Zastosowanie GIS w szacowaniu potencjalnych strat powodziowych w kontekście zagospodarowania obszarów zalewowych na przykładzie miast województwa zachodniopomorskiego

ROCZNIKI GEOMATYKI 2013 m T XI m Z 4(61)

ZASTOSOWANIE GIS W SZACOWANIU

POTENCJALNYCH STRAT POWODZIOWYCH

W KONTEKŒCIE ZAGOSPODAROWANIA

OBSZARÓW ZALEWOWYCH NA PRZYK£ADZIE

MIAST WOJEWÓDZTWA ZACHODNIOPOMORSKIEGO*

APPLICATION OF GIS IN POTENTIAL FLOOD LOSSES

ESTIMATION IN THE CONTEXT OF FLOODPLAIN

MANAGEMENT THE CASE OF CITIES

IN ZACHODNIOPOMORSKIE VOIVODESHIP

Ewa G³osiñska

Uniwersytet im. A. Mickiewicza, Wydzia³ Nauk Geograficznych i Geologicznych Instytut Geografii Spo³eczno-Ekonomicznej i Gospodarki Przestrzennej

Zak³ad Planowania Przestrzennego

S³owa kluczowe: GIS, potencjalne straty powodziowe, zagospodarowanie obszarów zalewowych Keywords: GIS, potential flood losses, floodplain management

Wprowadzenie

Wystêpowanie powodzi ponosi za sob¹ wiele strat w sferze ekonomicznej, spo³ecznej oraz ekologicznej (Guzzetti et al., 2005; Schmidt et al., 2006; Lerner, 2007). Jest to zjawisko hydrologiczne o znaczeniu spo³eczno-ekonomicznym (Jermaczek et al., 2008). Okreœlanie potencjalnych strat powodziowych jest elementem oceny ryzyka powodziowego, obrazuj¹-cym skutki ekonomiczne wyst¹pienia powodzi. Odbywa siê ono na etapie sporz¹dzania map ryzyka powodziowego (por. Buczek, Nachlik, 2011).

Szkody powsta³e w wyniku wyst¹pienia powodzi mo¿na podzieliæ na bezpoœrednie, czyli wymierne, wynikaj¹ce z fizycznego uszkodzenia lub zniszczenia dóbr materialnych, oraz poœrednie, trudne do wymierzenia, bêd¹ce skutkiem strat bezpoœrednich, na przyk³ad szkody w œrodowisku b¹dŸ zahamowanie rozwoju dzia³alnoœci gospodarczej (Wo³oszyn, 2006). W niniejszym badaniu zosta³y wziête pod uwagê potencjalne straty powodziowe wynikaj¹ce *Praca zosta³a sfinansowana ze œrodków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decy-zji numer DEC-2011/03/N/HS4/00436.

26 EWA G£OSIÑSKA

ze strat materialnych powsta³ych w wyniku uszkodzenia sk³adników maj¹tkowych, materia-³ów podstawowych i towarów w przypadku wyst¹pienia powodzi.

PowódŸ, bêd¹ca niejednokrotnie tragiczn¹ w skutkach klêsk¹ ¿ywio³ow¹, dokonuje siê w przestrzeni geograficznej, odwzorowanej w systemie informacji geograficznej (GIS). Dlate-go warto rozwa¿yæ, w jakim stopniu opis tej przestrzeni i techniki GIS mog¹ wesprzeæ dzia³ania maj¹ce na celu ograniczanie negatywnych konsekwencji wyst¹pienia powodzi (Ec-kes, 2010). Za hipotezê badawcz¹ przyjêto zatem twierdzenie, ¿e GIS mo¿na wykorzysty-waæ do szacowania potencjalnych strat powodziowych.

Celem badañ, których wyniki zaprezentowano w artykule, jest przedstawienie mo¿liwo-œci wykorzystania GIS w procedurze szacowania potencjalnych strat powodziowych w Polsce, na przyk³adzie dwóch miast Gryfino i Police, po³o¿onych w dolnym, ujœciowym odcinku biegu rzeki Odry, w województwie zachodniopomorskim. Przeprowadzona analiza polega na okreœleniu zmian wysokoœci potencjalnych strat powodziowych na podstawie zmian form zagospodarowania obszarów zalewowych dla lat 1996-2007.

Metody szacowania potencjalnych strat powodziowych

Bezpoœrednie materialne straty stanowi¹ znaczn¹ czêœæ ca³kowitych szkód wych (por. Smith, Ward, 1998). Niemniej jednak, przy generalnej ocenie szkód powodzio-wych nale¿y wzi¹æ równie¿ pod uwagê poœrednie szkody niematerialne (Messner, Meyer, 2005). W modelowaniu strat materialnych i niematerialnych wykorzystuje siê ró¿nicowane czasowo i przestrzennie dane miêdzy innymi o liczbie ludnoœci (Aubrecht et al., 2009 za Kang et al., 2005), u¿ytkowaniu gruntów (Aubrecht et al., 2009 za De Roo et al., 2006), wydarzeniach historycznych (Aubrecht et al., 2009 za Pielke et al., 2002) czy g³êbokoœci zalewu (Aubrecht et al., 2009).

Powszechnie stosowanych jest wiele metod oceny materialnych strat powodziowych, ró¿ni¹cych siê nieco w zale¿noœci od specyfiki zjawisk powodziowych w poszczególnych krajach. Czynnikami decyduj¹cymi o wysokoœci potencjalnych strat powodziowych, stano-wi¹cymi najczêœciej podstawê do opracowania modelu oceny strat powodziowych, s¹: 1) cechy powodzi (jej scenariusze), 2) liczba, rodzaj i po³o¿enie (wysokoœæ n.p.m.) nara¿o-nych elementów (nieruchomoœci), wyra¿one w formie danara¿o-nych o u¿ytkowaniu terenu, 3) wartoœci nieruchomoœci i mienia oraz 4) ich wra¿liwoœæ na wypadek wyst¹pienia powo-dzi, okreœlonej za pomoc¹ funkcji strat powodziowych (Meyer, Messner, 2007).

Cechy powodzi w modelu szacowania strat mog¹ byæ okreœlone przez powierzchniê (Behnen, 2000; Ebenhöh et al., 1997), g³êbokoœæ, d³ugoœæ trwania zalewu, prêdkoœæ prze-p³ywu wody, czas wyst¹pienia zalewu (Satrapa et al., 2005; Èihák et al., 2005) czy te¿ niesiony przez wody ³adunek toksykologiczny (Meyer, Messner, 2007). Najczêœciej wyko-rzystywan¹ cech¹ powodzi jest g³êbokoœæ zalewu, rzadziej, dodatkowo, d³ugoœæ trwania powodzi (w Wielkiej Brytani – Penning-Roswell et al., 2003) i prêdkoœæ przep³ywu (dla powodzi b³yskawicznych w Holandii – Kok et al., 2004). Co ciekawe, analiza danych empi-rycznych o stratach powodziowych wykaza³a, ¿e g³êbokoœæ powodzi w niewielkim stopniu t³umaczy zmiennoœæ poniesionych strat (Merz et al., 2004).

Dane o u¿ytkowaniu terenu mog¹ byæ silnie zró¿nicowane skal¹ przestrzenn¹ i poziomem kategoryzacji, wahaæ siê od zgeneralizowanych danych o zagospodarowaniu przestrzen-nym, np. obszary przemys³owe, mieszkaniowe (dane zagregowane), do szczegó³owych

infor-macji o rodzaju ka¿dego budynku, pojedynczej nieruchomoœci (dane obiektowe). Z regu³y dane o wysokiej rozdzielczoœci przestrzennej cechuj¹ siê wysokim poziomem kategoryzacji u¿ytko-wania terenu (np. na obszarach miejskich). Informacje te mog¹ byæ gromadzone w formie szczegó³owych danych punktowych, obszarowych, liniowych b¹dŸ w postaci siatki (Meyer, Messner, 2007). Nale¿y jednak podkreœliæ, ¿e sposób kategoryzacji danych o u¿ytkowaniu terenu w du¿ej mierze zale¿y od charakteru badanego obszaru. Na przyk³ad na obszarach wiejskich rozró¿nia siê wœród terenów rolnych dodatkowo grunty orne oraz u¿ytki zielone.

