INTRODUCTION
The coastal zone is defined as “coastal waters (including lands in and under it) and adjacent shores (including waters in and under it), strongly affected by each other and in close proximity to the coastlines of several coastal states and include islands, transitional and tidal areas, salt marshes, wetlands and beaches. ” The coastal areas were among the first to settle in the country and always constituted the main share of the population as a whole. They were the main centers of transport, tourism, leisure, commercial fisheries and other industries. This coastal zone remains the most important segment of the national economy. Various natural hazards regularly exacerbate this coastal zone. Severe meteorological phenomena such as hurricanes, tropical cyclones and even not particularly dangerous for coastal areas, which often leads to damage from strong winds, storm surges, floods and coastal erosion. A tsunami, which is a destructive force, is characterized by potentially destructive floods, are exclusively coastal events caused by marine earthquakes, landslides or volcanic activity. Coastal areas are also exposed to long-term hazards, such as chronic coastal erosion, potential sea level rise and global climate change.
Coastal hazards can significantly affect or alter the natural environment. Their consequences, as a rule, are not considered “catastrophic” if they are not associated with damage to the population and infrastructure. When people and property are not there, hazards are simply natural processes that change the environment. When people and property are present, the impact of hazards is treated differently. The focus is not on natural processes associated with a major event, but rather on catastrophic results that can be measured by lost lives, property damage, and economic and environmental consequences.
The impact of natural disasters is becoming increasingly costly and devastating. The impact of dangerous factors on the environment becomes more devastating, as human development has changed the ability of natural systems to recover from such events. Experts believe that disaster loss statistics continue to grow worldwide due to a combination of factors, which include an increase in the number of dangerous events due to global climate change or natural cyclical trends and increased exposure to people in hazardous areas.
Some reduction in damage from natural disasters around the world can also result from improved monitoring and reporting capabilities in the event of natural disasters, especially in developing countries. However, the increase in losses from natural disasters in the United States seems to be most closely associated with the increase in human exposure in high-risk areas such as the coast of the country.
The United States has an extensive and diverse coastline that supports a disproportionate percentage of the country's population. The population of 451 coastal districts contains a little more than 50 percent of the US population, but makes up only about 20 percent of the total land area in the USA. During the last decade, 17 of the 20 fastest growing counties were located along the coast. In addition, 19 of the 20 most densely populated counties in the country are coastal counties. These coastal counties have an economic advantage due to natural resources, maritime trade and trade. These coastal counties also suffer economic losses due to natural disasters, over-exploitation and exponential population growth. Estimation of both economic benefits and economic losses is briefly discussed as follows.
Economic benefits in the US coastal zone
Nature (May 1997) a group of environmentalists assessed the value of the ecosystem in the coastal zone. According to their estimates, the cost of services for marine ecosystems is about $ 21 trillion per year. According to the magazine Sea Technology, the cost of goods and services sold by the maritime / maritime industry was estimated in 1995 at $ 60 billion a year. Offshore oil and gas production has become very important, and the cost of 1996 was more than $ 8 billion. USA, and the annual production at sea increased. According to the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), in 1995, 77 million pounds (weight of meat) from mollusks were collected from US coastal waters, the cost of docks was $ 200 million.
Current NOAA estimates for recreational uses of US coastal areas include: about 94 million boat and fish annually; the average American spends 10 days on the coast every year; The beaches (with the exception of the coast of the Great Lakes) support 25,500 places of recreation; Over 180 million Americans visited ocean and flood beaches in 1993; Fishery revenues to $ 13.5 billion. USA annually in the USA
economy; Coastal recreation and tourism annually allocate from 8 to 12 billion dollars.
Economic losses in the coastal zone of the United States
Losses in the event of natural disasters in the coastal zone of the United States are currently estimated conservatively at $ 50 billion. US per year. Losses due to natural disasters between 1975 and 1994 are estimated at $ 500 billion. Eighty percent of the losses were caused by meteorological events, and 10 percent were the result of earthquakes and volcanoes. A great earthquake (magnitude 8 or more) did not get stuck in a large metropolitan area after the 1906 San Francisco earthquake. An extreme or catastrophic hurricane (class 4 or 5) has not directly stuck in a large urban area since it hit Miami, Florida, in 1926. However, even without such disasters that can create losses of more than $ 100 billion. The total cost of natural disasters, such as extreme weather, drought and forest fires, is estimated at $ 54 billion per year for the last 5 years, or about $ 1 billion per week. In the United States, the direct cost of repairing damage is on average about $ 20 billion a year, of which more than $ 15 billion is due to tornadoes, hurricanes, floods and earthquakes.
