ANALIZA WYBRANYCH ELEMENTOW SRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Z WYKORZYSTANIEM MAP CYFROWYCH I INTERPRETACJI ZDJ~C LOTNICZVCH

Transkrypt

1 Polskie Towarzystwo Fotogrametrii i Teledetekcji oraz Katedra Fotogrametrii i Teledetekcji WydziaJu Geodezji i Gospodarki Pnestrzennej Uniwersytetu Warminsko-Mazurskiego w Olsztynie Archiwum Fotogramebii, Kartografii i Teledetekcji Vol. 9, 1999, s I5BN Ryszard Chybiorz Jerzy Nita ANALIZA WYBRANYCH ELEMENTOW SRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Z WYKORZYSTANIEM MAP CYFROWYCH I INTERPRETACJI ZDJ~C LOTNICZVCH 1. Wst~p Komputerowe wspomaganie analizy material6w kartograficznych oraz zdj~ Iotniczych jest bardzo istotne, zwtaszcza w rejonach 0 silnych przeobrai:eniach srodowiska przyrodniczego. Takim regionem jest GOP (Gornoslaski Okreq Przemyslowy), najwi~ kszy w Polsce zesp6l miejsko-przemyslowy, polozony na terenie obszarow g6miczych kopalri w~ la kamiennego, rud cynkowo-olowiowych, piaskowni, bylych kopalri zelaza z licznymi wyrobiskami, haldami i zapadliskami. Niemniej watnym zagadnieniem sa zmiany zagospodarowania przestrzeni na terenach obszarow chronionych, polozonych w bezposrednim zasiequ G6moslqskiego Okrequ Przemyslowego. Przykladem takich opracowari byla analiza zmian srodowiska przyrodniczego okolic Potoku Zlotego, polozoneqo na obszarze Wyi:yny Czestochowskiej Podstawowym zrodlern do wykonania analiz byla cyfrowa mapa topograficzna w skali 1:10000, arkusz Potok Zloty. 2. Rastrowe Modele Terenu Cyfrowa mapy topograficznej w skali 1:10 000, arkusz Potok Zloty posiada warsmy infonnacyjne: osnowa geodezyjna. granice, obiekty gospodarcze, budowle i budynki, drogi i obiekty z nimi zwiazane, koleje i obiekty z nimi zwiqzane, rzezba terenu oraz roslinnosc, uprawy i grunty (Chybiorz, Nita 1998). Rzezba terenu zapisana w postaci modelu poziomicowego {Fig.1A} poslutyla do obliczeri modeli triangulacyjnych i rastrowych (Fig. 1B). Rastrowy model terenu pozyskany z poziornic i punktow wysckosciowych na mapach topograficznych, kt6ry rnoze bye uzupelniony pomiarami wyst~pujqcyc h geodezyjnymi, danymi fotogrametrycznymi i teledetekcyjnymi jest dokladniejszy odmodeli triangulacyjnych (Magnuszewski 1999). Model rastrowy rzezby terenu (DTM - Digital Terrain Modef) pozyskany z mapy lopograficznej w postaci poziomic (co 1.25 metra) wykorzystano do obrazowan ia oraz

2 2 18 Archiwum Fotogrametrii, Kartoqrafli i Teledetekcji. Vol. 9. Olsztyn 1999 modelowania zjawisk i proces6w zachodzqcych na powierzchni terenu. m,~ _ m '".\ ". - 2IS - " '",. -, ~ - ".. -. W- IL o o I III, " Fig. 1. Model poziomicowy i rastrowy doliny Wl rcicy w rejonie Potoku Zlotego oraz modele prostych charakterystyk obliczonych na podstawie cy1rowego modelu rzeiby terenu: A - model poziomicowy doliny Wiercicy w rejonie Potoku Zlotego (poziomice co 5 m), pozyskany z mapy topograficznej ar1<usz Potoku Zloty w skali 1: , B - model rastrowy danych wysokosciowych (DTM), C - mapa spadk6w terenu, D - mapa ekspozycji stok6w. Model terenu DTM pokazuje wysokost form w sp0s6b plastyczny przez rnozfwosc zaciemniania i kolorowania rzezby terenu. Pozwala przeprowadzit analizy na wielu warstwach klasyfikowanych i liczbowych, analizy panoramy i widoku z punktu do punktu, obliczac rzeczywiste odleglosci po powierzchni ladu oraz generowac