Wartoœæ maj¹tku okreœlana jest w kategoriach pieniê¿nych i mo¿e stanowiæ zawy¿on¹ pe³n¹ wartoœæ odtworzenia obiektu (zast¹pienia nowym), szacowan¹ przez firmy ubezpieczeniowe, lub wartoœci zamortyzowane u¿ytkowanego obiektu (Meyer, Messner, 2007). Wartoœæ zagro-¿onego maj¹tku mo¿e byæ uwzglêdniona w procesie oceny strat powodziowych na dwa sposo-by: 1) przez podanie ³¹cznej wartoœci elementów nara¿onych na ryzyko lub 2) wysokoœci strat w zale¿noœci od wielkoœci cech powodzi (Meyer, Messner, 2007). Wartoœæ maj¹tku okreœla siê dla poszczególnych elementów zagro¿onych powodzi¹ (np. terenów, budynków, przedmio-tów, urz¹dzeñ). W niektórych krajach europejskich dostêpne s¹ oficjalne statystyki z danymi o wartoœciach nieruchomoœci i budynków (Meyer, Messner, 2007).

Funkcja strat okreœla wra¿liwoœæ (podatnoœæ) nara¿onego maj¹tku na pewne cechy po-wodzi, g³ównie na g³êbokoœæ zalewu (Messner, Meyer, 2005). Okreœlaj¹c jednak straty w rolnictwie nale¿y kierowaæ siê nie g³êbokoœci¹ zlewu, lecz tak¿e czasem wyst¹pienia powo-dzi. W okresie przed ¿niwami straty te bêd¹ zdecydowanie wy¿sze ni¿ w okresie jesiennym (por. Green, 2003; DEFRA, 1999). Wyró¿nia siê ponadto funkcje strat wzglêdnych (rela-tywnych), przedstawiaj¹ce udzia³ zniszczeñ w ca³kowitej wartoœci strat w zale¿noœci od g³êbokoœci wód powodziowych oraz funkcje szkód bezwzglêdnych (absolutnych), przed-stawiaj¹ce bezwzglêdne wartoœci strat dla ka¿dej nieruchomoœci (obiektu), bêd¹ce wynikiem po³¹czenia danych o g³êbokoœci zalewu i informacji o przeznaczeniu gruntów (Meyer, Mes-sner, 2007). Funkcja strat bezwzglêdnych wykorzystywana jest przyk³adowo w Wielkiej Brytanii oraz by³a niegdyœ u¿ywana w Niemczech. Funkcje strat relatywnych stosowane s¹ miêdzy innymi w Holandii (metoda standardowa Dutch), na Wêgrzech (Harlcrow et al., 1999) oraz czasami w Niemczech (Klaus, Schmidte, 1990; IKSR, 2001; MURL, 2000; Re-ese et al., 2003). Nale¿y jednoczeœnie podkreœliæ, ¿e funkcje strat wzglêdnych, w przeci-wieñstwie do funkcji strat absolutnych, s¹ niezale¿ne od wysokoœci wartoœci maj¹tku, w zwi¹zku z czym ³atwiej jest je przenieœæ na inne obszary badawcze (regiony) (Meyer, Mes-sner, 2007). Mimo tego Meyer, Messner (2007), w przypadku dostêpu do wartoœci akty-wów, zalecaj¹ stosowaæ funkcje strat wzglêdnych.

Potencjalne straty powodziowe okreœlane s¹ wiêc przez powi¹zanie danych o u¿ytkowa-niu terenu, g³êbokoœci powodzi oraz wartoœci i wra¿liwoœci na powódŸ zagro¿onego maj¹tku (por. Buczek, Nachlik, 2011). Okreœlenie wysokoœci strat dla jednostki u¿ytkowania terenu pozwala z kolei na oszacowanie strat ca³kowitych dla ka¿dego scenariusza powodzi.

Wykorzystanie GIS

w szacowaniu potencjalnych strat powodziowych

System informacji geograficznej (GIS) pe³ni istotn¹ rolê w modelowaniu potencjalnych strat powodziowych. Przy wykorzystaniu narzêdzi GIS generowane s¹ bowiem dane wej-œciowe o zagro¿eniu powodziowym, poprzez wyznaczenie zasiêgu, g³êbokoœci i innych

pa-28 EWA G£OSIÑSKA

rametrów opisuj¹cych powódŸ. GIS pozwala równie¿ na rejestrowanie i gromadzenie da-nych o strukturze u¿ytkowania terenu na obszarze badañ. System informacji geograficznej, umo¿liwiaj¹cy ³atwe i proste opracowanie informacji przestrzennej (w przeciwieñstwie do tradycyjnych baz danych) wydaje siê byæ odpowiednim narzêdziem do oceny szkód powo-dziowych, poniewa¿ zarówno dane dotycz¹ce cech powodzi, jak i dane na temat u¿ytkowa-nia gruntów maj¹ wymiar przestrzenny i musz¹ byæ wzajemnie ze sob¹ zestawione w celu okreœlenia obszaru zagro¿onego powodzi¹. W tym celu techniki GIS wydaj¹ siê byæ wrêcz niezbêdne, przynajmniej w niektórych czêœciach procedury oceny szkód powodziowych (Meyer, Messner, 2007).

Narzêdzia GIS niejednokrotnie wykorzystuje siê tak¿e w celu kategoryzacji form u¿ytko-wania budynków i terenów, ³¹cz¹c j¹ z symulacj¹ zalania powodziowego (Dutta, Herath, 2001 za Aubrecht et al., 2009). Funkcjonalne grupowanie obiektów wymaga po³¹czenia ró¿norodnych zbiorów danych przestrzennych zawieraj¹cych plany zagospodarowania prze-strzennego, adresy i dane firm. W tym celu, na przyk³ad Aubrecht et al. (2008, za Aubrecht et. al., 2011) opracowali model w programie ArcGIS w Model Builder, który poprzez inte-gracje ró¿norodnych przestrzennych i zwi¹zanych z przestrzeni¹ zbiorów danych pos³u¿y³ do klasyfikacji funkcjonalnej budynków. Ponadto, badania prowadzone przez Aubrecht et al. (2011) wykazuj¹, ¿e integracja informacji funkcjonalnych o budynkach znacznie poprawia jakoœæ szacowania wysokoœci szkód i optymalizuje prognozy wysokoœci szkód powodzio-wych. Jedn¹ z domen stosowania GIS w ocenie strat powodziowych jest tak¿e mo¿liwoœæ korelowania map zagospodarowania terenu z mapami g³êbokoœci powodzi. GIS znajduje równie¿ szerokie zastosowanie w przypisywaniu wartoœci maj¹tku trwa³ego do poszczegól-nych rodzajów zagospodarowania terenu (por. Sowiñski, 2008). Na przyk³ad w Niemczech do kategorii u¿ytkowania gruntów ATKIS (niem. Amtliches Topographisch-Kartographisches

Informationssystem) w GIS przy³¹czane s¹ wartoœci maj¹tku publikowane w oficjalnych

statystykach (w €/m2_{) (Meyer, Messner, 2007).}

Silne przestrzenne zró¿nicowanie samego zjawiska powodzi, jak równie¿ wysokoœci strat powodziowych, wywo³uje potrzebê przedstawienia ich nie tylko w kategorii jednej liczby pieniê¿nej, ale równie¿ za pomoc¹ mapy w celu okreœlenia rozk³adu przestrzennego szkód. Jest to mo¿liwe równie¿ za pomoc¹ GIS (Meyer, Messner, 2007).

