ANDRZEJ RAJ JAŁA ZYGMUNT WOJNAROWICZ DOROTA. Wykorzystanie technologii GIS w zarządzaniu Karkonoskim Parkiem Narodowym

Transkrypt

1 MATERIAŁY SZKOLENIOWE GIS W ZARZĄDZANIU PN ANDRZEJ RAJ JAŁA ZYGMUNT WOJNAROWICZ DOROTA Wykorzystanie technologii GIS w zarządzaniu Karkonoskim Parkiem Narodowym Wstęp Główny cel działalności Parku narodowego, jakim jest ochrona przyrody realizowany jest poprzez odpowiednie zarządzanie środowiskiem, co z kolei przekłada się na zarządzanie przestrzenią. Inne zadania Parku takie jak: prowadzenie monitoringu przyrodniczego, organizacja badań naukowych, zarządzanie ruchem turystycznym i edukacja ekologiczna, równieŝ mają związek z przestrzenią, dlatego teŝ parki narodowe w sposób szczególny mogą wykorzystać narządzie, jakim jest GIS (System Informacji Geograficznej). Definiując GIS dla potrzeb ochrony przyrody naleŝy zwrócić uwagę na takie jego funkcje jak umoŝliwienie szybkiego dostępu do zasobów informacyjnych (mnogość warstw informacyjnych dot. róŝnych elementów środowiska), wykonywanie analiz, generowanie raportów oraz wizualizacja wyników. Niewątpliwą zaletą zastosowania systemów GIS w ochronie przyrody jest znaczne zwiększenie moŝliwości integrowania danych pochodzących z wielu źródeł. NiezaleŜnie od definicji i pełnionych funkcji GIS naleŝy rozpatrywać przede wszystkim jako system wspomagania decyzji. 1

2 A. RAJ, Z. JAŁA, D. WOJNAROWICZ - WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII GIS W ZARZĄDZANIU KARKONOSKIM PARKIEM NARODOWYM I. Umiejscowienie GIS w strukturze organizacyjnej Karkonoskiego Parku Narodowego Prace nad tworzeniem Systemu Informacji Geograficznej (GIS) prowadzone były w parkach narodowych juŝ od początku lat 90. tych ubiegłego wieku. Niestety brak koordynacji tych prac z poziomu centralnego oraz róŝne rozumienie i definiowanie roli GIS w poszczególnych parkach narodowych spowodowały duŝe zróŝnicowanie w podejściu do tego zagadnienia zarówno w aspekcie jego wykorzystania, uŝytych technologii, oprogramowania, a przede wszystkim w definiowaniu celu, jakiemu to narzędzie ma słuŝyć. Przez długi okres, wśród pracowników parków narodowych panowało powszechne przekonanie, Ŝe ze względu na znaczne róŝnice pomiędzy poszczególnymi parkami pod względem przyrodniczym, nie moŝna stworzyć jednolitego systemu, który spełniałby oczekiwania wszystkich parków narodowych. Wynikało to jednak z niezrozumienia zarówno zasad tworzenia GIS jak i braku jasno zdefiniowanego celu, jakiemu to narzędzie ma słuŝyć. W większość przypadków, tworzenie systemu GIS ograniczało się do tworzenia prostych map cyfrowych, które są waŝnym, lecz nie jedynym elementem systemu GIS. WaŜnym okresem w rozwoju GIS w parkach narodowych, był czas opracowania pierwszych planów ochrony. W ramach prac inwentaryzacyjnych nad planami ochrony powstały ogromne zasoby informacji o środowisku przyrodniczym poszczególnych parków narodowych. Klasyczne opracowania w postaci papierowych tomów okazały się bardzo szybko niedostępne dla większości pracowników, jak teŝ ludzi nauki chcących korzystać z tych jakŝe cennych opracowań. W tym okresie powstały pierwsze próby opracowania jednolitego wzorca (modelu), wg którego informacje te będą gromadzone w postaci cyfrowej, a następnie wizualizowane na mapach tematycznych. Szybko okazało się jednak, Ŝe dla skutecznej realizacji pomysłu przetwarzania wiedzy z postaci analogowej w cyfrowe bazy danych, które byłyby podstawą do tworzenia systemu GIS, oprócz dobrej jakości sprzętu komputerowego oraz odpowiedniego oprogramowania, niezbędna jest dobrze wykwalifikowana karda pracowników. Dotyczy to zarówno pracowników, którzy odpowiedzialni będą za zarządzanie systemem GIS, jak równieŝ pracowników parku odpowiedzialnych za ochronę przyrody, badania naukowe, monitoring przyrodniczy, edukację ekologiczną, udostępnianie parku do celów turystycznych, którzy będą tworzyć, uzupełniać, a przede wszystkim wykorzystywać GIS w swojej codziennej pracy. Ze względu, iŝ nie jest to narzędzie tanie i wymaga ciągłego rozwoju, niezmiernie waŝnym elementem w całym przedsięwzięciu jest klarowne zdefiniowanie celów, jakim ma słuŝyć system GIS. W Karkonoskim Parku Narodowym proces tworzenia systemu GIS został rozpoczęty w 1997 roku. Proces ten obejmował zarówno organizację sprzętu, oprogramowania, a przede wszystkim pracowników, którzy zaczęli zdobywać niezbędną wiedzę oraz tworzyć podwaliny 2

