PODZIAŁ KOMPLEKSÓW SCALENIOWYCH NA PASKI ELEMENTARNE JAKO PODSTAWA WYDZIELANIA DZIAŁEK GRUNTOWYCH

Transkrypt

1 22 Геодезія, картографія і аерофотознімання. Вип S. Harasimowicz, J. Janus Akademia Rolnicza w Krakowie PODZIAŁ KOMPLEKSÓW SCALENIOWYCH NA PASKI ELEMENTARNE JAKO PODSTAWA WYDZIELANIA DZIAŁEK GRUNTOWYCH Harasimowicz S., Janus J.,2009 Разделение комплексов на элементарные пояса является основой для построения моделей оптимизации земельной системы на территории деревеней. Выполнение такого раздела в деревне является трудоёмким процессом из-за большого числа небольших элементарных поясов. В работе представлен относительно простой алгоритм выделения элементарных поясов на оснований координат границ проектного комплекса и установленного направления деления этого комплекса. Разработано компьютерную программу, делающую возможность получения карты деления деревни на элементарные пояса которую применено как пример в деревне Войкув. Distribution of land comlexes areas on elementary stris is a base of lots border otimization. There is a labor-consuming task by the reason of big number of stris. In the article was shown the simle algorithm of distribution village s areas on elementary stris with the aid of land consolidation areas coordinates. This algorithm and comuter s rogram was resented on examle of village Wojkow. Wrowadzenie. Nowy układ gruntowy owstający w wyniku scalenia tworzony jest w kilku etaach różniących się szczegółowością i zakresem dokonywanych ustaleń rzestrzennych. Wstęna koncecja rojektowanego układu gruntowego jest rzedstawiana w ogólnym rojekcie scalenia, który owstaje w ramach rac rzygotowawczych uzasadniających między innymi cel tego zabiegu urządzeniowego i jego efektywność. Ogólny rojekt scalenia gruntów owinien określać między innymi odstawowe arametry rojektowe dotyczące rzyszłego układu działek, takie jak rzeciętna wielkość i kształt tych działek oraz odległości między sąsiednimi drogami dojazdowymi do gruntów rolnych [Harasimowicz 2002]. Kierując się rzyjętymi arametrami rojektowymi w ramach ogólnego rojektu scalenia należy oracować koncecję sieci drogowej oraz określić kierunki rojektowania działek w oszczególnych komleksach scaleniowych [Pijanowski 989]. Kolejnym wyodrębniającym się etaem tworzenia nowego układu gruntowego jest ostateczne ustalenie niezmienników rojektowych, czyli obszarów wyłączonych ze scalenia, takich jak tereny zabudowane, lasy, sady it., co wiąże się rzeważnie z ostatecznym zarojektowaniem nowej sieci drogowej. Zakończenie tego etau tworzenia nowego układu gruntowego wiąże się z ustaleniem komleksów rojektowych ograniczonych drogami, wodami lub innymi rzeszkodami, które określają dość jednoznacznie możliwości rojektowania działek. Dotyczy to szczególnie jednego z odstawowych arametrów rozłogu działek, jakim są ich długości. Wstęną fazą rojektowania działek oscaleniowych (eta trzeci) jest ustalenie udziałów gosodarstw w komleksach rojektowych, czyli tak zwana ustawka gruntów. W tej fazie określane są dwa istotne arametry rzestrzenne działek: odległości od siedlisk i owierzchnie. Ostateczny rzebieg granic działek (eta czwarty) określany jest w rocesie ich wydzielania w komleksach rojektowych zgodnie z rzyjętymi udziałami gosodarstw w tych komleksach. Mimo że doiero w tej fazie wyznaczane są granice działek, to swoboda kształtowania ich rozłogów jest niewielka ze względu na dokonane wcześniej ustalenia. Określona jest między innymi wielkość działki (udziałem gosodarstwa w komleksie) oraz jej długość (orzez wymiary komleksu), a także ołożenie danej działki w stosunku do siedliska (orzez ołożenie komleksu). Skutkiem tego ostatecznie wydzielanie