3 R. Chybiorz, J. Nita - Ana liza wybranych element6w srodowiska przyrodniczeg o profile z analizowanych powierzchni. Z kolei nalozenie warslw tematycznych lub aktualnych zdj~ lotniczych na modele tr6jwymiarowe, to nie tylko wzbogacenie metodyki kartograficznej (Koziel 1998), lecz takze pokazanie wzajemnych zaleznosci pornieczy analizowanymi warslwami tematycznymi a rzezba terenu. Istnieje takze mozliwosc wskazania kierunk6w zagospodarowania obszar6w, sposobow zapobiegania konflikt6w porniedzy funkcjq ekologicznq a rolniczq osadniczq, przemyslowq itd. (Brzoska i inni 1998). Dane 0 wysokosci terenu zapisane w DTM wykorzysta no do obliczenia charakterystyk morfologicznych. Magnuszewski do prostych charakterystyk morfologicznych zlicza: wvsokosc. srednia wysokosc stoku, ekspozycje stoku, spadek stoku, spadek zlewni, powierzchnie zlewni, dlugosc linii splywu, odleqlosc do profilu zamykaiaceqo zlewnie. Spadek stoku okresla intensywnost splywu powierzchniowego i erozji gleb na stoku oraz predkosc ruchu wody w korytach, zas ekspozycja czas potencjalnego naslonecznienia, przy danym polozeniu stoku. Charakterystyki te majq istotne znaczenie dla oceny naturalnosci krajobrazu, podatnosci gleb na erozje, zmian pokryw roslinnych oraz wyznaczenia kryteri6w geologiczno-ini:ynierskich dla lokalizacji zabudowy (Brzoska i inni 1998, Magnuszewski 1999). Cyfrowy model terenu i powiqzane z nim bazy danych z zakresu geodezji i kartografii, geologii, g6m ictwa, gospodar1<.i wodnej i ochrony srodowiska wykorzysta no do slwo rzenia model6w zlozonych - tr6jwymiarowyc h, uwzgl~ niajqcych wysokost terenu lub czterowymiarowych, uwzg l~ niajqcych zmiany w czasie. Modele, kt6re biora pod uwag~ czynnik czasu, zaktualizowano z wykorzystaniem zdj~ Iotniczych w celu otrzymania aktualnego obrazu terenu. Modele czterowymiarowe powinny takze korzystac z rejestracji GPS (Global Positioning System), danych totogrametrycznych i teledetekcyjnych dotyczqcych zmian stanu woo, powielrza, gleb i uzylkowania terenu. Stala rejestracja danych zmiennych w czasie daje rnozjwosc wykorzystania systemu dla cel6w prognozowania i sym ulowania zmian srodowiska przyrodniczego w roznych interwalach czasowy ch. 3. Wykorzystanie zdj~c lotniczych do analizy srodowiska przyrodniczego Analizujqc przelworzone na postac cyfrowq mapy analogowe i zdj~ ia lotnicze, poparte weryfikacjq danych kartograficznych w terenie, okreslono zmiany: obszar6w lesnych: rodzaju drzewostan u, wieku drzewostanu i stopieri zwarcia drzewostan6w; uzytkow rolnych: sady i ogrody, grunty ome,lqki i pastwiska, nieuzylki; element6w antropogen icznych: obiekty i tereny przemyslowe, infrastruktura techniczna, wyrobiska, wysypiska odpad6w, oczyszczalnie sciekow, zbiomiki wodne, obszary zajete pod zabudowe, zabudowa niska i wysoka, garaze i par1<.ingi, zabudowa sakralna, cmentarze, tereny i obiekty sportowo rekreacyjne, ogrodki dzialkowe, nasypy antropogeniczne, wyko py i sztuczne skarpy; element6w geologiczno-geomorfologicznych: formy organogeniczne, akumulacji i erozji rzecznej, krasowe, eoliczne, akumu lacji lodowcowej i wodnolodowcowej, egzaracyjne 0 budowie strukturalnej, starszego podloza; g6mictwo; warun ki geologiczno-ini:ynierskie; wody powierzchniowe i podziemne;

