SVEUČILIŠTE U ZAGREBU GEODETSKI FAKULTET Diplomski rad MODERNE TEHNOLOGIJE U FUNKCIJI PAMETNIH GRADOVA Lovro Šlabek, univ. bacc. ing. geod. et geoinf. Zagreb, 2016.
I. Autor Ime i prezime : Lovro Šlabek Datum i mjesto rođenja: 03. listopada 1992., Zagreb, Hrvatska II. Diplomski rad Naslov: Moderne tehnologije u funkciji pametnih gradova Mentori: doc. dr. sc. Vesna Poslončec-Petrić i prof. dr. sc. Stanislav Frangeš Voditelj: doc. dr. sc. Vesna Poslončec-Petrić III. Ocjena i obrana Datum zadavanja zadatka: 17. siječnja 2016. Datum obrane: 01. srpnja 2016. Sastav povjerenstva pred kojim se brani rad: 1. doc. dr. sc. Vesna Poslončec-Petrić 2. prof. dr. sc. Stanislav Frangeš 3. prof. dr. sc. Željko Bačić
Zahvala Veliku zahvalnost dugujem svojoj mentorici, doc. dr. sc. Vesni Poslončec-Petrić koja mi je omogućila svu potrebnu opremu i podatke te pomogla svojim savjetima i primjedbama pri izradi ovog diplomskog rada. Zahvaljujem se mentoru prof.dr.sc. Stanislavu Frangešu na komentarima i ispravcima. Također se zahvaljujem svim prijateljima, prijateljicama i kolegama, koji su uvijek bili uz mene i bez kojih razdoblje mog studiranja ne bi bilo tako lako i zabavno. Na kraju najveće hvala mojoj obitelji i posebno mojim roditeljima bez kojih sve ovo što sam do sad postigao ne bi bilo moguće.
Moderne tehnologije u funkciji pametnih gradova Sažetak: Pametni gradovi su gradovi koji teže razvoju cjelovitih i održivih gradova, a cilj im je omogućiti veću kvalitetu ljudskog života i zaštitu okoliša. Najizraženiji primjeri nefizičkog zagađenja su svjetlosno i zvučno zagađenje. U ovom radu se kao primjer zagađenja uzelo zvučno zagađenje, koje je vrlo izraženo u urbanim područjima. Buka je praćena pomoću Noise tube aplikacije s ciljem uključivanja građana u masovno prikupljanje podataka. Na temelju tih podataka je izrađena dinamička karta buke u otvorenom programu QGIS. Podaci su ispitani s obzirom na prostornu i točnost mjerenja buke. Ključne riječi: pametni gradovi, buka, Noise tube, dinamička karta buke, točnost Modern technologies in securing smart cities Abstract: Smart cities are cities which want to develop complete and sustainable cities. Their goals are to enable higher quality of life and environmental protection. The most distinctive examples of non-physical pollution are light and noise pollution. In this work the example of pollution is noise pollution which is pronounced in urban areas. The noise is measured using Noise tube applications in order to include citizens in the mass collection of data. Based on these data is made dynamic noise map in the open software QGIS. Accuracy of data were tested for spatial and noise measurement. Key words: smart cities, noise, Noise tube, dynamic noise map, accuracy
Sadržaj 1. Uvod... 7 2. Pametni gradovi... 9 2.1. Pametni gradovi u svijetu... 10 2.2. Pametni gradovi u Hrvatskoj... 13 3. Buka... 15 3.1. Zagađenje bukom... 15 3.2. Indikatori buke... 16 3.3. Instrumenti za mjerenje buke... 16 3.4. Dopuštena razina buke s obzirom na okolinu... 18 4. Karte buke... 22 4.1. Vrste karata buke... 22 4.1.1. Strateške karte buke... 23 4.1.2. Akcijski planovi... 27 4.1.3. Konfliktne karte buke... 28 4.2. Karte buke u Hrvatskoj... 28 4.2.1. Strateška karta buke grada Zagreba... 29 4.2.2. Strateška karta buke grada Splita... 29 4.2.3. Strateška karta buke grada Rijeke... 30 4.2.4. Strateška karta buke grada Kutine... 31 4.3. GIS preglednik strateških karata buke... 32 5. i-scope projekt... 33 5.1. Usluga procjene solarnog potencijala... 33 5.2. Usluga praćenja buke kartiranjem uz pomoć aplikacije... 34 5.3. Usluga poboljšanja mobilnosti građana... 35 5.4. Noise tube... 36 5.4.1. Izgled aplikacije... 37 5.4.2. Priprema za korištenje... 37 5.4.3. Mjerenje aplikacijom... 38 5.4.4. Tehnički zahtjevi... 39 6. Dinamička karta buke dijela grada Zagreba izrađena masovnim prikupljanjem podataka. 40 6.1. Područje koje dinamička karta obuhvaća... 40
6.2. Prikupljanje podataka... 40 6.3. Obrada podataka... 40 6.4. Vizualizacija podataka... 41 6.5. Analiza podataka i karata... 46 7. Točnost prikupljenih podataka... 47 7.1. S obzirom na lokaciju... 47 7.2. Usporedba službenih i masovno prikupljenih podataka... 49 8. Zaključak... 52 9. Literatura... 53 9.1. Popis korištenih internetskih izvora... 54 10. Prilozi... 56 10.1. Sadržaj priloženog medija... 56 10.2. Popis slika... 56 10.3. Popis tablica... 58 10.4. Popis grafova... 58 11. Životopis... 59
1. Uvod Danas, zahvaljujući povećanoj globalizaciji, odnosno kulturnoj, ekonomskoj i političkoj povezanosti na globalnoj razini, čak 54 posto svjetske populacije živi u urbanim područjima (prema reviziji UN-a za 2014. godinu, New York 2015). U sljedećih nekoliko desetljeća taj će se trend dodatno ubrzati te se očekuje da će do 2050. godine, još dvije i pol milijarde ljudi više živjeti u urbanim područjima, postotak će narasti na 66 %. Predviđa se da će broj gradova s više od 10 milijuna stanovnika narasti s 26 (slika 1) na 38 već do 2030. godine, od kojih je većina na području Azije i Afrike (slika 2) (URL 1). Slika 1. Globalni raspored stanovništva 2014. godine (URL 1) Slika 2. Globalni raspored stanovništva 2030. godine (URL 1) 7
U Hrvatskoj je, kao i u svijetu sličan trend porasta urbanog stanovništva (graf 1), ali je za razliku od Azije i Afrike broj ukupnog stanovništva u padu. Rezultat toga je da se naglo napuštaju sela i smanjuje prirodna proizvodnja te je sve veći udio tvornički prerađene hrane, kao i nezdravijeg načina života, što zbog smanjenog opsega kretanja, što zbog zagađenog zraka emisijom štetnih industrijskih i ispušnih automobilskih plinova koji također zagađuju okoliš. Graf 1. Odnos urbanog i ruralnog stanovništva u Hrvatskoj (URL 1) Povećanjem broja stanovnika u gradovima javit će se problemi s dostupnosti energenata, vode, transporta, interneta i ostalih čimbenika koji povećavaju kvalitetu života i privlače stanovništvo u gradove. Rješenje ovih problema se nazire u konceptu pametnih gradova i modernih tehnologija. Prema Europskoj komisiji pametni gradovi su gradovi koji teže razvoju cjelovitih i održivih gradova u kojima će kvaliteta ljudskog života, ali i odnosa prema prirodnoj okolini biti na znatno većoj razini (URL 2). Razvojem i adaptacijom modernih tehnologija u svakodnevnoj upotrebi bavi se i jedan od projekata pod imenom i-scope, što znači interoperabilni servisi pametnih gradova koji koriste otvorene platforme za urbane ekosustave (eng. interoperable Smart City services through an Open Platform for urban Ecosystems ). Projekt obuhvaća tri segmenta: potencijal solarnih ćelija na krovovima, mjerenje buke u prostoru i određivanje puteva kojima se može najbrže proći bez prepreka (URL 3). U ovome radu, kao primjer moderne tehnologije u pametnim gradovima uzeti će se izrada dinamičke karte buke, jer je buka također jedan od zagađivača i neprijatelja čovjeka i okoliša. Podaci za izradu dinamičke karte dobiveni su pomoću volonterski prikupljenih podataka studenata Geodetskog fakulteta, kao projektnog zadatka iz kolegija Geovizualizacija. 8
2. Pametni gradovi Bez pametnih ljudi nema niti pametnih gradova. Pametni gradovi su gradovi koji teže razvoju cjelovitih i održivih gradova, u kojima će kvaliteta ljudskog života, ali i odnosa prema prirodnoj okolini biti na znatno većoj razini. Gradove čine potencijalno pametnim moderne digitalne tehnologije koje omogućuju bolje usluge građanima, veću iskoristivost resursa i manji utjecaj na okoliš. Uglavnom se temelje na upotrebi pametnih mreža, uvođenju informacijsko-komunikacijskih tehnologija, internetskim povezivanjem svih objekata, smanjenju onečišćenja okoliša kroz uvođenje inteligentnih transportnih sustava, ali i povećanju energetske učinkovitosti kroz primjenu pametnog mjerenja i uvođenjem inovativnih rješenja u građevinarstvu (URL 2). Pametne mreže (eng. smart grids) su elektroenergetske mreže koje su primjenjive na svim razinama, od mikro razine u obliku kuće do velikih sustava, temelje se na upotrebi naprednih informacijskih i telekomunikacijskih tehnologija koje omogućuju integraciju i povezivanje davatelja usluge, odnosno proizvođača i potrošača svih veličina te različitih tehnologija i izvora električne energije. Cilj je od centraliziranog elektroenergetskog sustava proizvodnje, koji je prikazan na slici 3, razviti decentralizirani elektroenergetski sustav proizvodnje (slika 4) koji se temelji na obnovljivim izvorima energije (URL 4). Slika 3. Centralizirani elektroenergetski sustav (URL 4) 9
