GeoSES
Systém ochrany krajiny pred mimoriadnymi udalosťami smerom
k monitorovaniu nebezpečných prírodných a antropogénnych geoprocesov
v cezhraničnom regióne HU-SK-RO-UA
O projekte
Projekt s názvom "Systém ochrany krajiny pred mimoriadnymi udalosťami smerom k monitorovaniu nebezpečných prírodných a antropogénnych geoprocesov v cezhraničnom regióne HU-SK-RO-UA", s akronymom GeoSES je financovaný z programu INTERREG - HUSKROUA. Číslo projektu je HUSKROUA/1702/8.1/0065/GeoSES.
Počas posledných desaťročí dochádza v karpatskom regióne k čoraz frekventovanejšiemu výskytu ekologických katastrof. Územia, kde boli pozorované deformácie zemského povrchu (nedávne geotektonické pohyby, zosuvy pôdy) sa nachádzajú v pomerne husto osídlených oblastiach, v priemyselných, poľnohospodárskych, mestských rekreačných oblastiach a oblastiach s rôznou úrovňou ochrany prírody. Akékoľvek povrchové deformácie môžu ničiť štruktúry rôznych typov na zemskom povrchu, ohrozujú ľudské životy a majetok a vážne ovplyvňujú aj možnosti ochrany životného prostredia. Kvôli klimatickým zmenám, hraničné oblasti HU-SK-RO-UA sú stále viac a viac ohrozené náhlymi a silnými meteorologickými javmi (silné zrážky, sneženie, zosuvy pôdy a bahna) ktoré spôsobujú ničivé záplavy, ohrozujú obyvateľstvo a hospodárstvo. Príkladom je ekologická katastrofa spred 20-tich rokov, kedy zo zlatej bane Aurul v severorumunskom Baia Mare uniklo veľké množstvo kyanidu, čo malo za následok znečistenie rieky Someš, Tisa a nakoniec aj Dunaj. V rieke Someš vyhubil jedovatý kyanid takmer všetku flóru a faunu, v rieke Tisa 80% populácie rýb. Existuje teda potreba komplexného posúdenia hrozieb a rizík v Karpatskom regióne. Detailné monitorovanie deformácie zemského povrchu ako vhodnej metódy na získanie podrobných vedomostí o súčasnej situácií v regióne HU-SK-RO-UA doteraz nebolo vykonané. Cieľom projektu je teda identifikácia regiónov a oblastí, v ktorých dochádza k povrchovým deformáciám a následným zameraním a celkovou analýzou oblasti posúdiť riziká spojené s deformáciou povrchu (t. j. zosuvy, zdvihy, poklesy pôdy). Na dsiahnutie tohto cieľa máme v pláne využiť najmodernejšie satelitné technológie ((radar interferometry, GNSS). Projekt má za úlohu znížiť sociálne a ekonomické straty a riziko ohrozenia života a zdravia obyvateľstva spôsobené prírodnými katastrofami. GeoSES bude poskytovať informácie a služby, ktorými pomôže identifikovať nebezpečenstvo vzniku mimoriadnych udalostí a na tieto udalostí bude upozorňovať obyvateľstvo.
Na projekte s názvom Extension of the operational "Space Emergency System" towards monitoring of dangerous natural and man-made geo-processes in the HU-SK-RO-UA cross-border region sme sa spojili s vedeckovýskumnými týmami z karpatského regiónu. Na projekte pracuje päť inštitúcií zo štyroch krajín karpatského regiónu.
Hlavným riešiteľom projektu je Národná Univerzita v Užhorode (Ukrajina), ďalšími partmermi potom sú Univerzita Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach (Slovensko), Technická Univerzita Cluj Napoca (Rumúnsko), Technická a Ekonomická Univerzita v Budapešti (Maďarsko) a Sabolčsko-satmársko-berežská župa (Maďarsko).
Na Ústave Geografie Prírodovedeckej Fakulty Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach sme sa ako účastníci projektu zamerali na zosuvové územie na východe Slovenskej republiky, konkrétne v povodí riek Torysa a Olšava. Sú nimi známe a nebezpečné zosuvné územie Nižná Hutka a Vyšný Čaj.