4 220 Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Te ledetekcj i, Vol. 9. O lsztyn 1999 Otrzymane warstw tematyczne pozwalajq przetworzyc i zgeneralizowac dane opisujqce srodowisko przyrodnicze, uzyskac obiektywnq baze danych dotyczqcych wplywu dzialalnosci gospodarczej na srodowisko (Brzoska 1998). W ykorzystujqcproste dzialania arytmetyczne i logiczne rnozna przeprowadzic zlozone analizy przestrzenne, przez nakladanie warstw tematycznych, analiz~ sqsiedztwa i polaczen, analze rozkladu danych i autokowarianqe przestrzenna (Magnuszewski 1999). Analizujqc mapy spadk6w terenu, ekspozycji stok6w, warunk6w qeotoqiczno-inzynierskich, gl~bo kosci zalegania 1 poziomu woo gruntowych, wystepowania obnizeniern bezodplywowych, rozmieszczenia uzytk6w rolnych rnozna przeprowadzic waloryzaqe srodowiska dla potrzeb lokalizacjizabudowy (Kistowski, lwanska 1997). 4. Pod sumowanie Tematyczne mapy cyfrowe i cyfrowe modele rzezby terenu, powstajqce na bazie danych opisowych, rastrowych i wektorowych, pozwalajq na tr6jwymiarowe przedstawienie terenu i obiekt6w przestrzeni przyrodniczej. Modele takie dajq odpowiedziec na wiele pytan zadawanych do bazy danych, co umozliwia stwierdzenie pewnych prawidlowosci i trend6w trudnych do wykrycia przy analizie pojedynczych element6w z wykorzystaniem tradycyjnych material6w kartoqraficznych. Tak przeprowadzona analiza infomnacji zawartych w cyfrowych modelach jest szczeg61nie przydatna do oceny zmian srodowiska przyrodniczego, w planowaniu ekorozwoju obszaru, w modelowaniu proces6w geologicznych i geomorfologicznych, ocenie wplywu inwestycji na srodowisko przyrodnicze, lokalizacji obiekt6w oddzialywujqcych negatywnie na srodowisko i zarzadzaniu obiektami uciqzliwymi dla srodowiska. Literatura 1. Brz6ska J., Fagiewicz K., Kubiak J., Ponizy L., 1998, Wybrane mapy tematyczne, jako podstawowe zroo1o do wykonania "Studium uwarunkowan i kierunk6w zagospodarowania przestrzennego" na przykladzie gminy Widuchowa (woj. szczecinskie) i Pniewy (woj. poznanskie). Materialy konferencyjne: Problemy kartografii tematycznej. Kazimierz Dolny, 8-10 pazdziernika 1998r. 2. Brzoska J., Kijowski A., 1998, Zdj~ ia lotnicze jako podstawa kartowania sozologicznego w skalach topograficznych. w. Materialy konferencyjne: Problemy kartografiitematycznej. Kazimierz Dolny, 8-10 pazdziernika 1998r. 3. Chybiorz R., Nita J., 1998, Przetwarzanie i analiza danych przestrzennych wybranych element6w srodowiska przyrodniczego z wykorzystaniem map numerycznych. Materialy konferencyjne: Przetwarzanie i ochrona danych. Katowice-Ustron, 2-4 grudnia 1998 r. 4. Kistowski M., lwanska M., 1997, Systemy Infomnacji Geograficznej. Podslawy techniczne i metodyczne. Przeglqd pakiet6w oprogramowania i zastosowar\ w badaniach srodowiska przyrodniczego. Bogucki Wydawnictwo Naukowe Poznan.

5 R. Chybiorz, J. Nita - Analiza wybranych erement6w srodowiska przyrodniczego Koziel Z., 1998, Geokompozycyjne aspekty modelowania rzezby terenu. Materialy konferencyjne: Problemy kartografii tematycznej. Kazimierz Dolny, 8-10 pazdziernika 1998r. 6. Magnuszewski A, 1999, GIS w geografii fizycznej. PWN Warszawa. Autor mgr Ryszard Chybiorz dr Jerzy Nita Zaklad Kartografii Geologicznej Uniwersytet Slqski Sosnowiec, ul. B~ziriska 60 tel. (0-32) w.206 fax (0-32) nita@us.edu.pl chybiorz@us.edu.pl Recenzowal dr hab. Adam Linsenbarth, prof. IGiK