Slika 4. Decentralizirani elektroenergetski sustav (URL 4) Da pametne gradove ne čini samo tehnologija koja je u njima definirao je IBM (eng. International Business Machines). IBM je 2013. godine uspostavio inteligentne operacijske centre koji se sastoje od infrastrukture, ljudi i planiranja i upravljanja. Svaki od tri segmenata se brine o određenim zadacima. Zadatak infrastrukture je zadovoljiti transport, energiju i vodu, te se zajedno s planiranjem i upravljanjem brinuti o okolišu. U planiranje i upravljanje pripadaju građenje pametnijih građevina i urbano planiranje, te vlada i administrativne agencije, uz javnu sigurnost za koju je zadužen i ljudski segment. Ljudski segment uz javnu sigurnost mora omogućiti zdravstvenu skrb, edukaciju i društvene programe. IBM-ovi inteligentni centri omogućuju: praćenje i upravljanje resursima, događajima i incidentima kroz krizne situacije, optimizaciju širenja grada i sličnih akcija kroz duboke analize gradskog okoliša i resursa, ostaju povezani s građanima i rješavaju njihove probleme kroz alate i servise za međusobnu suradnju, čuvaju građane pomoću raznih analiza na osnovi kojih upozoravaju građane na povećane kriminalne aktivnosti na određenim lokacijama, integriraju podatke različitih odjela i agencija kroz zajedničku platformu (URL 5). Prema IBM-u kompletni pametni gradovi još ne postoje, ali u određenom stupnju u jednom ili drugom obliku postoje. Možda se neće pojaviti danas, možda ne sutra, ali zasigurno jednom hoće, no do tada je još puno posla i istraživanja dok se ne dođe do toga postignuća. 2.1. Pametni gradovi u svijetu U Europi zaključno sa 15.6.2014. godine projekt Europske komisije je podržalo čak 3000 poslovnih partnera, što otvara veliko tržište na području modernih tehnologija za pametne gradove. Predviđa se da će 2020. godine tržište pametnih gradova vrijediti 1,3 trilijuna eura, pa ne čudi što se 2016. godine u Europi čak 337 gradova odlučilo investirati u neki od projekata, kako bi uz svoje ime prišili naziv pametni. Na razini država Španjolska i Italija 10
predvode listu s količinom projekata u koje se ulaže, pa su od 800-tinjak projekata na razini Europe njihovih čak 157, odnosno 131 (URL 6). Najpametniji grad u Europi prema (URL 7) je Amsterdam koji je s inicijativom Amsterdam pametni grad krenuo 2009. godine, sa 79 projekata zajednički razvijenih od strane lokalnog stanovništva, vlade i poduzeća. Projekti se baziraju na povezanosti putem bežičnih uređaja, kako bi se mogla povećati mogućnost donošenja odluka u realnom vremenu. Glavni razlozi za tu inicijativu su kako bi se smanjio promet, sačuvala energija i povećala sigurnost stanovnika. Promet se prati u realnom vremenu i semafori se mijenjaju s obzirom na trenutno stanje na cesti, kako ne bi dolazilo do zastoja. Kako bi smanjili opterećenje prometnica i potragu za parkirnim mjestom, stanovnici su razvili aplikaciju Mobypark, koja omogućuje vlasnicima parkirnih mjesta da ih iznajme ljudima za određenu naknadu. Zagađenje svijetlom, a ujedno i smanjenje potrošnje energije je regulirano pomoću pametnih svjetala, koja se pale tek kada čovjek dođe u blizinu, tj. kada senzor registrira kretnju. Stanovnicima se također omogućava da kontroliraju uličnu rasvjetu tako da pojačaju ili smanje jačinu svijetla ovisno o vidljivosti i doba dana, ali isto tako da kontroliraju emisiju svijetla na nekim znamenitostima (slika 5). Slika 5. Kontrola rasvjete od strane stanovnika (URL 7) Javna sigurnost je ostvarena pomoću video nadzora 24 sata tjedno, a policija izlazi na teren odmah čim se uoči potreba za time i vrlo brzo su na mjestu događaja, tako da svojim stanovnicima osiguravaju cjelodnevnu sigurnost. Kao još jedan od primjera modernih tehnologija, također u Nizozemskoj, u Krommenieu vrijedi spomenuti projekt biciklističke staze koja je prekrivena solarnim pločama. Bicikli su postavljeni na lokacijama u blizini staze, te se o njihovoj dostupnosti može informirati putem mobilne aplikacije, a čak se i plaćanje, kao i identificiranje čovjeka koji je iznajmio bicikl obavlja pomoću nje. Dio te biciklističke staze u duljini od 70 metara generira dovoljno solarne energije za jedno kućanstvo kroz cijelu godinu. Kada bi se takve staze rasprostirale kroz cijeli grad to bi imalo značajan utjecaj na očuvanje okoliša, a i samo korištenje bicikla je pametno jer ne zagađuje okoliš kao motorna vozila. 11
Još neke od inovacija koje su relativno lako ostvarive, tj. nisu potrebna jako velika ulaganja u njihov razvoj, nalaze se u raznim gradovima svijeta kao što su Barcelona i Santa Cruz. Barcelona je u nekim parkovima uvela pametni sustav zalijevanja biljaka, tako da sustav sam upozorava vrtlare kada je potrebno poduzeti određene mjere. U Santa Cruzu u Kaliforniji lokalne vlasti su razvile program koji analizira podatke o zločinima iz prošlosti, te generira deset lokacija svaki dan gdje će se najvjerojatnije dogoditi zločin i tamo zbog prevencije šalju policijsku ophodnju. S druge strane Indijska vlada prema (URL 8) je 2015. iznijela projekt u vrijednosti od 15 milijardi dolara za izgradnju 100 gradova širom cijele države. Cilj je razviti pametne satelitske gradove okolo većih gradova modernizacijom trenutnih srednje velikih gradova. Projekt će uključivati osnovnu infrastrukturu koja će osiguravati dobru kvalitetu života: energetsku i vodoopskrbu, javni transport, sustav informacijsko komunikacijske tehnologije, sustav sličan našem e- građaninu, te ostale tehnologije koje će povećati sigurnost i kvalitetu života. Slika 6. Zelena četvrt u Singapuru (URL 10) Pametna nacija, čijom se titulom može pohvaliti danas jedino grad-država Singapur, postala je usprkos svojoj veličini i nedostatku resursa u posljednjih 50 godina najnaprednija i za život najpovoljnija država. Do kraja 2016. godine cilj im je uspostaviti 3D bazu podataka cijelog grada, svake građevine i svakog djelića od kojeg se sastoji, te pokrenuti autonomne procese za održavanje grada pomoću te baze podataka. Singapur je na neki način eksperiment, jer oni koriste najmodernije tehnologije i spremni su na revolucionarne korake kako bi im život bio što ugodniji i kvalitetniji, a opet u skladu s prirodom što je prikazano na slici 6 (URL 9). 12
2.2. Pametni gradovi u Hrvatskoj Prema Europskoj komisiji (URL 6) u Hrvatskoj su tri pametna grada: Zagreb, Rijeka i Osijek. Zagreb se našao na ovoj listi zahvaljujući razvijenom informacijsko-komunikacijskom sektoru. Razmjena znanja je najrazvijenije područje dijeljenja informacija, a zatim slijede prostorno planiranje, poslovni modeli i javno dostupni podaci o infrastrukturi i projektima. Rijeka je projektom EFRISTAT ušla na listu pametnih gradova. EFRISTAT obuhvaća izradu baze podataka koja sadrži ekonomske, fiskalne, socijalne, ekološke i organizacijsko administrativne podatke o pojedinom gradu ili općini. Riječki sektori na kojima će biti primarni fokus su, uz informacijsko-komunikacijsku tehnologiju i transport, i učinkovita infrastruktura i procesi prilikom korištenja energenata. Osijek će se moći pohvaliti s jednim od osam znanstveno-tehnoloških parkova u Europskoj uniji, koji istražuju povećanje iskoristivosti energije (slika 7). Projekt će se završiti između 2016. i 2020. godine. Područja od posebnog interesa za razvitak projekta su biotehnologija, zaštita okoliša, informatičke i komunikacijske tehnologije, napredna proizvodnja uključujući robotiku i nanotehnologije, te projekti kojima je cilj razvijanje regionalnog gospodarstva. Osijek je također poznat po nazivu grad bicikala, te tako stanovnici grada uvelike pomažu u zaštiti okoliša ne koristeći motorna vozila. Slika 7. Maketa Tehnopolisa (URL 11) Jedan od gradova koji svakako treba spomenuti je Pleternica. Pleternica je kreditom i nepovratnim potporama države izgradila vlastitu mini hidroelektranu koja se brzo isplatila i sada donosi profit gradu. Trenutno razvijaju projekt kojim bi se sagradila i druga hidroelektrana, što Pleternicu svakako uvrštava u potencijalni pametni grad (URL 12). Od ostalih gradova u Republici Hrvatskoj možemo spomenuti Solin i Dubrovnik. Solin i Dubrovnik 13