2 Геодезія, картографія і аерофотознімання. Вип granic działek srowadza się, w duży stoniu, do mechanicznego odziału danego komleksu według rzyjętych ustaleń, co stwarza możliwości automatyzacji tego rocesu [Janus i Zygmunt 2006]. Procedurę oracowania wstęnego rojektu scalenia należy łączyć z całościowym rzeglądem wszystkich jego uwarunkowań zarówno gosodarczych jak również ekologicznych i sołecznych. Otymalizacja układu gruntowego może być wiązana szczególnie z fazą określania udziałów ekwiwalentów scaleniowych w komleksach rojektowych, która decyduje o dwu ważnych arametrach rzestrzennych działek: owierzchni i odległości od siedlisk. Wykonanie otymalizacji rozmieszczenia gruntów w stosunku do siedlisk wydaje się stosunkowo roste, a warunkiem jej rzerowadzenia jest określenie odległości gruntów we wsi od zabudowań gosodarczych. Wyróżnić można rzynajmniej trzy sosoby wyodrębniania ołożenia gruntów na terenie wsi, z wystarczającą dokładnością umożliwiające ustalenie ich odległości od siedlisk. Polegają one na wykorzystaniu granic istniejących działek gruntowych, odziale wsi siatką kwadratów na odowiednio małe elementy owierzchniowe oraz odziale wsi na elementarne aski o jednakowej owierzchni wydzielane w ramach komleksów scaleniowych zgodnie z rzyjętymi kierunkami rojektowania działek. Zarówno odział wsi siatką kwadratów jak wykorzystanie istniejących działek dla określenia ołożenia gruntów we wsi ozwala, w wyniku otymalizacji rozmieszczenia tych gruntów względem zabudowań gosodarczych, na określenie udziałów gosodarstw w komleksach rojektowych [Harasimowicz 986, Harasimowicz i inni 2006]. Najkorzystniejsze od względem odległości do siedlisk rzydziały istniejących działek lub elementów owierzchniowych do gosodarstw nie rowadzą najczęściej do uzyskania orawnych rozłogów tych gosodarstw od względem wielkości i kształtu działek gruntowych. Rozłogi te obejmują istniejące niewłaściwie uformowane działki lub, w dużej mierze rzyadkowy, układ elementów owierzchniowych ołożonych w danym komleksie, co wymaga zasadniczych korekt. Podział komleksów scaleniowych na aski elementarne uwzględnia zazwyczaj główny kierunek rojektowania działek. Przyjęta owierzchnia aska elementarnego owinna być niewielka w stosunku do wielkości działek, tak by nie rzekraczała około 5-0% ich średniej owierzchni. Przyjęcie takich założeń ozwala na składanie działek scaleniowych z odowiedniej liczby asków elementarnych. Posługując się odziałem komleksów scaleniowych na aski elementarne można otymalizację odległości gruntów od siedlisk gosodarstw ołączyć z wyznaczeniem granic działek i oceną ich kształtów. Wykonanie takiej otymalizacji daje możliwość nie tylko orawy jakości scalenia, ale również istotnego zmniejszenia jego racochłonności orzez automatyzację rocedur dotyczących zarówno rozmieszczenia ekwiwalentów scaleniowych na terenie wsi jak również rojektowania działek. Wydzielenie w danym komleksie rojektowym aska elementarnego o zadanej owierzchni wzdłuż odanego kierunku rojektowania i obliczenie jego odległości od siedliska jest zadaniem stosunkowo rostym. Wykonanie tego zadania dla całej wsi wymaga jednak sorego nakładu racy ze względu na dużą liczbę wydzielanych asków elementarnych. W rzeciętnej wsi o owierzchni 500 ha należałoby wydzielić kilka tysięcy asków elementarnych o owierzchni kilku lub kilkunastu arów oraz obliczyć kilkaset tysięcy odległości tych asków od siedlisk. Warunkiem odjęcia otymalizacji układu gruntowego uwzględniającej odział na niewielkie aski elementarne jest między innymi automatyzacja dokonywania takiego odziału, a także tworzenia macierzy odległości wydzielonych asków od siedlisk gosodarstw ograniczająca do możliwych do rzyjęcia rozmiarów racochłonność Określenie rocedury ozwalającej na zautomatyzowany odział komleksu na aski elementarne na odstawie wsółrzędnych unktów tworzących jego obwodnicę nie jest zadaniem oczywistym. Oracowana metoda wyznaczania granic kolejnego aska elementarnego w dowolnie ukształtowanym komleksie olega na dwukrotnym rzecięciu tego komleksu wzdłuż założonego kierunku wydzielania asków w strefie między kolejnymi wierzchołkami rozatrywanego komleksu.. Zasady wydzielania asków elementarnych w komleksach scaleniowych. Wydzielanie asków elementarnych wymaga wcześniejszego odziału wsi na komleksy rojektowania działek, czyli wiąże się z zarojektowaniem sieci drogowej i wyodrębnieniem obszaru objętego scaleniem. Czynności te są odejmowane w sosób ogólny w studiach wstęnych w ramach ogólnego rojektu scalenia. Na rycinie rzedstawiono odział wsi Wojków na komleksy scaleniowe określający również zasięg obszaru

