ΔΡΑΣΗ 3.2 – Ανάπτυξη Νέων Εργαλείων και Βελτίωση Πληροφοριακών Υποδομών

​

Η ανάπτυξη της ηλεκτρονικής, της τεχνολογίας και των επικοινωνιών, βελτιώνει τη διάχυση της επιστημονικής γνώσης και της πληροφορίας. Στην περίπτωση των συστημάτων παρακολούθησης της λιθόσφαιρας, λόγω ιδιαίτερων χαρακτηριστικών (αραιά δίκτυα, ποικιλία αισθητήρων, διάφοροι φορείς με ιδιότητα παρόχου/ χρήστη κ.λπ.), η τεκμηρίωση της αξιοπιστίας της πληροφορίας πριν αυτή περάσει στην Πολιτεία ή στο ευρύ κοινό είναι το πρώτο βήμα προς την κατεύθυνση της ορθολογικής της χρήσης προς αποφυγή φαινομένων διασποράς λανθασμένων ειδήσεων ή δημιουργίας πανικού.
 

Τα τελευταία χρόνια στην Ελλάδα αλλά και στην Ευρώπη, για την επίλυση του προβλήματος, υλοποιούνται δράσεις που αφενός ομογενοποιούν τα δεδομένα από παρόχους που χρησιμοποιούν διαφορετική υποδομή (διάφοροι κατασκευαστές οργάνων, διάφοροι μέθοδοι επεξεργασίας των δεδομένων, διαφορετική οπτικοποίηση των αποτελεσμάτων, κ.λπ.), ενσωματώνοντας χρήσιμες πληροφορίες (μεταδεδομένα), οι οποίες στην πράξη τεκμηριώνουν τα δεδομένα και τα αποτελέσματα. Για την υλοποίηση αυτών των δράσεων απαιτείται η συνεννόηση και συνεργασία των διαφορετικών φορέων κάτω από ερευνητικά συνεργατικά σχήματα. Τέτοιου τύπου παραδείγματα στον Ελληνικό χώρο είναι το Ενιαίο Εθνικό Δίκτυο Σεισμογράφων, η αντίστοιχη προσπάθεια για το Εθνικό Δίκτυο Επιταχυνσιογράφων, η ομογενοποιημένη βάση δεδομένων ισχυρής εδαφικής δόνησης HEAD, ενώ στην Ευρώπη η πρόσφατη ερευνητική προσπάθεια EPOS αποσκοπεί στην παροχή υπηρεσιών προερχόμενων από διάφορα δίκτυα παρατήρησης της λιθόσφαιρας από διάφορες χώρες.
 

Λαμβάνοντας υπόψη ότι το έργο HELPOS έχει ως απώτερο στόχο την ενοποίηση/ ομογενοποίηση υποδομών, μεθοδολογιών και δεδομένων ώστε η παροχή της πληροφορίας προς τον τελικό χρήστη, ως προερχόμενη από μεγάλο αριθμό οργάνων παρατήρησης της λιθόσφαιρας, να είναι περισσότερο αξιόπιστη και τεκμηριωμένη, η λειτουργική αξιοπιστία των οργάνων παρατήρησης είναι υποστηρικτική προς αυτή την κατεύθυνση, ενώ σημαντικό ρόλο για τη βιωσιμότητα αυτών παίζει το εξειδικευμένο ανθρώπινο δυναμικό (υποστήριξη, έρευνα) και τα υπολογιστικά συστήματα.
 

