管理洪水风险的土地信息系统

管理洪水风险的土地信息系统引用此版本：罗穆阿尔多·德·巴罗斯·科雷亚。管理洪水风险的土地信息系统：在普拉亚（佛得角）的环境研究阿维尼翁大学法语。NNT：2019AVIG1198。电话：02886527HAL ID：电话-02886527https://theses.hal.science/tel-02886527提交日期：2020年HAL是一个多学科的开放存取档案馆，用于存放和传播科学研究论文，无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构，也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire阿维尼翁大学博士论文第537号博士学校文化与遗产专业：经济、自然、人文和区域地理实验室：UMR ESPACE 7300 CNRS提交人罗穆阿尔多·德·巴罗斯·科雷亚一种管理洪水风险的土地信息系统普拉亚（佛得角）于2019年12月18日在评审团面前公开答辩，评审团成员包括：M.库尼亚·卢西奥科英布拉大学教授（葡萄牙）报告员戴维·保罗-安尼克格勒诺布尔阿尔卑斯大学教授，UMRPACTE报告员M. 约翰尼·杜维内特MCF-HDR、阿维尼翁大学、UMR ESPACE论文联合主任M. 格拉斯兰·洛伊克阿维尼翁大学UMR ESPACE教授论文指导M.莱昂·弗雷德里克教授，大学。保罗·瓦莱里-蒙彼利埃3号，UMRGRED检查员普罗维托罗·达米安CNRS研究员，UMR Géoazur审查员3摘要摘要3总结4摘要5感谢7.符号和缩写8一般介绍第一部分-佛得角，特别是普拉亚的洪水风险：一个迟来的社会问题19第一部分导言第1章..............................................................................................................................................................第2章..............................................................................................................................................................第三章............................................................................................................................................................中期结论105第二部分-利用.............................................................................................第二部分导言第4章-为什么要提出具有空间参考的土地信息系统（SIF）？.............................................................. 109第5章-系统设计和初步结果141一般性结论和建议185参考书目189材料表插图列表198表200附件2014摘要与气候变化有关的极端事件已成为一个主要的研究课题，特别是因为损害（经济、人、社会和环境）的代价，对国内生产总值产生负面影响，最贫穷国家遭受的损失最大。在更局部的层面上，佛得角首都普拉亚市面临着不同的灾害，特别是快速洪水，这是7月至8月期间暴雨后发生的灾害，而且往往会加剧。这些洪水，加上对风险地区城市化地区的征服，特别是谷底和陡坡地区，增加了居民的暴露水平。后者也很脆弱，因为有些人生活在不稳定的秘密栖息地。面对这种情况，本研究建议创建和部署一个具有空间参考的地籍土地信息系统原型，以提出建筑物面临快速洪水的风险指数，并增加土地管理方面的知识。该系统围绕两个方面构建：一个"移动gisweb"组件，允许从现场以电子方式收集数据，从而促进家庭参与评估其风险和自身脆弱性的过程"工作站"，允许处理和传播为此，使用了html、JavaScript和CSS语言以及开源技术（Google API、PostgreSQL/PostGIS、PHP语言、OpenLayers 3、QGIS软件、Geoserver），使该工具既可移植又可操作。