A FEMA coastal erosion study, conducted by the Heinz Center for Science, Economics and the Environment, suggests that approximately 25 percent of homes and other structures within 500 feet of the US coast and the Great Lakes coastlines will be affected by erosion within the next 60 years. Particularly hard hit will be areas along the Atlantic coast and the Gulf Coast, which are expected to account for 60 percent of nationwide losses. The report estimates that spending on homeowners in the United States will be more than half a billion billion dollars a year, and additional development in areas with high erosion will lead to higher losses. Thirty-four floods are reported in Whale County (data source: NDCD and SHELDUS). The total coastline of the Gulf Coast coastline is about 8058 km, of which 3387 km are at very high risk, 1056 km are at high risk, 2968 km are at moderate risk and 547 km are in the low-risk category due to sea level rise. Thus, 42% of the coastline is at high risk, 37% at moderate risk and 8% at low risk (Robert Thieler et al., 2001).
Hurricane Mitch, one of the most powerful and destructive storms experienced in Central America, was stuck between October 26 and November 1, 1998. Category V hurricane, the event was characterized by intense downpours and strong winds, dropping a year of precipitation in less than a week in the region, causing overflow of rivers, floods, landslides and landslides. Thousands of people were killed and left homeless. Mitch caused billions of dollars in damage and abandoned the enormous tasks of reconstruction, which led to the loss of a decade of development efforts in the region.
The Economic Commission for Latin America and the Caribbean (ECLAC) estimates that the direct costs of replacing lost and damaged infrastructure in the region after hurricane Mitch are about $ 5,000 million. USA (Caballeros, 1999).
Recent large-scale disasters such as Hurricane Mitch and Georges, and the earthquake in Armenia, Colombia have demonstrated the vulnerability of society. It is widely recognized that recent population growth, rapid urbanization, and the socioeconomic structure in Central America have increased the vulnerability of these countries to natural disasters.
These disasters faced by prisoners, both natural and anthropological effects, lead to the formation of legislation / laws for management.
Legislation and Basic Operations in the US Coastal Zone
Economic losses and economic income, as such, felt by the inhabitants of the Earth, are reflected in the formation of legislation. This legislation is designed for the sustainable use of available natural resources. When the loss is severe or the gain is intense; laws need to be revised as they are periodically adjusted. Some laws and regulations regarding the US coastal zone were National Environmental Policy Act, Clean Water Act, Marine Protection Act, Research and Sanctuaries, Ocean Dumping Act 1972, Water Development Act 1996, Coastal Management Act the zone of 1972, the Marine Mammals Protection Act of 1972, the Magnuson-Stevens Law on the Conservation and Regulation of Fisheries of 1976, the Law on Endangered Species of 1973, the Act on the Invasive Species of the Nation of the Nation, 1996, the Oil Pollution Act of 1990, Comp Lexical Law on Environmental Protection, Compensation and Responsibility 1980, River and Harbor Law of 1899, Law on Underwater Lands of 1953, Law on Coordination of Fish and Wildlife of 1934, Law on the Fund for the Protection of Land and Water Resources of 1965, The Law on Continental Shelves, the Law on the Conservation and Restoration of Resources of 1976 and the Law on Resources of Coastal Barriers of 1982,
Here, in order to amend these laws, integration into different areas is undertaken and discussed as follows.
RESULTS AND DISCUSSION
Natural hazard assessment
Natural danger is a phenomenon that occurs essentially and is a threat to people, structures or economic assets and can cause a catastrophe. They are caused by meteorological, biological, geological, seismic, hydrological or conditions or processes in the natural environment. Hazard assessment is the process of assessing for certain zones the probabilities of a potential-decreasing occurrence of a given value over a certain period of time. Analysis of the risk assessment results of official and unofficial historical records and qualified interpretation of existing meteorological, topographical, geological, geomorphological, hydrological and landscape maps.
The United Nations Development Assistance Office (UNODC) defines the term “vulnerability” as follows: “The degree of loss for a given element or set of elements at risk as a result of a natural phenomenon with a given magnitude. Scale from 0 (no damage) to 1 (total damage) ". Element vulnerability is usually expressed as a percentage loss (or as a value from 0 to 1) for a given severity level. The measure of loss used depends on the risk element and, accordingly, can be measured as the ratio of the number of people killed or injured to the total population, as the cost of repairs, or the degree of physical damage determined at an appropriate scale.In a large number of elements, such as building material, it can be determined in terms of I share the buildings experiencing a certain level of damage.
