La base de dades de moviments del terreny de Catalunya (LLISCAT): Una eina per a la gestió dels riscos geològics

En aquest article es presenta la Base de dades de moviments del terreny de Catalunya (LLISCAT) concebuda com el cos central del Sistema d’Informació de Riscos Geològics (SIRG). Es tracta d’una base de dades desenvolupada per incloure el component espacial permetent d’aquesta forma associar la cartografia detallada dels fenòmens inventariats amb la seva informació alfanumèrica. El model s’ha implementat en una base de dades relacional PostgreSQL amb extensió PostGIS. Per a l’entrada de dades, s’ha creat una aplicació en entorn d’escriptori que permet introduir i gestionar la informació. Els objectius de LLISCAT són facilitar l’accessibilitat de la informació a les diferents administracions i organismes oficials, a la comunitat científica, tècnica i professional, i als ciutadans en general, i proporcionar-los informació de base per realitzar millors polítiques de planificació i d’ordenació del territori, així com per abordar noves estratègies en la prevenció, protecció i correcció enfront dels moviments del terreny.

1. Introducció

En la mitigació dels riscos geològics, l’avaluació de la perillositat geològica és una eina indispensable. Per poder realitzar una correcta avaluació de la perillositat geològica és necessari disposar d’un catàleg d’esdeveniments complet en el temps i a l’espai. Aquest inventari ha de proporcionar informació sobre el tipus de fenomen, situació i distribució geogràfica, mecanismes desencadenants, magnitud, freqüència, i també l’impacte socioeconòmic sobre el territori, entre altres, que permeti analitzar l’esdeveniment potencialment perillós i determinar els paràmetres necessaris per a la seva avaluació. Amb aquests objectius s’ha desenvolupat la Base LLISCAT que conté informació alfanumèrica i gràfica dels fenòmens geològics considerats.

LLISCAT s’ha concebut com el cos central del SIRG, els objectius del qual són la centralització, gestió, consulta i visualització de la informació existent en matèria de riscos geològics a Catalunya. D’una banda, ha de donar una resposta ràpida a les demandes de les administracions i de la societat, i per altra, ha de ser una base de dades de referència en el camp dels riscos geològics. Un dels reptes del SIRG és integrar les diferents bases de dades de les quals disposa actualment l’ICGC, amb informació molt diversa i amb diferents escales de treball, des de regionals a locals (Figura 1). A més de la base LLISCAT, que es presenta en aquest article, cal destacar la Base de dades del Mapa per a la Prevenció de Riscos Geològics (BD-MPRG25M, González et al., 2016), la Base de Dades d’Allaus (BDAC, Oller et al., 2005), la Base de dades d’esdeveniments documentats pels agents rurals (IGC, 2012, 2013a i 2014; ICGC, 2015, 2016 i 2017) i la Base de dades d’informació històrica (BD-Històrica, IGC, 2009, 2010 i 2013b; ICGC, 2015).

Figura 1. Esquema del Sistema d’Informació de Riscos Geològics (SIRG). Mostra la relació entre les diferents bases de dades de les quals s’alimenta el sistema.

LLISCAT va ser creada l’any 2007 pel Departament d’Enginyeria del Terreny de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) amb el suport de l’Institut d’Estudis Catalans (IEC). El 2011, mitjançant un conveni de col·laboració amb les dues institucions i l’Institut Geològic de Catalunya (IGC), actualment ICGC, les tasques de gestió i de manteniment de la base van recaure sobre aquest últim. Aquestes tasques s’emmarquen dins dels treballs que l’ICGC realitza per estudiar i avaluar els riscos geològics o associats, inclòs el risc d’allaus; la seva previsió, prevenció i mitigació, funcions que li són pròpies per la Llei 19/2005, de 27 de desembre, de creació de l’IGC de la Generalitat de Catalunya.

La base LLISCAT original tenia 263 fenòmens introduïts que s’han adaptat al nou model de dades i s’han cartografiat. Des de mitjan 2016 fins a l’actualitat, s’han introduït 323 fenòmens amb 360 moviments.

L’objectiu final és facilitar l’accessibilitat a la informació a les diferents administracions i organismes oficials, a la comunitat científica, tècnica i professional, i als ciutadans en general, proporcionant informació de base per a la millora de les polítiques de planificació i ordenació del territori, així com per abordar noves estratègies en la prevenció, protecció i correcció enfront dels moviments del terreny.

2. Requisits del model de dades

La incorporació de les noves necessitats detectades respecte al model original, i també la implementació del component espacial, l’evolució de les noves tecnologies i el compliment de la directiva europea INSPIRE Infrastructure for Spatial Information in Europe (2007/2/CE de 14 de març de 2007), són els factors principals que han contribuït a la nova versió del model de dades.