从调查的样本中可以看出关键词：脆弱性、风险、土地信息系统5摘要洪水风险管理地籍信息系统。佛得角普拉亚的实验与气候变化有关的极端灾害已成为一个日益增多的研究课题，特别是由于损害成本（经济、人、社会和环境），对国内生产总值产生负面影响，最贫穷国家遭受的损失最大。在当地，佛得角首都普拉亚市面临着各种灾害，特别是山洪暴发。这些灾害发生在7月至8月之间，随后下大雨，并趋于加剧。这些洪水，加上城市化地区在高风险地区、谷底和陡坡地区的征服，增加了居民的暴露水平。较晚的也是脆弱的，因为有人生活在不稳定的非法栖息地。针对这种情况，本研究建议建立、测试和部署一个具有空间参考的地籍土地信息系统原型，提出建筑物面临快速洪水风险的指标，并增加土地管理部门的知识。该系统围绕两个方面构建：一个是"移动gisweb"组件，允许从现场收集电子数据，从而促进家庭参与评估其自身风险和脆弱性的过程，同时允许现场收集;另一个是"工作站"组件，允许处理和传播风险信息，同时考虑城市一级的风险管理。为此，使用了html 、 JavaScript 和 CSS 语 言 以 及 开 源 技 术 （ Google API 、 PostgreSQL/PostGIS 、 PHP 、OpenLayers 3、QGIS软件、Geoserver）来使该工具可移植和可操作。根据所调查的样本，面临快速洪水的住房风险程度很高（33%），这是由于建筑物的地理和环境脆弱性，加上家庭的社会经济不安全。关键词：漏洞、风险、地籍信息系统。评估7谢谢你在佛得角和阿维尼翁之间度过了漫长的八年之后，我意识到论文绝不是一项孤独的工作。在这次冒险中，我遇到了许多人，他们的慷慨和支持对我的方法至关重要。首先，我要感谢Loïc Grasland教授，他信任我，接受了我进入UMR ESPACE实验室。M.这些年来，Loïc Grasland一直在心理和语言层面上支持我，教我如何穿越沙漠。我将永远感谢他所有的教导、建议和支持，最重要的是他的耐心。没有他的无条件支持，这篇论文就不可能成功。感谢Johnny Douvinet教授接受了论文的共同指导，感谢他的建议和批评，这对我很有帮助。我想真诚地感谢他给我的所有教导。我还要感谢同意参加我的评审团的地理学教授和研究人员。特别感谢我的前报告员M.科英布拉大学的Lucio CunhaM.弗雷德里克·莱昂（Frédéric Leone）和达米安·普罗维托洛（Damienne Provitolo）对手稿进行了仔细的阅读，也许有点费力，并进行了我感谢法国政府为这篇论文提供了部分资金，他们的支持是决定性的。感谢文化服务和文化行动部的负责人，特别是M. Mathiew Gardon Mollard、Graziella Neves-ForteCanihac女士和Marie-Thérèse Tavares女士，感谢他们相信并在经济上支持这篇论文，当然也不要忘记法国校区的出色支持。我要感谢我在UMR Espace 7300 CNRS实验室的同事们，感谢他们分享的时刻和夜晚。感谢ED 537博士学校的所有人和所有行政部门对本论文项目的友好欢迎和支持。我还要感谢科英布拉大学的卢西奥·库尼亚教授，他在撰写论文时提供了非常有用的建议和批评。感谢我在Uni CV的同事Domingos教授，他几次代替我去法国短期停留。我感谢地理和空间规划专业的学生，他们进行了实地数据收集，特别是UNI CV计算机科学课程的学生Gerson和Ricardino，感谢他们在系统编码方面的支持，感谢他们的交流和许多小时的讨论。最后，我要感谢我在法国和佛得角的家人，感谢他们对我博士工作的情感和物质支持。感谢我的妻子和我的孙子，弗朗西斯科，出生在这篇论文的开始，谁忍受了我所有这些年的缺席。最后，我非常真诚地感谢那些我没有提到的人8首字母缩略词和缩写奥吉：城市地区的非法起源B.O. ：官方公告可信度：灾害流行病学研究中心NOSI：国家信息系统业务中心EM-DAT紧急事件数据库/紧急粮农组织：联合国农业基金会LMITS：信息管理INGT：佛得角国家领土管理研究所INMG：国家气象和地球物理研究所（佛得角）伊妮达：佛得角国家农业研究所女士们：土地管理领域模型PD：详细的城市规划PEM：市政应急计划PDM：市政总体规划RGPH：人口和生境总普查RRD：减少自然灾害和风险EROT：区域土地利用规划方案SMPC：市民防局SNPC：国家民事SNPC：国家民事SIF：土地信息系统SIM卡：市政信息系统坐着：领土信息系统西拉：库存和风险评估系统联合国减灾战略：联合国减少灾害风险办公室联合国减少灾害9一般介绍研究背景自然灾害的发生与气候变化有关，但也是公共政策、个人决定（不适应领土情况）或集体战略的结果，在所有情况下都造成人员和经济损失，对国家预算造成重大影响。