Rozpočet: 179 653,51 EUR
Riešiteľský kolektív
prof. Ing. Vladimír SEDLÁK, PhD.
bol zodpovedný za riadenie a koordináciu projektu do roku 2021. Dohliadal na plnenie úloh v jednotlivých aktivitách projektu. Bol zodpovedný za komunikáciu so zahraničnými partnermi a ďalšími subjektami štátnej správy relevantnými pri implementácii programu cezhraničnej spolupráce HUSKROUA. Bol taktiež zodpovedný za správu projektu, verejné obstarávanie, ako aj za plnenie úloh jednotlivých aktivít projektu, tvorbu monitorovacích správ a žiadostí o platbu. Koordinoval a riadil stretnutia riešiteľského tímu.
Od roku 2021 prevzal úlohu interného projektového manažéra doc. RNDr. Ján Kaňuk, PhD.
doc. RNDr. Ján KAŇUK, PhD.
je zodpovedný za merania v teréne pomocou GNSS. Taktiež zabezpečuje testovanie bezpilotných leteckých systémov pri monitorovaní svahových deformácií. Podieľal sa na vývoji mobilnej aplikácie pre zbez údajov o geohazardov.
Od roku 2021 je interným projektovým manažérom.
doc. Mgr. Michal GALLAY, PhD.
operátor DPZ, zodpovedný za spracovanie údajov pozemného laserového skenovania, najmä za ich transformáciu a integráciu do pripravovaného GIS portálu a prípravu dokumentov pre webový portál. Je tiež zodpovedný za vytvorenie jednotnej štruktúry údajov, navrhuje špecifikáciu pre obstarávanie údajov a zabezpečuje údaje z voľne dostupných zdrojov. Tiež pripravuje údaje pre webový portál a podieľa sa na tvorbe manuálov.
prof. Mgr. Jaroslav HOFIERKA, PhD.
GIS operátor, zodpovedný za spracovanie údajov pozemného laserového skenovania, najmä za ich transformáciu a integráciu do pripravovaného GIS portálu a prípravu dokumentov pre webový portál. Jeho úlohou je tiež definovať štruktúru údajov a rozhrania GIS webového portálu. Je zodpovedný za definovanie a opis štruktúry dát, ktorá bude jednotná pre slovenskú a maďarskú časť databázy.
Mgr. Ján ŠAŠAK, PhD.
operátor laserového skenera, zodpovedný za zber údajov pozemným laserovým skenovaním (TLS) a realizáciu terénneho výskumu. Jeho ďalšia činnosť je zameraná na spracovanie údajov z pozemného laserového skenovania a analýzu svahových deformácií z týchto dát.
Získane TLS dáta budú porovnávané s meraniami z globálnych navigačných satelitných systémov a výsledky budú integrované do pripravovanej GIS databázy.
Mgr. Jozef ŠUPINSKÝ, PhD.
operátor laserového skenera,zodpovedný za zber údajov pozemným laserovým skenovaním (TLS) a realizáciu terénneho výskumu. Jeho ďalšia činnosť je zameraná na spracovanie údajov z pozemného laserového skenovania a analýzu svahových deformácií z týchto dát.
Získane TLS dáta budú porovnávané s meraniami z globálnych navigačných satelitných systémov a výsledky budú integrované do pripravovanej GIS databázy.
RNDr. Dušan BARABAS, CSc.
výskumný špecialista pre pedológiu a hydrológiu, zodpovedný za výber a lokalizáciu riešeného územia a tiež za prípravu a realizáciu meraní vo vybraných lokalitách. Zodpovedá za spracovanie a analýzu geopriestorových dát a zhodnotenie príčin svahových pohybov na vybraných lokalitách.
Mgr. Simona JUHÁROVÁ
interný projektový manažér pre komunikáciu,zodpovedná za prípravu podkladov a všetky činnosti spojené s verejným obstarávaním jednotlivých položiek projektu.
Komunikuje telefonicky a e-mailom s vybranými podnikmi. Podieľa sa na pracovných stretnutiach riešiteľského tímu.