Per dissenyar aquest nou model s’ha realitzat una anàlisi exhaustiva del model original amb l’objectiu de detectar, d’una banda, les mancances existents i, d’altra, analitzar com incorporar les noves necessitats. En aquesta anàlisi també s’han identificat els requisits del sistema, s’ha definit l’estructura física i lògica més adequada, així com les necessitats d’emmagatzematge, gestió i representació de les dades. No és motiu d’aquest treball realitzar una descripció exhaustiva de totes elles, però es presenten, de forma resumida, les que es consideren més significatives perquè han suposat una millora important en l’emmagatzematge de les dades.

Respecte a les principals necessitats detectades, amb l’objectiu d’incorporar informació sobre esfondraments (subsidències i col·lapses), s’han ampliat els tipus de fenòmens, passant d’una base de dades únicament d’esllavissades, a ser una base de dades de moviments del terreny. D’altra banda, per recollir les reactivacions d’un mateix fenomen i de la seva informació associada, tant alfanumèrica com a cartogràfica, el model permet emmagatzemar entitats amb múltiples registres (Figura 2).

La implementació d’entitats múltiples en diferents camps d’informació permet que es puguin recollir dades relacionades amb els elements exposats i el grau d’afectació que cadascuns d’ells ha patit, així com les diferents litologies i cobertures del sòl afectades, els diferents tipus d’instrumentació instal·lada, etc.

Una nova informació que s’ha incorporat ha estat la profunditat de la superfície de trencament, fruit de la participació en el projecte “SMuCPhy” (Hürlimann et. al, 2017).

Figura 2. Esquema de les reactivacions (fenomen vs moviment).

Amb l’objectiu de realitzar una explotació eficient de les dades s’han homogeneïtzat criteris i s’han creat els corresponents diccionaris de termes per classificar la informació. En total s’han creat 22 taules diccionari, de les quals destaquem les següents:

• Diccionari de les unitats morfoestructurals, simplificació de les unitats de relleu de l’Atles geològic de Catalunya (IGC-ICC, 2010), escollit perquè els límits geogràfics de cada unitat estan perfectament definits.
• Diccionari de les causes del moviment, que permet classificar si les causes que han desencadenat el moviment han estat per factors condicionants, lligats a les propietats físiques i resistents dels materials, o a factors desencadenants, tant antròpics com naturals.
• Diccionari d’indicadors d’activitat, que permet escollir entre un llistat d’elements d’activitat o trets geomorfològics identificats en el treball de camp.
• Diccionari de l’estat actual del moviment, pel qual s’ha escollit la classificació proposada per Glade et al. (2005) i Mather et al. (2003).
• Diccionari de velocitat del moviment, pel qual s’ha escollit la classificació de velocitats proposada per Cruden i Varnes (1996).
• Diccionari de les litologies involucrades, format per les 1047 litologies contemplades en la cartografia geològica 1:50 000 existent per a tot el territori (IGC-ICC, 2010).
• Diccionari de les cobertes del sòl creat pel Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF, 2005-2007).

Un aspecte interessant a destacar ha estat l’emmagatzematge de les referències bibliogràfiques. L’objectiu és crear una bibliografia completa dels moviments de terreny i així seguir la traçabilitat dels documents que han contribuït al seu coneixement. El nou model permet recollir múltiples referències per a cadascun dels registres.

Amb l’objectiu que les bases de dades entre els estats membres de la Comunitat Europea siguin compatibles i interoperables en un context comunitari transfronterer, la Directiva INSPIRE estableix unes regles d’execució comunes i específiques en diferents àrees, entre elles, en les metadades, conjunts de bases de dades, serveis de dades espacials, etc. En aquesta línia, com a requisits específics s’han implementat tots els que la Guia Tècnica de zones de riscos naturals (http://inspire.ec.europa.eu/data-specifications/2892) proposa com a obligatoris i opcionals, adaptant el model de dades als requisits marcats per la Directiva.

Una de les novetats més importants de LLISCAT ha estat la incorporació del component espacial, permetent integrar la cartografia a la part alfanumèrica. La implementació d’aquesta component s’ha dissenyat per poder emmagatzemar diferents i múltiples geometries vectorials (punts, arcs i polígons).

3. El model de dades

El nou model de dades s’ha estructurat en tres nivells d’informació jerarquitzada per facilitar la seva gestió i consulta (Ramisa, 2016). D’aquesta manera la informació de cada reactivació es relaciona amb un codi jeràrquicament superior del nivell “Fenomen”. Això permet emmagatzemar informació alfanumèrica de diferents reactivacions i també les cartografies amb múltiples geometries (Figura 3).

Figura 3. Model de dades conceptual.

