Podatność osuwiskowa obszaru Krakowa

• Autorzy: Kamieniarz Sylwester

Identyfikatory

DOI

10.7306/2022.24

Warianty tytułu

EN

Landslide susceptibility of Kraków city area

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

Due to the differentiation of landslides in Kraków city area, an artificial neural network method (multilayer perceptron) was used to determine the landslide susceptibility (LS). The calculations were performed in the r.landslide module. The network learning was carried out on the basis of 8 thematic layers (slopes, slope exposure, absolute height, relative height, convergence index, surface lithology, sub-Quaternary lithology, distance from tectonic discontinuities). For modelling, 434 points representing landslides and the same number of points of locations without landslides were used. Among the set of points, 70% was allocated to the training phase, 15% to the validation phase, and 15% to the phase. In order to assess the network performance, based on the results of the test phase, a confusion matrix was made. Approximately 22% of the city’s area is susceptible to landslide occurrence (LS > 0.05 ). It overlap existing landslides and cover areas where they have not occurred yet. The greatest number of areas susceptible to landslide occurrence is located in districts X (54% of the district area) and VII (47%). There are also the most susceptile areas (LS > 0.95). The sensitivity analysis implemented in the module showed that among the thematic layers used for modelling the slopes, convergence index, distance from tectonic discontinuities and sub-Quaternary lithology have the greatest impact on the landslide susceptibility.

Słowa kluczowe

PL

osuwiska; podatność na osuwisko; sztuczne sieci neuronowe; obszar miasta Krakowa

EN

landslides; landslide susceptibility; artificial neural networks; Kraków city area

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Przegląd Geologiczny
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 70, nr 9
• Strony: 701--712
• Opis fizyczny: Bibliogr. 68 poz., map., rys.

Twórcy

autor

Kamieniarz Sylwester

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Centrum Geozagrożeń, ul. Skrzatów 1, 31-560 Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-8662-0491

