزهای بعدی در آزمایشگاه است، بنابراین کار در میدان سریعتر و کارآمدتر می شود.

9. تجارب مقایسه ای در زمینه و در آزمایشگاه

کار جمع آوری داده ها به صورت میدانی چند روزی توسط دو نقشه بردار انجام شد. اولی از برگه ها و نقشه های کاغذی استفاده می کرد، در حالی که دومی از ابزارهای دیجیتالی که در بالا توضیح داده شد استفاده می کرد.

در شروع نظرسنجی، اپراتور «آنالوگ» داده‌ها را با استفاده از برگه‌های کاغذی، نقشه‌ها، یک دفترچه یادداشت صحرایی و یک دوربین دیجیتال جمع‌آوری کرد.

عکس‌های جمع‌آوری‌شده، برگه‌ها و اطلاعات گزارش‌شده روی نقشه سپس رونویسی و دیجیتالی شدند و پس از بازگشت به آزمایشگاه، آنها را به یک پروژه GIS ارجاع دادند.

اپراتور «دیجیتال» نظرسنجی را با استفاده از روش‌های مشابه اپراتور اول انجام داد، اما به لطف GPS موقعیت‌یابی را تسریع و اغلب بهبود بخشید. تفاوت بیشتر، به هر حال، ورود داده ها در پروژه GIS به طور مستقیم در میدان بود. برخی از عکس‌ها به‌طور مستقیم و برخی دیگر در زمان‌های بعدی، هم در برخی از مراحل قطع بررسی و هم در آزمایشگاه، با استفاده از BeePic وارد برگه‌ها شدند. علاوه بر گزارش نقاط ایستگاه‌ها، می‌توان به روشی مانند ترسیم روی کاغذ – یعنی با استفاده از قلم روی نقشه – نشانه‌های زمین لغزش‌هایی که توسط فهرست‌های رسمی گزارش نشده بود ترسیم کرد (برخی از موارد بسیار اخیر). فعال سازی)، که سپس بر روی یک لایه ویژه در آزمایشگاه دوباره ترسیم شدند.

مورد اول، “آنالوگ” به زمان کار طولانی تری نیاز داشت. علاوه بر این، در برخی موارد، در بررسی های بعدی اصلاح شد، جایی که خطاها، تردیدها یا ناسازگاری ها برجسته شدند.

در بررسی دیجیتال، کارهای آزمایشگاهی بعدی نیز برای چیدمان بهتر یا تکمیل جداول و درج عکس مورد نیاز بود. با این حال، علاوه بر این که در یک بازه زمانی بسیار سریعتر از مورد اول اتفاق می‌افتد، تردیدها و خطاها به‌سرعت با طرح‌ها یا حاشیه‌نویسی‌هایی که مستقیماً بر روی نقشه مشخص شده بودند، برطرف شدند. سپس می‌توان هم لایه‌های مورد استفاده برای بررسی و هم لایه‌های بعدی سنتز آزمایشگاهی محصول نقشه‌برداری و پایگاه‌های داده نهایی را در طراحی حفظ کرد.

10. نتیجه گیری

در این تجربه، در شرایط تقریباً اضطراری، روش نقشه برداری دیجیتال هم در مرحله اکتساب و هم در مرحله پردازش داده ها کمک قابل توجهی بود.

به طور خاص، نقاط قوت روش را می توان به صورت زیر تعریف کرد:

کارایی نقشه برداری: هم زمان بررسی روی زمین و هم زمان های پس از پردازش و سنتز کاهش یافت.
دقت در موقعیت یابی: GPS که امکان پیگیری حرکات و موقعیت یابی نقاط ایستگاه را در بسیاری از موارد امکان پذیر می کرد، به ویژه در مواقعی که از ارجاعات نقشه خاصی دور بودند (به عنوان مثال، بالا رفتن از یک خندق در یک منطقه جنگلی) دقیق تر بود.
حذف خطاهای ناشی از رونویسی/رقومی سازی بعدی: این خطا در هنگام انتقال داده ها از نقشه کاغذی به نقشه دیجیتال [ 20 ]، علاوه بر رونویسی داده ها از برگه های کاغذی به جداول پایگاه داده، مکرر است. در این مورد، مداخله با تغییرات پس از ورود تکمیل شد، در حالی که این کار بررسی بیشتر برای داده‌های دیجیتالی در میدان لازم نبود.
نگهداری از سیستم سنتی نقشه برداری “قلم روی نقشه”: به نوعی، سیستم نقشه برداری سنتی به لطف استفاده از ابزارهایی که نقشه برداری را نشان می دهد و اجازه نوشتن و ترسیم را همانطور که می توان روی کاغذ انجام داد حفظ شد.
توانایی به دست آوردن اطلاعات “غیر ساختاری” مهم برای تفاسیر بعدی: اطلاعات گزارش شده از طریق حاشیه نویسی با علائم و نقاشی های روی نقشه برای پردازش با دقت بیشتر در آزمایشگاه استفاده می شود (مثلاً زمانی که موضوع طراحی مجدد باشد. اجسام لغزش زمین)، و همچنین برای یادآوری عناصر خاصی از استفاده برای پردازش داده ها.
ساده سازی کار گروهی در بین نقشه برداران: اگرچه در این پروژه دو نقشه بردار در واقع از دو سیستم مختلف (آنالوگ و دیجیتال) استفاده کردند، اما ساده سازی در جمع آوری داده ها به صورت دیجیتالی واضح است و در نتیجه در برخی موارد ذهنیت نقشه بردار را کاهش می دهد.