Σε πρώτη φάση θα λάβει χώρα η βελτιστοποίηση της ποιότητας της πληροφορίας και η διάχυση της πληροφόρησης μετά από σεισμό, όπως ο αυτόματος προσδιορισμός παραμέτρων, και η ανάπτυξη και πιλοτική εφαρμογή κάποιων apps για εφαρμογές στα κινητά τηλέφωνα, κ.α. Ενδεικτικά αναφέρονται η άμεση πληροφόρηση σταδιακά ανάλογα με την αξιοπιστία της λύσης σε συγκεκριμένους εγγεγραμμένους χρήστες (registered users) (π.χ. Πολιτική Προστασία, Περιφέρειες, Δήμοι) και οι μακροσεισμικές παρατηρήσεις στο ευρύ κοινό (π.χ. EMSC με επιλογή φωτογραφιών – άμεση εκτίμηση έντασης), σε εγγεγραμμένους χρήστες (registered users) με συμπλήρωση ερωτηματολογίου και με αποστολή (uploading) φωτογραφιών από το ευρύ κοινό και ShakeMap results για μηχανικούς, κ.α. Το ΓΕΙΝ/ΕΑΑ θα εργαστεί στην υλοποίηση μιας εφαρμογής κινητών τηλεφώνων συλλογής μακροσεισμικών πληροφοριών. Το λεπτομερές διαδικτυακό πολυγλωσσικό ερωτηματολόγιο που απευθύνεται και στο ευρύ κοινό, θα συμπληρώνεται με ένα σύντομο περιληπτικό ερωτηματολόγιο που θα αποστέλλεται στις συσκευές κινητής τηλεφωνίας σε συγκεκριμένους πιστοποιημένους χρήστες (π.χ. Τ.Υ. Δήμων). Στην εφαρμογή αυτή ο χρήστης θα μπορεί να αποστείλει και φωτογραφικό υλικό με συγκεκριμένες προδιαγραφές που κατευθύνει προς την απόδοση τιμής μακροσεισμικής έντασης και υποβοηθά την αυτοματοποιημένη διαδικασία βαθμολόγησης του διαδικτυακού ερωτηματολογίου. Επίσης η τρέχουσα εφαρμογή κινητής τηλεφωνίας για ShakeMaps (που αναπτύχθηκε από το ΙΤΣΑΚ/ΟΑΣΠ), μπορεί να βελτιωθεί και να επεκταθεί, δεδομένης της ενοποίησης και ενίσχυσης των δικτύων και της βελτίωσης των χαρτών αισθητότητας. Το Εργαστήριο Σεισμολογίας του ΑΠΘ θα εργαστεί στην ανάπτυξη λογισμικού για αυτοματοποιημένη παρακολούθηση σε σχεδόν πραγματικό χρόνο (NRT) εξέλιξης σεισμικών διεγέρσεων και εξαγωγή συμπερασμάτων για πιθανή εξέλιξή τους. Η βελτίωση της αξιοπιστίας της ανάλυσης των σεισμικών δεδομένων, είτε αυτόματα είτε από επιστήμονα σε συνδυασμό με τα κατάλληλα εργαλεία αξιολόγησης, δίνει δυνατότητες εκτίμησης της εξέλιξης μιας σεισμική έξαρσης. Το Εργαστήριο Σεισμολογίας του ΕΚΠΑ θα εργαστεί στη βελτίωση των σεισμικών παραμέτρων ενός καταλόγου σεισμικών παραμέτρων μέσω της κατασκευής τοπικών μονοδιάστατων μοντέλων ταχυτήτων κυμάτων χώρου, με τη μέθοδο της ελαχιστοποίησης των χωροχρονικών σφαλμάτων διαδρομής αυτών σε πρώτο στάδιο, ετεροσυσχέτιση (crosscorrelation) των κυματομορφών τους στο επόμενο στάδιο, και εφαρμογή αλγορίθμων επαναπροσδιορισμού υποκεντρικών λύσεων στο τελικό στάδιο. Ο βελτιστοποιημένος κατάλογος υποκέντρων θα χρησιμοποιηθεί στη σεισμική αντιστροφή, με σκοπό την τρισδιάστατη απεικόνιση της δομής των ταχυτήτων κυμάτων χώρου για τις περιοχές Δυτικής και Κεντρικής Ελλάδας καθώς και επί μέρους υπο-περιοχών του σύγχρονου Ελληνικού ηφαιστειακού τόξου. Στόχος είναι η αναγνώριση τεκτονικών και ηφαιστειο-τεκτονικών δομών, τοπικής έως μέσης κλίμακας, καθώς και η μελέτη αλληλεπίδρασης αυτών με ρευστά στις προαναφερθείσες περιοχές. Το Εργαστήριο Σεισμολογίας του Πανεπιστημίου Πατρών θα εργαστεί στη βελτίωση του λογισμικού ISOLA, για τον προσδιορισμό του τανυστή σεισμικής ροπής των σεισμών. Το λογισμικό θα τροποποιηθεί έτσι ώστε να είναι ευκολότερη η καθημερινή του εφαρμογή. Το λογισμικό ISOLA χρησιμοποιείται από πολλούς φορείς στο πλαίσιο της ανάλυσης της καθημερινής σεισμικότητας μιας περιοχής (π.χ. στο Γεωδυναμικό Ινστιτούτο, στο Εργαστήριο Σεισμολογίας του Παν. Πατρών, στο University of Tehran, στο Servicio Geologico Colombiano). Το λογισμικό αποτελείται από κώδικα σε Matlab, για τη δημιουργία του γραφικού περιβάλλοντος, την επεξεργασία των δεδομένων, κ.λπ., και από κώδικα Fortran για τους μαθηματικούς υπολογισμούς που είναι απαραίτητοι, π.χ. υπολογισμός συναρτήσεων Green, αντιστροφή, κ.λπ. Με τον τρόπο αυτό είναι αρκετά φιλικό στο χρήστη χωρίς να υστερεί σε ταχύτητα υπολογισμών. Μπορεί να εφαρμοστεί σε τοπικά και περιφερειακά δεδομένα.

