Zintegrowane planowanie przestrzenne jako narzędzie do ograniczenia skutków geozagrożeń w inwestycjach budowlanych
Projekt uzyskał dofinansowanie w konkursie na granty pt. „ISKRA - budowanie międzyuczelnianych zespołów badawczych” realizowanym w ramach Politechnicznej Sieci VIA CARPATIA im. Prezydenta RP Lecha Kaczyńskiego. Kierownikiem projektu jest dr inż. Wanda Kokoszka z Katedry Geodezji i Geotechniki im. Kaspra Weigla na Wydziale Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury Politechniki Rzeszowskiej. Projekt realizowany jest przez zespół badawczy z Politechniki Białostockiej, Politechniki Lubelskiej i Politechniki Rzeszowskiej. Liderem projektu jest Politechnika Rzeszowska.
Zespół badawczy
Politechnika Białostocka: wykonawca wiodący prof. dr hab. inż. Maria Sulewska, wykonawcy: dr inż. Wojciech Gosk, dr inż. Andrzej Kamocki
Politechnika Lubelska: wykonawca wiodący dr hab. inż. Marta Słowik, prof. PL, wykonawcy prof. dr hab. inż. Ewa Błazik-Borowa, dr hab. inż. arch. Natalia Przesmycka, prof. PL, dr inż. Krzysztof Nepelski, mgr inż. Agnieszka Lal
Politechnika Rzeszowska: wykonawca wiodący dr inż. Wanda Kokoszka, wykonawcy dr hab. inż. Izabela Skrzypczak, prof. PRz, dr inż. arch. Anna Sikora, prof. PRz, dr inż. Grzegorz Oleniacz, dr inż. Aleksander Duda, mgr inż. Dominik Ożóg
Opis projektu
Zintegrowane planowanie przestrzenne jako narzędzie do ograniczenia skutków geozagrożeń w inwestycjach budowlanych będzie oparte na badaniach, których zadaniem jest analiza i synteza wiedzy istotnej dla rozważanego zagadnienia. Analizy dotyczące zintegrowanego planowania przestrzennego w środowisku Systemu Informacji Geograficznej (GIS) pozwolą na wykonanie różnych implementacji numerycznych, statystycznych oraz heurystycznych. Stąd udział w projekcie naukowców z różnych obszarów i dyscyplin, specjalistów z zakresu geotechniki, geodezji, urbanistyki, informatyki, bezpieczeństwa i niezawodności konstrukcji oraz osób zajmujących się zastosowaniem narzędzi GIS w zagospodarowaniu przestrzennym. Prace badawcze prowadzone w ramach mapowania kluczowych geozagrożeń pozwolą na wyodrębnienie zagrożeń, które w najwyższym stopniu determinują zrównoważony rozwój przestrzenny i społeczno-gospodarczy Polski wschodniej. Zasadniczym celem prac badawczych będą zatem wytyczne/prognoza rozwoju przestrzennego z uwzględnieniem skutków geozagrożeń w inwestycjach budowlanych, czyli wyznaczenie priorytetowych kierunków rozwoju przestrzennego wybranych do analiz obszarów zorientowanych na wykorzystanie geoinformacji i dostępnych danych mapowych, jak również określenie kierunku rozwoju kluczowych dla regionu pod względem zagospodarowania przestrzennego obszarów. Otrzymane w wyniku numerycznych analiz statystycznych mapy mogą mieć zastosowanie i być efektywnym narzędziem wspomagającym podejmowanie decyzji podczas sporządzania miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego.
W świetle ciągle wiekszych potrzeb w zakresie wykorzystania terenów, zarówno zurbanizowanych, jak i niezurbanizowanych, intensywnej eksploatacji zasobów naturalnych i budzących obawy niestabilnych warunków klimatycznych kwestie ograniczenia skutków geozagrożeń zajmują priorytetowe miejsce wśród globalnych zagadnień naukowo-badawczych. Katastrofy naturalne należą do najbardziej zagrażających bezpieczeństwu ludzi i ich mieniu, w tym obiektom budowlanym. Ulewne deszcze występujące w Polsce wschodniej w ostatnich dziesięcioleciach powodowały nie tylko powodzie, lecz także powstawanie ruchów masowych. Na występowanie tego typu zjawisk nie mamy bezpośredniego wpływu, jednak właściwe planowanie przestrzenne, odpowiednia lokalizacja infrastruktury oraz przewidywanie zagrożeń może się przyczynić do minimalizacji strat materialnych i społecznych. Holistyczne podejście do zagrożenia naturalnego, oceny ryzyka i zintegrowane planowanie przestrzenne wydaje się więc jedynym rozsądnym rozwiązaniem, do którego należy dążyć, by stało się realną praktyką. Obecnie skutki zagrożeń naturalnych są tradycyjnie interpretowane za pomocą zwykłej analizy statystycznej czy zapisów historycznych. Rozszerzenie analiz z zastosowaniem nowoczesnych metod i technologii oraz uwzględnienie uwarunkowań związanych z antropogenicznymi zmianami środowiska przyrodniczego w globalnym, regionalnym czy lokalnym zakresie wydaje się konieczne do wdrożenia zintegrowanego planowania przestrzennego jako efektywnego narzędzia do ograniczania skutków geozagrożeń w inwestycjach budowlanych. Wykorzystanie nowatorskich narzędzi badawczych zmienia nie tylko standardy i metodologię analizy danych, lecz także świadomość i postrzeganie skutków zagrożeń naturalnych i antropogenicznych.