3 24 Геодезія, картографія і аерофотознімання. Вип objętego scaleniem. W każdym komleksie ustalono kierunek rojektowania działek, będący również kierunkiem wydzielania asków elementarnych. Zadanie odziału komleksu scaleniowego na aski elementarne jest w zasadzie równoważne z odziałem tego komleksu na działki gruntowe zgodnie z założoną ich wielkością lub wartością. Dokonanie takiego odziału wymaga ustalenia wielkości aska elementarnego P el oraz kierunku rojektowania tych asków. Podział komleksu na aski elementarne jest równoznaczny z jego odziałem liniami równoległymi do ustalonego kierunku rojektowania na równe owierzchnie odowiadające rzyjętej owierzchni aska. Jeden asek elementarny może się składać z więcej niż jednego wycinka owierzchniowego. Obliczenia dotyczące wydzielania asków elementarnych ułatwia obrót układu wsółrzędnych tak, by jedna z osi była równoległa do rzyjętego kierunku rojektowania. Na rycinie 2 rzedstawiono komleks scaleniowy dzielony na aski elementarne, dla którego kierunek oziomej osi układu wsółrzędnych ( x ) jest zgodny z rzyjętym kierunkiem rojektowania działek. Uorządkowanie wierzchołków tworzących obwodnicę komleksu według zwiększającej się wsółrzędnej y i ich numeracja ozwala na odział tego komleksu na wycinki owierzchniowe (asma) zawarte między rostymi równoległymi do osi x i rzechodzącymi rzez kolejne wierzchołki. Komleks scaleniowy rzedstawiony na rycinie 2 osiada 2 wierzchołków, co rowadzi do wydzielenia wycinków owierzchniowych. Dzięki takiemu odziałowi wydzielenie asków elementarnych zawsze można srowadzić do rozatrywania fragmentu komleksu zawartego między kolejnymi uorządkowanymi wierzchołkami jego obwodnicy, który nie będzie zawierał żadnych unktów załamań granic komleksu. Powstałe wycinki owierzchniowe mają kształt traezu, a ich owierzchnie można łatwo obliczyć rzecinając obwodnicę komleksu rostą rzebiegającą rzez środki tych wycinków (iloczyn długości rzecinającego odcinka i szerokości wycinka owierzchniowego). Wymagane rzecięcie zasadniczo ułatwia to, że linia rzecinająca nie rzechodzi rzez żaden wierzchołek obwodnicy. Wydzielenie aska elementarnego wiąże się z rozatrywaniem kolejnych uorządkowanych wierzchołków obwodnicy i jej wycinków utworzonych rzez linie rzebiegające rzez te wierzchołki i równoległe do osi x. Jeżeli owierzchnia ierwszego rozatrywanego wycinka P jest mniejsza (jak na rycinie 2) od owierzchni aska elementarnego P el, to należy zaliczyć tę owierzchnię jako część aska elementarnego i obliczyć owierzchnię, która ozostała do wydzielenia: P 0 = P el P. W rzyadku gdy owierzchnia rozatrywanego wycinka komleksu będzie większa od ozostałej do wydzielenia owierzchni aska elementarnego P 0, to jego granica rzebiegać będzie w obrębie analizowanego wycinka. Dla określenia wsółrzędnej y e wyznaczającej granice wydzielanego aska należy ustalić nastęujące dane dotyczące wycinka komleksu, wewnątrz którego będzie ona ołożona: wsółrzędne y oczątku (y ) i końca (y n ) rozatrywanego wycinka komleksu scaleniowego, czyli dwu kolejnych wsółrzędnych uorządkowanych wierzchołków obwodnicy komleksu oraz długości odcinków ( t i k ) dwu rzecięć obwodnicy komleksu rostymi równoległymi do osi x i rzebiegającymi rzez środek danego wycinka (o wsółrzędnej y k = y + 0,5(y n - y )) i rzez czwartą część jego szerokości (y k = y + 0,25(y n y ). Przecięcia te nie rzechodzą rzez żaden z wierzchołków komleksu, co zasadniczo ułatwia ich obliczenie ich długości. Po oczywistych rzeliczeniach dane służące do ustalenia wsółrzędnej y e umożliwiającej wydzielenie aska elementarnego można rzedstawić w ostaci dwu wsółrzędnych: y i y k = 0,5(x + y n ) oraz dwu długości rzecięć obwodnicy komleksu odowiadających tym wsółrzędnym: = (2t k) i k. Zadanie określenia ołożenia granicy aska elementarnego na odstawie odanych danych okazane jest na rycinie 3. Przedstawiony na rycinie 2 stosunkowo rosty rzyadek odziału komleksu scaleniowego może być niekiedy bardziej złożony. Zależnie od kształtu komleksu wydzielane aski elementarne mogą się składać z większej liczby wycinków owierzchniowych. Na rycinie 3 okazano odział komleksu, w którym wydzielany