在发展中国家和小岛屿国家，这种损失是巨大的，由于城市蔓延，这些国家的脆弱性正在增加，而政府对城市蔓延的控制也很差。从20世纪下半叶开始，发展中国家城市人口的指数增长导致了对城市住房的巨大需求，而公共当局一直在努力满足这一需求。与其他发达国家一样，这种城市扩张导致了风险地区的消费。因此，管理自然风险需要对领土的所有方面有详细的了解，必须了解灾害和暴露问题以及固有的脆弱性和复原力。具体而言，一些研究人员已经证明了将地理空间信息、空间数据库、开源工具和移动 设 备 或 网 络 技 术 现 在 使 得 能 够 L’intégration des technologies web peut par ailleurscompenser le manque de séries historiques ou l’absence de données quantitatives, d’autantplus dans les Pays en Voie de更具体地说，这项研究的重点是在数据有限、难以利用的情况下评估对快速洪水的脆弱性。如果可以使用水文建模工具（用于估计洪水高度或运动学），则可以使用这些工具来划定洪水区的空间足迹。10例如，在"洪泛平原"等地貌背景下，小支流和山溪就不一样了。然而，正是在这些响应非常短的地区，洪水可能突然而猛烈地发生（Borga等人，2001年）。（2008年）。那里的影响然而，与危险相关的过程（即径流、溢出、底冲、河岸横向侵蚀、悬浮物质的贡献）之间的永久和持续相互作用2007年; Braud等人，2014年）。研究中心的介绍和理由佛得角是一个群岛岛国，面对某些灾害，如快速洪水或干旱，这些脆弱性变得更加严重，而这些灾害的表现越来越频繁。人口为491，683人（根据公里2.L’archipel du Cap-Vert se localise entre les 15因此，该国位于萨赫勒地带，年平均降雨量低且不规则（Amaral，1964年）。这种情况对自然环境构成越来越大的威胁，由于土壤侵蚀加剧，自然环境正在恶化。但灾害只会暴露出其他潜在的脆弱性，如一些当地居民的贫困或不稳定的条件，在试图减少这些条件之前，有必要了解这些条件。独立后（1975年签署），第一届政府在1990年之前一直负责国家的命运，实施了中央集权的管理制度，同时强调经济发展的三重模式。三个中心（普拉亚、圣维森特和萨尔）已成为公共投资的首选中心。这一政策决定的后果有两个方面：1）城市增长加速，与土地使用规划工具不足有关从人口配额的角度来看，该国是非洲大陆人口最少的10个国家之一。这一数字远远低于中位数，即所有54个国家的居民约为6 867 092人。该国2014年的人均收入为3，593美元（11佛得角的地理位置（在大西洋中部）在各大洲之间的贸易网络中具有战略意义。在这方面，该国能够利用其地理位置，在国家间对话的背景下确立自己的地位。然而，这种有利的地理位置也使该国面临两大自然威胁：干旱和暴雨。该国确实受到撒哈拉沙漠气候条件的严重影响，有时还受到旋风的影响。就气旋而言，发生的可能性随着讨论的进行，将在该国首都普拉亚市一级进行更具体的放大。这座城市位于圣地亚哥岛南部，佛得角群岛南部，由10个岛屿组成，其中9个有人居住。圣地亚哥岛占群岛人口的一半以上（57.7%）（RGPH，2010年），普拉亚市占四分之一以上（26%），因为它是该国的行政、经济和政治中心。因此，存在着一种规模效应，不仅吸引了农村人口，而且吸引了该国其他岛屿的居民，以及来自西非海岸国家的人口。图0.1：佛得角群岛和圣地亚哥岛普拉亚市的位置问题的要素普拉亚市在过去的25年里经历了强烈的空间转型势头，这导致了对建筑用地的高需求。因此，我们正在目睹高风险空间的大量消耗。为了鼓励建设12在这些空间之外的家庭中，向公众提供有关这一主题的信息是很重要的。L’informationsur les risques auxquels les citoyens peuvent prétendre constitue déjà un droit inscrit dans leslois de la République, notamment dans la Constitution de la République除了这一权利外，鉴于佛得角社会的社会、经济和文化演变，对自然灾害知识的需求也在增长然而，对佛得角，特别是普拉亚洪水风险的研究很少。