Ing. Katarína PEZLÁROVÁ
interný projektový finančný manažér, zodpovedná za všetky finančné operácie, záznamy a kontrolu finančných dokumentov, faktúry a platby súvisiace s riešením projektu. Kontroluje a koordinuje čerpanie finančných prostriedkov v súlade s rozpočtom projektu. Spolupracuje s finančným asistentom hlavného riešiteľa grantu a so zložkami štátnej správy relevantnými pri implementácii programu cezhraničnej spolupráce HUSKROUA. Pripravuje dokumenty pre žiadosti o platbu. Podieľa sa na pracovných stretnutiach riešiteľského tímu.
Výstupy
GIS mapový portál obsahuje:
- geodatabázu z meracích kampaní svahových deformácií na vybraných lokalitách
- 3D geodatabázu mračien bodov z meracích kampaní z laserového skenovaniana vybraných lokalitách
- geodatabázu svahových deformácií na Slovensku v povodí rieky Tisa
- geodatabázu záplavových území pre rôzne scenáre (Q50, Q100, Q500, Q1000) na Slovensku v povodí rieky Tisa
- mapy vybraných prírodných hazardov pre manažment krajiny a územné plánovanie
Mobilná aplikácia pre mapovanie prírodných hazardov
Manuál
TerraMapper je bezplatná mobilná GIS aplikácia, ktorá umožňuje užívateľovi zber geopriestorových údajov v teréne pomocou mobilného telefónu. Je vyvinutá pre operačný systém Android.
Aplikácia podporuje:
- tvorbu nových vektorových údajových vrstiev a ich editáciu pre definovaný typ geometrie (bod, línia, polygón)
- editáciu atribútov pre existujúce údajové vrstvy
- zobrazovanie podkladových rastrových údajových vrstiev
- prepojenie s online PostGIS databázou, ktorú je možné editovať v ľubovoľnom GIS softvéry. Testovanie editácie databázy bolo realizované v softvéroch QGIS a ArcGIS
Mobilná aplikácia bola vyvinutá najmä ako podpora pre mapovanie v teréne. Mobilná aplikácia je prepojená s databázou a je možné s ňou pracovať v on-line a off-line režime.
Vyvinutá metodológia pre modelovanie prírodných hrozieb - povodne
V rámci projektu boli testované a porovnávané viaceré prístupy pre monitorovanie prírodnej hrozby povodní pomocou mobilného mapovania, pozemných meraní, satelitných dát, LiDAR-ových dát a pomocou bezpilotných leteckých systémov. Rôzne zdroje dát z diaľkového prieskumu Zeme sú cennými podkladmi, z ktorých možno odvodzovať vstupné parametre napríklad pre modelovanie povodní.
V spolupráci s Magistrátom mesta Košice, odborom civilnej ochrany a krízového riadenia bola vyvinutá metodika pre modelovanie katastrofických záplav. Ako testovacie územie bolo zvolené povodie rieky Hornád. V navrhovanej metodike je obsiahnutá aj optimalizácia vstupných dát z hľadiska priestorového rozlíšenia a parametra drsnosti krajiny. Modelovanie bolo zamerané na simuláciu katastrofickej povodne v prípade pretrhnutia hrádze Ružin na rieke Hornád.
Vďaka podpore projektu GeoSES vznikla publikácia Landscapes and Landforms vydaná v zahraničnom vydavateľstve Springer. Členovia tímu publikovali kapitolu o georeliéfe Východoslovenskej nížiny (Barabas, D., Bóna, J. 2022. Fan-Shaped Drainage Network, Glacis and Loess Tables: Východoslovenská Nížina Lowland), ktorá je odvodňovaná riekou Tisa a vysvetlili príčiny vzniku geohazardov z hľadiska geologického a geomorfologického vývoja tohto územia.
Výber z realizovaných aktivít
Dňa 30.11.2023 v rámci odbornej konferencie určenej pre samosprávy východoslovenského regiónu doc. Ján Kaňuk prezentoval tému "Integrácia geoinformatických technológií v územnom plánovaní a riadení samospráv: Synergia GIS, otvorených geodát a nástrojov diaľkového prieskumu Zeme ". Práve na základoch skúsenosti a výsledkov projektu GeoSES poukázal na súčasné technologické možnosti pre lepšie a udržateľnejšie plánovania krajiny a rozhodovanie samosprávnych orgánov. Demonštroval funkcionalitu vyvinutej mobilnej aplikácie ako aj online GIS databázy geohazardov.