Evaluation is an interdisciplinary process used in the proposals, and includes sample surveys and the comparison, evaluation and interpretation of information from various sources regarding direct and indirect losses, short-term and long-term consequences. This includes determining not only what happened, but what assistance may be needed, but also defining goals and how actual assistance can be provided to victims. It requires attention to both short-term needs and long-term consequences.
The United States is becoming increasingly vulnerable to natural disasters, largely due to changes in population size and national wealth. In this regard, people and infrastructure have become concentrated in areas prone to natural disasters. Natural hazards threaten the sustainable development of the United States, destroying years of development effort and investment, placing new demands on society for reconstruction and rehabilitation, and raising development priorities from long-term goals, while pressing needs are being met. For most of the 20th century, the United States greatly spared the cost of a catastrophic disaster. Significant progress has been made in understanding the various impacts that are dangerous to humans and the environment. Numerous research papers have been undertaken after major hazard events in the past few years. Unfortunately, most of these studies are piecemeal and have not been included in any comprehensive disaster loss database.
Natural hazards, such as hurricanes and earthquakes, should not become natural disasters. With proper planning, including proper environmental management, much of the risk can be reduced. The risks associated with natural hazards in the United States are exacerbated by social and environmental trends, such as rapid urbanization and unplanned human settlements, poorly designed construction, lack of adequate infrastructure, poverty and inadequate environmental practices such as deforestation and land degradation.
Given the significant costs associated with a nation’s catastrophic disasters, in recent years the focus has shifted to increasing emergency preparedness and responding to a longer-term long-term focus on reducing disaster losses. Here it requires a quantitative assessment of the vulnerability of natural hazards to the coastal zone. This quantitative assessment of environmental hazards is aimed at minimizing the vulnerability of individuals or communities to future losses from natural disasters. Over the years, progress has been made in reducing the impact of hazards by improving forecasts, forecasts and warnings, especially with regard to meteorological hazards such as coastal storms and flooding. General improvements in the prediction of hurricanes and tsunamis, as well as forecasting the level of the river and lake, were possible using the latest computer simulation technologies. The National Meteorological Service NOAA (NWS) is currently working with several new technological systems that are designed to significantly improve the ability to predict future floods. Despite the fact that there are many methods for assessing vulnerability due to natural hazards in quantitative terms, it is still necessary to recognize the need for scientific and technical information through various disciplines related to hazards and integration. Despite significant progress in research and science related to natural hazards over the past 20 years, as well as improving technology and understanding the dangers associated with natural phenomena, and how to get access to its vulnerability, quantitatively requires the availability of a scientific database in the network real time.
Universities and research institutions (in particular, the National Science Foundation), along with government agencies such as NOAA and the USGS, which support responsibilities related to scientific hazards, have contributed to advancing scientific research in natural disasters. Currently, there is more quantitative information about the origin and behavior of hazardous events, but the concept of integrating the available data sets is lagging.
This study includes the integration of all fields operating in the coastal zone to assess vulnerability. Карты, определяющие подверженные опасности районы на национальном, государственном и местном уровнях, необходимы для обеспечения более полной оценки опасностей с использованием информации о различных явлениях природы, включая прибрежные штормы, наводнения, цунами, ураганы, тайфуны, оползни, лесные пожары, засухи, землетрясения и т. д. Значительная часть этой информации уже существует, но такие вопросы, как интеграция данных, совместимость, шкалы, точность и разрешение, должны быть адресованы, чтобы сделать информацию полезной на местном ровне. Более эффективные методологии и модели также необходимы для проведения оценок уязвимости в опасных условиях, которые могут содержать сильно изменяющиеся местные условия и характеристики. Это требует для конкретных моделей сайта для более точных оценок.
Компьютерные географические информационные системы могут использоваться для анализа информации о рисках и быстрого и легкого представления данных об оценке риска для государственных и местных органов власти. Конкретные модели могли быть сгенерированы с использованием программного обеспечения ГИС. Новые возможности дистанционного зондирования с высоким разрешением могли бы быть рассмотрены для использования при крупномасштабной оценке рисков и уязвимости. Здесь дистанционное зондирование и ГИС должны быть интегрированы и смоделированы для оценки количественной уязвимости естественных опасностей.