od modernih tehnologija koje su karakteristične za pametni grad imaju pametnu klupu, odnosno pametnu svjetiljku. Pametna klupa sadrži solarne čelije koje upijaju energiju koja se može koristiti za punjenje mobitela preko USB-a ili za napajanje svjetiljke kada padne mrak. 14
3. Buka Buka se definira kao svaki neželjeni zvuk u sredini u kojoj ljudi borave i rade, a koji izaziva neugodan osjećaj ili može nepovoljno utjecati na zdravlje. Buka je svakodnevni čimbenik okoliša koji djeluje stresogeno, a na koji čovjek nema sposobnosti privikavanja. Osjetljivost na buku ovisit će o karakteristikama buke (jakost, ritam, sadržaj), individualnim karakteristikama izložene osobe (stanje organa sluha, životna dob, individualna osjetljivost na buku) te o duljini, vrsti i režimu izloženosti (položaj osobe prema izvoru buke, prisutnost ili neprisutnost buke u vrijeme odmora uzetog za radnog vremena te u slobodno vrijeme) (Resanović i dr., 2011). Buka može biti trajna, isprekidana i impulsna. Trajna buka javlja se u predionicama i električnim centralama, kao npr. zujanje transformatora. Karakteristika je trajne buke da su razina zvučnog tlaka i spektar frekvencija, na jednom mjestu, konstantni tijekom vremena. Ako se na jednom mjestu mijenjaju razine zvučnog tlaka i spektar frekvencija, tada je to isprekidana buka. To je najčešća vrsta buke, a nalazimo ju npr. kod ekscentarpreša. Zvučni događaj kratkog trajanja i relativno visokog zvučnog tlaka označava se kao impulsna buka. Svaki udarac smatra se impulsnom bukom. Razina buke mjeri se u decibelima (db). Čovjekovo uho može razlučiti zvučni intenzitet 0-120 db (frekventni raspon 16 20 000 Hz). Decibel se definira kao veličina koja predstavlja logaritam odnosa dvaju intenziteta zvuka. Zapravo, tako definirana veličina je bel (prema Grahamu Bellu, izumitelju telefona), a prikladnija, deset puta manja jedinica zove se decibel (db) (URL 13). 3.1. Zagađenje bukom Buka je uz svjetlost glavni ne fizički zagađivač okoliša. Prema (NN 30/09) buka okoliša jest neželjen ili po ljudsko zdravlje i okoliš štetan zvuk u vanjskome prostoru izazvan ljudskom aktivnošću, uključujući buku koju emitiraju: prijevozna sredstva, cestovni promet, pružni promet, zračni promet, pomorski i riječni promet kao i postrojenja i zahvati za koje se prema posebnim propisima iz područja zaštite okoliša pribavlja rješenje o objedinjenim uvjetima zaštite okoliša, odnosno rješenje o prihvatljivosti zahvata za okoliš. Buka štetna po zdravlje ljudi jest svaki zvuk koji prekoračuje propisane najviše dopuštene razine s obzirom na vrstu izvora buke, mjesto i vrijeme nastanka. Pod zagađenjem bukom obično se podrazumijevaju samo umjetno stvoreni zvukovi, jer prirodni zvukovi rijetko ostavljaju teže posljedice. Prema izvoru se dijele na glavne i sporedne. Glavni izvori buke u vanjskom prostoru su promet, građevinski i javni radovi, industrija, rekreacija, šport i zabava. U zatvorenom boravišnom prostoru izvori buke su servisni uređaji vezani uz stambenu zgradu, kućanski strojevi i buka iz susjedstva. U zadnje se vrijeme sve više pažnje posvećuje buci nižeg intenziteta, koja ne oštećuje sluh, ali zato može izazvati druge zdravstvene poremećaje. Nepovoljan utjecaj buke na zdravlje može biti direktan (nagluhost i gluhoća) ili indirektan te može izazivati umor, smanjenje radne sposobnosti te ometanje sporazumijevanja, koncentracije, odmora i sna, a tu su i određene zdravstvene smetnje kao i pogoršanje postojećih. Napomenuto je kako su reakcije na buku individualne te ovisno o razini i 15
frekvenciji buke te o vremenu izloženosti mogu biti od blagih i prolaznih do trajnih oštećenja (Resanović i dr., 2011). 3.2. Indikatori buke Indikator buke je fizikalna akustička veličina koja se koristi za opis buke okoliša (NN 30/09). Ona je povezana sa štetnim učincima buke. Dozvoljena razina buke koja uzrokuje zagađenje je različita ovisno o dobu dana, kod nekih metoda se dan od 24 sata dijeli na dan i noć. U posljednjih desetak godina uvedeno je i treće razdoblje dana-večer. Prema članku 6. Zakona o zaštiti od buke iz 2003. godine dan traje 14 sati, od 6 do 20 sati, večer traje 2 sata, od 20 do 22 sata, a noć traje 8 sati, od 22 do 6 sati. Zakonom o zaštiti od buke se 2009. godine promijenila definicija dana, večeri i noći tako da sada dan traje 12 sati, od 7 do 19 sati, večer traje 4 sata, od 19 do 23 sata, a noć traje 8 sati, od 23 do 7 sati. Prema (NN 30/09) četiri osnovna indikatora buke su L den, L day, L night i L evening definirani u ISO 1996-2. L den (indikator buke za dan-večer-noć) jest indikator buke za ukupno smetanje bukom, L day (indikator dnevne buke) jest indikator buke za vremensko razdoblje dan, L evening (indikator večernje buke) jest indikator buke za vremensko razdoblje večer, L night (indikator noćne buke) jest indikator buke koja uzrokuje poremećaj sna za vremensko razdoblje noć. Indikator za ukupno smetanje buke L den se računa pomoću formule : 3.3. Instrumenti za mjerenje buke Akustika (grč.) je znanost o zvuku. Proučava nastajanje zvuka, širenje, refleksiju, lom, interferenciju i ogib te prijam zvuka u vezi s organima sluha i govora. Druga osnovna veličina buke je titranje, a ovisno o načinu titranja, koja se prenose kroz sredstvo, zvuk može biti ton, šum, prasak i njihova kombinacija. Ako je frekvencija titranja stalna, radi se o čistom tonu. Visina tona ovisi o frekvenciji. Ako ton sadrži više frekvencija govori se o složenom tonu. Šum je zvuk potpuno nepravilna titranja. Ljudsko uho zamjećuje zvukove u rasponu frekvencija od 16 herca (Hz) do 20 000 Hz (20 khz). Taj raspon ovisi o starosnoj dobi. Gornja granica starenjem jako opada, a opadanje ubrzava i zagađenje bukom. Područje ispod 16 Hz zove se infrazvuk, a iznad 20 khz ultrazvuk (URL 14). Zagađenje bukom, tj. zvuk se može direktno mjeriti s uređajima za mjerenje buke koji se nazivaju zvukomjerima. Zvukomjer je konstruiran tako da prima zvuk približno na isti način kao ljudsko uho i da daje objektivna, reproducibilna mjerenja razine zvučnog tlaka. Osnovna veličina koju mjerimo kod buke je razina zvučnog tlaka (URL 15). 16
Područje zvučnih tlakova koje zamjećuje ljudsko uho je veliko pa je uvedena logaritamska skala prikazivanja tog tlaka formulom: L p = 20*log p1 p0 (db) Slika 8. Zvukomjer CEL-620A/2/K1 (URL 16) Zvukomjer (slika 8) CEL-620A/2/K1 se može koristiti za službeno mjerenje buke, jer zadovoljava standarde IEC 60804 2000 propisane normom HRN EN 60804. Prema specifikacijama ima mjerno područje od 20 db do 140 db s automatskom kalibracijom. Uz uređaj se isporučuje i zaštita od vjetra, a podaci se prebacuju na računalo putem USB-a. Prema (NN 145/04) veličine za opisivanje buke te način i uvjeti mjerenja i određivanja tih veličina definirani su sljedećim normama: HRN ISO 1996-1 -2 3, Akustika opis, mjerenje i utvrđivanje buke okoline, HRN ISO 9612, Akustika smjernice za mjerenje i utvrđivanje izloženosti buci u radnoj okolini, HRN EN 60804, zvukomjeri s integriranjem i usrednjavanjem. 17