W ostatnim czasie zauważalny jest wzrost występowania katastrof w wyniku powodzi i osuwisk. Ulewne deszcze spowodowały aktywację ruchów masowych i zjawisk deformacyjnych, zniszczenia infrastruktury, zagrożenie dla ludzi i trudności ekonomiczne. Szkody spowodowane osuwiskami ziemi w Polsce w 2010 r. szacuje się na ok. 2,9 mld euro. W wyniku powodzi, które przeszły przez Polskę w maju i czerwcu 2010 r., poszkodowanych zostało blisko 70 tys. rodzin. Straty poniosło 811 gmin, a ich wartość szacuje się na ponad 12 mld zł. W przypadku terenów osuwiskowych, mimo że obowiązkiem organów administracji na poziomie starostów jest prowadzenie tzw. rejestru terenów zagrożonych ruchami masowymi ziemi i terenów, na których występują te ruchy, lokalna polityka przestrzenna często budzi kontrowersje. Wynika to m.in. z wyznaczania pod nowe inwestycje terenów, gdzie niewłaściwie lub z pominięciem zagrożenia dla ludzi i mienia rozpoznano teren pod zabudowę. Dodatkowo na niekorzyść działa fakt, że terenów atrakcyjnych inwestycyjnie jest coraz mniej, stąd też próby zagospodarowania terenów zagrożonych osuwiskowo wydają się nieuniknione. Z raportu NIK z 2017 r. wynika, że podstawowe problemy to brak systemu, który na bieżąco umożliwiałby uzyskiwanie i gromadzenie informacji o osuwiskach z różnych źródeł (w tym także od samorządów), oraz brak narzędzi analitycznych do prognozowania, oceny i redukcji ryzyka wystąpienia osuwisk. Szczegółowe analizy dotyczące wpływu zagrożeń na przydatność terenu do zabudowy są nadal stosunkowo nieliczne, a ich wyniki są prezentowane w niewielu publikacjach.
Podjęta w ramach projektu tematyka dotyczy oceny wpływu zagrożeń na przydatność terenu do zabudowy przez opracowanie metodyki tworzenia zintegrowanego systemu planowania przestrzennego uwzgledniającego wiele zagrożeń, które często są ze sobą skorelowane, np. ulewne opady wpływają na zmianę parametrów geotechnicznych gruntów i generują występowanie osuwisk i innych niekorzystnych zjawisk deformacyjnych. Problem niewłaściwego planowania przestrzennego i realizacji inwestycji na terenach zagrożonych leży nie tylko w braku właściwej współpracy między podmiotami odpowiedzialnymi za inwestycje, lecz także w niskiej świadomości społecznej potencjalnych strat społeczno-gospodarczych. Często bywa tak, że mieszkańcy/inwestorzy oczekują, że niecykliczne zjawiska w postaci osuwisk zanikną, a teren odzyska stabilizację. Niestety, nie tylko niewłaściwa lokalizacja, ale także nieodpowiednia konstrukcja obiektów budowalnych lub infrastruktury na terenach osuwiskowych prowadzi często do uszkodzeń, a w wielu przypadkach do katastrofy budowlanej. Wyznaczenie stref zagrożenia czy planów przydatności terenu do zabudowy jest krytycznym zadaniem w przypadku procesu zarządzania terenami geozagrożonymi czy określenia przydatności terenu pod zabudowę. Opracowania planistyczne można wykonywać różnymi metodami. Jednak pierwszym krokiem wszystkich analiz jest ustalenie jednostki odwzorowującej/mapowania oraz przypisanie wag i określenie względnego znaczenia poszczególnych czynników sprawczych. Jak wiadomo, aktywność zagrożeń jest wyzwalana pod wpływem czynników, które są różne dla każdego obszaru, regionu, dlatego stosowanie zdeterminowanych wartości wag dla poszczególnych parametrów nie jest właściwym podejściem. Ponieważ heurystyczne, półilościowe techniki obejmują subiektywność w przypisywaniu wag, wartość opracowanych na tej podstawie planów/map nie może podlegać ocenie.
