Geografický informační systém (GIS) a jeho využití v analýze rizik Ondřej Sáňka ondrej.sanka@recetox.muni.cz Obsah přednášky ̶ Úvod, definice, GIS software ̶ Využití GIS, data pro GIS ̶ Ukázky vizualizace dat v GIS ̶ Ukázky analýzy dat v GIS Úvod, definice, GIS software Definice GIS GIS je organizovaný souhrn počítačové techniky, programového vybavení, geografických dat a zaměstnanců navržený tak, aby mohl efektivně získat, ukládat , aktualizovat, analyzovat, přenášet a zobrazovat všechny druhy geograficky vztažených informací. ArcGIS desktop 10.5 (ESRI) Arc GIS Desktop • Firma jej ale v dohledné době přestane podporovat a postupně jej nahrazuje novým ArcGIS Pro ̶ https://www.esri.com/en-us/home ArcGIS Pro ̶ https://www.arcgis.com/home/index.html ArcGIS online GIS zdarma ̶ http://www.openjump.org/ OpenJUMP ̶ http://grass.itc.it/ GRASS GIS ̶ http://www.qgis.org/ Quantum GIS ̶ http://udig.refractions.net/ uDIG ̶ http://www.gvsig.org gvSIG ̶ http://www.saga-gis.org SAGA GIS ̶ http://www.orbisgis.org/ OrbisGIS Využití GIS, data pro GIS Jaké úkoly GIS řeší ̶ Co se nalézá v blízkosti určité lokality? Jak daleko? ̶ Která území splňují daná kritéria? ̶ Co se změnilo za určitou dobu? ̶ Jaké jsou charakteristiky sledované proměnné na určitém území? ̶ Zjistit charakter prostorového uspořádání ̶ Aplikace environmentálních modelů ̶ Analýzy nejistot aplikovaných modelů ̶ Aplikace v krizovém managementu ̶ Regresní analýza na základě prostorových dat Geografická data ̶ Vektorová – body, linie nebo plochy, dané posloupností souřadnic bodů. Mohou obsahovat libovolné atributy ̶ Rastrová – matice pixelů o různé hodnotě Data pro GIS ̶ Volně ke stažení ̶ Např. skvělý seznam zdrojů např. na https://freegisdata.rtwilson.com/ ̶ Placená data ̶ národní agentury, soukromé firmy… ̶ WMS servery - Seznam např. zde: ̶ http://www.gepro.cz/support/wms-sluzby-v-cr-2017/#CUZK ̶ Podkladové mapy přímo v prostředí ArcGIS ̶ Living atlas Nástroje analýzy - toolboxy Nástroje analýzy ̶ Klasifikace dat ̶ Obalové zóny (buffery) ̶ Průnik, odečítání, ořezání, sjednocení... ̶ Propojování atributů ̶ A mnoho dalších... Příklady vizualizace geografických dat Příklady vizualizace environmentálních dat - Koláčové grafy Příklady vizualizace environmentálních dat Příklady vizualizace environmentálních dat Diagramy – liniově lokalizované. Příklady vizualizace environmentálních dat Příklady vizualizace environmentálních dat Diagramy – bodově lokalizované Dovolují zobrazit často i více na sobě nezávislých informací Příklady vizualizace environmentálních dat Prostorové interpolace Výsledky jsou přehledné Možnost zobrazit časový vývoj pomocí animací Problémy: - Volba barevné škály - Volba hranic intervalů - Náročnost na data - Volba typu interpolace - Nutnost vzít v úvahu, jaká data interpolujeme a jestli to má cenu Koncentrace I_P [ng.m-3]ve Valašském Meziříčí v období 13.6.-11.7.2006 Příklady vizualizace environmentálních dat Hustotní mapy Příklady vizualizace environmentálních dat Zobrazení výsledků měření osobními vzorkovači PM10 Příklady vizualizace environmentálních dat Zobrazení výsledků měření osobními vzorkovači PM10 Příklady vizualizace environmentálních dat Zobrazení výsledků měření osobními vzorkovači PM10 Příklady vizualizace environmentálních dat Zobrazení výsledků měření osobními vzorkovači PM10 Příklady Environmentálních studií s využitím GIS Studie 1 Modelování rozptylu farmak a látek denní potřeby v mořské vodě • Předpoklad rovnoměrné produkce látek v populaci a jejich přesun do moře řekami • Výpočet populace v povodích, která ústí do moře (tedy zdroje emisí