3.4. Dopuštena razina buke s obzirom na okolinu Kako bi se lakše dočarala dopuštena razina buke u decibelima u različitim situacijama i okolini u Tablici 1 su prikazani zvukovi i odgovarajuće razine buke u decibelima. Tablica 1. Zvukovi okoliša i razina jakosti (URL 13) Zvuk Razina jakosti zvuka (db) Prag čujnosti 0 Šapat 20 Govor 50 Stan u prometnoj ulici 60 Prometna ulica 70 Automobil 70 Kamion 90 Avion 120 Prag boli 130 Čovjek ne može razaznati promjenu jačine zvuka od 1 db u okolišu, ona je zamjetna tek u laboratorijskim uvjetima. Granica zamjećivanja promjene je 3 db, dok je zamjetno povećanje ili smanjenje u vrijednosti od 5 db. Ekvivalentna trajna razina buke Leq jest ona razina stalne buke koja bi na čovjeka jednako djelovala kao promatrana promjenjiva buka istog vremena trajanja. Kako bi se lakše odredile granice dozvoljene buke uvedena je ocjenska razina koja služi za ocjenu udovoljavanja dopuštenim razinama buke. To je svaka predviđena ili izmjerena akustička razina kojoj je dodano prilagođenje, a označava se indeksom R. Prilagođenje je svaka veličina koja je dodana predviđenoj ili izmjerenoj akustičkoj razini zbog uzimanja u obzir nekih značajki buke (NN 145/04) : sadržaja istaknutih tonova, impulsa, informacija (jasno prepoznatljiv govor, glazba ili pjevanje), dubokih tonova (smatra se da duboki tonovi postoje kada vrednovana razina C prekoračuje za više od 20 db dopuštenu A-razinu buke), vremenskog razdoblja pojave buke (dan, noć, doba dnevnog odmora, radno vrijeme), vrste izvora buke (cestovni, zračni, tračnički promet, industrija). Prema članku 5. Pravilnika o najvišim dopuštenim razinama buke u sredini u kojoj ljudi rade i borave najviše dopuštene ocjenske razine buke imisije u otvorenom prostoru su dane u tablici 2. Ako je ukupna buka prisutna na nekom mjestu prije nego što je došlo do bilo kakve promjene u postojećoj situaciji veća ili jednaka od dopuštene razine prema Tablici 2, imisija buke koja bi nastala od novo projektiranih, izgrađenih ili rekonstruiranih odnosno 18
adaptiranih građevina s pripadnim izvorima buke ne smije prelaziti dopuštene razine iz Tablice 2, umanjene za 5 db(a), a ako je manja ne smije povećati postojeće razine buke za više od 1dB(A). Tablica 2. Najviše dopuštene imisije buke s obzirom na namjenu prostora na otvorenom (NN 145/04) Zona buke 1. 2. 3. 4. 5. Namjena prostora Zona namijenjena odmoru, oporavku i liječenju Zona namijenjena samo stanovanju i boravku Zona mješovite, pretežito stambene namjene Zona mješovite, pretežito poslovne namjene sa stanovanjem Zona gospodarske namjene (proizvodnja, industrija, skladišta, servisi) Najviše dopuštene ocjenske razine buke imisije L RAeq u db(a) za dan(l day ) noć(l night ) 50 40 55 40 55 45 65 50 Na granici građevne čestice unutar zone buka ne smije prelaziti 80 db(a) Na granici ove zone buka ne smije prelaziti dopuštene razine zone s kojom graniči Najviše dopuštene ocjenske ekvivalentne razine buke L RAeq u zatvorenim prostorijama u kojima ljudi borave privremeno ili trajno po zonama buke dane su u Tablici 3, a one vrijede kod zatvorenih prozora i vrata prostorija u kojima se buka stvara (NN 145/04): Tablica 3. Najviše dopuštene imisije buke s obzirom na namjenu prostora u zatvorenim boravišnim prostorijama (NN 145/04) Zona buke Namjena prostora Najviše dopuštene ocjenske razine buke imisije L RAeq u db(a) za dan(l day ) noć(l night ) 1. Zona namijenjena odmoru, oporavku i liječenju 30 25 2. Zona namijenjena samo stanovanju i boravku 35 25 3. Zona mješovite, pretežito stambene namjene 35 25 4. Zona mješovite, pretežito poslovne namjene sa stanovanjem 40 30 5. Zona gospodarske namjene (proizvodnja, industrija, skladišta, servisi) 40 30 19
Da ti pravilnici imaju smisla i da je zagađenje bukom jedan od glavnih problema, prikazano je u izvještaju Europske okolišne agencije (EEA). Cestovni promet je najdominantniji izvor okolišne buke, a utječe na 125 milijuna ljudi s razinom buke većim od 55 decibela (slika 9). Željeznički promet, iako manje zastupljen, zbog nižih frekvencija ili vibracija može izazvati neugodniju buku. Za zračni promet je slična situacija kao i za željeznički, samo što je radijus u kojem se stvara buka vrlo malen, obično samo u blizini zračnih luka, koje se ne grade neposredno u blizini stambenih objekata (Nugent i dr., 2014). Slika 9. Grafički prikaz broja ljudi u milijunima izloženih buci na području Europe (Nugent i dr., 2014) Buka okoliša uzrokuje najmanje 10 000 slučajeva prerane smrti godišnje u Europi. Skoro 20 milijuna odraslih je uznemireno bukom, a još 8 milijuna ima poteškoće sa spavanjem. Zagađenje bukom uzrokuje 43 000 hospitaliziranih slučajeva u Europi godišnje. Svjetska zdravstvena organizacija je izradila piramidu koja prikazuje utjecaj buke na ljudsko zdravlje s obzirom na ozbiljnost utjecaja na zdravlje i broj ljudi koji obuhvaća određeno zdravstveno stanje (slika 10). 20
Slika 10. Efekti utjecaja buke (Nugent i dr., 2014) Zbog ovih štetnih utjecaja koji nikako nisu zanemarivi potrebno je provoditi mjere zaštite od buke. Mjere zaštite su dane Pravilnikom o najvišim dopuštenim razinama buke u sredini u kojoj ljudi rade i borave (NN 145/04) i Zakonom o zaštiti od buke čije se mjere provode na kopnu, vodi i u zraku. Prema članku 3. (NN 30/09) mjerama zaštite od buke mora se spriječiti nastajanje emisije prekomjerne buke, odnosno smanjiti postojeća buka na dopuštene razine. Zakonom o zaštiti od buke iz 2003. godine mjere zaštite od buke obuhvaćaju: 1. odabir i uporabu malobučnih strojeva, uređaja, sredstava za rad i transport, 2. promišljeno uzajamno lociranje izvora buke ili objekata s izvorima buke (emitenata) i područja ili objekata sa sadržajima koje treba štititi od buke (imitenata), 3. izvedbu odgovarajuće zvučne izolacije građevina u kojima su izvori buke radni i boravišni prostori, 4. primjenu akustičkih zaštitnih mjera na temelju mjerenja i proračuna buke na mjestima emisije, na putovima širenja i na mjestima imisije buke, 5. akustička mjerenja radi provjere i stalnog nadzora stanja buke, 6. povremeno ograničenje emisije zvuka. Kako bi se smanjila buka potrebno je napraviti i prostorno - planske mjere, uvesti inteligentni sustav za upravljanje cestovnim prometom, ograničiti kretanje teških vozila, redovno obavljati pregled vozila javnog prijevoza, koristiti više gradski prijevoz i vozila na hibridni pogon, proširiti pješački prostor i biciklističke staze, koristiti tiše automobilske gume, graditi bukobrane uz prometnice, zvučnu izolaciju građevina, obnovu tračničkih vozila. Također, prilikom izgradnje novih prometnica treba voditi računa da one ne prolaze kroz naseljena mjesta (URL 13). 21
4. Karte buke Prema članku 9. Zakona o zaštiti od buke (NN 20/03) Županije, Grad Zagreb, gradovi i općine, dužni su izraditi kartu buke i akcijske planove. Karta buke jest prikaz postojećeg i/ili predviđenog stanja imisije buke na promatranom području, izražena harmoniziranim indikatorima buke. Najčešći podaci koje karta buke sadrži jesu prekoračenje propisanih dopuštenih vrijednosti, procijenjeni broj ljudi izloženih pojedinim razinama buke te procijenjeni broj stanova, škola, bolnica izloženih određenim vrijednostima indikatora buke u promatranom području. Akcijski planovi su planovi izrađeni radi upravljanja bukom okoliša i njezinim štetnim učincima, uključujući mjere zaštite od buke (NN 30/09). Izrada karata buke je definirana pravilnikom o načinu izrade i sadržaju karata buke i akcijskih planova te o načinu izračuna dopuštenih indikatora buke (NN 75/09) koji izravno slijedi iz smjernice 2002/49/EC. Karta buke je jedan od prioritetnih ciljeva strategije zaštite od buke u Republici Hrvatskoj. Nacionalna strategija zaštite okoliša i nacionalni plan djelovanja za okoliš trebaju biti temeljeni na najnovijim EU dokumentima koji se odnose na zaštitu od buke. 4.1. Vrste karata buke Karte buke se razlikuju prema tipu izvora buke te se tako razlikuje karta buke cestovnog, željezničkog i zrakoplovnog prometa i industrijskih postrojenja (slika 11). Slika 11. Primjeri različitih karata buke: (s lijeva na desno) karta buke cestovnog prometa, karta buke željezničkog prometa, karta buke industrijskih postrojenja (Bublić, 2013) Prema izgledu tumača znakova karte se mogu podijeliti na obične karte buke i konfliktne karte buke (slike 12 i 13). 22
Slika 12. Prikaz tumača znakova razine buke za obične karte buke i obična karta buke (Bublić, 2013) Slika 13. Prikaz tumača znakova razine buke za konfliktne karte buke i konfliktna karta buke (Bublić, 2013) 4.1.1. Strateške karte buke Strateška karta buke je temeljna karta buke namijenjena cjelovitom ocjenjivanju izloženosti stanovništva buci od različitih izvora buke. Temeljna karta je karta koja služi kao osnova za izradu i uporabu glavnoga sadržaja tematske karte, u ovom slučaju karte buke. Strateške karte buke su karte buke koje obuhvaćaju samo jedan određeni izvor buke, tj. cestovni, željeznički, zračni promet i industriju, uključujući i pomorski i riječni promet zajedno s pripadajućom infrastrukturom te objekte za šport i rekreaciju itd. Strateška karta buke izrađuje se za razdoblja dan, noć i dan-večer-noć. Strateška karta buke odražava stanje razina buke u kalendarskoj godini koja prethodi godini izrade strateške karte buke. 23