Opracowano kilka narzêdzi maj¹cych na celu wsparcie procesu oceny szkód, ryzyka oraz kalkulacjê kosztów i korzyœci z poniesionych nak³adów na ochronê przeciwpowodziow¹. Niektóre z nich oparte s¹ na GIS, przyk³adowo: w Holandii – HIS-SSM (ang. Flood

Infor-mation System Damages and Casualties Module); w Wielkiej Brytanii – MDSF (ang. Model-ling and Decision Support Framework); w Czechach – FAT (ang. Flood Analysis Toolbox).

Inne narzêdzia nie uwzglêdniaj¹ wprost wymiaru przestrzennego w swoich wynikach (np. model ESTDAM w Wielkiej Brytanii). Opracowane narzêdzia programowe do oceny skut-ków powodzi stosowane w ró¿nych krajach europejskich mog¹ znacznie u³atwiæ ocenê szkód. Funkcjonalnoœæ narzêdzi GIS jest jednak czêsto ograniczona ze wzglêdu na dostoso-wanie do danych wykorzystywanych do oceny szkód w danym kraju. Ponadto narzêdzia te ró¿ni¹ siê pod wzglêdem oferowanej liczby funkcji – niektóre s¹ wykonane wy³¹cznie dla oceny szkód, inne do wykonania ca³ej procedury obliczania ryzyka oraz analizy kosztów i korzyœci, w celu zapewnienia kompleksowego wsparcia decyzji w zakresie zarz¹dzania ryzykiem powodziowym (Meyer, Messner, 2007).

W Polsce szacowanie potencjalnych strat powodziowych za pomoc¹ narzêdzi GIS jest zagadnieniem stosunkowo nowym. Mapy ryzyka powodziowego s¹ obecnie na etapie

opraco-wywania, co jest efektem realizacji Dyrektywy Powodziowej. W 2008 roku przeprowadzono w Polsce projekt pilota¿owy opracowywania w GIS map ryzyka powodziowego dla zlewni rzeki Silnicy, stanowi¹cy próbê zaimplementowania niemieckiej metody oceny ryzyka i strat powodziowych do warunków polskich (DroŸdŸal et al., 2009). Projekt ten wykaza³, ¿e w Polsce brakuje wielu danych przestrzennych i statystycznych, niezbêdnych do opracowywa-nia tego rodzaju map i prowadzeopracowywa-nia stosownych analiz. W zwi¹zku tym, na terenie Polski wykonywane s¹ naloty i skaning laserowy lidar, dostarczaj¹cy aktualne ortofotomapy i chmurê punktów, na podstawie której mo¿na opracowaæ miêdzy innymi mapy pokrycia terenu i nume-ryczne modele terenu, niezbêdne do opracowania map zagro¿enia i ryzyka powodziowego.

Zakres przestrzenny i metody badañ

Badania przeprowadzono na obszarze dwóch powiatowych miast Police i Gryfino, po³o-¿onych w województwie zachodnio-pomorskim, w dolnym, ujœciowym biegu rzeki Odry. Terenami zalewowymi, w przeprowadzonej analizie, s¹ obszary „bezpoœredniego” i „poœred-niego” zagro¿enia powodzi¹, w rozumieniu „dawnej” ustawy Prawo Wodne1_{, Obszary} „bez-poœredniego” zagro¿enia powodzi¹ wykazuj¹ wysoki stopieñ zagro¿enia powodziowego. S¹ to tereny bezpoœrednio po³o¿one nad rzek¹, najczêœciej pomiêdzy wa³ami powodziowymi. Natomiast za lini¹ wa³ów znajduj¹ siê tereny „potencjalnego” zagro¿enia powodzi¹ o ni¿szym poziomie zagro¿enia powodzi¹.

System informacji geograficznej zastosowano przy: 1) opracowaniu danych o zagospo-darowaniu terenów zalewowych, 2) szacowaniu potencjalnych start powodziowych stosu-j¹c algorytm obliczeniowy okreœlony w polskim prawie oraz 3) okreœleniu zmian wysokoœci potencjalnych strat powodziowych i ich wizualizacji.

Na wstêpie, na potrzeby analizy form pokrycia i zagospodarowania terenów zalewowych zosta³a opracowana, czêœciowo w oparciu o podzia³ na klasy zastosowany w Bazie Danych Obiektów Topograficznych (BDOT), klasyfikacja z³o¿ona ³¹cznie z czterech hierarchicz-nych poziomów. Trzy pierwsze opisuj¹ formy pokrycia terenu, a ostatni, najbardziej szcze-gó³owy – poziom 3 – formy zagospodarowania terenu (tab. 1).

Danymi wejœciowymi do analizy pokrycia i zagospodarowania terenów zalewowych by³y dane rastrowe w formie zdjêæ lotniczych, wykonanych w 1996 roku, w ramach programu PHARE oraz ortofotomapy z 2007 roku, opracowane na podstawie zdjêæ wykonanych w ramach programu LPIS. Wa¿nym Ÿród³em do precyzyjnego okreœlenia form zagospodaro-wania terenu by³y równie¿ dane pochodz¹ce z BDOT oraz rastrowe mapy topograficzne z lat dziewiêædziesi¹tych XX wieku w skali 1:10 000.

Na podstawie klasyfikacji zagospodarowania terenu, umieszczonej w tabeli 1, wykorzy-stuj¹c narzêdzia edycyjne i topologiczne GIS, przeprowadzono manualn¹ fotointerpretacjê ww. zobrazowañ lotniczych i ortofotomap dla 1996 i 2007 roku, w celu okreœlenia struktury i stopnia zagospodarowania obszarów zalewowych w Policach i Gryfinie. Wektoryzacjê przeprowadzono zachowuj¹c powierzchnie minimalnego wydzielenia na poziomie 40 m2_.

1 _{Ustawa z dnia 18 lipca 2001 roku Prawo Wodne (Dz.U. z 2001 Nr 239, poz. 2019 z póŸn. zm.). W 2012}

roku, w wyniku implementacji legislacyjnej Dyrektywy Powodziowej w Polsce, znowelizowano Prawo Wodne i „dawne” obszary bezpoœredniego zagro¿enia powodzi¹ obecnie nosz¹ nazwê obszarów szczególne-go zagro¿enia powodzi¹. Przesta³a obowi¹zywaæ prawna nazwa „obszarów potencjalneszczególne-go zagro¿enia powo-dzi¹”.

30 EWA G£OSIÑSKA

Analiza zosta³a przeprowadzona przy u¿yciu metody rekonstrukcji kartograficznej oraz me-tody retrogresywnej.

Metoda rekonstrukcji kartograficznej polega na kompleksowym odtworzeniu badanego obszaru, zaœ metoda retrogresywna – na przechodzeniu od materia³ów najnowszych do coraz starszych (Koter, 1969). Wyniki analizy zosta³y wykorzystane do opracowania map chorochromatycznych, przedstawiaj¹cych stopieñ zagospodarowania obszarów zalewowych, oraz kartogramów prezentuj¹cych zestandaryzowane, potencjalne straty powodziowe w 1996 i 2007 roku. Stanowi³y one jednoczeœnie dane wejœciowe do analizy zmian potencjalnych strat powodziowych.