Усовершенствования в области мониторинга, сбора данных и обработки данных составляют большую часть достижений, достигнутых в краткосрочном прогнозе погоды. Для улучшения долгосрочного прогнозирования и планирования воздействия на прибрежные районы необходимы лучшие возможности моделирования, а также более глубокое понимание переменных, таких как глобальное изменение климата и повышение уровня моря.
Интеграция / моделирование ГИС для уязвимости к стихийным бедствиям
ГИС является одним из мощных инструментов, которые могут быть использованы для оценки уязвимости, связанной с естественными опасностями (NHV). В связи с этими методами для прибрежной зоны можно было бы провести картографирование природных опасностей и оценку уязвимости. Эти карты помогут властям быстро оценить потенциальное воздействие природной опасности и инициативу соответствующих мер по снижению воздействия. Эти данные помогут планировщикам и лицам, принимающим решения, предпринять позитивные шаги вовремя.
Приложения ГИС в прибрежной зоне разнообразны и основаны на конкретных случаях. (B) мониторинг окружающей среды, (c) моделирование прибрежных процессов, (d) управление судоходными и портовыми объектами, e) прибрежная оценка окружающей среды / опасности, (f) управление прибрежными районами / стратегическое планирование и (g) экологическое моделирование прибрежных районов через ГИС.
Прибрежное картографирование в основном сосредоточено на тематическом картографировании в прибрежной зоне, например картировании концентрации хлорофилла с использованием данных ТМ (Chen et al., 1996). Мониторинг окружающей среды является одной из рутинных задач в ЧРЗ, которая включает мониторинг качества воды, среды обитания / биоразнообразия и пляжных часов. Моделирование воздействия на окружающую среду прибрежных зон в прибрежных зонах включает в себя моделирование эффектов повышения уровня моря (Ruth and Pieper 1994, Grossman and Eberhardt 1992, Zeng and Cowell 1998, 1999, Hennecke, 2000), оценка вмешательства человека на береговой линии (Huang et al., 1999), использование исторических данных для прогнозирования изменения береговой линии (Sims et al., 1995) и исследование морфодинамики пляжа (Humphries and Ligdas, 1997). Существуют две другие подкатегории применения опасностей, а именно краткосрочные и долгосрочные задачи. Первым примером является мониторинг и прогнозирование разлива нефти (Belore, 1990), в то время как последний демонстрируется оценкой риска / уязвимости прибрежных районов из-за изменения климата (Lee et al., 1992, Sims, et al., 1995; Deniels et al. 1996, Hickey et al., 1997, Zeng and Cowell 1999, Hennecke et al., 2000, Esnard et al., 2001). Прибрежное управление / стратегическое планирование включают оценку устойчивости окружающей среды, социальной и экономической ответственности. Вышеупомянутые исследования, проведенные в прибрежной зоне, должны быть интегрированы с использованием дистанционного зондирования и ГИС для анализа.
Категории ГИС-приложений в прибрежной зоне могут быть в целом разделены на три уровня.
a) Уровень 1: в качестве инструментов управления данными и картографирования,
b) Уровень 2: в качестве базовых инструментов анализа данных и картографирования;
c) Уровень 3: инструменты поддержки принятия решений (моделирование / моделирование).
Большинство нынешних реализаций прибрежных ГИС все еще находятся на Уровне 1 и Уровне 2. Ожидается, что реализация уровня 3 будет быстро расти в ближайшем будущем, поскольку постоянное совершенствование функций ГИС и более удобный интерфейс станут доступными на рынке. Доказательства для изучения применения количественной оценки уязвимости уровня 3 для естественной опасности должны быть приняты.
Ниже приводятся два базовых подхода / анализа, которые должны соблюдаться для разработки геопространственной базы данных.
Комплексный подход:
а) интеграция различного уровня применения,
б) интеграция вектора и растра (данные и функции)
c) интеграция знаний различного опыта и
г) интеграция различных масштабов во времени и пространстве.
Из-за характера интеграции приложения ГИС должны учитывать долгосрочную интеграцию. Это включает в себя вертикальную интеграцию, которая включает в себя различные уровни применения (и потенциала) и горизонтальную интеграцию, которая включает в себя другие группы интересов. Поэтому проблемы должны решаться с помощью проектирования баз данных, обмена данными с инструментами (функции анализа) и обмена опытом.