El primer nivell, denominat “Fenomen”, inclou dades sobre la localització del fenomen, el tipus, el període d’activitat, les reactivacions conegudes i els camps obligatoris i recomanats per la Directiva INSPIRE, entre d’altres. El segon nivell, “Moviment”, permet emmagatzemar informació de totes les reactivacions conegudes, així com el tipus i data de la reactivació, les causes que l’han desencadenat, la profunditat del trencament, les afectacions o danys que ha produït, si el moviment s’ha instrumentat, les mesures correctives realitzades, i també les referències bibliogràfiques, i imatges i esquemes representatius. En el tercer nivell, “Dades del moviment”, s’emmagatzemen dades específiques que recullen informació referent a les dimensions, activitat, i a les litologies i cobertes del sòl involucrades. En la Figura 4 es mostra el model de dades, amb totes les relacions entre les taules diccionaris i la seva cardinalitat.

Figura 4. Model de dades simplificat de la base LLISCAT.

Les dades espacials s’estructuren en tres taules, una per a cada geometria (punt, polígon i arc). Per garantir la coherència de la codificació i de la simbolització de la informació geogràfica entre els diferents productes de l’ICGC aquesta es realitza seguint les especificacions tècniques de la Base de dades del Mapa per a la Prevenció de Riscos Geològics 1:25.000 (ICGC, 2016).

4. Configuració del sistema

Actualment el sistema és format per dos nivells en un entorn client-servidor (Figura 5). El Sistema Gestor de Bases de Dades (SGBD) emmagatzema tota la informació i estableix el model lògic del propi Sistema d’Informació Geogràfic (SIG), permetent emmagatzemar les dades amb component geogràfic (georreferenciades). L’aplicació d’escriptori permet l’edició i creació de les dades alfanumèriques així com l’explotació, extracció de dades i elaboració d’informes.

Segons aquesta configuració, el model de dades de LLISCAT s’ha implementat en una base de dades PostgreSQL amb el mòdul PostGIS, aquest últim és qui aporta les funcionalitats espacials a la base de dades.

La introducció i consulta de la informació s’ha realitzat mitjançant dues interfícies basades en dues eines d’escriptori, d’una banda Microsoft ACCESS que ha permès crear de manera ràpida una sèrie de formularis d’entrada per a l’emmagatzematge, consulta i actualització de la informació alfanumèrica (Figura 6), i d’altra banda, QGIS per a la creació, actualització i visualització de la informació espacial.

Figura 5. Arquitectura de tres nivells orientada a serveis.

L’aplicació d’escriptori, per a l’entrada de les dades alfanumèriques és format per 13 formularis. A la Taula 1 es presenta l’estructura dels formularis d’entrada, en funció dels tres nivells d’informació en els quals s’ha jerarquitzat el model de dades, i els seus diccionaris associats.

Figura 6. Formulari d’entrada de les dades referents al fenomen.

A la Figura 7 es presenta, a tall d’exemple, la interfície gràfica SIG desenvolupada per a la incorporació dels components geomètrics de la base de dades. A la part inferior esquerra es pot observar com s’han estructurat les geometries, i també el llistat dels codis i de les simbologies a utilitzar. Al centre de la imatge es pot observar la cartografia d’un dels fenòmens inventariats. En aquest cas particular es presenta la cartografia d’una esllavissada, formada per dos tipus de geometries, la cicatriu i la trajectòria de la massa desplaçada (arcs) i el dipòsit del material mobilitzat (polígon).

Figura 7. Aplicació d’escriptori de la part cartogràfica.

Taula 1. Estructura dels formularis i diccionaris en funció dels tres nivells d’informació.

5. Conclusions

Es presenta una base de dades que emmagatzema, gestiona i facilita l’accés a la informació sobre l’inventari de moviments del terreny a Catalunya.

L’inventari permet crear el catàleg de fenòmens complet en el temps i a l’espai, amb els paràmetres necessaris per realitzar avaluacions de la perillositat enfront dels diferents tipus de moviments del terreny i l’impacte socioeconòmic que produeixen sobre el territori.

LLISCAT proporciona informació de base per a realitzar millors polítiques de planificació i d’ordenació del territori, i també per abordar noves estratègies en la prevenció, protecció i correcció davant els moviments del terreny.

Dues de les novetats més importants incorporades al LLISCAT han estat, d’una banda, poder emmagatzemar les diferents reactivacions que es produeixin d’un fenomen, permetent diferenciar els diferents esdeveniments. I d’una altra, la incorporació del component espacial multielement, permetent connectar la part alfanumèrica a la cartografia.

S’ha adaptat el model de dades als requisits marcats per la directiva INSPIRE amb l’objectiu que LLISCAT sigui compatible i interoperable en un context comunitari europeu i transfronterer.