مشارکت های نویسنده

مفهوم سازی، MDD، GFP و RWR. جذب سرمایه، MDD؛ روش شناسی، MDD; مدیریت پروژه، MDD؛ نرم افزار، GFP; نظارت، MDD؛ اعتبارسنجی، MDD و RWR؛ نوشتن – پیش نویس اصلی، MDD، GFP و RWR. نوشتن – بررسی و ویرایش، MDD، GFP و RWR

منابع مالی

حامیان موسس هیچ نقشی در طراحی مطالعه نداشتند. در جمع آوری، تجزیه و تحلیل یا تفسیر داده ها؛ در نوشتن دست‌نوشته و تصمیم به انتشار نتایج.

قدردانی

این کار بخشی از پروژه «شناسایی و توصیف سیستم گسل‌های لرزه‌زا در زمین‌لرزه کاگلی در سال 1781» از «برنامه افزایش تحقیقات 2017» است که توسط DISPEA (دپارتمان علوم محض و کاربردی) دانشگاه اوربینو تأمین مالی شده است.

تضاد علاقه

نویسندگان هیچ تضاد منافعی را اعلام نمی کنند.

پیوست اول

پایگاه داده RDBMS SQLite/SpatiaLite به عنوان یک فایل SQL در این صفحه وب موجود است: https://listauniurb.jimdo.com/parsifal/ ، که در آن یک فایل HTML (parsifal.html) نیز برای مستندات متنی و گرافیکی پایگاه داده موجود است. جداول و فیلدها

یک پروژه QGIS آماده برای بررسی میدانی با فرم های ورود داده ها و پایگاه داده IFFI (فهرست پدیده زمین لغزش در ایتالیا) از همین صفحه وب قابل دانلود است.