Bibliografia

• 1. ALEXANDROWICZ S.W. 1956 - Stary obryw skalny w Tyńcu koło Krakowa. Biul. Inst. Geol., 108: 5-16.
• 2. ANBALAGAN R. 1992 - Landslide hazard evaluation and zonation mapping in mountainous terrain. Eng. Geol., 32: 269-277.
• 3. BOBER L. 1984 - Rejony osuwiskowe w polskich Karpatach fliszowych i ich związek z budową geologiczną regionu. Biul. Inst. Geol., 340: 115-158.
• 4. BRABB E.E. 1984 - Innovative Approaches to Landslide Hazard Mapping. Proceedings of the 4th International Symposium on Landslides, Toronto, 1: 307-324.
• 5. BRAGAGNOLO L., da SILVA R.V., GRZYBOWSKI J.M.V. 2019a - Artificial neural network ensembles applied to the mapping of landslide susceptibility. Catena, 184: 104240.
• 6. BRAGAGNOLO L., da SILVA R.V., GRZYBOWSKI J.M.V. 2019b - Landslide susceptibility mapping with r.landslide: A free open-source GIS-integrated tool based on Artificial Neural Networks. Environ. Model. Softw., 123: 104565.
• 7. BRZOZOWSKA C., BRZOZOWSKI J. 1970 - Rejestracja osuwisk w powiecie krakowskim, woj. krakowskie. Przedsiębiorstwo Geologiczno-Fizjograficzne i Geodezyjne Budownictwa „Geoprojekt” w Krakowie. Nar. Arch. Geol. Państw. Inst. Geol., Kraków.
• 8. BURTAN J., WÓJCIK A. 2017 - Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski w skali 1 : 50 000, ark. Wieliczka (997). Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 9. CARRARA A., CARDINALI M., DETTI R., GUZZETTI F., PASQUI V., REICHENBACH P. 1991 - GIS techniques and statistical models in evaluating landslide hazard. Earth Surf. Proc. Landf., 16: 427-445.
• 10. CARRARA A., CARDINALI M., GUZZETTI F. 1992 - Uncertainty in assessing landslide hazard and risk. ITC Journal, 2: 172-183.
• 11. CARSON M.A., KIRKBY M.J. 1972 - Hillslope Form and Process. Cambridge University Press, London.
• 12. ÇELLEK S. 2020 - Effect of the Slope Angle and Its Classification on Landslide. NHESS Discussion: 1-23.
• 13. CHOWANIEC J., FREIWALD P., NESCIERUK P., PATORSKI R. 2005 - Inwentaryzacja wraz z udokumentowaniem terenów zagrożonych ruchami masowymi oraz terenów, na których ruchy te występują w obrębie dzielnic I-VII, m. Krakowa. Państw. Inst. Geol., Kraków.
• 14. CHOWANIEC J., FREIWALD P., NESCIERUK P., PATORSKI R. 2006 - Inwentaryzacja wraz z udokumentowaniem terenów zagrożonych ruchami masowymi oraz terenów, na których ruchy te występują w obrębie dzielnic VIII-XIII, m. Krakowa. Państw. Inst. Geol., Kraków.
• 15. CHOWANIEC J., FREIWALD P., NESCIERUK P., PATORSKI R. 2007 - Inwentaryzacja wraz z udokumentowaniem terenów zagrożonych ruchami masowymi oraz terenów, na których ruchy te występują w obrębie dzielnic XIV-XVIII, m. Krakowa. Państw. Inst. Geol., Kraków.
• 16. COROMINAS J., VAN WESTEN C.J., FRATTINI P., CASCINI L., MALET J.-P., FOTOPOULOU S., CATANI F., VAN DEN EECKHAUT M., MAVROULI O., AGLIARDI F. 2014 - Recommendations for the quantitative analysis of landslide risk. Bull. Eng. Geol. Environ., 73 (2): 209-263.
• 17. DIKAU R., BRUNSDEN D., SCHROTT L., IBSEN M.-L. 1996 - Landslide recognition. Identification, movements and causes. Wiley, Chichester: 1-11.
• 18. DŻUŁYNSKI S. 1951 - Powstanie wapieni skalistych jury krakowskiej. Rocz. Pol. Tow. Geol., 21 (1): 125-180.
• 19. ERMINI L., CATANI F., CASAGLIN. 2005 - Artificial neural networks applied to landslide susceptibility assessment. Geomorph., 66: 327-343.
• 20. FELISIAK I., MATYSZKIEWICZ J., SOKOŁOWSKI T. 2005 - Teaching of geological mapping at Geological Mapping Department, AGH University of Science and Technology, Kraków. Detailed geological map of Las Wolski and św. Bronisława Hill. Prz. Geol., 53 (10/2): 899-902.
• 21. GIEYSZTOR I. 1961 - Studia hydrologiczne nad potokami tatrzańskimi: opady i odpływ na obszarze zlewni Białki i Potoku Kościeliskiego. Pr. Geogr. IG PAN, 26: 19-30.
• 22. GÖKCEOGLU C., AKSOY H. 1996 - Landslide susceptibility mapping of the slopes in the residual soils of the Mengen region (Turkey) by deterministic stability analyses and image processing techniques. Eng. Geol., 44 (1-4): 147-161.
• 23. GRADZINSKI M., GRADZINSKI R. 2015 - 1. Budowa geologiczna. [W:] Baścik M., Degórska B. (red.), Środowisko przyrodnicze Krakowa. Zasoby - Ochrona - Kształtowanie. IGiGP UJ, Kraków: 23-33.