3 GIS W ZARZĄDZANIU PN systemu GIS. Sprzyjały temu takie okoliczności jak, tworzenie systemu GIS w KRNAP, po czeskiej stronie Karkonoszy oraz realizacja kilku projektów z zakresu ochrony przyrody z udziałem ekspertów zagranicznych. Niezmiernie waŝnym elementem było doświadczenie niektórych pracowników Parku, zdobyte podczas odbytych staŝy zagranicznych, warsztatów czy konferencji międzynarodowych. Entuzjazm młodych pracowników Parku oraz przyjazne podejście wielu funduszy pomocowych (Fundacja Ekofundusz, NFOŚiGW, WFOŚiGW, Phare) spowodowały szybki rozwój systemu GIS w KPN uzyskując tym samym bardzo nowoczesne i skuteczne narzędzie, które nie tylko słuŝy do gromadzenia informacji o środowisku przyrodniczym Parku, ale przede wszystkim słuŝy do skutecznego i właściwego zarządzania tym środowiskiem. Podstawową kadrę zespołu ds. GIS w KPN stanowią trzy osoby o następujących profilach wykształcenia: geograf, biolog, leśnik. Zespół GIS pracuje na potrzeby wszystkich pracowników Parku poprzez udostępnianie informacji o środowisku przyrodniczym Parku w taki sposób, aby ta informacja była łatwo dostępna niemal na wszystkich stanowiskach pracy w takim zakresie, w jakim jest to niezbędne dla realizacji ich zadań. Następnym zadaniem zespołu GIS jest współpraca z pracownikami Parku w zakresie pozyskiwania i gromadzenia nowych danych pochodzących z inwentaryzacji przyrodniczych oraz w wyniku prowadzonych zadań ochronnych, edukacyjnych, monitoringu, badań naukowych itd. Zespół GIS wykonuje teŝ wszystkie bardziej złoŝone analizy i przetworzenia danych na potrzeby zarządzania Parkiem, szczególnie dla kierownictwa Parku. Dla trwałości realizacji zadań z zakresu GIS, zespół ds. GIS został wpisany w strukturę organizacyjną Parku w statucie Parku oraz Regulaminie Organizacyjnym Parku. W celu zabezpieczenia finansowego oraz technicznego, zadnia w zakresie obsługi zespołu GIS zostały zapisane w zarządzeniu w sprawie Gospodarstwa Pomocniczego przy KPN, które dzięki temu zabezpiecza finansowo, sprzętowo oraz częściowo kadrowo funkcjonowanie zespołu ds. GIS. 3