Szacowanie potencjalnych strat powodziowych przeprowadzono w oparciu o metodê okreœlon¹ w Rozporz¹dzeniu Ministra Œrodowiska, Transportu, Budownictwa i Gospodarki

Tabela 1. Klasyfikacja form pokrycia i zagospodarowania terenu

ród³o: opracowanie w³asne na podstawie BDOT.

0 m o i z o P Poziom1 Poziom2 Poziom3 y n e r e T e n a w o zi n a b r u z ei n Terenywód Terenywód T_Tee_rr_ee_nny_yw_wó_ód_dsp_t³_oy_jn_¹¹_cc_yy_cc_hh , e n œ el y n e r e T e n o i w e z r d a z e n o i w e z r k a z i , e n œ el y n e r e T e n o i w e z r d a z e n o i w e z r k a z i e n œ el y n e r e T i c œ o n n il œ o r i e n o i w e z r d a z y n e r e T j e t s ai w e z r k e z ci n l o r y n e r e T Terenyuprawrolnych £¹kiipastwsika e n r o y t n u r G h c y ³ a w rt w a r p u y n e r e T Sady y n e r e T e n a w o zi n a b r u z sTeemrezinayinwestowane Tzuerrbeannyzinoeiwzaanbeudowane T_Pe_alr_ce_eny_utwrta_aw_rdai_zs_ote_{neineiutwardzone} e n j y c a e r k e r y n e r e T e w o k n y z c o p y w i _CZ_mei_eel_nñ_tau_rr_zz_e¹dzona(park,iskwery) e w o k ³ ai z d i k d ó r g O e w o tr o p s e c al P e n a w o t s e w n i a z y n e r e T Terenykomunikacyjne Terenykomunikacijko³owej(drog)i )j el o k ( j e w o n y z s ij c a k i n u m o k y n e r e T y w o d u b a z y n e r e T Terenyzabudowymeiszkaniowej j e w o g u ³ s u y w o d u b a z y n e r e T j e w o l d n a h i j e w o r u i b y w o d u b a z y n e r e T i k ei p o i i k u a n y w o d u b a z y n e r e T j e n z c e³ o p s j e n l a r k a s y w o d u b a z y n e r e T j e w o ³ s y m e z r p y w o d u b a z y n e r e T u tr o p s n a rt y w o d u b a z y n e r e T j e z c r a d o p s o g y w o d u b a z y n e r e T y r u t k u rt s a rf n i y w o d u b a z y n e r e T j e n z ci n h c e t

Morskiej, Administracji i Cyfryzacji oraz Spraw Wewnêtrznych z dnia 21 grudnia 2012 r. w

sprawie opracowania map zagro¿enia powodziowego oraz map ryzyka powodziowego,

zwa-nym w dalszej czêœci pracy rozporz¹dzeniem. Metodê tê opracowano na potrzeby sporz¹-dzania w kraju map ryzyka powodziowego na podstawie metod powszechnie stosowanych w Europie, zgodnie z którymi wysokoœæ strat powodziowych uzale¿niona jest od form u¿yt-kowania terenu i g³êbokoœci zalewu.

Jest to metoda ma³o skomplikowana i prosta w powszechnym stosowaniu. Cechuje siê wysokim stopniem generalizacji i wymaga niewielu danych wejœciowych – du¿o z nich jest ju¿ podana. Za jej pomoc¹ mo¿na wiêc w ³atwy sposób przedstawiæ mo¿liwoœci wykorzystywania GIS w szacowaniu strat powodziowych. Ponadto, sam ustawodawca opisuj¹c tê metodê pod-kreœla, ¿e do celów oceny ryzyka powodziowego winno wykorzystywaæ siê GIS.

W zwi¹zku z powy¿szym, w rozporz¹dzeniu poszczególnym klasom u¿ytkowania terenu przypisano okreœlone wartoœci maj¹tku2_{, przy czym w przypadku terenów mieszkaniowych,} przemys³owych i komunikacyjnych dodatkowo oszacowano wartoœæ funkcji strat wi¹¿¹cej g³êbokoœæ wody z utrat¹ wartoœci

maj¹tku w danej klasie u¿ytkowa-nia terenu. Ze wzglêdu na zgene-ralizowane w rozporz¹dzeniu kla-sy u¿ytkowania terenu, w niniej-szej pracy konieczne by³o zgene-ralizowanie umieszczonych w ta-beli 1 form zagospodarowania te-renu i pogrupowanie ich w osiem klas. Z uwagi na brak numerycz-nego modelu terenu (NMT) i nie-mo¿noœæ okreœlenia g³êbokoœci zalewu, przyjêto ¿e wartoœci

funk-cji strat dla poszczególnych klas u¿ytkowania odpowiadaj¹ œrednim arytmetycznym warto-œciom funkcji strat wyznaczonych w rozporz¹dzeniu (tab. 2).

Wed³ug rozporz¹dzenia wartoœæ potencjalnych strat jednostkowych w poszczególnych klasach u¿ytkowania terenu (Sp_ij), oblicza siê wykorzystuj¹c algorytm iloczynu wartoœci maj¹tku w danej klasie u¿ytkowania i funkcji strat okreœlaj¹cej stopieñ utraty maj¹tku w zale¿noœci od g³êbokoœci zalewu. Sumaryczne wartoœci potencjalnych strat powodziowych (Sp_i) okreœla siê natomiast jako iloczyn potencjalnych strat jednostkowych i powierzchni zajmowanej przez dan¹ klasê u¿ytkowania terenu.

Powy¿sz¹ metodê szacowania potencjalnych strat powodziowych okreœlon¹ w rozpo-rz¹dzeniu wprowadzono nastêpnie do GIS, wykorzystuj¹c miêdzy innymi modu³ Model

Bil-der programu ArcMap 10.1 (rys. 1). Podstaw¹ wykonania przestrzennych analiz

porów-nawczych w ujêciu dynamicznym jest zastosowanie jednakowych pól odniesienia. W niniej-szym badaniu zastosowano pola podstawowe w kszta³cie heksagonu o powierzchni 0,5 ha. Zastosowanie heksagonów jako pól podstawowych wystêpuje powszechnie w badaniach

2 _{Wartoœci maj¹tku wynosz¹ na terenach mieszkaniowych 309,83 z³/m}2 _{i przemys³owych 326,21 z³/m}2 _w

woj. zachodniopomorskim, na terenach komunikacyjnych 436 z³/m2_{, lasów 80 z³/ha,}

rekreacyjno-wypoczyn-kowych 5,1 z³/m2_{, gruntach ornych 1428 z³/ha i u¿ytkach zielonych 674 z³/ha w Polsce (Rozporz¹dzenie,}

2012).

Tabela 2. Wartoœci funkcji strat powodziowych

ród³o: opracowanie w³asne na podstawie (Rozporz¹dzenie, 2012).