LLISCAT s’ha implementat sobre un sistema de gestió de bases de dades relacionals orientades a objectes, i de codi lliure PostgreSQL amb PostGIS. L’accés a la informació s’ha realitzat mitjançant dues interfícies basades en eines d’escriptori que es connecten amb la base de dades del servidor.

Referències

CREAF (2005-2007). Mapa de cobertes del sòl. Centre Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals.

Cruden, D. M., Varners, D. J. (1996). Landslide types and processes. A: Landslides. Investigation and mitigation. Turner and Schuter Eds. Special rep. 247. Trans. Reserarch Board. Nat Academy Press. U.S.A. Chapter 3.

Glade, T.; Anderson, M.; Crozier, M. (ed.) (2005). Landslide hazard and risk. John Wiley & Sons.

González, M., Pinyol, J., Oller, P. (2016). The geological multi-hazard map of Catalonia. A user-friendly tool for land use planning and management risk. A: Landslides and Engineered Slopes. Experience, Theory and Practice – Aversa et al. (ed.) © 2016 Associazione Geotecnica Italiana, Rome, Italy, ISBN 978-1-138-02988-0. 999-1002 pàg.

Hürlimann, M., Vaunat, J.,  Oorthuis, R., Lloret, A.,  Moya, J., Puig, C., Buill, F., Nuñez, A., Romero, E., González, M., Pinyol, J., Abancó, C., Martínez, J., Raïmat, C., Copons, R. (2017). Pérdida de suelo en laderas bajo cambio climático. Procesos físicos, modelación predictiva y posibles estrategias de mitigación – El proyecto de investigación “SMUCPHY”. A: Proceedings del IX Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables. Santander, juny 2017.

ICGC (2016). Especificaciones técnicas de la Base de dades del Mapa per a la prevenció dels riscos geològics 1:25.000 (MPRG25M) v1.0. Comissió de Coordinació Cartogràfica de Catlunya. Desembre 2016.

ICGC (2015). Conveni de col·laboració DARPAMN-IGC. Inventari d’esdeveniments documentats pel Cos d’Agents Rurals. Any 2014. AP-0009/2015

ICGC (2016). Conveni de col·laboració DARPAMN-IGC. Inventari d’esdeveniments documentats pel Cos d’Agents Rurals. Any 2015. AP-0001/2016

ICGC (2017) Conveni de col·laboració DARPAMN-ICGC. Inventari d’esdeveniments documentats pel Cos d’Agents Rurals. Any 2016. AP-0003/17.

IGC (2009). Informe sobre la recuperació d’informació de riscos naturals en època històrica per a la reconstrucció paleoambiental a partir de fons documentals. Núm.: AP-120/09.

IGC (2011). Cerca d’informació de riscos geològics en fonts documentals històriques. Comarques del Berguedà, la Cerdanya, el Ripollès i la Garrotxa. Núm.: AP-067/10.

IGC (2012). Conveni de col·laboració DARPAMN-IGC. Inventari d’esdeveniments documentats pel Cos d’Agents Rurals. Any 2011. Núm.: AP-034/12.

IGC (2013a). Conveni de col·laboració DARPAMN-IGC. Inventari d’esdeveniments documentats pel Cos d’Agents Rurals. Any 2012. Núm.: AP-005/13.

IGC (2013b). Recopilació i anàlisi de les dades dels projectes de cerca d’informació de riscos geològics en fonts documentals històriques. Núm.: AP-020/12.

IGC (2014). Conveni de col·laboració DARPAMN-IGC. Inventari d’esdeveniments documentats pel Cos d’Agents Rurals. Any 2013. Núm.: AP-095/13.

IGC-ICC, 2010. Atles geològic de Catalunya. Institut Geològic de Catalunya – Institut Cartogràfic de Catalunya. Barcelona 2010.

INSPIRE “Infrastructure for Spatial Information in Europe” (2007/2/CE de 14 de marzo de 2007). Guía técnica de zonas de riesgos naturales (http://inspire.ec.europa.eu/data-specifications/2892).

Mather, A. E., Griffiths, J. S., Stokes, M. (2003). Anatomy of a ‘fossil’ landslide from the Pleistocene of SE Spain. A: Geomorphology 50, 135-149.

Oller, P., Marturià, J., González, J. C., Escriu, J., Martínez, P. (2005). El servidor de datos de aludes de Cataluña, una herramienta de ayuda a la planificación territorial. A: Proceedings del VI Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables. Valencia, juny 2005.

Ramisa, J. (2016). Sistema d’Informació de moviments del terreny de Catalunya (LLISCAT). Projecte del Màster de Tecnologies de la Informació Geogràfica (MTIG). Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).