Jedným z výsledkov spolupráce medzi Košickým samosprávnymi krajom a Univerzitou Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach, ktorá sa zintenzívnila počas riešenia projektu GeoSES a nadväzuje na realizované výskumné aktivity, je využitie Geoportálu KSK vo výučbe na Ústave geografie PF UPJŠ. V rámci cvičení z predmetu Informačné systémy o území vyučovaného na Ústave geografie sa študenti vzdelávali v oblasti GIS nástrojov pre tvorbu WebGISu s cieľom vytvorenia vlastnej mapovej aplikácie. Pre tieto účely bol využitý Geoportál KSK a jeho komponenty, ktorého infraštruktúra je založená na otvorenej platforme geOrchestra, čo umožnilo študentom zoznámiť sa so základnými postupmi vytvárania mapovej aplikácie, a to od prípravy dát až po ich vizualizáciu. Tieto nástroje je možné efektívne využívať aj pre monitorovanie prírodných hrozieb.
Skúsenosti získané z monitorovania prírodných hazardov sme využili na Sardínii
Využívanie bezpilotných leteckých systémov a laserového skenovania i družicového diaľkového prieskumu prináša nové možnosti pre mapovanie prírodných hazardov. Skúsenosti z projektu GeoSES sem využili na letnej škole na Sardínii, kde sme demonštrovali realizáciu leteckej mapovacej misie, zber dát a mobilnú aplikáciu pre pozemné mapovanie v teréne. Letnej školy sa zúčastnilo vyše 30 študentov z rôznych krajín Európy, Ameriky a Afriky.
Na výsledky projektu GeoSES nadväzujeme novým výskumným projektom APVV v spolupráci s UK
Skúsenosti z projektu GeoSES sme pretavili do úspešnej žiadosti o vedecký grant APVV-22-0024: Fyzikálna geomorfometria pre fyzickogeografický výskum (2023-27), ktorého hlavným riešiteľom je prof. Jozef Minár z Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave. Cieľom projektu je aplikovať ním rozvinutí koncept fyzikálnej geomorfometrie pre vysvetlenie geomorfologického vývoja. Jednou z lokalít sú zosuvy a brehová erózia na rieke Rudava, a práve do tejto úlohy povedenie transfer výsledkov z projektu GEOSES. Úlohou bude laserovým skenovaním a 3D modelovaním krajiny určiť príčiny zosúvania a súvis s morfometrickými parametrami georeliéfu.
Hlavného architekta mesta Košice zaujali výsledky modelovania povodní
V apríli 2023 sme výsledky projektu GeoSES prezentovali vedeniu Útvaru hlavného architekta Magistrátu Mesta Košice. Súčasná legislatíva vyžaduje úplnú digitalizáciu územnoplánovacej dokumentácie, ktorej podstatnou súčasťou sú mapy. Hlavný architekt, Dipl. Ing. Architekt Petr Kropp uvítal možnosť spolupráce s UPJŠ v oblasti školenia zamestnancov pre využitie GIS technológia a mobilnej aplikácie vyvinutej v rámci GeoSES.
Zemetrasenia, zosuvy a povodne - spoločné prírodné hazardy Turecka a Slovenska
V apríli 2023 nás navštívila doc. Arzu Erener z tureckej Univerzity v Kocaeli neďaleko Istambulu. Venuje sa geomatike, teda geopriestorovým technológiám v inžinierskych aplikáciách a zameriava sa najmä na identifikáciou dôsledkov zemetrasení, zosuvov a povodní. Arzu prezentovala svoj výskum v oblasti družicového radarového mapovanie zemetrasnej subsidencie a indukovaných zosuvov. Uvítala nové informácie o našich výsledkoch získaných v rámci projektu GeoSES a vytvorenej databáze. Taktiež navrhla realizáciu letnej školy pre študentov z UPJŠ a Univerzity v Kocaeli, ktorej cieľom by bolo budovanie zručností v používaní našej mobilnej aplikácie i vytvorenej GIS databázy geohazardov.
