EGMS technology for building condition assessment and disaster prevention

• Autorzy: Wieczorek Beata

Warianty tytułu

PL

Technologia EGMS w ocenie stanu budynków i zapobieganiu katastrofom

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study investigates the application of the European Ground Motion Service (EGMS) technology in assessing technical building conditions and preventing structural disasters, focusing on Olsztyn, Poland, from 2019 to 2023. Using EGMS satellite data, the study developed a risk assessment model to identify buildings vulnerable to damage due to structural instability caused by anthropogenic or natural factors; the specific influences were not investigated. The analysis in Olsztyn, covering 14,383 buildings, reveals significant displacement variations. Damaged buildings exhibit the highest velocity movements, up from –7.3 mm/year to +18 mm/year vertically and from –12.3 mm/year to +21.2 mm/year horizontally. High values indicate a significant influence of factors such as unstable ground, structural damage or environmental impact (e.g., landslides, vibrations), which increases the risk of further damage to these buildings. In contrast, in-use (98.04% of buildings) and inactive (0.92%) buildings are more stable, with displacements typically within ±3 mm/year. Of the buildings analyzed, 9 were classified as high risk and 56 as medium risk. Validation using historical disaster records from Olsztyn during the study period confirms the effectiveness of EGMS in enhancing risk prediction accuracy. The findings underscore EGMS's potential as a vital tool for systematic monitoring, facilitating early hazard detection, and enhancing urban safety and infrastructure resilience through data-driven disaster prevention strategies.

PL

W niniejszym badaniu przeanalizowano wykorzystanie technologii European Ground Motion Service (EGMS) do oceny stanu technicznego budynków oraz zapobiegania katastrofom konstrukcyjnym, ze szczególnym uwzględnieniem Olsztyna w Polsce w latach 2019–2023. Na podstawie danych satelitarnych EGMS opracowano model oceny ryzyka, umożliwiający identyfikację budynków podatnych na uszkodzenia wynikające z niestabilności konstrukcyjnej spowodowanej czynnikami antropogenicznymi lub naturalnymi, przy czym konkretne przyczyny nie zostały przeanalizowane. Analiza przeprowadzona w Olsztynie, obejmująca 14 383 budynki, ujawniła istotne zmiany przemieszczeń. Największe wartości odnotowano w budynkach uszkodzonych, gdzie prędkości ruchu wynosiły od –7,3 mm/rok do +18 mm/rok dla składowej pionowej oraz od –12,3 mm/rok do +21,2 mm/rok dla składowej poziomej. Tak wysokie wartości wskazują na znaczący wpływ czynników takich jak niestabilne podłoże, uszkodzenia konstrukcyjne czy oddziaływanie środowiskowe (np. osuwiska, wibracje), co zwiększa ryzyko dalszej degradacji tych obiektów. Z kolei budynki użytkowane (98,04%) oraz nieaktywne (0,92%) wykazują większą stabilność, a ich przemieszczenia zazwyczaj nie przekraczają ±3 mm/rok. Wśród analizowanych obiektów dziewięć sklasyfikowano jako budynki wysokiego ryzyka, a 56 jako budynki średniego ryzyka. Walidacja przeprowadzona na podstawie historycznych zapisów dotyczących katastrof budowlanych w Olsztynie w badanym okresie potwierdziła skuteczność EGMS w zwiększaniu precyzji prognozowania ryzyka. Uzyskane wyniki podkreślają potencjał EGMS jako kluczowego narzędzia do systematycznego monitorowania, umożliwiającego wczesne wykrywanie zagrożeń i wzmacniającego bezpieczeństwo miejskie oraz odporność infrastruktury poprzez strategiezapobiegania katastrofom oparte na danych.

Słowa kluczowe

EN

building disaster; displacement; European Ground Motion Service; mean velocity

PL

katastrofa budowlana; przemieszczenie; Europejska Usługa Monitorowania Ruchów Ziemi; średnia prędkość

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej
• Czasopismo: Roczniki Geomatyki
• Rocznik: 2024
• Tom: T. 22, z. 2(102)
• Strony: 47--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys.