以风险为中心的方法往往比以脆弱性为中心的方法更受青睐。例如，公共研究，特别是一些学术研究和市政总体规划（图0.2），更多地关注对风险的敏感性和倾向，而不是科学文献中定义的风险本身在这些研究中，"风险区域"被指定为物理条件具有限制性的空间部分在普拉亚市的PDM中，被归类为洪水风险的区域然而，对风险地区的研究主要集中在领土的物理参数上，而把人的因素放在次要位置。在这些研究和相关部门的报告中，风险区分类的呈现方式有两个主要的概念问题：1）没有考虑到复原力，即每个人为减少灾害影响而采取的所有措施; 2）漏洞从未得到解决，因为没有基于协调方法的关于该主题的研究由于缺乏关于危害和损害发生率的统计数据，也很难知道人口的实际接触情况。因此，由于佛得角的群岛背景，对风险的思考是非常必要的，特别是因为必须更好地界定对风险地区的预防和预期占领。在气候变化的背景下，与土地使用不受管制的城市空间的高度人类化有关的灾难性事件也是增加岛屿空间脆弱性的因素，从而增加风险。因此，还需要深入了解这些地区面临的威胁，并评估脆弱程度，以便向1见《佛得角共和国宪法》第72条住房权（60）。213资料来源：卡马拉市，2014年图0.2：根据市政总体规划（MIP）绘制的普拉亚市风险图在这一知识生产工作的基础上，还有减轻和预防风险的前景，特别是寻求提高生活在高风险地区的人们的复原力。今天，减少灾害期间遭受的损害的影响似乎是一个不言而喻的目标（正如减少风险办法所建议的那样）。更具体地说，抗灾能力的主要目标是通过加强人们预测、适应和抵御灾害的能力来减少人们的脆弱性。实现这一目标的两个关键条件是：提高认识和采取措施减少脆弱性。如果说气候紧急情况提高了人们对风险的认识，那么在短期和中期受到威胁的地区，这种认识尤其在提高。然而，我们还必须能够瞥见避免灾难的解决办法的前景，因为一方面，关于正在发生的变化及其无法解决的后果的灾难性言论仍然普遍存在，另一方面，即使可以瞥见，大多数行动似乎也超出了有效的范围，除了使人口流离失所的行动。在高风险地区，甚至在高风险地区，在球场的主要河床上建造事实上非法的建筑似乎就是这种情况。14水或在集水区或高地势地区的急流河流的排放锥上。当与异常天气事件结合在一起时，很难想象什么样的措施可以像1999年12月委内瑞拉巴尔加斯悲剧那样促进复原力。在山区，暴雨校正装置（Piton等人，2019年）可以考虑，但这些结构性措施仍排除了风险地区的人口位置。就佛得角而言，特别是普拉亚，人们的认识是真实的，但对风险的看法可能是失败主义的，因为从复原力的角度减少风险的行动是临时的、有限的，而且往往是在家庭的社会经济条件允许的情况下单独采取的。当发生洪水时，它们可能仅限于门槛高度和径流分流。我们将在脆弱性措施中考虑到这一点，但在重大风险面前，这似乎微不足道。这项工作的主要目标是了解人口的风险暴露水平和脆弱性。通过一个尽可能信息丰富和开放的信息系统，它应帮助当局和居民提高对灾害风险和影响家庭的各种脆弱性的认识，预测危机和限制损害，并在存在复原力解决办法的情况下考虑这些办法，如果没有短期措施，在大多数情况下实际上是相当可笑的。认真考虑复原措施的困难与一个主要事实有关，即人口的脆弱性与非法建筑物的位置有关，因为它们位于风险地区。所作的研究假设脆弱性的程度取决于家庭的社会经济条件（Cutter，2003年）因此，对于给定的人口和相同水平的危害强度，最贫困人口的损害往往会增加。自然灾害文献在这方面是令人信服的。人们也可以承认，最贫穷的人有更少的资源来实施缓解措施，以应对洪水。然而，在佛得角这样的贫困背景下，物质损失的程度似乎不能被视为脆弱性的唯一指标，除非将其相对化，因为穷人缺乏基本商品，因此从商品市场价值的角度来看，他们没有太多损失。因此，家庭的经济条件更有可能导致占用风险地区，因为在这些地区，建筑地块的价格较低，甚至是免费的，而且由于所用材料的质量较低，建筑成本也较低。因此，社会脆弱性首先决定了15身体上的脆弱性。我们还承认，公众对所涉及的风险有可接受的了解。由于缺乏手段，她不倾向于生活在一定程度的暴露。尽管如此，个人措施在一定程度上缓解了人口遭受洪水的高风险。因此，脆弱性水平与这种不稳定性。此外，决定洪水脆弱性程度的因素一方面与问题的内在特征有关，另一方面与确定风险的参数以及家庭和当局采取的行为和复原措施有关。