System informacji geograficznej i techniki obrazowania satelitarnego w zastosowaniu do analizy i wizualizacji infrastruktur krytycznych i ich zagrożeń

• Autorzy: Bruniecki K. , Stepnowski A. , Łubniewski Z. , Kulawiak M. , Buszke B.

Warianty tytułu

EN

Geographic information system and satellite imaging techniques applied for analysis and visualisation of critical infrastructures and their threats

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W chwili obecnej faktem jest występowanie zarówno coraz liczniejszych zdarzeń katastroficznych powodowanych przez siły przyrody, jak też nieustanny wzrost intensywności ataków terrorystycznych na obiekty publiczne i przemysłowe. Zagrożenia tego rodzaju stają się coraz poważniejsze w odniesieniu do wielu, także tych uważanych do tej pory za bezpieczne rejonów świata, w tym Europy i Polski. Sytuacja taka wymaga podejmowania zdecydowanych i skutecznych działań, tak w skali międzynarodowej, jak i regionalnej, w celu zabezpieczenia ludności oraz majątku państwa przed tego typu zagrożeniami oraz ich skutkami. W tym kontekście, należy podkreślić istotną rolę nowatorskich narzędzi z zakresu technologii informacyjnych w przewidywaniu i ocenie zagrożeń oraz wspomaganiu minimalizacji ewentualnych strat. W artykule przedstawiono sieciowy system informacji przestrzennej do analizy i wizualizacji infrastruktur krytycznych (IK) oraz ich zagrożeń. System ten umożliwia gromadzenie, integrację, przetwarzanie, wykonywanie różnorakich analiz oraz wizualizację danych przestrzennych, w szczególności dotyczących IK miasta z różnych sektorów. System dla autoryzowanego użytkownika jest dostępny zdalnie, za pośrednictwem sieci Web z poziomu zwykłej przeglądarki internetowej. Narzędziem do wprowadzania danych na temat IK do systemu jest moduł analiz oparty na technologii CARVER2™. Zakłada ona porównywanie odmiennych typów infrastruktur przy zastosowaniu tych samych, wielorakich kryteriów oceny IK, takich jak ważność obiektu, dostępność dla ataku, odtwarzalność, wrażliwość na poszczególne rodzaje ataków. Wprowadzone do systemu dane przetwarzane są przez szereg procedur analiz przestrzennych w odniesieniu do różnych rodzajów zagrożeń, jak np. określanie strefy zagrożenia dla ataku bombowego czy chemicznego, czy granic obszaru zalanego w wyniku wycieku lub powodzi na podstawie danych o lokalizacji, rozmiarze i szybkości wycieku, numerycznego modelu terenu oraz modelu przemieszczania się i absorpcji materiału przez podłoże. System oferuje także inne narzędzia przetwarzania i analiz danych przestrzennych, jak np. narzędzia do interpolacji przestrzennej za pomocą metody odwrotnej odległości bądź funkcji sklejanych. Przedstawiono także koncepcję rozbudowy systemu o jego integrację z sensorami satelitarnej obserwacji Ziemi (Earth Observation - EO) oraz automatyczne przetwarzanie obrazów satelitarnych w celu detekcji i analizy zagrożeń. Omówiono źródła danych satelitarnych użytecznych w tym zastosowaniu oraz planowane do wykorzystania opracowane przez Europejską Agencję Kosmiczną techniki przetwarzania i udostępniania obrazów, takie jak Service Support Environment - SSE. Przedstawiony system jest aktualnie wdrażany do użytkowania przez Wydział Zarządzania Kryzysowego i OchronyLudności Urzędu Miejskiego w Gdańsku, gdzie stanowić będzie cenne narzędzie wspomagające ochronę infrastruktur krytycznych przed zagrożeniami różnego rodzaju.