4 A. RAJ, Z. JAŁA, D. WOJNAROWICZ - WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII GIS W ZARZĄDZANIU KARKONOSKIM PARKIEM NARODOWYM II. Przykłady wykorzystania GIS w zarządzaniu Karkonoskim Parkiem Narodowym Nowe inwestycje narciarskie w Szklarskiej Porębie. Dopuszczenie do inwestycji narciarskich na terenie Karkonoskiego Parku Narodowego w rejonie Szrenicy w zamian za odstąpienie od inwestycji w rejonie Łabskiego Szczytu jest efektem długotrwałych negocjacji pomiędzy władzami samorządowymi a Parkiem Narodowym. Zarówno na etapie ścierania się koncepcji ogólnych jak teŝ konkretnych uzgodnień Karkonoski Park Narodowy często korzystał z narzędzia wspomagającego zarządzanie, jakim jest System Informacji Geograficznej. Funkcjonalność GIS moŝna było wykorzystać na wielu płaszczyznach, praktycznie na kaŝdym etapie negocjacji. Na początku najwaŝniejsza była prezentacja zasobów przyrodniczych Parku na odpowiednich podkładach mapowych i w ten sposób dostarczanie argumentów do merytorycznej dyskusji. Po osiągnięciu kompromisu dotyczącego istoty sprawy rozpoczęły się ustalenia dotyczące lokalizacji inwestycji. Na tym etapie niezwykle pomocne okazał się rekonesans terenowy z pomiarem GPS punktów newralgicznych. Pomierzono moŝliwe do zaakceptowania lokalizacje górnej stacji wyciągu, lokalizację skałek(ryc.1), których ominięcie postulował KPN oraz przebieg łącznika do nartostrady ŚnieŜynka namierzając pas przerzedzonego drzewostanu oraz dorodne okazy buka, które łącznik miałby ominąć. Na podstawie tych pomiarów i analiz GIS KPN mógł juŝ na tak wczesnym etapie zaproponować szczegółowe lokalizacje inwestycji popierając je konkretnymi argumentami. Propozycje te, jak się potem okazało, były bardzo zbliŝone do lokalizacji ostatecznych. Ryc. 1. Punkty newralgiczne namierzone w terenie w miejscach planowanej inwestycji. Kolejnym etapem było podjęcie prac projektowych. Inwestor zwrócił się wówczas do KPN z prośbą o udostępnienie warstw informacyjnych Karkonoskiego Parku Narodowego 4

5 GIS W ZARZĄDZANIU PN wraz z Numerycznym Modelem Terenu i ortofotomapą. Okazało się, ze Park dysponuje dobrym materiałem w formie cyfrowej, który z powodzeniem moŝna przenieś na platformę CAD, wykorzystywaną przez biura projektowe. Niezwykle istotny jest fakt, Ŝe wymiana danych następowała w dwóch kierunkach, czyli do systemu w Karkonoskim Parku Narodowym moŝna było zaimportować projekt całej inwestycji i nakładać go na warstwy informacyjne. (Ryc 2). Dzięki temu KPN mógł na bieŝąco uczestniczyć w pracach projektowych, uzgadniać powierzchnie poszczególnych wydzieleń a nawet wychwytywać drobne błędy poczynione przez architektów, niemoŝliwe do wykrycia na mapach analogowych. Ryc. 2. Projekt zaimportowany z platformy CAD w systemie GIS KPN. Zasoby bazy danych GIS Karkonoskiego Parku Narodowego wykorzystywane były równieŝ przy tworzeniu Raportu oddziaływania na środowisko. Typowe analizy GIS wykonywano poprzez nałoŝenie obszarów projektowanych do wylesienia na warstwy GIS KPN. Dzięki temu moŝna było precyzyjnie wyliczyć powierzchnię do wylesienia w odniesieniu do zasobów przyrodniczych parku. W ten sposób obliczono np. powierzchnię w poszczególnych typach siedliskowych lasu, co stanowiło podstawę wniosku o wyłącznie tych powierzchni z produkcji leśnej (Ryc. 3). 5