Многокритериальный анализ
a) контроль нескольких факторов
Так как прибрежная система имеет сложную иерархическую структуру с многокоэрцитивным воздействием на каждую из подсистем, отсутствие материального аспекта исследуемой системы, многовариантный анализ является важным методом в прибрежной среде.
б) многодисциплинарный подход к решению. Помимо множества факторов, существует несколько групп интересов прибрежного сообщества, поэтому хорошие решения любых прибрежных проблем могут быть получены только из многодисциплинарного подхода.
Результат анализа
I. Историческая информация в реальном времени в отношении стихийных бедствий будет собираться с помощью спутникового дистанционного зондирования, аэрофотоснимков и других обычных средств и интегрирована с СУБД ГИС. Это приводит к интенсивной геоинформации.
Ii. Благодаря методу моделирования и использованию СУБД ГИС мы можем оценить вероятность возникновения конкретной природной опасности в будущем и оценить интенсивность и вероятный уровень воздействия.
Каждый природный риск будет оцениваться по трем характеристикам:
1. Вероятность возникновения, т. Е. Ожидаемая частота;
2. Вероятный диапазон воздействия, т. Е. Предсказуемый размер и местоположение воздействия; and
3. Вероятный уровень воздействия, т. Е. Расчетный потенциал прочности и повреждения.
III. Уровень серьезности стихийных бедствий будет определяться количественно с точки зрения величины возникновения в целом (параметра события) или с точки зрения влияния, которое это событие будет иметь в конкретном месте (параметр сайта).
Внутривенно Для количественной уязвимости естественной опасности необходимо добавить некоторое значение веса в столбец атрибутов (наклон, геология подповерхности, текущее действие, действие волн, метеорология, действие ветра и т. Д.). Значения, которые будут указаны в столбцах атрибутов, могут быть вычислены с помощью уравнения 1, смоделированного в среде ГИС.
Естественная опасность = (Wgeology + Wslope + Wwind + Wmeteo + Wsiesmisivity
+ Wgeomorphology + Wetc ...) (1)
Основываясь на приведенной выше формуле, можно было бы получить значения уязвимости для естественной опасности, щелкнув по любым земельным участкам с карты прибрежной зоны. Такие значения не будут иметь значения для конечных пользователей. Чтобы сделать результат более приемлемым, должен быть создан отдельный домен, в котором результирующие значения будут разделены на три класса: зоны с очень высокой, высокой, умеренной и низкой опасностью
Класс веса:
Значения ниже 30 Площадь с низкой опасностью
Значения между 30-40 Умеренная зона опасности
Значения между 40-50 областями повышенной опасности
Значения между 50-60 очень высокой зоной опасности
План развития смягчения опасности должен быть разработан, и он будет обладать этими пятью шагами -
o выявление природных опасностей, которые могут повлиять на сообщество,
o оценка уязвимости сообщества к стихийным бедствиям,
o оценка способности сообщества реагировать на стихийное бедствие,
o оценка текущей политики сообщества и таинств, которые влияют на смягчение опасности, и
o разработка стратегий снижения опасности, которые могут быть реализованы для снижения будущей уязвимости.
VI. Используя все вышеперечисленные факторы, модели конкретных объектов для оценки уязвимости к природным рискам могут быть сгенерированы с использованием ГИС для прибрежной зоны США. Это послужит вкладом в дальнейшую поправку к законодательству, касающемуся прибрежной зоны США.
CONCLUSION
Прибрежные страны США обладают экономической выгодой благодаря природным ресурсам, морской торговле и торговле и экономическим потерям в результате стихийных бедствий, чрезмерной эксплуатации и экспоненциального роста населения. Около 80 процентов потерь было вызвано метеорологическими событиями, а 10 процентов - землетрясениями и вулканами. Чтобы свести к минимуму потери из-за естественной опасности, используется методология геопространственной базы данных на основе компьютерных данных для поиска информации о стихийных бедствиях и предоставления национальных данных оценки риска государственным и местным органам власти. Для прибрежной зоны США были предложены модели для конкретных объектов, объединив программное обеспечение ГИС и дистанционное зондирование с высоким разрешением для количественной оценки крупномасштабных рисков и уязвимости. Это исследование моделирования также может быть применено к развивающимся странам, таким как Индия, Пакистан, Шриланка и т. Д. Для оценки уязвимости к природным рискам в их прибрежных зонах.