• 24. HECHT-NIELSEN R. 1987 - Kolmogorov’s mapping neural network existence theorem. [W:] Caudill M., Butler C. (red.), Proceedings of IEEE First International Conference on Neural Networks, vol. III. SOS Printing, San Diego: 11-14.
• 25. http://geoportal.gov.pl (dostęp: 18.05.2022 r.).
• 26. https://krakow.stat.gov.pl/ (dostęp: 18.05.2022 r.).
• 27. https://www.gov.pl/web/gugik (dostęp: 18.05.2022 r.).
• 28. JASKÓLSKI Z., KOS J., BORATYN J., FORYŚ M., BARTOSZ L., BAKAJ M. 2013 - Dokumentacja geologiczno-inżynierska dla realizacji przedsięwzięcia pn. „Wykonanie badań i prac geologicznych w okolicach Wzgórza św. Bronisławy w rejonie ulicy Sawickiego w Krakowie”. PG S.A., Kraków. Pow. Arch. Geol., Kraków.
• 29. JASKÓLSKI Z., KOS J., FORYŚ M., BARTOSZ L. 2011 - Dokumentacja geologiczno-inżynierska dla stabilizacji osuwiska przy ulicy Sawiczewskich w Krakowie. PG S.A., Kraków. Pow. Arch. Geol., Kraków.
• 30. KAMIENIARZ S. 2021 - Predykcja zagrożenia osuwiskowego miasta Krakowa z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych i metod geostatystycznych. Rozprawa doktorska. Nar. Arch. Geol. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 31. KAMIENIARZ S., WÓDKA M., WÓJCIK A. 2018 - Mapa osuwisk i terenów zagrożonych ruchami masowymi w skali 1 : 10 000, pow. Kraków miasto, woj. Małopolskie. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 32. KMIETOWICZ-DRATHOWA I. 1966 - Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski (bez utworów czwartorzędowych) w skali 1 : 50 000, ark. Kraków (M 34-64 D), wydanie tymczasowe. Wyd. Geol., Warszawa.
• 33. KÖTHE R., LEHMEIER F. 1994 - SARA System zur Automatischen Relief-Analyse, Benutzerhandbuch. Georg-August-Universität, Göttingen.
• 34. LEE C.F., YE H., YEUNG M.R., SHAN X., CHEN G. 2001 - AIGIS-based methodology for natural terrain landslide susceptibility mapping in Hong Kong. Episodes, 24: 150-179.
• 35. LEE S., RYU J.-H., LEE M.-J., WON J.-S. 2003 - Landslide susceptibility analysis using artificial neural network at Boun, Korea. Env. Geol., 44: 820-833.
• 36. LEWICKI P., LEWICKI S., LEWICKI Z., BINKIEWICZ P., BODZOJ Ł., GOLEC N., KASPERCZYK L., STADNIK K., STOBINSKA M., TOKARSKA M., WALECZEK W. 2021 - Program ochrony środowiska dla Miasta Krakowa na lata 2020-2030 (projekt), tom I. LEMITOR Ochrona Środowiska, Wrocław.
• 37. LINEBACK GRITZNER M., MARCUS W.A., ASPINALL R., CUSTER S.G. 2001 - Assessing landslide potential using GIS, soil wetness modeling and topographic attributes, Payette River, Idaho. Geomorphology, 37:149-165.
• 38. MARGIELEWSKI W. 2001 - O strukturalnych uwarunkowaniach rozwoju głębokich osuwisk - implikacje dla Karpat fliszowych. Prz. Geol., 49 (6): 515-524.
• 39. MATYSZKIEWICZ J. 1993 - Budowa geologiczna, A. Stratygrafia, 1. Jura. [W:] Rutkowski J., Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski w skali 1 : 50 000, ark. Kraków (973). Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 40. MROZEK T. 2013 - Zagrożenie i ryzyko osuwiskowe w rejonie Szymbarku (Beskid Niski). Pr. Państw. Inst. Geol., 199: 1-40.
• 41. OSZCZYPKO N. 2006 - Powstanie i rozwój polskiej części zapadliska przedkarpackiego. Prz. Geol., 54 (5): 396-403.
• 42. PAUL Z., RĄCZKOWSKI W., RYŁKO W., WÓJCIK A. 2016 - Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1 : 50 000, ark. Myślenice (996). Państw. Inst. Geol.,, Warszawa.
• 43. PAUL Z., RĄCZKOWSKI W., RYŁKO W., WÓJCIK A. 1996 - Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski w skali 1 : 50 000, ark. Myślenice (996). Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 44. POBORSKI J., SKOCZYLAS-CISZEWSKA K. 1963 - O miocenie w strefie nasunięcia karpackiego w okolicy Wieliczki i Bochni. Rocz. Pol. Tow. Geol., 33 (3): 339-349.
• 45. REICHENBACH P., ROSSI M., MALAMUD B.D., MIHIR M., GUZZETTI F.2018 - A review of statistically-based landslide susceptibility models. Earth-Sci. Rev., 180: 60-91.
• 46. ROZPORZĄDZENIE Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 4 grudnia 2020 r. w sprawie informacji dotyczących ruchów masowych ziemi. Dz.U. z 2020 r. poz. 2270.