6 A. RAJ, Z. JAŁA, D. WOJNAROWICZ - WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII GIS W ZARZĄDZANIU KARKONOSKIM PARKIEM NARODOWYM Ryc. 3. Obliczenie powierzchni siedlisk leśnych na trasie projektowanego wyciągu. Kluczowym dokumentem dla akceptacji omawianej inwestycji była opinia o jej oddziaływaniu na środowisko, o jaką wystąpił Minister Środowiska. Przy sporządzaniu opinii zaistniała potrzeba przeprowadzenia wizji terenowej w celu upewnienia się, Ŝe na trasie planowanego wyciągu nie występują gatunki chronione. Niestety, lokalizacja projektowanego wyciągu w Ŝaden sposób nie jest widoczna w terenie. W tej sytuacji znowu sięgnięto po technologię GIS, aby za pomocą nawigacji GPS i mapy cyfrowej wyświetlanej na przenośnym komputerze przejść trasą nieistniejącego jeszcze wyciągu. Sporządzona opinia w duŝej mierze opierała się na danych GIS będących w posiadaniu Parku, które w szybki i łatwy sposób mogły być dostarczone w Ŝądanej formie map, wykresów czy zestawień. Dzięki moŝliwości zaimportowania projektów dostarczonych przez inwestora moŝna było wygenerować załączniki graficzne do opinii w postaci map, przedstawiające inwestycję na tle wybranych elementów środowiska przyrodniczego oraz granice projektu zmian planu zagospodarowania przestrzennego (Ryc. 4). 6

7 GIS W ZARZĄDZANIU PN Ryc. 4. Projektowana inwestycja na podkładzie warstw informacyjnych GIS KPN System Informacji Geograficznej Karkonoskiego Parku Narodowego okazał się niezwykle pomocny w całym procesie negocjacji i uzgodnień dotyczących nowych inwestycji narciarskich na Szrenicy. GIS wykorzystano w celu: - dostarczenia konkretnych argumentów w dyskusji (szybki dostęp do informacji, prezentowanie danych w przystępnej formie map lub wykresów), - sprecyzowania lokalizacji inwestycji i powierzchni przeznaczonych do wylesienia (juŝ na etapie wstępnym były one bardzo konkretne i ulegały jedynie drobnym korektom), - czynnego udziału w procesie projektowania i kontroli projektu (import danych z platformy CAD biura projektowego), - sporządzania opinii oddziaływania na środowisko (prezentacja danych o zasobach, analizy GIS, przedstawienie projektu na tle zasobów przyrodniczych Parku). 7

8 A. RAJ, Z. JAŁA, D. WOJNAROWICZ - WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII GIS W ZARZĄDZANIU KARKONOSKIM PARKIEM NARODOWYM Współpraca z samorządami lokalnymi. Jednym z zadań Parku narodowego jest jego ochrona przed zagroŝeniami zewnętrznymi, która polega między innymi na uzgadnianiu i opiniowaniu działań w obrębie otuliny Parku lub w jego bezpośrednim otoczeniu. Są to albo konkretne zamierzenia inwestycyjne albo projekty Studiów Zagospodarowania Przestrzennego i Miejscowych Planów Zagospodarowania Przestrzennego. W obu przypadkach niezwykle pomocna jest mapa ewidencyjna Parku a takŝe mapa ewidencyjna obrębów przylegających do Parku. Pozwala ona w szybki sposób identyfikować pojedyncze działki a po nałoŝeniu warstwy na ortofotomapę ocenić sytuację terenową danej lokalizacji. W wielu przypadkach pozwala to na podjęcia decyzji bez wizji terenowej. Inną formą wykorzystania funkcjonalności GIS na polu współpracy z Samorządami lokalnymi jest próba wizualizacji zamierzeń inwestycyjnych. Aktualna ortofotomapa naciągnięta na szkielet numerycznego modelu terenu doskonale symuluje zdjęcie stanu rzeczywistego i stanowi podstawę dyskusji o zamierzeniach inwestycyjnych. Symulacje takie wykorzystywane były w Karkonoskim Parku Narodowym min. do negocjacji zapisów w projekcie MPZP miasta Jelenia Góra chroniących otoczenie góry Chojnik przed zabudową. Innym przykładem jest próba wizualizacji góry Szrenica po przeprowadzeniu planowanych inwestycji narciarskich (Ryc. 5). Ryc. 5. Wizualizacja efektów wylesień pod planowane inwestycje narciarskie. 8