Strateška karta buke usklađuje se trajno s izmjenama u prostoru, a obvezno se obnavlja svakih pet godina (NN 75/09). Strateška karta buke izrađuje (slika 14) se pomoću računalnog programa. Računalni program mora omogućavati proračun razina buke u skladu sa zahtjevima norme Nordtest Okvir za provjeru programskih paketa za proračun buke okoliša. Slika 14. Ilustrativni prikaz procesa izrade strateške karte buke (Bublić, 2013) 24
Slika 15. Ilustrativni prikaz izrade računalnog akustičnog modela (Bublić, 2013) Prvi korak u izradi strateške karte buke je izrada (slika 15) računalnog akustičkog modela (slika 16) promatranog područja, prilikom kojeg se na temelju ulaznih podataka stvara trodimenzionalni digitalni model područja izrade karte buke. Takav model treba sadržavati sljedeće podatke (Bublić, 2013): relativan međuodnos visinskih točaka s najvećom mogućom dostupnom točnošću, ali ne lošijom od 1,5 metara, prijelomnice, linije oblika i visinske točke, sve građevine i vrste pokrova terena. 25
Slika 16. Prikaz gotovog akustičnog modela (Bublić, 2013) Strateška karta buke upotrebljava se prvenstveno kao: izvor podataka koje treba slati Ministarstvu zdravstva i socijalne skrbi, a oni ih prosljeđuju Europskoj komisiji izvor podataka za informiranje javnosti, osnova za izradu akcijskih planova. Za svrhu informiranja javnosti strateškom kartom mora biti predočeno: grafički prikazi indikatora buke, karte koje prikazuju područja s prekoračenjem dopuštenih vrijednosti, razlikovne karte u kojima je postojeće stanje uspoređeno s različitim mogućim budućim situacijama, karte koje prikazuju vrijednosti indikatora buke na visinama različitim od 4 metra, gdje je to prikladno. Strateške karte buke prikazuju se javnosti u tiskanom i/ili elektroničkom obliku, kao grafički prikaz i/ili brojčani podaci u tablicama. Strateška karta buke sadrži najmanje: - postojeće, prethodno ili predviđeno stanje buke izraženo indikatorom buke, - prekoračenje dopuštenih razina buke, - procijenjeni broj stanova, škola, bolnica i zgrada sličnih namjena u nekom području koji su izloženi određenim vrijednostima indikatora buke, - procijenjeni broj ljudi na nekom području izloženom buci. 26
Za potrebe izrade strateške karte buke cestovnog prometa obuhvaćaju se autoceste, državne ceste, županijske ceste, glavne gradske prometnice i lokalne ceste. Za potrebe izrade strateške karte buke željezničkoga prometa upotrebljavaju se službeni podaci Hrvatskih željeznica. Ukoliko nema dostupnih podataka koristi se posljednje izdanje dokumenta»europska komisija, Radna skupina za ocjenu izloženosti buci Polazne osnove Vodič kroz dobru stručnu praksu izrade strateških karata buke i s njima povezanih podataka o izloženosti buci«, Europska komisija, Bruxelles, 2006 (URL 17). Strateška karta buka naseljenih područja mora obuhvatiti buku koju emitira: - cestovni promet, - pružni promet, - zračni promet, - industrijska područja, uključujući pomorski i riječni promet i luke. Strateška karta buke naseljenih područja sadrži najmanje karte buke postrojenja i zahvata za koje se prema posebnim propisima iz područja zaštite okoliša pribavlja rješenje o objedinjenim uvjetima zaštite okoliša, odnosno rješenje o prihvatljivosti zahvata za okoliš (NN 75/09). 4.1.2. Akcijski planovi Akcijski plan izrađuje se na temelju izrađene strateške karte buke. Izrađene akcijske planove evidentira Ministarstvo te ih kao i strateške karte šalje Europskoj komisiji. Osnove za izradu akcijskih planova zaštite od buke jesu: plan mjera zaštite od buke za snižavanje razina buke okoliša (planiranje prometa, planiranje namjene prostora, tehničke mjere na izvorima buke, izbor izvora buke s nižim emisijskim vrijednostima, mjere za smanjenje na putu širenja buke, regulativne i/ili gospodarstvene mjere i sl.), strategija provođenja mjera zaštite od buke za snižavanje razina buke okoliša, procjena troškova za smanjenje buke promatranoga područja, procjena učinaka za smanjenje buke promatranoga područja, popis obveznika podmirenja troškova mjera zaštite od buke za snižavanje razina buke okoliša, vremenski plan izvršenja pojedinih aktivnosti tijekom provedbe mjera zaštite od buke. Akcijski plan sadrži: naziv s definiranim sadržajem, opis naseljenoga područja, cesta, pruga, zračnih luka i drugih izvora buke koji su uzeti u obzir prilikom razmatranja, podatke o naručitelju izrade akcijskoga plana i ovlaštenoga subjekta za izradu akcijskoga plana, pravnu osnovu za provedbu akcijskoga plana, 27
važeće dopuštene razine buke, pregled rezultata izrađene strateške karte buke, ocjenu stanja buke na temelju procijenjenoga broja ljudi izloženih određenim razinama buke, prepoznavanje problema i situacija koje treba poboljšati, sažetak rezultata javne rasprave, postojeće i do sada predviđene mjere zaštite od buke, aktivnosti koje naručitelj izrade akcijskoga plana namjerava poduzeti u sljedećih pet godina, uključujući sve mjere za očuvanje tihih područja, dugoročnu strategiju zaštite od buke, elemente vrednovanja provedbe akcijskoga plana, procjenu smanjenja broja ljudi na koje djeluje buka preko dopuštenih razina. Ako postoje dostupne financijske informacije, akcijski plan treba sadržavati financijske proračune, procjene isplativosti, procjene troškova i koristi (NN 75/09). U cilju razvoja akcijskih planova javnost mora imati mogućnost uvida i komentiranja konfliktnih karata buke. 4.1.3. Konfliktne karte buke Konfliktna karta buke jest razlikovna karta buke koja se također izrađuje na temelju izrađene strateške karte buke, a iz koje je vidljiva razlika između postojećeg i/ili predviđenog stanja imisije buke i dopuštenih razina buke. Izrađuje se računalnim metodama, pri čemu se od razina postojećega i/ili predviđenoga stanja imisije buke oduzimaju dopuštene razine buke. Razlike vrijednosti razina buke prikazuju se u obliku krivulja istih razina buke i/ili razreda buke koje zatvaraju površine koje sadrže buku unutar 3 db, a različitim bojama su ti razredi odvojeni i prikazani u tumaču znakova, što se može vidjeti na slici 13. 4.2. Karte buke u Hrvatskoj Prihvaćanjem normi i preporuka Europske komisije veća se pažnja dala izradi karata buke. Na temelju Pravilnika o načinu izrade i sadržaju karata buke i akcijskih planova te o načinu izračuna dopuštenih indikatora buke (NN 75/09) i Zakona o zaštiti od buke (NN 30/09), Republika Hrvatska se obvezala izrađivati karte buke. Prema članku 7. Zakona o zaštiti od buke gradovi koji imaju više od 100 000 stanovnika su obvezni izraditi strateške karte buke i akcijske planove, iako su izrađeni i za neke manje gradove. U Republici Hrvatskoj su tri takva grada: Zagreb, Split i Rijeka. Obveza izrade strateških karata buke i akcijskih planova odnosi se i na vlasnike, odnosno koncesionare industrijskih područja, glavnih cesta, glavnih željezničkih pruga i glavnih zračnih luka. 28
4.2.1. Strateška karta buke grada Zagreba Grad Zagreb je na temelju članka 55. i 56. Zakona o javnoj nabavi (NN 90/11) 13. srpnja 2012. godine objavio natječaj: Izrada Strateške karte buke Grada Zagreba (URL 18). Nakon sveobuhvatnih priprema ulaznih podataka i izrade potrebnih podloga, Grad Zagreb je u ožujku 2014. godine dovršio svoju prvu Stratešku kartu buke, čime je učinio početni korak u ispunjavanju svojih obveza propisanih Zakonom o zaštiti od buke (NN 30/09, NN 55/13 i NN 153/13) i europskom Direktivom o buci okoliša (2002/49/EZ) te postavio temelj za uspostavu sustava upravljanja bukom. Grafički prikazi indikatora buke bit će dostupni i na interaktivnoj karti Grada Zagreba, tj. na geoportalu grada Zagreba (https://geoportal.zagreb.hr/karta). Strateška karta buke obuhvaća prema slojevima buku: cestovnog, željezničkog i tramvajskog prometa te buku industrijskih postrojenja (slika 17). Slika 17. Prikaz strateške karte buke na geoportalu grada Zagreba (URL 19) 4.2.2. Strateška karta buke grada Splita Izrađena strateška karta buke Grada Splita potpuno je suglasna s pozitivnim zakonskim propisima Republike Hrvatske, zahtjevima Smjernice EU 2002/49 i najbolje stručne prakse izrade strateških karata buke. Kartu je izradio ZAST d.o.o. Split u svibnju 2009. godine. Područje izrade strateške karte buke obuhvaća urbano područje Splita tj. uže gradsko i prigradsko područje. To je prvi projekt takvog tipa na području grada Splita. Strateška karta buke obuhvaća buku cestovnog i željezničkog prometa te buku industrijskih postrojenja (slika 18). 29