Twórcy

autor

Wieczorek Beata

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Faculty of Geoengineering, Institute of Geodesy and Civil Engineering, Department of Geoinformation and Cartography, Oczapowskiego St. 2, 10-719 Olsztyn, Poland

• https://orcid.org/0000-000-9473-2787

Bibliografia

• Capes, R., Passera, E., 2023. Product Description and Format Specification. End-to-end implementation and operation of the European Ground Motion Service (EGMS)
• Costantini, M., Falco, S., Malvarosa, F., Minati, F., Trillo ,F., Vecchioli, F. 2014. Persistent Scatterer Pair Interferometry: Approach and Application to COSMO-SkyMed SAR Data, in IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, vol. 7, no. 7, 2869-2879. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2014.2343915.
• Crosetto, M., Solari, L. 2023. Satellite Interferometry Data Interpretation Andexploitation Case Studies From The European Ground Motion Service (EGMS). BOOK Elsevier. https://doi.org/10.1016/c2022-0-01853-5
• Crosetto, M.; Solari, L.; Mróz, M. 2023. Pan-European Deformation Monitoring: The European Ground Motion Service. En 5th Joint International Symposium on Deformation Monitoring (JISDM 2022). Editorial Universitat Politècnica de València. 383-388. https://doi.org/10.4995/JISDM2022.2022.13876
• Dygulska, A., Perlańska, E. 2015. Ochrona Środowiska III. Mapa wietrzności Polski Projekt Czysta Energia Akademickie Centrum Czystej Energii. Dygulska, A., Perlańska, E. 2015. Environmental Protection III. Windiness Map of Poland, Clean Energy Project, Academic Clean Energy Center.
• Dz. U. 1994 Nr 89 poz. 414. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane. Dz.U. 2024 poz. 725. Journal of Laws 1994 No. 89, item 414. Act of July 7, 1994, Construction Law. Journal of Laws 2024, item 725.
• Dz.U. 2021 poz. 1412. Rozporządzenie Ministra Rozwoju, Pracy i Technologii z dnia 27 lipca 2021 r. w sprawie bazy danych obiektów topograficznych oraz bazy danych obiektów ogólnogeograficznych, a także standardowych opracowań kartograficznych. Journal of Laws 2021, item 1412. Regulation of the Minister of Development, Labor and Technology of July 27, 2021, regarding the database of topographic objects and the database of general geographic objects, as well as standard cartographic studies.
• Dz.U. 2023 poz. 89 . Rozporządzenie Ministra Rozwoju i Technologii z dnia 16 grudnia 2022 r. w sprawie baz danych dotyczących zobrazowań lotniczych i satelitarnych oraz ortofotomapy i numerycznego modelu terenu. Journal of Laws 2023, item 89. Regulation of the Minister of Development and Technology of December 16, 2022, regarding databases concerning aerial and satellite imagery, as well as orthophotomaps and digital terrain models.
• EGMS Explorer. Available online: (https://egms.land.copernicus.eu/) (accessed on 18.10.2024)
• Eurokod 7 (PN-EN 1997-1:2008) (Geotechnika – nośność i osiadanie) (Geotechnics – bearing capacity and settlement)
• Ferretti, A., Monti-Guarnieri, A., Prati, C., Rocca, F. 2007. InSAR Principles: Guidelines for SAR Interferometry Processing and Interpretation. European Space Agency
• Ferretti, A., Passera, E., Capes, R. 2023. Algorithm Theoretical Basis Document. End-to-end implementation and operation of the European Ground Motion Service (EGMS)
• Festa, D., & Del Soldato, M. (2023). EGMStream, a Desktop App for EGMS Data Downstream. Remote Sensing, 15(10), 2581. https://doi.org/10.3390/rs15102581
• Gao, Q.; Crosetto, M.; Monserrat, O.; Palama, R.; Barra, A. 2022. Infrastructure Monitoring Using the Interferometric Synthetic Aperture Radar (INSAR) Technique. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 43, 271–276. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLIII-B3-2022-271-2022
• Geoportal. Available online: (https://www.geoportal.gov.pl/) (accessed on 17.10.2024)
• Główny Inspektor Nadzoru Budowlanego (GINB). 2023. Katastrofy budowlane w 2023 roku. Główny Urząd Nadzoru Budowlanego (GUNB). Chief Inspector of Building Control (GINB). Construction Disasters in 2023. Main Office of Building Control (GUNB).
• Główny Inspektor Nadzoru Budowlanego (GINB). 2022. Katastrofy budowlane w 2022 roku. Główny Urząd Nadzoru Budowlanego (GUNB). Chief Inspector of Building Control (GINB). Construction Disasters in 2022. Main Office of Building Control (GUNB).