9 GIS W ZARZĄDZANIU PN Inwentaryzacja infrastruktury turystycznej i technicznej. W roku 2006 w Karkonoskim Parku Narodowym zapoczątkowano szczegółową inwentaryzacją szlaków turystycznych. Miała ona na celu zlokalizowanie elementów wchodzących w skład majątkowy parku w tym obiektów infrastruktury turystycznoedukacyjnej i technicznej. Przy pomocy technik GPS namierzono i szczegółowo opisano nawierzchnie na szlakach, mosty, kładki, przepusty, mapy, tablice i pulpity informacyjne, rosochy PTTK, kosze na śmieci i wiaty (ryc. 6). Ryc. 6. Obiekty infrastruktury turystycznej i technicznej zinwentaryzowane na szlakach turystycznych. Dane z inwentaryzacji pozwalają wstępnie oszacować i zaplanować nakłady związane z utrzymaniem i remontem szlaków turystycznych przygotowywane w dziale Remontów i 9

10 A. RAJ, Z. JAŁA, D. WOJNAROWICZ - WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII GIS W ZARZĄDZANIU KARKONOSKIM PARKIEM NARODOWYM Inwestycji KPN. Zwizualizowanie uszkodzonego lub zniszczonego elementu zabudowy lub odcinka szlaku na mapie pozwala określić: - moŝliwości komunikacyjno-transportowe dotarcia do miejsca naprawy wraz z oszacowaniem rzeczywistej odległości uwzględniającej nachylenie terenu; - moŝliwości pozyskania odpowiednich materiałów uŝywanych do remontu (drewno, kamień, Ŝwir) z najbliŝszych miejsc pozyskania drewna, zapór rumoszowych na potokach; - parametry i rodzaj uszkodzonych elementów do wymiany (opisane są wymiary przepustów, kładek, szerokości odcinków o danej nawierzchni); - ewentualny dodatek, czyli współczynnik do prac remontowo budowlanych ze względu na utrudnione warunki wykonywania robót (nachylenie terenu, jakość podłoŝa, dostępność); - moŝliwości wytyczenia alternatywnej ścieŝki na czas wykonania remontu; - moŝliwy realny termin wykonania usługi remontowo- budowlanej zaleŝny od dostępności terenu czy warunków klimatycznych, głównie od czasu zalegania pokrywy śniegowej. Przykład z Ryc. 7. przedstawia zinwentaryzowany odcinek szlaku turystycznego, na którym znajduje się most przeznaczony do remontu. Most zlokalizowany jest w miejscu trudno dostępnym, do którego naleŝy dostarczyć materiały niezbędne do wykonania pracy (drewno, kamień). Materiał ten moŝe być pozyskany ze ściśle określonych miejsc na terenie parku (konkretne wydzielenie leśne, konkretna zapora rumoszowa). Na podstawie prostej analizy GIS moŝna dokonać obliczeń długości odcinków trasy transportu mechanicznego, transportu ręcznego z uwzględnieniem rodzaju nawierzchni i nachylenia stoków, co przekłada się na koszty transportu. Warto podkreślić, Ŝe inwentaryzacja na szlakach i drogach leśnych parku nie moŝe być jednorazowa. Aby zasób zgromadzony w bazie GIS był aktualny kaŝdorazowo po remoncie, modernizacji lub wbudowaniu nowego obiektu naleŝy wprowadzić go do systemu i odpowiednio opisać. NaleŜy zwrócić uwagę na fakt, iŝ wynik analizy zaleŝy od jakości danych wprowadzonych do bazy GIS. Dlatego tak waŝne jest, aby w inwentaryzacji uczestniczyły osoby bezpośrednio zaangaŝowane w realizację planowanych działań. 10