• 47. RUTKOWSKI J. 1989 - Budowa geologiczna regionu Krakowa. Prz. Geol., 37 (6): 302-308.
• 48. RUTKOWSKI J. 1992 - Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1 : 50 000, ark. Kraków (973). Wyd. Geol., Warszawa.
• 49. RUTKOWSKI J. 1993 - Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski w skali 1 : 50 000, ark. Kraków (973). Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 50. RYCIO E. 2020 - Trudności w wyznaczaniu osuwisk na obszarach historycznych i zurbanizowanych na Przykładzie Twierdzy Przemyśl. Prz. Geol., 68 (12): 902-914.
• 51. SALTELLI A., RATTO M., ANDRES T., CAMPOLONGO F., CARIBONI J., GATELLI D., SAISANA M., TARANTOLA S. 2008 - Global Sensitivity Analysis. The Primer. Wiley, Chichester.
• 52. SIKORA R. 2018 - Structural control on the initiation and development of the Biała Wisełka Landslide Complex (Silesian Beskid, Outer Carpathians, Southern Poland). Geol., Geoph., Envir., 44 (1): 31-48.
• 53. SOETERS R., VAN WESTEN C.J. 1996 - Slope instability recognition, analysis, and zonation. [W:] Turner A.K., Schuster R.L. (red.), Landslides: investigation and mitigation. TRB Spec. Rep., 247: 129-177.
• 54. TADEUSIEWICZ R. 1993 - Sieci Neuronowe. Akademicka Oficyna Wydawnicza, Warszawa.
• 55. TADEUSIEWICZ R., SZALENIEC M. 2015 - Leksykon sieci neuronowych. Wyd. Fund. „Projekt Nauka”, Wrocław.
• 56. VAHIDNIA M.H, ALESHEIKH A.A., ALIMOHAMMADI A., HOSSEINALI F. 2009 - Design and Development of an Intelligent Extension for Mapping Landslide Susceptibility Using Artificial Neural Network. [W:] Gervasi O., Taniar D., Murgante B., Laganà A., Mun Y., Gavrilova M.L. (red.), Computational Science and Its Applications - ICCSA 2009, Seoul, Korea, June 29-July 2, 2009, Proceedings, Part I Scanning. Springer-Verlag Berlin Heidelberg: 17-32.
• 57. van WESTEN C.J., CASTELLANOS E., KURIAKOSE S. 2008 - Spatial data for landslide susceptibility, hazard, and vulnerability assessment: An overview. Eng. Geol., 102 (3-4): 112-131.
• 58. VARNES D.J. 1984 - Landslide Hazard Zonation: A Review of Principles and Practice. UNESCO, Paryż.
• 59. WERBOS P. 1974 - Beyond regression: New tools for prediction and analysis in the behavioral sciences. Committee on Applied Mathematics, Harvard University, Cambridge, MA.
• 60. WÓJCIK A. 2011 - Mapy dokumentacyjne osuwisk i terenów zagrożonych ruchami masowymi w skali 1 : 10 000, miasto Kraków, dzielnice I-VII oraz X-XI. Państw. Inst. Geol., Kraków.
• 61. WÓJCIK A. 2012 - Mapy dokumentacyjne osuwisk i terenów zagrożonych ruchami masowymi w skali 1 : 10 000 miasto Kraków, dzielnice VIII-IX oraz XII-XVIII. Państw. Inst. Geol., Kraków.
• 62. WÓJCIK A. 2015 - 13. Procesy osuwiskowe. [W:] Baścik M., Degórska B. (red.), Środowisko przyrodnicze Krakowa. Zasoby - Ochrona - Kształtowanie. IGiGP UJ, Kraków: 219-221.
• 63. WÓJCIK A. 2017 - Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1 : 50 000, ark. Wieliczka (997). Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 64. WÓJCIK A. (red.), KAMIENIARZ S., WÓDKA M., BIAJGO A., JANECZEK A., WALATEK M. 2019 - Atlas osuwisk miasta Krakowa. UMK Wydz. Kształt. Środ. Wydawnictwo „Kartogram”, Bolechowice.
• 65. WÓJCIK A. 2007 - Mapy środowiska przyrodniczego, Budowa geologiczna. [W:] Jędrychowski I. (red.), Atlas Kampusu 600-lecia Odnowienia Uniwersytetu Jagiellońskiego. IGiGP UJ, Kraków.
• 66. WÓJCIK A., LEWANDOWSKI J. 2020 - Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1 : 50 000, ark. Niepołomice (974), reambulacja. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 67. WÓJCIK A., LEWANDOWSKI J. 2021 - Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski w skali 1 : 50 000, ark. Niepołomice (974), reambulacja. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 68. ŻYTKO K., ZAJĄC R., GUCIK S., RYŁKO W., OSZCZYPKO N., GARLICKA I., NEMČOK J., ELIÁŠ M., MENČIK E., STRÁNIK Z. 1989 - Map of the tectonic elements of the Western Outer Carpathians and their foreland, Table III. [W:] Poprawa D., Nemčok J. (red.), Geological atlas of the western outer Carpathians and their foreland. Wyd. Geol., Warszawa.