Kelman（2003年）和CEPRI（2014年）指出，损害程度总体上与水位上升和淹没时间有关。就佛得角而言，由于没有水文气象站，无法获得与这些参数相对应的数据，因此无法检验这一假设。然而，有一些变量，如与河床的接近程度、地貌背景、在家庭中收集的水位上升信息，以了解灾害因此，有必要从房屋的特征和一些假设的危险参数中推断出潜在的损害。雨水在高坡度土壤上的速度似乎在高冲击破坏中起着重要作用。这是因为洪水携带固体负荷，对建筑物和动产的物理结构造成损害。除了与危害相关的因素外，Vinet（2007年）还指出，与建筑结构、建筑材料、地理位置和地域背景以及居民的社会人口特征相关的因素可能在加剧和减轻损害方面发挥重要作用。如果建筑物位于具有相同物理特征的地点，家庭的社会条件会起作用，并对房屋的脆弱性产生最大的影响，即使这些条件可能会发生变化。请记住，第二，拥有地契的问题决定了属于非正式或正式地区，这显然与其他因素一起对脆弱性产生影响。在这里，我们将集中讨论两个物理因素：与水源的距离和坡度。D’une façon générale, la vulnérabilité des constructions tend à croître en fonction de laproximité aux cours d’eau et dans les zones方法和目标D’un côté, on constate qu’il y a un déficit L’étude la plus approfondie162014年，由Municipia公司领导的一个国际财团在佛得角进行了题为"佛得角综合灾害评估和测绘3"的风险评估它关于洪水风险的结果是有争议的，因为所使用的方法没有考虑到水流造成的干扰。这是因为当洪水泛滥时，使用"亚临界状态"的水文模拟模型不适用。尽管如此，这项研究还是做出了一些有趣的贡献，可能有助于风险管理。面对这种必要性，人们只能同意那些认为脆弱性研究应优先于偶然性的作者的观点。从这个角度来看，问题是：面对洪水的危险，房屋的风险程度是多少？从这一一般性问题中，又出现了四个问题：- 普拉亚市建筑物整体易受洪水灾害影响的决定因素是什么？这里使用的全球脆弱性一词是为了试图-当地人如何看待洪水的风险- 现有的体制和立法框架在多大程度上有助于减少洪水风险？- 在水文数据和损失记录有限的情况下，如何通过空间参考土地信息系统（SIR）了解和管理面临洪水的建筑风险？另一方面，在评估脆弱性时也将考虑到户主的意见，办法是根据在民防领域工作的工程师和技术人员的意见，对一份调查表作出答复，并对各种因素进行加权。由于地籍土地信息系统已经将住房单元作为基本要素，因此在计算脆弱性时，它被如果系统考虑到这一点，公民的参与可以提高对风险和脆弱性水平的认识。他们的意见对家庭领导人或决策者都很重要，以提高对洪水的抵御能力最后，这项工作的目的是设计一个网络工具，使[3]原标题为《预备报告：佛得角的佩里戈西达德》（Relatório Preliminar：Perfil de Perigosidade de CaboVerde）。初步报告：佛得角综合国家灾害概况。版本：1.0，2014年。该报告侧重于绘制全国范围内的8种灾害17另一方面，向公民提供一项网络服务，使他们能够了解自己的脆弱程度和所面临的风险。通过建模获得的定量信息与通过网络收集的定性数据相结合，应有助于提高对风险的认识，从而提高风险管理。因此，人们对论文结构化本论文分为两部分，共5章。第一部分介绍了佛得角和普拉亚的洪水风险问题。第一章介绍了自然灾害的理论和术语框架，以及佛得角和普拉亚在评估自然灾害方面面临的挑战。在讨论更具体的洪水风险之前，它阐述了风险的概念。第二章致力于通过不同的尺度和多个数据库分析损害与不同机构协商的数据补充了我们的分析。第三章更集中地讨论了普拉亚的洪水，以及从物理角度预先决定其发生的背景。正在编制新的数据和统计指标。在第二部分的序言中，还强调了普拉亚市面临洪水风险的建筑物损坏概况第二部分表明，SIF可以成为有助于了解普拉亚市一级环境、社会经济和人类脆弱性的工具。第四章介绍了FSI的概念、原则和功能，并讨论了土地管理需要如何发展以充分发挥其潜力。第五章介绍了我们开发的SIF的设计和建模，并讨论了所获得的结果的预期好处。我们的SIF基于两个模块：一个移动Web组件，提供在线问卷，另一个基于工作站的组件（SIFgRin原型），提供可视化、信息交叉引用和空间分析功能论文的结论更广泛地讨论了1819第一部分-佛得角，特别是普拉亚的洪水风险：令人关切的问题非常晚的