Obiektywne metody ilościowe wyznaczania wag dla poszczególnych parametrów oparte na ich związku z wystąpieniem geozagrożeń również budzą kontrowersje ze względu na brak pełnych danych. W literaturze naukowej do określania wag preferuje się podejście oparte na porównaniu parami. Natomiast dla skutecznej oceny geozagrożeń ogromne znaczenie ma nie tylko przypisanie wag, lecz także wykorzystanie danych teledetekcyjnych i danych pozyskanych z systemu informacji geograficznej. Zaawansowanie technik GIS oraz włączenie danych satelitarnych o wysokiej rozdzielczości poprawia poziom dokładności opracowanych planów zagospodarowania terenów do zabudowy. Parametryczne (np. analiza skupień, analiza głównych komponentów) i nieparametryczne techniki statystyczne oraz powiązane z nimi testy mogą być również wykorzystywane do analizy zawartości informacji w dużych zbiorach zmiennych geośrodowiskowych. Metody te i powiązane z nimi badania pomagają zweryfikować współliniowość między zmiennymi oraz określić zmienne, które są najbardziej istotne dla modelowania podatności na zagrożenia, przyczyniając się do zmniejszenia liczby predyktorów (zmiennych objaśniających).
Do badań i analiz dotyczących zintegrowanego planowania przestrzennego jako narzędzia do ograniczenia skutków geozagrożeń w inwestycjach budowlanych będą wykorzystane techniki GIS, które umożliwią opracowanie planów zagospodarowania przestrzennego w prewencyjnym wymiarze funkcjonalnym. Natomiast do określenia wag dla poszczególnych warstw tematycznych czynników sprawczych zostanie zastosowane podejście polegające na porównaniu poszczególnych warstw/czynników parami – metoda AHP (Analytic Hierarchy Process) oraz dotychczas w analizach niestosowane metody Hellwiga i DeMatel, a do weryfikacji krzywe ROC. Przyjęcie tych metod do planowania przestrzennego jako zintegrowanego narzędzia do ograniczania skutków geozagrożeń w inwestycjach budowlanych jest podejściem nowym zarówno w skali regionu, jak i kraju.
Problem niewłaściwych wytycznych do planu zagospodarowania przestrzennego występuje nie tylko w Polsce, lecz również w wielu krajach, dla których procedurę działań i zapisów w dokumentach zagospodarowania przestrzennego można opisać podobnymi parametrami. Zespół naukowy nie doszukał się dotychczas podobnych do proponowanego rozwiązań opisywanych w literaturze europejskiej i światowej opartych na zintegrowanych systemach. Można więc stwierdzić, że proponowana metodologia jest innowacyjna w skali światowej. Opracowany system określania wytycznych i kierunków zagospodarowania przestrzennego, uwzględniającego negatywne skutki zagrożeń w inwestycjach budowlanych jest szczególnie istotny w dobie zmian klimatu, wpływających na intensywność występowania tego typu zjawisk. Dzięki zintegrowanemu planowaniu przestrzennemu możemy się przygotować do ewentualnego wystąpienia zagrożeń, określając zarazem ich konsekwencje oraz opracowywać działania minimalizujące ich negatywne skutki. Narzędzia zintegrowanego planowania przestrzennego znacząco mogą podnieść efektywność proponowanych rozwiązań przestrzennych i powodować dodatkowe pozytywne skutki dla gmin czy powiatów przez poprawę jakości życia i warunków pracy, wspomagając proces decyzyjny efektywnego i racjonalnego wydatkowania funduszy publicznych. Prace badawcze są więc odpowiedzią na zapotrzebowanie wsparcia dla różnych ośrodków decyzyjnych. Potencjalnymi odbiorcami zainteresowanymi wynikami badań powinny być instytucje rządowe i samorządowe różnych szczebli, działające na rzecz zagospodarowania przestrzennego.
Do korzyści, jakie wynikają z zastosowania proponowanych modeli do opracowywania zintegrowanego planowania przestrzennego jako narzędzia do ograniczenia skutków geozagrożeń w inwestycjach budowlanych, należy zaliczyć: uwzględnienie czynników jakościowych i ilościowych, możliwość udziału decydenta indywidualnego/zbiorowego, przyspieszenie procesu decyzyjnego, transparentność procesu decyzyjnego, podniesienie profesjonalizmu decydenta, zdystansowanie psychologiczne decydenta, uzyskanie lepszej jakościowo decyzji, opracowywanie map przydatności inwestycyjnej uwzględniających preferencje decydenta i inwestorów, obniżenie kosztów realizacji i utrzymania obiektów budowlanych. Należy również podkreślić, że proponowane modele można zautomatyzować, co jest dodatkowym atutem proponowanej technologii.
Więcej informacji na temat projektu można znaleźć w w publikacji „ISKRA – budowanie międzyuczelnianych zespołów badawczych”.