11 GIS W ZARZĄDZANIU PN Ryc. 7. Przykład wykorzystania danych inwentaryzacyjnych przy szacowaniu kosztów związanych z transportem materiałów na miejsce remontu. 11

12 A. RAJ, Z. JAŁA, D. WOJNAROWICZ - WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII GIS W ZARZĄDZANIU KARKONOSKIM PARKIEM NARODOWYM Natura System Informacji Geograficznej w Karkonoskim Parku Narodowym stał się podstawą identyfikacji siedlisk przyrodniczych Natura Większość siedlisk naturowych dało się zidentyfikować na podstawie analizy istniejących zasobów bazy danych GIS. Podstawą do identyfikacji siedlisk nieleśnych była szczegółowa mapa fitosocjologiczna wykonana na bazie ortofotomapy. Praca polegała głównie na przypisaniu w tabeli atrybutów kodów Natura 2000 do odpowiednich zbiorowisk fitosocjologicznych. Dla zbiorowisk określonych jednoznacznie nie stanowiło to większego problemu jednak duŝa części wydzieleń została określona w bazie danych jako kompleks zbiorowisk. W takiej sytuacji pod warstwę fitosocjologiczną moŝna było podłączyć ortofotomapę i w ten sposób ocenić udział poszczególnych zbiorowisk w danym wydzieleniu jak równieŝ sytuację w obszarze sąsiadującym. W większości przypadków było to wystarczające do jednoznacznego określenia, czy dane wydzielenie stanowi siedlisko Natura 2000, czy teŝ nie (Ryc.8). Ryc. 8. Podjęcie decyzji o zakwalifikowaniu wydzielenia do siedliska Natura Identyfikację siedlisk leśnych wykonano z kolei w oparciu o warstwę GIS opisu taksacyjnego. Analiza polegała zadaniu szeregu zapytań do bazy danych uwzględniających 12

13 GIS W ZARZĄDZANIU PN wcześniej opracowane kryteria wyboru. Przykładowo dla identyfikacji siedliska wykonano kwerendę: GAT = świerk AND (ZESP_FITO = górnoregl. świerczyna sudecka podz. paprociowy OR ZESP_FITO = górnoregl. świerczyna sudecka podz. typowy) AND WIEK >= 100. Wyniki kwerendy wyświetlane były od razu na podkładzie mapy leśnej oraz ortofotomapy, co pozwalało ocenić poprawność kwerendy. Pracownicy merytoryczni znający doskonale teren w kaŝdym momencie mogli zaproponować dodanie pojedynczych wydzieleń do tych wybranych przez system. Po wykonaniu kwerend określających wszystkie siedliska Natura 2000 obliczenie przez system podstawowej statystyki (np. powierzchnia w ha, udział %) było juŝ niezwykle proste. Bez większego nakładu pracy moŝna było uzyskać mapki z rozmieszczeniem siedlisk (Ryc. 9.), raporty z podsumowaniem powierzchni dla kaŝdego siedliska, wyszczególnienie, jakie zbiorowiska roślinne weszły do danego siedliska oraz wykresy. Ryc. 9. Mapa siedlisk Natura