Slika 18. Prikaz strateške karte buke grada Splita (URL 20) 4.2.3. Strateška karta buke grada Rijeke Grad Rijeka, Odjel gradske uprave za razvoj, urbanizam, ekologiju i gospodarenje zemljištem izradio je strateške i konfliktne karte buke cestovnog i pružnog prometa za grad Rijeku. Karte buke izrađene su pomoću posebnih računalnih programa uz korištenje raznih metoda proračuna emisije i uvjeta širenja buke cestovnog ili pružnog prijelaza. U studenom 2009. godine DARH 2 d.o.o. za graditeljstvo i akustiku je izradio strateške karte buke grada Rijeke (slika 19). Na strateškim kartama buke moraju biti prikazane razine buke u suglasju s EU indikatorima buke (L den ; L day, L evening, L night ) preko ukupnog broja stanovnika i stanova izloženih buci određene razine, pa je tako za svaki stan u Rijeci procijenjena ugroženost prekomjernim razinama buke. Napravljen je preglednik web karta te su one postavljene na internet, kako bi bile lakše dostupne javnosti. Slika 19. Prikaz strateške karte buke grada Rijeke (URL 21) 30
4.2.4. Strateška karta buke grada Kutine Za Grad Kutinu izrađena je strateška karte buke cestovnog prometa koja obuhvaća cjelokupno područje izrade Generalnog urbanističkog plana Grada Kutine, prošireno s područjem Mjesnog odbora Husain, kao i ugroženim područjem od Autoceste Zagreb Lipovac, odnosno željezničke pruge koja prolazi na području izrade karte buke (slika 20). Metodologija izrađene strateške karte buke cestovnog prometa je u potpunosti u skladu s odredbama smjernice 2002/49/EC Relating to the assessment and management of environmental noise, kao i preporuke 2003/613/EC Guidelines on the revised interim computation methods for industrial noise, aircraft noise, road traffic noise and railway noise, and related emission data. Slika 20. Prikaz strateške karte buke grada Kutine (URL 22) Završni elaborati sadržavaju grafičke prikaze indikatora buke, L day, L evening, L night, i L den, kao i potpunu analizu izloženosti stanovništva u skladu s odredbama Smjernice 2002/49/EZ, koja uzima u obzir: razine buke proračunate postupkom izrade karte buke cestovnog prometa, vrijeme izloženosti buci (dan/večer/noć odnosno 24 h), namjenu prostora iz prostorno planske dokumentacije, zakonski dopuštene razine buke na vanjskom prostoru, ukupan broj stanovnika. Detaljniji prikaz rezultata i podaci su dostupni u gradu Kutini, Upravni odjel za prostorno uređenje, zaštitu okoliša, i kulturne baštine, jer podaci nisu još javno dostupni putem interneta. 31
4.3. GIS preglednik strateških karata buke GIS preglednik strateških karata buke je izrađen 2008. godine. Baza podataka je javno dostupna na http://utjecaji-buka.azo.hr/viewer.htm. U sklopu baze nalaze se Karte buke županija i Grada Zagreba, gradova i općina koje prikazuju nivo buke u naseljenim područjima koje stvara cestovni i željeznički promet te industrijski pogoni. Slika 21. Prikaz GIS preglednika strateških karata buke (URL 23) Pravna osnova za izradu je Zakon o zaštiti od buke (NN 30/09, NN 55/13, NN 153/13) i Pravilnik o načinu izrade i sadržaju karata buke i akcijskih planova te o načinu izračuna dopuštenih indikatora buke (NN 75/09). Podaci su prikupljeni od obveznika (županije i Grad Zagreb, gradovi i općine). Preglednik je namijenjen zavodima za prostorno uređenje, uredima za zaštitu okoliša i prostorno uređenje, gospodarstvenicima, nevladinim udrugama i široj javnosti. 32
5. i-scope projekt I-scope (interoperable Smart City services through an Open Platform for urban Ecosystem) je projekt koji ima svrhu razviti i testirati moderne tehnologije za usluge pametnih gradova. Projekt je pokrenut u siječnju 2012. godine i financiran od strane europske komisije i otvorenog inovacijskog za internet omogućenog servisa u pametnim gradovima s preko 4 milijuna eura (Vuković i dr., 2015a i 2015b). Projekt je trajao 44 mjeseca. U Republici Hrvatskoj usluge i-scopa je osim Zagreba koristio i Zadar, a od ostalih Beč, Newcastle, Trentino, Lazio, Baia Mare, Inđija i Malta. Projekt koristi web platforme temeljene na otvorenom 3D Urbanom Informacijskom Modelu (UIM). 3D UIM stvara se uz pomoć geoprostornih informacija, te se može koristiti za stvaranje Pametnih internetskih usluga temeljenih na geometrijskim, semantičkim, morfološkim i strukturnim podacima na gradskoj razini (URL 24). Gradovi mogu koristiti UIM i za: poboljšanje donošenja odluka vezanih uz urbanizam, upravljanje gradom, zaštitu okoliša i energetsku potrošnju, promicanje uključivanja među različitim skupinama korisnika (npr. starijim ili građanima različitih sposobnosti) putem usluga koje uzimaju u obzir prepreke u gradu, uključivanje građana u razne usluge kako bi prikupili georeferentne informacije. Projekt obuhvaća tri tipa usluga: 1. optimizacija energetske potrošnje kroz uslugu točne procjene solarnog potencijala i gubitka energije u zgradama, 2. praćenje buke kartiranjem u stvarnom vremenu pomoću aplikacije na mobilnom telefonu, 3. poboljšanje mobilnosti starijih građana i građana smanjene sposobnosti kretanja kroz uslugu osobnog usmjeravanja rute kretanja. 5.1. Usluga procjene solarnog potencijala Usluga obuhvaća optimizaciju energetske potrošnje kroz uslugu točne procjene solarnog potencijala i gubitka energije u zgradama. Na temelju 3D modela zgrada, tj. urbanog područja aplikacija s visokom točnošću određuje solarni potencijal koji bi se skupio postavljanjem solarnih ćelija na krovove zgrada. Potencijal je određen uz pomoć snimanja iz zraka termalnim kamerama, a izgled aplikacije unutar platforme za mobilni uređaj je prikazan na slici 22. Aplikacija omogućuje izračun prosječne cijene instalacije ćelija na pojedine krovove, kao i prosječnu dobit instaliranog sustava. Ta usluga je dostupna u Hrvatskoj za gradove Zagreb i Zadar. 33
Slika 22. Solarni potencijal unutar aplikacije (URL 3) 5.2. Usluga praćenja buke kartiranjem uz pomoć aplikacije Usluga omogućuje stanovnicima gradova mjerenje zagađenja bukom u svojoj okolini. Mjerenja se učitavaju zatim u Google Earth (URL 25) te se mogu prikazati u platformi u obliku rastera ili točkastom obliku kao što je prikazano na slici 23. Postoji mogućnost mijenjanja 2D i 3D prikaza zgrada, a usluga je omogućena na svim područjima gdje je moguć prijem signala satelita i podatkovna veza na internet. 34
Slika 23. Prikaz rezultata mjerenja unutar Google Eartha (URL 25) 5.3. Usluga poboljšanja mobilnosti građana Usluga poboljšanja mobilnosti građana je ponajprije namijenjena ljudima s poteškoćama u kretanju i starijim građanima. Unutar platforme (slika 24) na početku se odabiru dvije točke, početna i odredišna. Put kojim će se proći moguće je odabrati s obzirom na sljedeće kriterije: najbrži put, najkraći put, pješački put, put namijenjen osobama u kolicima i vizualno najkraći. Moguće je odabrati i kvalitetu ceste, tj. glatke ili grube površine za kretanje. Slika 24. Prikaz mape unutar platforme za mobilnost građana (URL 3) 35
Podaci za tu uslugu dobivaju se putem aplikacije Architectural Barriers Survey (slika 25). Aplikacija je izrađena za mobilne uređaje, a omogućuje građanima da svojim komentarima i postavljanjem slika kreiraju bazu podataka o svim preprekama u gradovima. Usluga je dostupna u Hrvatskoj za gradove Zagreb i Zadar. Slika 25. Izgled Architectural Barriers Survey aplikacije (URL 26) 5.4. Noise tube Noise tube je projekt započeo 2008. godine u Sonijevom računalno-znanstvenom laboratoriju u Parizu u suradnji s Vrij sveučilištem u Bruxelles. Od 2010. projekt održava laboratorij za programske jezike na Vrij sveučilištu u Bruxellesu. Taj projekt je izrađen bez komercijalnih ciljeva, a sudjelovanje u njemu i prikupljanje podataka je potpuno besplatno i transparentno. Cilj projekta je pretvoriti mobilne uređaje u zvučne senzore, koji mjere razinu buke u decibelima, kako bi građani mogli svakodnevno mjeriti zagađenje bukom u svojem okruženju. Logo aplikacije i projekta je prikazan na slici 26. Slika 26. Logo Noise tube-a (URL 27) 36