Σε δεύτερη φάση θα γίνει εύκολη πρόσβαση σε υποδομές και δεδομένα. Θα δημιουργηθεί διαδικτυακή πύλη, ενσωματωμένη στην παρούσα ιστοσελίδα του HELPOS, με διάφορες πληροφορίες ως αποτέλεσμα στατιστικών δεδομένων, π.χ. χάρτες με επιρροή – επιπτώσεις σε πληθυσμό, σημαντικές υποδομές, μνημεία, δημόσια κτήρια και άλλες περιοχές ανάλογα με τη σημαντικότητα χρήσης (π.χ. τουριστικές περιοχές, κ.λπ.). Το ΓΕΙΝ/ΕΑΑ θα συμμετέχει σε αυτή τη δράση με το σχεδιασμό, την ανάπτυξη και την κατασκευή ενιαίας συσκευής η οποία θα αποτελείται από καταγραφικό και συσκευή απομακρυσμένης πρόσβασης και αυτοματοποιημένης παρακολούθησης σταθμού. Το καταγραφικό θα υλοποιεί το λογισμικό SeisComp3 πάνω σε μικροϋπολογιστή χαμηλού κόστους με επεξεργαστή ARM που, με σειριακή επικοινωνία, θα λαμβάνει την καταγραφόμενη εδαφική κίνηση από τον ψηφιοποιητή του σταθμού, θα το αποθηκεύει τοπικά και θα το παρέχει στο δίκτυο μέσω του πρωτοκόλλου Seedlink. Ο μικροϋπολογιστής αυτός θα ελέγχει μέσω των καταλλήλων διακοπτών, και με χρήση web-interface, όλες τις τροφοδοσίες συσκευών στον σεισμολογικό/ γεωδαιτικό σταθμό. Θα παρακολουθεί επίσης και τη διαδικτυακή σύνδεση του σταθμού και θα επανεκκινεί τον δρομολογητή σε περίπτωση απώλειάς της. Το κεντράρισμα των διαφόρων σεισμομέτρων ευρέως φάσματος θα είναι επίσης δυνατό. Οι συσκευές αυτές θα χρησιμοποιηθούν στα δίκτυα του ΕΑΑ βελτιώνοντας την ποιότητα των καταγραφών και μειώνοντας τον χρόνο και το κόστος συντήρησης. Επίσης, το ΓΕΙΝ/ΕΑΑ, χρησιμοποιώντας διαθέσιμα δεδομένα είτε από άλλες υπηρεσίες είτε από τις βάσεις δεδομένων που έχει αναπτύξει από προηγούμενα έργα (π.χ. ΑΣΠΙΔΑ, Ε.Π. Αττική 2007 - 2013), αναπτύσσει διαδικτυακή πύλη με διάφορες στατιστικές πληροφορίες σε σχέση με την επίδραση ενός ισχυρού σεισμού σε πληθυσμιακές ομάδες, δημόσιες υποδομές, κ.λπ.
 