látek) • Použití funkce výpočtu rastru hustoty z bodů zdroje v několika předem zvolených vzdálenostech dosahu šíření • Porovnání měřených hodnot (zelené body) s modelovanými pro každou látku • Pro modelování rozptylu látek zvolena verze dosahu šíření (= perzistence) s nejvyšší mírou shody ̶ Zpracování databáze starých zátěží PCBs v USA ̶ Využití „Social Vulnerability Index“ (SVI) vedeného a počítaného pro sčítací okrsky ̶ Cílem je zjistit, zda existuje nerovnost v expozici populace PCB na základě SVI ̶ Odhad počtu obyvatel, spadajících do určité kategorie SVI v rámci 1km okolí všech lokalit starých zátěží ̶ Porovnání s celkovým rozložením populace USA v rámci indexu SVI Studie 2 Hodnocení výskytu starých zátěží PCB v USA s ohledem na vyloučenost populace Hodnocení výskytu starých zátěží PCB v USA s ohledem na vyloučenost populace Transformer site, Record ID = 2940 1000m buffer of the site (Record ID = 2940) FIPS (unique ID): 34013019100 Relative SVI (RPL_THEMES): 0.2474 Total population: 4034 Area (km2): 2.1996 Calculated population density: 1833.97 (per km2) Example of spatial analysis carried out in order to estimate amount of population within US, living within a certain distance of a PCB transformer, taking in account the Social Vulnerability Index (SVI) Buffers overlap with census tracts. Based on population and area, population density was calculated for each census tract. Calculation of estimated population in part of census tract, overlaping with site buffer FIPS: 34013019100 Relative SVI (RPL_THEMES): 0.2474 Area (km2): 1.090917 Calculated population density: 1833.97 (per km2) Estimated population: 2001 Record_ID FIPS RPL_THEMES pop_density AREA_km2 population 2940 34013002000 0.8517 10469.5 0.013622 143 2940 34013002100 0.7774 7298.62 0.242585 1771 2940 34013002201 0.9106 0 0.545624 0 2940 34013002202 0.68 8364.87 0.171384 1434 2940 34013019100 0.2474 1833.97 1.090917 2001 2940 34013019200 0.5106 4377.79 0.899434 3938 2940 34013019300 0.4163 3217.28 0.0499 161 2940 34013019600 0.6489 3656.35 0.127711 467 For this site (and its 1000m buffer) then following values were calculated: For now, values of relative SVI (RPL_THEMES) were divided into 10 classes of 0.1 Record_ID FIPS RPL_THEMES class pop_density AREA_km2 population 2940 34013002000 0.8517 9 10469.5 0.013622 143 2940 34013002100 0.7774 8 7298.62 0.242585 1771 2940 34013002201 0.9106 10 0 0.545624 0 2940 34013002202 0.68 7 8364.87 0.171384 1434 2940 34013019100 0.2474 3 1833.97 1.090917 2001 2940 34013019200 0.5106 6 4377.79 0.899434 3938 2940 34013019300 0.4163 5 3217.28 0.0499 161 2940 34013019600 0.6489 7 3656.35 0.127711 467 Class population 1 0 2 0 3 2001 4 0 5 161 6 3938 7 1901 8 1771 9 143 10 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 population in 1000km buffer of site ID 2940 Performed for all sites with some remaining transformers, we get data that can be compared to distribution of population within census tracts according to SVI values across USA class RPL THEMES Population % (buffer 1000m) Population % (USA) 10-0.1 8.018628564 9.850121588 20.1-0.2 8.625871353 10.48479268 30.2-0.3 7.297309323 10.38945035 40.3-0.4 9.071377999 10.35105563 50.4-0.5 7.736563733 10.09505026 60.5-0.6 10.48300038 10.01253202 70.6-0.7 10.23455764 9.916006473 80.7-0.8 13.73914371 9.776396419 90.8-0.9 13.65457745 9.645672476 100.9-1.0 11.13896985 9.478922114 TOTAL 100 100 0 2 4 6 8 10 12 14 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 % of population within RPL classes Population % (buffer 1000m) Population % (USA) Díky za pozornost ondrej.sanka@recetox.muni.cz