5.4.1. Izgled aplikacije Izgled aplikacije na mobilnom uređaju dizajniran je tako da bude vrlo jednostavan za primjenu, budući da namijenjen uporabi širokim masama ljudi, te nisu potrebna predznanja za njezino korištenje. Prikaz glavnog izbornika je prikazan na slici 27. U izborniku moguće je odabrati kao prvu opciju podatke o računu, gdje se može promijeniti lozinka računa, odabrati da mjereni podaci budu javno dostupni ili ne i kalibracija mobilnog uređaja. Druga opcija nudi prikaz mjerenja s jedinstvenim id brojem, brojem mjerenja i točnim datumom i vremenom mjerenja. Treća i četvrta se odnose na mjerenja i njihov prikaz o čemu će u narednim poglavljima biti više riječi. Opcija postavke nudi mogućnost spremanja podataka na mobilni uređaj i/ili Noise tube web stranicu te, što se tiče mjerenja, dopuštenje za prijem GPS signala i određivanje broja mjerenja koji se spremaju pod drugom opcijom. Slika 27. Prikaz izbornika s mobilnog uređaja 5.4.2. Priprema za korištenje Početni korak bio je registracija na Noise tube server, a uz e-mail adresu dani su korisničko ime i lozinka, koji su zatim potvrđeni putem dane e-mail adrese i koriste se za prijavu na web stranicu Noise tube-a. Podaci se prikupljaju uz pomoć mobilnih uređaja, a potreban je prijem 37
signala s GPS satelita, odnosno mogućnost lociranja i podatkovna veza na internet kako bi se podaci mogli slati na predobradu na Noise tube server. Podaci se zatim preuzimaju s web stranice Noise tube-a, a moguće ih je preuzeti u *.json pod opcijom Data ili *.kml formatu pod opcijom Map, što je prikazano na slici 28. Podaci se mogu vizualizirati u nekom od GIS ili Google Earth programu, kao što je prikazano na slici 23. Slika 28. Prikaz mjerena na Noise tube web stranici (URL 27) 5.4.3. Mjerenje aplikacijom Prije samog mjerenja trebalo je još uključiti lokaciju, odnosno omogućiti prijem signala satelita kako bi se jačina zvuka mogla povezati s položajem i podatkovnu vezu na internet. Pod postavkama je odabrano lokalno spremanje i spremanje podataka na Noise tube internetsku stranicu. Mjerenje počinje pritiskom na Start, kao što se vidi na slici 29 te se počinje s registracijom jačine zvuka u decibelima. Podaci se registriraju svake sekunde, te se svakom mjerenom podatku dodaje par koordinata u WGS84 koordinatnom sustavu. Mjerenja su se mogla prikazati i u stvarnom vremenu pritiskom na opciju Map. Mjerenje se izvršava šetnjom po zadanom području s mobitelom u uspravnom položaju, jer aplikacija na početku mjerenja šalje obavijest korisniku da će tako mjerenja biti najpreciznija. Držanje mobilnog uređaja u džepu, na biciklu ili u torbi degradira točnost mjerene buke. 38
Slika 29. Prikaz mjerenja i mape u aplikaciji (slika zaslona mobilnog uređaja) 5.4.4. Tehnički zahtjevi Aplikaciju je moguće preuzeti u Google play trgovini za uređaje koji koriste Android operativni sustav i App trgovini za ios mobilne uređaje. Za potrebe ovog rada korištena je verzija aplikacije 2.0.2. Izvorni kod napisan u Javi dostupan je pod uvjetima GNU LGPL v2.1. Aplikacija nudi mogućnost automatske kalibracije poznatijih i češće upotrebljavanih modela mobilnih uređaja, a popis uređaja kojima je omogućena automatska kalibracija svakim danom je sve veći. Uređaji koji nisu kalibrirani mogu se također koristiti, ali nema garancije da će izmjerene razine zvuka biti usporedive s drugim alternativnim i službenim podacima. 39
6. Dinamička karta buke dijela grada Zagreba izrađena masovnim prikupljanjem podataka Upravo mobilni uređaji, koji su danas vrlo dostupni širokim masama, uz pomoć mnoštva senzora koje sadrže, od GPS prijamnika, žiroskopa, akcelerometra, mikrofona, kompasa itd. daju novi značaj masovnom prikupljanju podataka. Ljudi su uz pomoć proširenih funkcija mobilnih uređaja preuzeli ulogu senzora u prikupljanju podataka te se danas vrlo brzo i jednostavno prikupljaju prostorne informacije za razne potrebe. Tako je također vrlo jednostavno izraditi dinamičku kartu buke angažmanom zajednice prema potrebi (Poslončec- Petrić i dr., 2016). Dinamička karta buke je karta koja vizualizira razinu buke u realnom vremenu. Podaci za izradu karte prikupljeni su pomoću aplikacije Noise tube. Prednosti tako izrađenih karta buke su, osim što se izrađuju prema potrebi, u tome što prikazuju općenitu ukupnu buku na nekom području, a ne kao strateške karte buke s obzirom na jedan određeni izvor. Izrada dinamičke karte buke podijeljena je na tri segmenta: prikupljanje podataka, gdje su uz podatak o razini buke neophodni podaci o vremenskoj i prostornoj komponenti, zatim slijedi obrada podataka i na posljetku vizualizacija u slobodnom programu QGIS. 6.1. Područje koje dinamička karta obuhvaća Područje koje dinamička karta obuhvaća je dio Grada Zagreba u blizini Geodetskog fakulteta prikazanog na slici 30. Podaci su prikupljeni od strane studenata u okviru vježbi iz kolegija Geovizualizacija na diplomskom studiju Geodezije i geoinformatike, smjer Geoinformatika, akademske godine 2015./2016. Područje je podijeljeno na 12 zona, a svaku od zona su izmjerili 4-5 studenata nekoliko puta, tako da je ukupno u prikupljanju podataka sudjelovalo 52 studenata. 6.2. Prikupljanje podataka Podaci su prikupljeni uz pomoć Noise tube aplikacije na mobilnim uređajima tijekom listopada i studenog 2015. godine. Mjerenja su izvršena za vrijeme lijepog i sunčanog vremena, kako kiša i vjetar ne bi degradirali točnost mjerenja razine buke svojom bukom. Prikupljeno je ukupno 192 892 podataka o razinama buke u 352 mjerenja. Zbog tolikog broja podataka odlučeno je podijeliti podatke u tri razdoblja: ujutro i prijepodne za podatke mjerene od 7 do 12 sati, poslijepodne za podatke od 13 do 17 sati i večer za podatke mjerene od 18 do 22 sata. Nakon završetka svakoga mjerenja podaci se šalju putem podatkovne veze na internet za obradu na Noise tube server. 6.3. Obrada podataka Kako bi podaci zadržali svoje atributne vrijednosti u slobodnom programu QGIS (URL 29), verzija 2.12.3. Lyon, preuzeti su s Noise tube servera u *.json formatu. Zatim su besplatno konvertirani u csv uz pomoć web stranice konklone (URL 30). Iz podataka su uklonjene grube 40
pogreške nastale zbog krivog pozicioniranja mobilnih uređaja te su podaci uređeni pomoću aplikacije Notepad++ verzije 6.9.1. (URL 31). Podaci su učitani u QGIS program odabirom na Layer i zatim u padajućem izborniku pritiskom na Add Delimited Text Layer. Otvaranjem prozora označila se datoteka mjerena.csv te se za X koordinatu odabrala geografska dužina, a za Y koordinatu geografska širina. Nakon učitavanja podaci su transformirani iz WGS84 koordinatnog sustava u HTRS96 službeni koordinatni sustav s korištenim parametrima: geodetska (elipsoidna) širina ishodišta 0 (ekvator), geodetska (elipsoidna) dužina ishodišta 16 30 istočno od Greenwicha (srednji meridijan područja preslikavanja), linearno mjerilo uzduž srednjeg meridijana 0,9999, pomak u smjeru istoka 500 000 m i pomak u smjeru sjevera 0 m. Slika 30. Prikaz područja mjerenja (URL 28) 6.4. Vizualizacija podataka Nakon transformacije podaci su klasificirani u 6 klasa prema prosječnoj razini buke, kao što je prikazano na slici 31. Nakon toga se izradila mreža kvadrata koja pokriva područje mjerenja odabirom na Vector i zatim u padajućem izborniku Alati istraživanja Vector Grid. Izrađen je raster s vektorskim podacima buke te se izračunala srednja vrijednost razine buke u decibelima svakog pojedinog kvadrata za područje koje prekriva odabirom na Vektor u padajućem izborniku Alati analize i Points in Polygons. Svaki od kvadrata prekriva područje veličine 15 x 15 metara. 41