منابع

دی دوناتیس، م. سوسینی، اس. فوی، ام. زمین‌شناسی از میدان واقعی تا مدل‌سازی سه‌بعدی و محیط‌های مجازی Google Earth: روش‌ها و اهداف از Apennines (فورلو گرج، ایتالیا). جئول Soc. صبح. مشخصات مقالات 2012 ، 492 ، 221-233. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
اسپوزیتو، سی. مارتینی، جی. مارتینو، اس. پالون، اف. رومئو، RW روشی برای ارزیابی جامع خطر زمین لغزش ناشی از زلزله، با کاربرد در سایت‌های آزمایشی در ایتالیا مرکزی. در مجموعه مقالات دوازدهمین سمپوزیوم بین المللی زمین لغزش (ISL)، ناپل، ایتالیا، 12 تا 19 ژوئن 2016. صص 869-877. [ Google Scholar ]
دلا ستا، م. دی مارتینو، جی. اسپوزیتو، سی. جیانینی، ال.ام. مارتینی، جی. مارتینو، اس. پالون، اف. ترویانی، ف. کاربرد رویکرد پارسیفال برای ارائه سناریوهای زمین لغزش ناشی از زلزله در شهرداری آکومولی. در مجموعه مقالات 36° Convegno Nazionale Riassunti Estesi delle Comunicazioni، تریست، ایتالیا، 14–16 نوامبر 2017؛ صص 345–346، ISBN 978-88-940442-8-7. [ Google Scholar ]
مارتینو، اس. باتاگلیا، اس. دلگادو، جی. اسپوزیتو، سی. مارتینی، جی. Missori، C. رویکرد احتمالی برای ارائه سناریوهای شکست های شیب ناشی از زلزله (PARSIFAL) اعمال شده در حوضه آلکوی (جنوب اسپانیا). Geosciences 2018 , 8 , 57. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
جردن، سی جی; زنبور عسل، EJ; اسمیت، NA; لاولی، آر.اس. فورد، جی. هوارد، ع. Laxton, JL توسعه سیستم‌های جمع‌آوری داده‌های میدانی دیجیتال برای برآوردن الزامات نقشه برداری زمین‌شناسی بریتانیا. در GIS و تجزیه و تحلیل فضایی، مجموعه مقالات IAMG ’05: کنفرانس سالانه انجمن بین المللی زمین شناسی ریاضی، تورنتو، ON، کانادا، 21-25 اوت 2005 . Cheng, Q., Bonham-Carter, G., Eds. دانشگاه یورک: تورنتو، ON، کانادا، 2005; صص 886-891. [ Google Scholar ]
کلگ، پی. بروسیاتلی، ال. دومینگوس، اف. جونز، RR; دی دوناتیس، م. نقشه برداری زمین شناسی دیجیتال ویلسون، RW با رایانه لوحی و PDA: مقایسه. محاسبه کنید. Geosci. 2006 ، 32 ، 1682-1689. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
دی دوناتیس، م. Bruciatelli, L. MAP IT: نرم افزار GIS برای نقشه برداری میدانی با رایانه لوحی. محاسبه کنید. Geosci. 2006 ، 32 ، 673-680. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
گالرینی، جی. دی دوناتیس، م. بایونی، دی. Bruciatelli، L. نقشه برداری زمین لغزش با رایانه لوحی. یک رویکرد یکپارچه جدید. در زمین لغزش و بهمن، مجموعه مقالات یازدهمین کنفرانس بین المللی و سفر میدانی در زمین لغزش، نروژ، 1-10 سپتامبر 2005 . تیلور و فرانسیس: لندن، بریتانیا، 2005; صص 107-113. [ Google Scholar ]
بایونی، دی. دی دوناتیس، م. گالرینی، جی. Bruciatelli، L. Il mobile-gis per la geologia ambientale: Il rilevamento digitale applicato alle frane. جئول Ambiente 2007 ، 15 ، 21-26. [ Google Scholar ]
گالرینی، جی. De Donatis، M. Rilevamento digitale delle frane: Applicazione della scheda IFFI. رند. Soc. جئول ایتالیایی 2007 ، 4 ، 49-53. [ Google Scholar ]
ایوانز، اچ. پنینگتون، سی. جردن، سی. فاستر، سی. نقشه برداری از زمین لغزش های یک ملت: یک روش جدید چند مرحله ای. در علم و عمل زمین لغزش ; Margottini, C., Canuti, P., Sassa, K., Eds.; Springer: برلین/هایدلبرگ، آلمان، 2013; جلد 1، ص 21-27. [ Google Scholar ]
چوسیانیتیس، ک. دل گائودیو، وی. ساباتاکیس، ن. کاوورا، ک. دراکاتوس، جی. Bathrellos، GD; Skilodimou، HD ارزیابی خطر زمین لغزش ناشی از زلزله در یونان: از شدت آریا تا توزیع فضایی تقاضای مقاومت شیب. گاو نر سیسمول. Soc. صبح. 2016 ، 106 ، 174-188. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لو، اچ. چن، تی. میدان جابجایی سطح سه بعدی مرتبط با زلزله 25 آوریل 2015 گورکا، نپال: راه حلی از اندازه گیری های یکپارچه InSAR و GPS با رویکرد سیستم توسعه یافته. Remote Sens. 2016 , 8 , 559. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ژو، اس. چن، جی. Fang, L. الگوی توزیع زمین لغزش‌های ناشی از زلزله لودیان 2014 چین: پیامدهایی برای توپوگرافی آستانه منطقه‌ای و شناسایی گسل‌های لرزه‌زا. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2016 ، 5 ، 46. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
دلا ستا، م. اسپوزیتو، سی. مارتینی، جی. مارتینو، اس. رومئو، RW; Troiani, F. Nota Introduttiva Sul Metodo PARSIFAL in Vista della Sua Applicazione Negli Studi di Ms Dei Comuni Terremotati Dal Sisma di Amatrice del 24 Agosto 2016. Allegato alla Documentazione per L’applicazione del Negli Metodifal M. //listauniurb.jimdo.com/parsifal/(منتشر نشده) (دسترسی در 29 نوامبر 2018).
Barton, N. روش‌های پیشنهادی برای توصیف کمی ناپیوستگی‌ها در توده‌های سنگی. بین المللی ISRM جی. راک مکانیک. حداقل علمی ژئومک. Abstr. 1978 ، 15 ، 319-368. [ Google Scholar ]
دی دوناتیس، م. آلبرتی، م. سزارینی، سی. منیچتی، ام. Susini، S. GIS منبع باز برای نقشه برداری زمین شناسی: تحقیق و تجربه تدریس. PeerJ Preprints 2016 ، 4 ، e2258v3. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
موسومسی، جی. اسکیانا، ا. سیلیگاتو، جی. ویلا، B. Impiego dei ricevitori GPS یک هزینه باسو برای برنامه GIS و کاتالیز: محدودیت و توانمندی. در GEOMATICA Standardizzazione، Interoperabilità e Nuove Tecnologie، مجموعه مقالات 8a Conferenza Nazionale ASITA، رم، ایتالیا، 14-17 دسامبر 2004 . آسیتا: رم، ایتالیا، 2004; صص 1535-1539. شابک 88-900943-6-2. [ Google Scholar ]
ISPRA. رانش زمین در ایتالیا گزارش ویژه 2008 ; ISPRA: رم، ایتالیا، 2008; شابک 978-88-448-0355-1.
کمبل، ای. دانکن، آی. Hibbitts، H. تجزیه و تحلیل خطاهای رخ داده در انتقال داده های نقطه زمین شناسی از نقشه های میدانی به مجموعه داده های دیجیتال. در مجموعه مقالات تکنیک های نقشه برداری دیجیتال، باتون روژ، لس آنجلس، ایالات متحده، 24-27 آوریل 2005. صص 61-65. [ Google Scholar ]