æ œ o k o b ê³ G y d o w h[m] _TerenW_yatroœæfunkcijsrtat (fh)[%] e w o i n a k z s ei m przeTemryesn³yowe komTeurneinkyacij 5 , 0 20 20 5 5 , 0 <h 2 35 40 10 4 h < 2 60 60 10 4 > 95 80 10 a i n d e r Œ 53 50 9 £ £ £

32

EW

A

G£OSIÑSKA

Rys. 1. Schemat (model) szacowania zmian potencjalnych strat powodziowych w Model Bilder :$567:$ :(- &,2:$ =DJRVSRGDUR ZDQLHWHUHQX 3U]HFL FLH ,QWHUVHFWLRQ 7DEHOD ]HVWUDWDPL .ROXPQD ]á F]HQLD WDEHOD 'Rá F]DQH NROXPQ\ .ROXPQD ]á F]HQLD ]DJRVSRGDURZDQLH :DUVWZD ]DJRVSRGDURZDQLD ]GRGDQ NROXPQ ³VWUDW\´ :DUVWZD ]DJRVSRGD URZDQLDSU]HFL WD KHNVDJRQDPL 'RGDMSROH $GGILHOG =á F] SRDWU\EXWDFK -RLQDWWULEXWHV :DUVWZD ]DJRVSRGDURZDQLD ]H]á F]RQ WDEHO VWUDW :$567:$ :(- &,2:$ 6LDWND KHNVDJRQyZ 3 3 3 3 3 3 .DONXODWRUSyO )LHOG&DOFXODWRU 6WDW\VW\NL SU]HVWU]HQQH 6SDWLDO6WDWLVWLF =á F] SRDWU\EXWDFK -RLQDWWULEXWHV 1XPHU LGHQW\ILNDF\MQ\ SRODZWDEHOL SRWHQFMDOQ\FKVWUDW 7DEHOH SRWHQFMDOQ\FKVWUDW ZSRV]F]HJyOQ\FK KHNVDJRQDFK :$567:$ :<1,.2:$ =PLDQ\ SRWHQFMDOQ\FKVWUDW 6XPDU\F]QH VWUDW\ SRZRG]LRZH SRWHQFMDOQH .ROXPQD]SROHP LGHQW\ILNDF\MQ\P KHNVDJRQX .ROXPQ\ GRSRGVXPRZDQLD 1XPHU LGHQW\ILNDF\MQ\ KHNVDJRQX :\EyUNROXPQ\ VWUDW\GRá F]DQHM GRZDUVWZ\ KHNVDJRQyZ 3 3 3 3 3 3 3 3

spo³eczno-ekonomicznych. Przyczynia siê do tego stosunek powierzchni do obwodu heksa-gonu, który jest najmniejszy spoœród popularnych pól podstawowych, tj. siatki kwadratów, trójk¹tów, prostok¹tów (Parysek, 1982). Jego uœredniona odleg³oœæ krawêdzi od œrodka geometrycznego jest mniejsza o ok. 2,9%, w porównaniu do siatki kwadratów o tej samej powierzchni (Bircha et al., 2007). Wykorzystanie pola podstawowego tego typu pozwala wiêc zwiêkszyæ dok³adnoœæ analizy i prowadzi do lepszej jej wizualizacji. Szczególnie dobrze oddaje ona charakter zjawiska przestrzennego, którego kszta³t jest silnie zró¿nicowany (Bir-cha et al., 2007).

Opracowany przy u¿yciu modu³u Model Builder programu ArcMap schemat postêpowa-nia ma charakter sekwencyjny i pozwala zautomatyzowaæ znaczn¹ czêœæ pracy badawczej (rys. 1). Wygenerowan¹ za pomoc¹ narzêdzia Genhexagonsinpolys aplikacji Geospatial

Mo-deling Environment siatkê heksagonów wykorzystano jako obiekt przecinaj¹cy

poszczegól-ne formy zagospodarowania terenu (narzêdzie Intersect). Do wygeposzczegól-nerowaposzczegól-nej w ten sposób warstwy zawieraj¹cej informacje o formach zagospodarowania terenu oraz ich powierzchni, do³¹czono tabelê z obliczonymi potencjalnymi stratami jednostkowymi poszczególnych form zagospodarowania terenu, okreœlonymi w przeliczeniu na 1 ha (Sp_ij). Nastêpnie obliczone zosta³y wartoœci sumaryczne potencjalnych strat powodziowych dla ka¿dego heksagonu (Sp_i). Wykorzystane zosta³o do tego narzêdzie Spatial Statistics programu ArcMap. Wyge-nerowan¹ w ten sposób tabelê wynikow¹ do³¹czono do pierwotnej warstwy heksagonów (pól podstawowych). W rezultacie utworzono mapê przedstawiaj¹c¹ wysokoœci potencjal-nych strat powodziowych w ujêciu statycznym, oddzielnie dla 1996 i 2007 roku. Aby osza-cowaæ wysokoœci potencjalnych strat powodziowych i przeanalizowaæ ich przestrzenny rozk³ad, porównano wartoœci strat w odpowiadaj¹cych sobie polach podstawowych z 1996 i 2007 roku. Efektem koñcowym analizy jest kartogram przedstawiaj¹cy zmiany potencjal-nych strat powodziowych wyra¿one w wartoœciach pieniê¿potencjal-nych.

Wyniki

Obszary zagro¿one powodzi¹ w Policach zajmuj¹ ponad 2000 ha, podczas gdy w Gryfi-nie – Gryfi-niespe³na 400 ha. Jednak relatywizuj¹c zasiêg zalewu do powierzchni miasta, to ponad 8% powierzchni miasta Police jest zagro¿one powodzi¹, a w Gryfinie, o wiele mniejszym mieœcie – ponad 40%. Obszary zagro¿one powodzi¹ w analizowanych miastach obejmuj¹ g³ównie ³¹ki i pastwiska (rys. 2). Wysoki udzia³ stanowi¹ tak¿e tereny zadrzewione i zakrze-wione. Struktura zagospodarowania obszarów zalewowych ró¿nicuje siê w przypadku tere-nów zurbanizowanych, niezabudowanych. W Gryfinie bowiem przewa¿aj¹ tereny trawiaste, rozumiane jako powierzchnie biologicznie czynne dzia³ek budowlanych, natomiast w Poli-cach – place utwardzone i nieutwardzone, rozumiane jako obszary sk³adowisk, parkingów i place budowy. W Policach zagro¿one powodzi¹ jest rozleg³e sk³adowisko odpadów przemy-s³owych (fosfogipsu) Grupy Azotowej Police, stanowi¹ce jednoczeœnie bardzo du¿e niebez-pieczeñstwo ekologiczne w czasie powodzi. Zarówno w Policach, jak i w Gryfinie obszary zalewowe nie pe³ni¹ funkcji terenów rekreacyjnych. Ogródki dzia³kowe i place sportowe zajmuj¹ œladow¹ powierzchniê, nie istniej¹ równie¿ bulwary, parki oraz cmentarze. Obszary zabudowy zajmuj¹ nieznacznie wiêksz¹ powierzchniê w Policach, ni¿ w Gryfinie. W Policach s¹ to g³ównie budynki infrastruktury technicznej, gospodarcze i przemys³owe, stanowi¹ce elementy portu nadrzecznego. Ponadto w Policach, obszar zagro¿ony powodzi¹

34 EWA G£OSIÑSKA

Rys. 2. Struktura i zmiany zagospodarowania obszarów zalewowych w latach 1996-2007