Slika 31. Prikaz klasifikacije podataka (QGIS) Kao podloga je korištena Digitalna ortofoto karta (DOF) iz 2012. godine, koja je učitana putem WMS sloja u QGIS sa stranica Geoportala Grada Zagreba. Transparentnost podataka podesila se kako bi se vidjela podloga, što je sada bio novo učitani DOF, kao na slici 32. Slika 32. DOF s transparentnim kvadratima veličine 15 x 15 metara (QGIS) Izrada karata se ostvarila u QGIS print composeru. Tu se namjestilo željeno mjerilo, dodalo se grafičko i numeričko mjerilo, naslov i opis karte, koordinate, podaci o projekciji, sredio se okvir karte i dodala se metrička mreža koordinatnog sustava te legenda karte. Izrađene su tri karte u pdf formatu na A4 stranici, za svako razdoblje po jedna s istim mjerilom i područjem, kako bi se mogle lakše usporediti razine buke u pojedinim dijelovima na karti (slike 33, 34 i 35). 42
Slika 33. Izrađena karta buke dijela Grada Zagreba za jutro i prijepodne 43
Slika 34. Izrađena karta buke dijela Grada Zagreba za poslijepodne 44
Slika 35. Izrađena karta buke dijela Grada Zagreba za večer 45
6.5. Analiza podataka i karata Ukupno je prikupljeno 192 892 podataka o razinama buke u 352 mjerenja mobilnim uređajima. Razdoblje od 7 do 12 sati sadrži 71 594 podatka, razdoblje od 13 do 17 sati sadrži 79 011 podataka i večer sadrži najmanje podataka 42 287, što je razumljivo s obzirom na to da su mjerenja izvršena u listopadu i studenom kada je danje svijetlo kraće te je manji broj studenata tada mjerilo. Minimalne vrijednosti razine buke u decibelima za jutro i prijepodne te poslijepodne iznose 20 decibela i izmjerene su u području C2, dok je za večer ista razina buke izmjerena u području C1. Maksimalna vrijednost razine buke u decibelima za jutro i prijepodne iznosi 129,7 decibela i izmjerena je u području B4, maksimalna vrijednost za poslijepodne iznosi 129,5 decibela, a izmjerena je u području C4 i za večer razina buke od 87,2 decibela izmjerena je u području C1. Analizom karata mogu se donijeti zaključci o prostoru i razinama buke te smanjiti utjecaj ili količinu buke na ljude. Tako se može zaključiti da je u prikazanom dijelu Grada Zagreba najveći izvor buke cestovni promet. Buka je najviša uz glavne prometnice, tzv. zeleni val. Vizualnom usporedbom sve tri karte za pojedino razdoblje može se zaključiti kako je ujutro i prijepodne razina buke najveća i u većoj mjeri je iznad dopuštene razine od 45 do 55 decibela. Iznenađujući rezultati su da se je buka smanjila poslijepodne, ali je još uvijek uz većinu prometnica iznad dopuštene razine. U večernjim satima buka je unutar dopuštene razine s izuzetkom od tek nekoliko prometnica, gdje je vrlo malo iznad dopuštene razine. Tu subjektivnu vizualnu analizu potvrđuju i statistički podaci koji su navedeni unutar tablice 4. Tablica 4. Statistički prikaz mjerenih podataka s obzirom na doba dana Doba dana Aritmetička sredina Standardna devijacija Ujutro i prijepodne 60,5 11,9 Poslijepodne 57,9 12,6 Večer 47,9 7,5 46
7. Točnost prikupljenih podataka Kako bi podaci prikupljeni pomoću pametnih telefona imali svoju težinu, potrebno je odrediti točnost s kojom ih se prikuplja u praktičnim primjenama. Točnost će se ispitati s obzirom na lokaciju i mjerenu buku. Što se tiče lokacije, mogućnost pozicioniranja uz pomoć mobilnog uređaja omogućuje senzor za određivanje položaja, čija se teorijska točnost kretala od početnih 50 metara do današnje od razine jednog metra. Ispitivat će se apsolutna 2D točnost mobilnih uređaja. Mjerenja su izvršena u urbanom području, tako da se očekuje da će veliki utjecaj na točnost imati isprekidan i indirektan prijem signala zbog drveća, visokih zgrada i reflektirajućih površina (prozori, staklene fasade) u blizini mjerenja (Šlabek i dr., 2015). Buka se mjeri uz pomoć mobilnog uređaja zvučnim senzorima, tj. mikrofonima čija je današnja točnost između 2 i 6 decibela, iako ih danas sve više zamjenjuju mikro elektromehanički sustavi zbog manje veličine i potrošnje energije. Točnost mjerenja buke će se dobiti uspoređivanjem prikupljenih podataka mobilnim uređajem pomoću aplikacije Noise tube s podacima iz Elaborata o mjerenju i analizi rezultata mjerenja buke i brojanja cestovnog prometa Grada Zagreba. 7.1. S obzirom na lokaciju Praktična točnost mjerenja mobilnim uređajima određena je tako što je na fiksnoj točki mjereno sa 6 različitih mobilnih uređaja. Fiksna točka nalazi se u blizini Geodetskog fakulteta na križanju Ulice fra Andrije Kačića Miošića i Ulice Izidora Kršnjavoga u Zagrebu. Poznata točka je određena RTK metodom s točnošću od 3 cm i korištena je na mnogim kolegijima na preddiplomskom i diplomskom studiju Geodezije i geoinformatike. Kako je njezina točnost mnogo veća od očekivane točnosti senzora za određivanje položaja, njezin je položaj uzet kao točan, tj. treba. Ime točke je K00, a njezine koordinate su: 45 48 27,43156 za geografsku širinu i 15 57 49,8614 za geografsku dužinu (slika 36). Slika 36. Prikaz točke koja se koristi kao fiksna 47
Kako bi se mogle vidjeti koordinate mobilnih uređaja korištena je aplikacija My GPS Coordinates verzije 1.74, a preuzeta je putem Google play trgovine besplatno. Aplikaciju je najbolje prepoznati preko logo-a, jer postoje nekoliko aplikacija s istim imenom u Google play trgovini (URL 32). Slika 37. Logo aplikacije My GPS Coordinates Aplikacija prikazuje dvodimenzionalne koordinate određene putem položajnih senzora u obliku geografske dužine i širine u WGS84 koordinatnom sustavu. Aplikacija prikazuje i točnost pozicioniranja koja se kretala na svim mobilnim uređajima od 1 do 6 metra, ali za ispitivanje su se koristile samo koordinate, koje su se na aplikaciji osvježavale svakih 10 sekundi. Kako aplikacija nema mogućnost pohranjivanja koordinata, njihovo prikupljanje se provodilo slikanjem zaslona mobilnog uređaja prilikom svakog osvježavanja koordinata. Da bi aplikacija radila nije potrebna podatkovna veza na internet. Korištenje je vrlo jednostavno kao i sučelje (slika 38). Slika 38. Izgled aplikacije My GPS Coordinates Popis korištenih mobilnih uređaja i odnos određenih koordinata s obzirom na fiksnu točku je prikazan na Grafu 2. Kako bi se dobila točnost u metrima koordinate fiksne točke, kao i mjerenih točaka su transformirane iz WGS84 koordinatnog sustava u HTRS96 koordinatni 48
sustav pomoću QGIS-a. Najveću apsolutnu 2D točnost ima Samsung Galaxy Tab s iznosom od 1,03 metra, a slijede Sony Experia Z3, Xiaomi Redmi note 3, iphone 4S, Sony Experia E i s najmanjom točnošću Samsung S5 u iznosu od 6,94 metra. 458335 458334 458333 458332 458331 458330 458329 458328 458327 FIKSNA TOČKA Sony Xperia E Samsung S5 Sony Xperia Z3 Xiaomi Redmi note 3 Samsung Galaxy Tab iphone 4S 458326 458325 5074320 5074325 5074330 5074335 5074340 5074345 Graf 2. Odnos mjerenja mobilnih uređaja na fiksnoj točki Tako velike razlike u točnosti mogu se pripisati različitim kvalitetama položajnih senzora koji su ugrađeni u mobilne uređaje, kao i starosti samih uređaja, jer noviji uređaji imaju naravno bolje specifikacije nego stariji modeli. Ukupna točnost je manja, jer nebo nije bilo čisto sa svih strana te zbog već naznačenog isprekidanog i indirektnog prijema signala. 7.2. Usporedba službenih i masovno prikupljenih podataka Praktična točnost mjerenja buke ispitana je usporedbom masovno prikupljenih podataka aplikacijom Noise tube i Elaborata o mjerenju i analizi rezultata mjerenja buke i brojanja cestovnog prometa Grada Zagreba na 9 točaka na kojima su izvršena službena mjerenja, a njihove lokacije prikazane su na slici 39. U elaboratu su uz pomoć položajnih opisa pronađene točke na terenu te se na njihovim lokacijama mjerilo u tri razdoblja: jutro i prijepodne, poslijepodne i večer. Na svakoj od točaka prikupljeno je oko 180 podataka o razinama buke. Izračunata je vrijednost za dnevnu buku i uspoređena je sa službenim podacima. 49
Slika 39. Lokacije točaka na kojima su provedena službena mjerenja (Tudor i dr.,2014) U Tablici 5 prikazane su razine buke za dan-večer-noć na pojedinim točkama za službene i masovno prikupljene podatke te njihova razlika. Tablica 5. Usporedba službenih i masovno prikupljenih podataka Mjereno mjesto Službeni podaci (db) Noise tube podaci (db) Razlika 40 71 57,8 13,2 41 67,8 54,3 13,5 59 69,9 57,2 12,7 60 71,5 57,5 14 61 68,1 60 8,1 62 72,2 60,2 12 69 71,9 55,3 16,6 81 74,2 60,1 14,1 88 67,9 55,7 12,2 Razlike od maksimalnih 16,6 do 8,1 decibela su na prvi pogled velike, ako se uzme u obzir da ljudsko uho jasno raspoznaje razliku od 5 decibela. Razlike su tolike prvenstveno zbog manje 50