• Główny Inspektor Nadzoru Budowlanego (GINB). 2021. Katastrofy budowlane w 2021 roku. Główny Urząd Nadzoru Budowlanego (GUNB). Chief Inspector of Building Control (GINB). Construction Disasters in 2021. Main Office of Building Control (GUNB).
• Główny Inspektor Nadzoru Budowlanego (GINB). 2020. Katastrofy budowlane w 2020 roku. Główny Urząd Nadzoru Budowlanego (GUNB). Chief Inspector of Building Control (GINB). Construction Disasters in 2020. Main Office of Building Control (GUNB).
• Główny Inspektor Nadzoru Budowlanego (GINB). 2019. Katastrofy budowlane w 2019 roku. Główny Urząd Nadzoru Budowlanego (GUNB). Chief Inspector of Building Control (GINB). Construction Disasters in 2019. Main Office of Building Control (GUNB).
• Guoyang W., Peng L., Zhenhong L., Jie L., Yi Z., Houjie W. 2024, InSAR and machine learning reveal new understanding of coastal subsidence risk in the Yellow River Delta. China, Science of The Total Environment, 915. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170203
• He, Y., Xu, G., Kaufmann, H., Wang, J., Ma, H., & Liu, T. 2021. Integration of InSAR and LiDAR Technologies for a Detailed Urban Subsidence and Hazard Assessment in Shenzhen, China. Remote Sensing, 13(12), 2366. https://doi.org/10.3390/rs13122366
• Hlaváčová, I., Kolomazník, J., Struhár J., Orlitová, E. 2023. InSAR Ground Motion Mapping in Support of Urban Resilience and Regional Landscape Planning. Joint Urban Remote Sensing Event (JURSE), 1-4. https://doi.org/10.1109/JURSE57346.2023.10144209
• Hrysiewicz, A., Khoshlahjeh Azar, M., Holohan, E.P. 2024. EGMS-toolkit: a set of Python scripts for improved access to datasets from the European Ground Motion Service. Earth Science Informatics 17, 3825–3837. https://doi.org/10.1007/s12145-024-01356-w
• IMGW (Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy). Available online: https://imgw.pl/edukacja/slowniki-hydrologiczno-meteorologiczne/ (accessed on 10.10.2024). Institute of Meteorology and Water Management, National Research Institute (IMGW)
• Kotzerke, P., Siegmund, R., Langenwalter, J. 2022. Product User Manual. End-to-end implementation and operation of the European Ground Motion Service (EGMS)
• Larsen-NORCE, Y., Bishop, C., Jøkulsson, G., Gjøvik Kongsberg, L.-P., Frauenfelder, R., Salazar, S. E. 2021. Geotechnical, LAND MONITORING SERVICE, European Ground Motion Service: Service Implementation Plan and Product Specification Document
• Mele, A., Crosetto, M., Miano, A., & Prota, A. (2023). ADAfinder Tool Applied to EGMS Data for the Structural Health Monitoring of Urban Settlements. Remote Sensing, 15(2), 324. https://doi.org/10.3390/rs15020324
• Naumowicz., B., Kowalczyk, K., Pelc-Mieczkowska. R. 2024. PPP solution-based model of absolute vertical movements of the Earth's crust in Poland with consideration of geological, tectonic, hydrological and mineral information. ESS Open Archive. https://doi.org/10.22541/essoar.173046842.26349555/v1
• Nikolakopoulos, K. G., Kyriou, A., Koukouvelas, I. K., Tomaras, N., Lyros, E. 2023. UAV, GNSS, and InSAR Data Analyses for Landslide Monitoring in a Mountainous Village in Western Greece. Remote Sensing, 15(11), 2870. https://doi.org/10.3390/rs15112870
• Shahbazi, S., Barra, A.; Gao, Qi.; Crosetto, M. 2024a. Detection of buildings with potential damage using differential deformation maps, Volume 218, Part B, 57-69. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2024.10.008
• Shahbazi, S., Barra, A., Navarro, J. A., Crosetto, M. 2024b. From EGMS Data to a Differential Deformation Map For Buildings at Continent Level. Procedia Computer Science, 239, 2150- 2157. https://doi.org/10.1016/j.procs.2024.06.403
• Uchwała Nr LI/816/22 Rady Miasta Olsztyna z dnia 28 września 2022 r. Załącznik: Strategia Rozwoju Miasta – Olsztyn 2030+. Uchwała Nr LI/816/22 Rady Miasta Olsztyna z dnia 28 września 2022 r. Załącznik: Strategia Rozwoju Miasta – Olsztyn 2030+.
• Wieczorek, B. (2020). Evaluation of deformations in the urban area of Olsztyn using Sentinel-1 SAR interferometry. Acta Geodynamica et Geomaterialia 17, 5 18. https://doi.org/10.13168/AGG.2019.0041