شکل 1. نمونه ای از فرم (برای توده های سنگی) برای جمع آوری داده های مورد استفاده در بررسی میدانی (اصلاح شده از فرم اصلی به زبان ایتالیایی).

شکل 2. نمونه ای از جداول برای کدهای داده های ژئوتکنیکی (اقتباس از ISRM [ 16 ]).

شکل 3. طرحواره پایگاه داده پارسیفال : ( الف ) جداول اصلی. ( ب ) جداول جغرافیایی مرجع. ( ج ) جداول مرجع برای کدگذاری داده‌های ژئوتکنیکی (برای همه ویژگی‌ها و کدهای جداول به فایل HTML ذکر شده در پیوست A و پیوند در اینجا https://www.geologiapplicata.uniurb.it/download/parsifal.html مراجعه کنید ).

شکل 4. فرم های جمع آوری داده ها: ( الف ) فرم ثبت اطلاعات زمین لغزش که در آن فیلدهای “کد لغزش” و “مختصات GPS” به طور خودکار پر می شوند. ( ب ) ویژگی های برگه “لغزش زمین”. ( ج ) ویژگی‌های برگه «توده سنگ»؛ ( د ) ویژگی‌های برگه «پوشش» برای ثبت داده‌های ذخایر کواترنر پوشش. ( ه ) برگه «ناپیوستگی‌ها» که دو صفحه فرم اصلی «هندسه» و «ویژگی‌ها» را نشان می‌دهد. ( f ) فیلدهای برگه “Set Spacing (m)” که در آن مقادیر حداقل، حداکثر و میانگین فاصله یک مجموعه منفرد از ناپیوستگی ها قابل ثبت است. ( گ) فیلدهای برگه «تداوم» که در آن مقادیر حداقل، حداکثر و میانگین پایداری یک مجموعه منفرد از ناپیوستگی ها را می توان ثبت کرد. ( h ) برگه «ویژگی‌ها» که صفحات فرم «JCS» و «Surface» را نشان می‌دهد که فیلدهای «زمختی» و «درجه هواشناسی» در آن گنجانده شده‌اند. ( i ) صفحه فرم “JCS” که فیلدهایی را نشان می دهد که باید با نتایج آزمایش مقاومت فشاری دیوار مشترک پر شوند. ( ل ) برگه “Photo” شامل “Photo Code” که پیش نمایش تصویر و مسیر فایل را نشان می دهد.

شکل 5. فرم‌های ورودی با جعبه‌های ترکیبی حاوی فهرست کشویی مقادیر داده‌های ژئوتکنیکی مورد نیاز روش پارسیفال: ( الف ) نمونه‌ای از ویژگی‌های “اندازه دانه”. ( ب ) نمونه ای از ویژگی های “نوع توده سنگ”.

شکل 6. پنجره QGIS با لایه های پروژه PARSIFAL. پلاگین BeePen (در پایین) اجازه می دهد تا طرح ها و حاشیه نویسی بر روی نقشه، همانطور که نشان داده شده است.

مقالات داخلی و بین المللی