Σε τρίτη φάση θα δημιουργηθούν εφαρμογές έγκαιρης προειδοποίησης ως αποτέλεσμα άλλων δράσεων HELPOS (VS-Virtual Seismologist, PRESTO, κ.λπ.) και θα γίνει πιλοτική εφαρμογή και εκτίμηση της αναμενόμενης χρησιμότητάς τους για τυχόν περιοχές που μπορούν να εφαρμοστούν. Το PRESTo είναι ένα ελεύθερο λογισμικό που απευθύνεται σε διαχειριστές σεισμογραφικών δικτύων, σε φορείς πολιτικής προστασίας και σε ερευνητές σεισμολογίας και τεχνικής σεισμολογίας. Στην περίπτωση που υπάρχει η απαιτούμενη υποδομή (πυκνό δίκτυο, εξυπηρετητής SeisComp3, πρωτόκολλο SeedLink), βασίζεται στην ταχύτατη και συνεχή αξιολόγηση των αφίξεων των σεισμικών κυμάτων από επιταχυνσιογράφους τριών (3) συνιστωσών ή/ και σεισμογράφους, ώστε σε περίπτωση σημαντικού σεισμού να αποσταλεί μήνυμα έκτακτης ανάγκης ή δυνητικών επιπτώσεων σε προεπιλεγμένους χρήστες. Το σύστημα εφαρμόζεται σε διάφορες περιοχές (Ιταλία, Ρουμανία, Ν. Κορέα, Τουρκία) και αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του έργου REAKT. Το ΓΕΙΝ/ΕΑΑ υλοποιεί την εφαρμογή PRESTo στο πολεοδομικό συγκρότημα της Αθήνας έναντι σεισμών ενδιαμέσου βάθους. Οι σεισμοί αυτοί, προερχόμενοι από μέσες επικεντρικές αποστάσεις (>200km), επηρεάζουν τα υψηλόκορμα κτήρια, ενώ η εφαρμογή αξιολογείται ως προς τα χαρακτηριστικά του δικτύου σεισμογραφικών οργάνων για τις περιπτώσεις όπου υπάρχει ικανός χρόνος λήψης αποφάσεων. Η εφαρμογή Virtual Seismologist (VS) είναι μια στατιστική Bayessian προσέγγιση προς την κατεύθυνση της έγκαιρης προειδοποίησης όσον αφορά το μέγεθος, το επίκεντρο και τις αναμενόμενες τιμές της εδαφικής
δόνησης ενός σημαντικού σεισμού. Βασίζεται στις πρώτες αφίξεις και τις μέγιστες τιμές εδαφικής επιτάχυνσης από ένα δίκτυο σεισμογραφικών οργάνων. Το δίκτυο σεισμογράφων και επιταχυνσιογράφων του ΓΕΙΝ/ΕΑΑ θα συνεισφέρει στην εφαρμογή και αξιολόγηση της μεθόδου ως ένα εργαλείο EEW. Το εργαλείο αυτό εφαρμόζεται στην Ελβετία και στις ΗΠΑ. To Εργαστήριο Εδαφομηχανικής, Θεμελιώσεων & Γεωτεχνικής Σεισμικής Μηχανικής θα συμμετάσχει στη διαμόρφωση του υλικού και της μορφής που αναρτάται στη διαδικτυακή πύλη παροχής πληροφοριών, καθώς και τους όρους ανάρτησης του υλικού. Επίσης στη διαμόρφωση και μορφοποίηση των μηνυμάτων έγκαιρης προειδοποίησης ανάλογα με τον τελικό χρήστη. Το ΤΕΙ Κρήτης θα συμμετέχει με αξιολόγηση της χρησιμότητας των μεθόδων και σε άλλες περιοχές ενδιαφέροντος, στις οποίες υπάρχουν οι απαιτούμενες υποδομές.