_{32/,&( 7HUHQ\ZyGSá\Q F\FK} 7HUHQ\ZyGVWRM F\FK 7HUHQ\OH QH 7HUHQ\]DGU]HZLRQHLUR OLQQR FLNU]HZLDVWHM à NLLSDVWZLVND *UXQW\RUQH 7HUHQ\WUDZLDVWH 3ODFHXWZDUG]RQHLQLHXWZDUG]RQH 2JUyGNLG]LDáNRZH 7HUHQ\NRPXQLNDFMLNRáRZHM 7HUHQ\]DEXGRZ\PLHV]NDQLRZHM 7HUHQ\]DEXGRZ\XVáXJRZHMLKDQGORZHM 7HUHQ\]DEXGRZ\ELXURZHM 7HUHQ\]DEXGRZ\SU]HP\VáRZHM 7HUHQ\]DEXGRZ\JRVSRGDUF]HM 7HUHQ\]DEXGRZ\LQIUDVWUXNWXU\WHFKQLF]QHM URN URN 32/,&( KD  KD *5<),12 URN URN 7HUHQ\ZyGSá\Q F\FK 7HUHQ\ZyGVWRM F\FK 7HUHQ\OH QH 7HUHQ\]DGU]HZLRQHLUR OLQQR FLNU]HZLDVWHM à NLLSDVWZLVND *UXQW\RUQH 7HUHQ\XSUDZWUZDá\FK 7HUHQ\WUDZLDVWH 3ODFHXWZDUG]RQHLQLHXWZDUG]RQH 2JUyGNLG]LDáNRZH 3ODFHVSRUWRZH 7HUHQ\NRPXQLNDFMLNRáRZHM 7HUHQ\]DEXGRZ\PLHV]NDQLRZHM 7HUHQ\]DEXGRZ\XVáXJRZHMLKDQGORZHM 7HUHQ\]DEXGRZ\ELXURZHM 7HUHQ\]DEXGRZ\QDXNLLRSLHNLVSRáHF]QHM 7HUHQ\]DEXGRZ\SU]HP\VáRZHM 7HUHQ\]DEXGRZ\WUDQVSRUWX 7HUHQ\]DEXGRZ\JRVSRGDUF]HM 7HUHQ\]DEXGRZ\LQIUDVWUXNWXU\WHFKQLF]QHM

bezpoœrednio graniczy z terenami oczyszczalni œcieków, nie obejmuje jednak centralnej czêœci miasta o zabudowie œródmiejskiej. Bardziej zró¿nicowana jest natomiast zabudowa w Gryfinie, z uwagi na to, ¿e zagro¿ona powodzi¹ jest zachodniocentralna czêœæ miasta (rys. 3). Budynki gospodarcze, us³ugowo-handlowe, transportu i mieszkaniowe stanowi¹ tu ok. 1,4% ogó³u terenów zalewowych miasta.

G³ównym kierunkiem zmian w zagospodarowaniu obszarów zalewowych w badanych miastach jest rozwój urbanizacji, przy czym w Gryfinie jest on silniejszy. Rozwój zainwesto-wania na obszarach zalewowych w Gryfinie przejawia siê przyrostem terenów zabudowy mieszkaniowej, przemys³owej, transportowej oraz gospodarczej, jak równie¿ obszarów tra-wiastych oraz dróg, na terenach dotychczas otwartych, tj.: ³¹k, pastwisk i gruntów ornych. Zanotowano tak¿e przyrost terenów zalesionych i zakrzewionych (rys. 2). Wiêkszoœæ zmian w zagospodarowaniu obszarów zalewowych w Gryfinie mia³o miejsce na wolnych terenach po³o¿onych w pó³nocnej i po³udniowej czêœci zalewu (rys. 3).

W Policach natomiast, zaobserwowano sytuacjê odwrotn¹, tzn. rozwój obszarów natu-ralnych na terenach semizainwestowanych, g³ównie przez proces rekultywacji sk³adowiska odpadów przemys³owych w kierunku leœnym. Dlatego w Policach, dwukrotnie wzros³a powierzchnia obszarów leœnych i pó³torakrotnie terenów zadrzewionych i roœlinnoœci krze-wiastej, g³ównie na terenach dawnych placów utwardzonych i nieutwardzonych. Zaobser-wowano równie¿ spadek powierzchni terenów zabudowy mieszkaniowej. Jednoczeœnie za-obserwowano ekspansjê sk³adowiska odpadów w kierunku pó³nocnym na obszary dotych-czasowych ³¹k nadrzecznych. W Policach, najwiêksze zmiany w zagospodarowaniu terenu zasz³y w pó³nocnej i po³udniowej czêœci miasta. Mimo, i¿ Gryfino cechuje siê wy¿szym stopniem zagospodarowania obszarów zalewowych, to Police, z racji wiêkszej powierzchni obszarów zalewowych, wykazuj¹ wy¿sze potencjalne straty powodziowe (tab. 3).

Tabela 3. Wysokoœæ potencjalnych strat powodziowych w latach 1996-2007 wg stref zagro¿enia powodziowego (w mln z³)

k o R 6 9 9 1 2007 1996 2007 1996 2007 ai n e ¿ o r g a z a f e rt S o g ei n d e r œ o p z e b potencjalnego ogóe³m o n if y r G 20,49 18,15 15,18 22,9 30,15 36,2 e ci l o P 92,36 67,1 215,87 110,9 262,11 145,3

W ujêciu dynamicznym natomiast, w Policach mo¿na zaobserwowaæ spadek potencjal-nych strat, spowodowany g³ównie rekultywacj¹ sk³adowiska odpadów przemys³owych. Za-sadniczo jednak na wiêkszoœci obszaru zalewowego Polic nie zaobserwowano zmian wyso-koœci strat powodziowych (zachowanie terenów rolniczych), których wzrost odnotowano jedynie w pó³nocnej czêœci sk³adowiska odpadów i na terenach s¹siaduj¹cych z zabudow¹, a spadek – na rekultywowanej czêœci sk³adowiska. W Gryfinie natomiast, zaobserwowano wzrost potencjalnych strat powodziowych wywo³any wzrostem stopnia zainwestowania na obszarach zalewowych (rys. 4).

Zmiany wysokoœci potencjalnych strat powodziowych wykazuj¹ du¿e zró¿nicowanie (pod wzglêdem swojej rozpiêtoœci liczbowej), a ich rozk³ad jest silnie asymetryczny w kierunku lewostronnym. Oznacza to, ¿e w badanych miastach zasz³o niewiele znacznych (du¿ych pod

36 EWA G£OSIÑSKA

wzglêdem rozpiêtoœci) zmian w wysokoœci strat oraz du¿o zmian ma³ych. W zwi¹zku z tym dla wizualizacji wyników przyjêto zró¿nicowane przedzia³y wartoœci dla zmian potencjal-nych strat, odzwierciedlaj¹ce charakter (rozpiêtoœæ) zaobserwowapotencjal-nych zmian (rys. 4).

Dyskusja

Narzêdzia GIS w niniejszym badaniu u³atwi³y integracje danych o zagospodarowaniu terenu oraz wartoœci zagro¿onego maj¹tku. Okreœlona w polskim ustawodawstwie metoda szacowania potencjalnych strat powodziowych, wi¹¿¹ca dla map ryzyka powodziowego w kraju, bazuje na funkcji strat o charakterze relatywnym, okreœlaj¹c dla terenów mieszkanio-wych, przemys³owych i komunikacji udzia³ procentowy ubytku na wartoœci w zale¿noœci od g³êbokoœci zalewu. Dlatego interpretuj¹c otrzymane wyniki nale¿y pamiêtaæ, ¿e w analizie przyjêto, z uwagi na brak danych o g³êbokoœci zalewu, uœredniony poziom utraty wartoœci maj¹tku. W zwi¹zku z tym, otrzymane wyniki mog¹ nie w pe³ni odzwierciedlaæ realne wyso-koœci strat wywo³anych powodzi¹. Pozwalaj¹ jednak w pe³ni na okreœlenie kierunków zmian poziomu strat w oparciu o zmiany w zagospodarowaniu obszarów zagro¿onych powodzi¹. W tym przypadku, g³êbokoœæ zalewu nie ma znaczenia, poniewa¿ podstaw¹ wzrostu b¹dŸ spadku wysokoœci potencjalnych strat powodziowych jest zmiana u¿ytkowania terenu. Na rzetelnoœæ otrzymanych wyników dotycz¹cych kierunków zmian poziomu strat powodzio-wych wp³ywaæ mo¿e jednak rozdzielczoœæ przestrzenna danych wejœciopowodzio-wych o zagospoda-rowaniu i u¿ytkowaniu terenu. W niniejszym badaniu, wektoryzacjê form zagospodarowania terenu wykonano, zachowuj¹c wysoki stopieñ szczegó³owoœci (powierzchniê minimalnego wydzielenia na poziomie 40 m2_{). Mo¿na zatem stwierdziæ, ¿e klasyfikacjê wykonano} dok³ad-nie, wyró¿niaj¹c ³¹cznie a¿ 24 klasy u¿ytkowania terenu. Jednak ze wzglêdu na przyjêt¹ metodologiê oceny strat, zaistnia³a koniecznoœæ generalizacji form zagospodarowania do 8 klas. Przedstawione wyniki analiz s¹ bowiem elementem wiêkszego projektu badawczego, w którym docelowo konieczna by³a identyfikacja zagospodarowania terenu na wysokim stop-niu szczegó³owoœci. Sama generalizacja nie wp³ynê³a jednak destrukcyjnie na jakoœæ prezen-towanych w artykule wyników, poniewa¿ geometria obiektów nie uleg³a zmianom. W¹tpli-woœæ mo¿e jedynie budziæ zaklasyfikowanie danego elementu ni¿szego rzêdy do grupy wy¿-szego rzêdu.