EN

At present, the increase in catastrophic natural disasters as well as events of terrorist attacks against public and industrial objects is observed. Threats of this kind become more realistic and serious with respect to many regions and places in the world considered relatively safe previously, including Europe and Poland. This situation requires determined and effective actions, both in international and regional scale, for protection of people and critical infrastructures against such threats and their consequences. Within this context, in prediction of hazards and to support the activities for minimizing their results, the sort of new Information Technology achievements and solutions may be a useful aid. In the paper, the Web-Based Geographic Information System for assessment and visualization of CIs and its hazards is presented. The system allows storing, integration, processing, analysis and visualisation of spatial data on Gdańsk city area, including different CI sectors. The system is accessible remotely for an authorised user, from the Web browser level. The tool for entering the CI data to the system is implemented as the analysis module based on the CARVER2™ technology. It assumes comparison of different CI types using the same set of criteria, like criticality, accessibility, recoverability or susceptibility for different threats. Spatial data entered to the system may be processed by a set of spatial analysis procedures with respect to various threats, for instance, detection of hazard zone for a blast or chemical attack, or localisation the area affected or threaten by flood or leak, using the data on localisation, amount and speed of the leak, digital elevation model (DEM) as well as the liquid mass absorption and movement model. System offers also other tools for processing and analysis of spatial data, like spatial interpolation by inverse distance or spline methods. Presented GIS can be integrated with satellite imagery data. The main source of satellite imagery will be 1.5-m L-Band Metop-HRTP Satellite Ground Station and the EUMETCast system. It is very important to obtain the data from different satellite platforms, as different threats can be detected by different sensors. Some processing techniques and data delivery mechanisms, developed by European Space Agency, like Service Support Environment are discussed, since SSE can be very useful in obtaining satellite data from other satellites sources. Examples of threats which can be detected, by processing satellite imagery, are presented along with information about potential types of satellites, which may be practical in detecting particular threats. The system is used by the Crisis Management Department of Gdańsk City Hall as a useful tool supporting CI protection against different types of threats.

Słowa kluczowe

PL

geoinformatyka; GIS; telemonitoring; infrastruktury krytyczne; obserwacje satelitarne

EN

geoinformatics; GIS; telemonitoring; critical infrastructures; satellite observations

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 59, nr 2
• Strony: 265--283
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Bruniecki K.

autor

Stepnowski A.

autor

Łubniewski Z.

autor

Kulawiak M.

autor

Buszke B.

• Politechnika Gdańska, Katedra Systemów Geoinformatycznych, 80-233 Gdańsk, ul. Narutowicza 11/12

Bibliografia

• [1] NI2 Center for Infrastructure Expertise, CARVER2TM Users Manual, 2007.
• [2] Final narrative report on the implementation of the project No. JLS/2007/EPCIP/001 Web-based Geographic Information System for Assessment and Visualisation of Critical Infrastructure and its Hazards by Civilian Services, sponsored by the European Commission under the scheme of European Programme for Critical Infrastructure Protection (EPCIP), 2007.
• [3] J. Demkowicz, K. Bikonis, A. Chybicki, A. Stepnowski, Coastal zone Critical Infrastructure protection using dedicated Geographical Information System, Proceedings of the Technologies for Homeland Security and Safety (TEHOSS), Istanbul, Turkey, 2006, 127-132.
• [4] M. Kulawiak, K. Bikonis, A. Stepnowski, Dedicated Geographical Information System In the context of Critical Infrastructure Protection, Proceedings of the 1st International Conference on Information Technology, Gdańsk, Poland, 2008, 157-162.
• [5] M. Kulawiak, A. Chybicki, J. Dąbrowski, A. Stepnowski, Dedicated Geographic Information System for marine area monitoring, threat sensing, visualization and Web-based dissemination, International Waterside Security Conference and Exhibition, WSS2008, Lyngby, 2008.
• [6] U.S. General Services Administration, GSA Security Reference Manual, Part 3 Blast Design and Assessment Guidelines, 2001.
• [7] J. Ballard, J. Choi, T. Oakes, M. Pizzuto, J. Ramírez, D. E. Brown, J. Dalton, Visual decision-support tools for first responders, Proceedings of the 2004 Systems and Information Engineering Design Symposium, USA, 2004.