Školenie pre odborných zamestnancov Košického samosprávneho kraja
S podporou projektu GeoSES a v rámci iniciatívy CATCHING-UP REGIONS sa v priestoroch Prírodovedeckej fakulty v októbri 2021 uskutočnilo školenie "Regionálny geoportál (tréning pre pokročilých)". Školenia sa zúčastnili zamestnanci Košického samosprávneho kraja a taktiež aj niektorí naši doktorandi.
Sme radi, že spolupráca nášho ústavu s KSK bude naďalej pokračovať v ďalších spoločných projektoch.
O vzdelávaní mladých ľudí v oblasti prírodných hazardov sme diskutovali s riaditeľmi stredných škôl
Pre rozšírenie informácie o prínosoch projektu GeoSES sme v marci 2022 využili príležitosť stretnutia Klubu riaditeľov stredných škôl, partnerov Prírodovedecká fakulta UPJŠ v Košiciach. Ide o stretnutie predstaviteľov škôl, ktoré vzdelávajú a vychovávajú tisíce študentov vo svojich regiónoch. V bloku venovanom Ústavu geografie sme informovali o riešení projektu a využití pripravenej mobilnej aplikácie pre zber dát v okolí bydliska žiakov v rámci environmentálnej výchovy, či projektovo orientovaných úloh pre žiakov.
V rámci Klubu učiteľov geografie doc. Ján Kaňuk vysvetlil princípy 3D tlače a 3D vizulizácie krajiny, pričom využil aj výsledky monitorovania zosuvov v rámci projektu GeoSES. Taktiež oboznámil vyše 30 prítomných učiteľov geografie zo základných a stredných škôl s významom riešenia projektu.
V septembri 2023 sme mali príležitosť diskutovať s partnerskou inštitúciou z Číny o metódach a technológiách využívaných pre monitorovanie prírodných hazardov. Zástupcovia čínskeho Inštitútu pre výskum krasovej krajiny z mesta Guilin ocenili naše výsledky v rámci projektu GeoSES a prezentovali špecifické problémy krasovej krajiny, v ktorej v okolí Guilinu žijú milíony obyvateľov.
Mobilné aplikácie sú efektívnym nástrojom pre participatívny zber geodát
Pre študentov stredných škôl sme pripravili sériu vzdelávacích seminárov zameraných na budovanie praktických zručností v používaní geografických informačných systémov a družicových dát na rôznych platformách. Prvá skupina sa vzdelávala v na Ústave geografie vo februári 2023, druhá v novembri 2023. Žiaci využili aj vyvinutú mobilnú aplikáciu v rámci projektu GeoSES pre zber geodát okolí vo svojho bydliska. Geodatabáza im umožnila spracovať zozbierané dát v prostredí GIS a následne prepojiť tieto dátat z voľne dostupnými družicovými snímkami a modelom terénu.
V reportáži pre magazín Veda a Technika (VaT) s Gregorom Marešom na RTVS 1, doc. Gallay a doc. Kaňuk vysvetlili princípy laserového skenovania z leteckých autonómnych a pozemných platforiem, pričom zdôraznili výhody napr. aj pre monitorovanie zosuvov a modelovanie povodní s priamym súvisom na riešenie projektu GeoSES.
V reportáži pre reláciu Kontakty na Rádiu Slovensko júli 2020, prof. Hofierka predstavil modelovanie hrozby povodní na príklade Košíc a iných miest v povodí Tisy. Vysvetlil prepojenie nášho výskumu s projektom GeoSES, pričom zdôraznil využívanie geopriestorových družicových technológii pre krízové riadenie regiónu.
Ciele projektu sme predstavili aj na Ukrajine
Vo februári 2020 doc. Gallay prezentoval možnosti štúdia ukrajinských študnetov na Prírodovedecekj fakulte UPJŠ a spoločné projekty s Ukrajinou. V regionálnej televízii Užinform v Užhorode a M-studio v Mukačeve vysvetlil ciele projektu GeoSES, dôvody jeho riešenia a predstavil partnerov.