Przeprowadzone na potrzeby niniejszego artyku³u badania wykaza³y dwa przeciwstawne kierunki zagospodarowywania terenów zagro¿onych powodzi¹, skutkuj¹ce wzrostem b¹dŸ spadkiem potencjalnych strat powodziowych. Wzrost intensyfikacji zabudowy zaobserwo-wany w Gryfinie potwierdza powszechnie zachodz¹cy na œwiecie proces urbanizacji obsza-rów zalewowych i wzrostu ryzyka powodziowego, o którym pisz¹ miêdzy innymi: de Moel et al. (2011), Ristic et al. (2012), Istomina et al. (2005), Harvey et al. (2009), Luino et al. (2012). Z kolei spadek zainwestowania w Policach i w konsekwencji potencjalnych szkód powodziowych jest rzadko spotykanym zjawiskiem na obszarach miejskich, które zas³uguje na naœladowanie.

Wnioski

W niniejszym badaniu, GIS wykorzystano do oceny potencjalnych strat powodziowych, bazuj¹c na analizie zmian u¿ytkowania obszarów zalewowych. Zastosowana metoda szaco-wania strat powodziowych przedstawia podstawowe mo¿liwoœci stososzaco-wania narzêdzi GIS w ocenie strat powsta³ych w wyniku powodzi.

Po pierwsze, GIS w niniejszym badaniu pos³u¿y³ do integracji danych przestrzennych, tj. o zagospodarowaniu terenu i zasiêgu zalewu, z danymi atrybutowymi, czyli wartoœciami zagro¿onego maj¹tku.

Po drugie, GIS umo¿liwia tworzenie nowych narzêdzi lub te¿ formu³owanie schematów postêpowania z narzêdzi ju¿ istniej¹cych. Zastosowany w niniejszym badaniu model, opra-cowany w module Model Builder, usprawnia prace badawcze i zabezpiecza przed pope³nie-niem „ludzkich b³êdów” podczas przetwarzania informacji Ÿród³owych. Dodatkow¹ zalet¹ opracowanych modeli jest ich uniwersalny charakter oraz mo¿liwoœæ zastosowania w bada-niach ró¿nych zjawisk, jak równie¿ mo¿liwoœæ ponownego wykorzystania do badañ na in-nych obiektach. Nale¿y jednak pamiêtaæ, ¿e ca³kowite zautomatyzowanie procesu analitycz-nego pozbawia badacza mo¿liwoœci prowadzenia pe³nej kontroli nad poszczególnymi etapa-mi postêpowania. W konsekwencji, trudniej jest wychwyciæ b³êdy oraz inne nieprawid³owo-œci. Zatem system informacji geograficznej nale¿y stosowaæ rozwa¿nie i najlepiej otrzymane wyniki analizy poddaæ dodatkowej weryfikacji.

Po trzecie, wykorzystuj¹c GIS mo¿na wykonywaæ ró¿norodne obliczenia, na przyk³ad obliczyæ wysokoœæ potencjalnych strat powodziowych w kategoriach pieniê¿nych.

Pod czwarte, narzêdzia GIS pozwalaj¹ równie¿ na czyteln¹ wizualizacjê wysokoœci po-tencjalnych strat powodziowych, zarówno w ujêciu przestrzennym jak równie¿ dynamicz-nym. Dostêpna w GIS siatka pól podstawowych pos³u¿y³a w niniejszym badaniu do przed-stawienia rozk³adu przestrzennego zaobserwowanych zmian wysokoœci potencjalnych strat powodziowych.

Literatura

Aubrecht C., Kostl M., Steinnocher K., 2008: Functional object grouping – an advanced method for integrated spatial and space related data mining Digital Earth Summit on Geoinformatics. [In:] Ehlers M., Behncke K., Gerstengarbe F.W., Hillen F., Koppers L., Stroink L., Wachter J. (eds.), Tools for Global Change Research. Herbert Wichmann, Heidelberg.

Aubrecht C., Kostl M., Knoflacher M., Steinnocher K., 2009: The importance of active public communication – settlement systems and land use patterns seen from a disaster perspective REAL CORP 2009. [In:] Schrenk M., Popovich V., Engelke D., Elisei P. (eds.)., 14th Int. Conf. on Urban Planning, Regional Develop-ment and Information Society-Strategies, Concepts and Technologies For Planning the Urban Futurem. Aubrecht C., Steinnocher K., Köstl M., 2011: Regional flood impact assessment based on local land use

patterns and sample damage records. Environ. Res. Lett. 6, 7.

Behnen T., 2000: Der beschleunigte Meeresspiegelanstieg und seine sozioökonomischen Folgen: Eine Unter-suchung der Ursachen, methodischen Ansätze und Konsequenzen unter besonderer Berücksichtigung Deutschland, Hannoversche Geographische Arbeiten: Band 54.

Bircha C.P.D., Oomb S.P., Beecham J.A., 2007: Rectangular and hexagonal grids used for observation, experiment and simulation in ecology. Ecological Modelling 206.

Buczek A., Nachlik E., 2011: Wykorzystanie BDOT w ocenie ryzyka powodziowego – problem integracji informacji przestrzennej. Roczniki Geomatyki t. 9, z. 6(50), PTIP Warszawa.

Èihák F., Fosumpaur P., Satrapa L., 2005: Methodology for the evaluation of flood defence measures propo-sed for II. stage of the „Flood prevention” program.

38 EWA G£OSIÑSKA

De Roo A., Kucera J., Bonk R., Barredo J.I., Bodis K., Szabo J., Thielen J., 2006: Flood extent and damage estimation in Hungary during the floods in spring 2006. Report EUR 22712 EN, Ispra: Joint Research Centre, Institute for the Environment and Sustainability.

DEFRA (Department For The Environment, Food and Rural Affairs), 1999: Flood and Coastal Defence Project Appraisal Guidance, Part 3: Economic Appraisal.

DroŸdŸal E., Grabowski M., Kondzio³ka K., Olbracht J., Piórecki M., Radoñ R., Ry³ko R., 2009: Mapy ryzyka powodziowego – projekt pilota¿owy w zlewni Silnicy. Gospodarka Wodna 2009/1.

Dutta D., Herath S., 2001: GIS based flood loss estimation modeling in Japan. 1st Workshop of US-Japan Cooperative Research for Urban Earthquake Disaster Mitigation. Kobe.

Ebenhöh W., Sterr H., Simmering F., 1997: Potentielle Gefährdung und Vulnerabilität der deutschen Nord- und Ostseeküste bei fortschreitendem Klimawandel, Case Study in Anlehnung an die Common Methodology der IPCC Coastal Zone Management Subgroup.

Eckes K., 2010: Analizy przestrzenne w czasie rzeczywistym dla wspomagania akcji ratowniczych na terenach dotkniêtych powodzi¹. Roczniki Geomatyki t. 8, z. 6(42), PTIP Warszawa.

Green C.H., 2003: Evaluating vulnerability and resilience in flood management. [In:] Van Der Veen A., Arellano A.L.V., Nordvik J.P. (eds.), In Search of a Common Methodology on Damage Estimation, EUR 20997 EN, Ispra: European Commission.

Guzzetti F., Stark C., Salvati P., 2005: Evaluation of Flood and Landslide Risk to the Population of Italy. Environmental Management 36, 1.

Gykieñ S., Szmytkie R., 2008: Spo³eczny i ekonomiczny wymiar powodzi we Wroc³awiu w 1997 roku. Uniwersytet Wroc³awski, Wroc³aw.

Halcrow/Vituki/Fhrc/External/Fomi/Mta/Koros Valley District Water Authority. 1999: Hungary flood control development and rehabilitation project, Final report, Budapest: Vituki Consult.

IKSR (International Commission for the Protection of the Rhine), 2001: Übersichtskarten der Überschwem-mungsgefährdung und der möglichen Vermögensschäden am Rhein. Abschlußbericht: Vorgehensweise zur Ermittlung der hochwassergefährdeten Flächen, Vorgehensweise zur Ermittlung der möglichen Vermögensschäden. Jermaczek A., Misztal K., Wasiak P., 2008: Przyczyny i skutki powodzi na Dolnym Œl¹sku – propozycje ekologicznych dzia³añ przeciwpowodziowych. Wydawnictwo Klubu Przyrodników w Œwiebodzinie. Gorzów Wlkp.

Kang J.-L., Su M.-D., Chang L.-F., 2005: Loss functions and framework for regional flood damage estimation in residential area. Journal of Marine Science and Technology 13.

Klaus J., Schmidtke R.F., 1990: Bewertungsgutachten für Deichbauvorhaben an der Festlandsküste – Model-lgebiet Wesermarsch, Untersuchungsbericht an den Bundesminister für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten.

Kok M., Huizinga H.J., Vrouwenfelder A.C.W.M., Barendregt A., 2004: Standard Method 2004. Damage and Casualties caused by Flooding, Client: Highway and Hydraulic Engineering Department.

Koter M., 1969: Geneza uk³adu przestrzennego £odzi przemys³owej. Prace Instytutu Geografii PAN 79. Lerner L.A., 2007: Assessing global exposure to natural hazards: Progress and future trends, Environmental

Hazards 7.

Merz B., Kreibich H., Thieken A., Schmidtke R., 2004: Estimation uncertainty of direct monetary flood damage to buildings. Natural Hazards Earth System Sciences 4.

Messner F., Meyer V., 2005: Flood damage, vulnerability and risk perception – challenges for flood damage research, UFZ Discussion Papers, Departament of Economics, 13/2005.

Meyer V., Messner F., 2007: Guidelines for direct, tangible flood damage evaluation. [In:] Evaluating flood damages: guidance and recommendations on principles and methods. Report No. T09-06-01, FLOODsite. MURL (Ministerium für Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft des Landes Nordrhein-Westfalen) (Hrsg.),

2000: Hochwasserschadenspotentiale am Rhein in Nordrhein-Westfalen, Abschlussbericht.

Parysek J.J., 1982: Modele klasyfikacji w geografii. Seria Geografia nr 31, Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu.

Penning-Rowsell E.C., Johnson C., Tunstall S., Tapsell S., Morris J., Chatterton J., Coker A., Green C., 2003: The Benefits of flood and coastal defence: techniques and data for 2003. Flood Hazard Research Centre, Middlesex University.

Pielke R.A. Jr., Downton M.W., Barnard Miller J.Z., 2002: Flood Damage in the United States, 1926–2000: A Reanalysis of National Weather Service Estimates, Boulder, CO: UCAR.

Reese S., 2003: Die Vulnerabilität des schleswig-holsteinischen Küstenraumes durch Sturmfluten. Fallstudien von der Nord- und Ostseeküste, Berichte aus dem Forschungs- und Technologiezentrum Westküste der Universität Kiel, Bd. 30. Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Mathematisch-Naturwissen-schaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.

Ristic R., Kostadinov S., Abolmasov B., Dragicevic S., Trivan G. , Radic B., Trifunovic M., Radosavljevic Z., 2012: Torrential floods and town and country planning in Serbia. Natural Hazards Earth System Sciences 12. Rozporz¹dzenie Ministra Œrodowiska, Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej, Administracji i Cyfryzacji oraz Spraw Wewnêtrznych z dnia 21 grudnia 2012 r. w sprawie opracowania map zagro¿enia powodziowego oraz map ryzyka powodziowego. Dz.U. 2013 nr 0 poz. 104.

Satrapa L., Fosumpaur P., Horsky M., 2005: Methods of flood damage evaluation, MS-PowerPoint Presen-tation.

Schmidt T.P., Greiving S., Kallio H., Fleischhauer M., Jarva J., 2006: Economic risk maps of floods and earthquakes for European regions. Quaternary International 150.

Smith K., Ward R., 1998: Floods Physical Processes and Human Impacts. Chichester.

Sowiñski M., 2008: Szkody powodziowe jako element wyznaczania ryzyka. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich 7, PAN Kraków.

Ustawa z dnia 18 lipca 2001 roku Prawo Wodne. Dz.U. 2001 nr 239 poz. 2019 z póŸn. zm.

Wo³oszyn E., 2006: Oddzia³ywanie powodzi na œrodowisko [W:] Bednarczy S., Jarzêbiñska T., Mackiewicz S., Wo³oszyn E., Vademecum ochrony przeciwpowodziowej. Krajowy Zarz¹d Gospodarki Wodnej, Gdañsk.

Abstract

The occurrence of floods causes a number of economic, social and ecological losses. The estimation of potential flood losses, in this case concerning material losses, is a part of the flood risk assessment which, in turn, depicts economic consequences of flooding.

Every flood takes place in the geographical space, which can be represented using the Geographic Information System (GIS) spatial data modeling. Therefore, it is worth considering how useful and supportive are GIS methods and techniques in reducing negative consequences of such phenomena. As a hypothesis it can be assumed that GIS methods may be used in the estimation of potential flood losses. The aim of this paper is to present capabilities of GIS tools in potential flood losses assessment in Poland. In this study, two Polish cities located on the Oder River were taken into consideration: Gryfino and Police. In both cities, changes in potential flood losses were determined based on the land use forms in the floodplain areas. Those comparative analyses were carried out in the years 1996 and 2007. In order to evaluate flood losses, a procedure specified in the Polish law and concerning the develop-ment of flood risk maps was used. As a result, the basic capabilities of the application of GIS tools in assessing flood losses has been determined. The GIS tools that were found to be crucial for: (1) the spatial data (land use, flood extent) and attributes data (e.g. value of assets at risk) integrity, (2) the work automation and creating new GIS tools, models using such applications as the ArcGIS Model Builder, (3) performing complex calculations on spatial data (4) the data symbolization and visualiza-tion using e.g. regular tessellavisualiza-tion.

The study showed two different land development patterns of flood-prone areas in the cities on the Oder River between 1996 and 2007. While in Gryfino the increase of potential flood losses was noticed as a consequence of the growth of build-in area, in Police the decrease of the invest area was observed, consequently reducing the flood losses.

mgr Ewa G³osiñska ewaglo@amu.edu.pl

Rys. 3. Mapa zagospodarowania obszarów zalewowych w Gryfinie w latach: a – 1996, b – 2007