asek elementarny składa się z dwu wycinków owierzchniowych. Przyadek taki może być srowadzony do znacznie rostszego zadania rzedstawionego o rawej stronie ryciny 3, rzy czym odowiadające sobie rzecięcia obwodnic owinny mieć równe długości. Odcinek rzecięcia oczątkowego równy jest sumie odcinków i 2, odobnie jak odcinek rzecięcia końcowego k równy jest sumie odcinków k i k 2. Przedstawione uroszczenie rozatrywanego zadanie ozwala na ujęcie szukanej wsółrzędnej y e, określającej rzebieg granicy aska elementarnego, znacznie rostszymi wzorami, co ułatwia rowadzone obliczenia. Przy obliczaniu wsółrzędnej y e wykorzystuje się unkt C (ryc. 3) rzecięcia rostych rzechodzących rzez brane od uwagę odcinki komleksu. Zależnie od wielkości odcinków i k unkt C może znajdować się o dwu stronach rozatrywanego wycinka, co nieznacznie wływa na

4 Геодезія, картографія і аерофотознімання. Вип ostać wzorów określających wsółrzędną y e. W rzyadku gdy < k, to obliczaną wsółrzędną y e określają wzory (ryc. 3): yk y r = () k r( 2 0 r) x = + (2) y e = y + ( x r) (3) Jeżeli > k, to rozatrywane wzory mają nastęującą ostać: yk y r = (4) k r( r 2 0 ) x = (5) ye = y + ( r x) (6) Po określeniu wsółrzędnej y e wyznaczającej rzebieg granic wydzielanego aska elementarnego należy dokonać rzecięcia rzeczywistej obwodnicy komleksu rostą rzechodzącą rzez tę granicę. Umożliwi to określenie wsółrzędnych odcinków będących granicami rozatrywanego aska oraz wrowadzenie do obwodnicy komleksu dodatkowych wierzchołków związanych z ojawieniem się nowych granic. Dane te są wystarczające do określenia wsółrzędnych unktów obwodnicy wydzielonego aska oraz obwodnicy dzielonego komleksu. Daje to możliwość wydzielania kolejnego aska elementarnego rzez owtarzanie rzedstawionych rocedur. Podział komleksów scaleniowych na aski elementarne we wsi Wojków. Wykorzystując rzedstawioną metodę wydzielania asków elementarnych oracowano rogram komuterowy umożliwiający odział komleksów rojektowania działek na takie aski. Podstawowymi danymi wyjściowymi dla tego rogramu są dwa liki zawierające wsółrzędne obwodnic komleksów rojektowych oraz wsółrzędne kierunków rojektowania działek możliwe do uzyskania z may numerycznej wsi. Efektem działania rogramu są liki wynikowe ozwalające na wyrysowanie orawnej may odziału komleksów rojektowania działek na aski elementarne, która może być włączona do may wsi w miejsce istniejącego odziału komleksów na działki. Oracowany rogram komuterowy zastosowano do odziału wsi Wojków na aski elementarne. Wykonanie takiego odziału nie jest zadaniem racochłonnym. Czas trwania niezbędnych obliczeń związanych z wydzielaniem asków elementarnych w rozatrywanej wsi trwał zaledwie kilka minut. We wsi Wojków wydzielono 87 komleksów rojektowania działek (ryc. ), które zostały odzielone na 5404 aski elementarne. Nieco bardziej racochłonne jest rzygotowanie danych niezbędnych do wydzielania asków elementarnych dotyczących określenia granic komleksów rojektowych, co jest równoznaczne z wyodrębnieniem niezmienników rojektowych. Wymaga to między innymi rzecięcia istniejącej may ewidencyjnej z granicami komleksów rojektowych uwzględniających ewentualne zmiany sieci drogowej, zasięg terenów budowlanych it. Efektem takiego rzecięcia jest maa arcel scaleniowych będąca odstawą określenia działek niezmienników i obszaru objętego scaleniem. Ryciny 4 i 5 rzedstawiają odział wybranych fragmentów wsi Wojków na aski elementarne. Na rycinie 4 okazano kilka komleksów, w których wymiary wydzielonych asków elementarnych o owierzchni 0 arów wykazują sore zróżnicowanie. Szerokości tych asków zmieniają się do kilku do kilkunastu metrów. Wielkości i wymiary asków elementarnych rzedstawionych na rycinie 4 ozwalają jak się wydaje na efektywne składanie z tych asków ól o obszarze rzekraczającym 0,5 do,0 ha. Rycina 5 rzedstawia odział małego komleksu 8xOt, co ozwoliło na czytelne okazanie nazw działek tworzących aski elementarne.

5 / / / / Геодезія, картографія і аерофотознімання. Вип Wnioski końcowe. Przedstawiony algorytm ozwala na odział dowolnie ukształtowanego komleksu na niewielkie aski elementarne lub działki o określonych owierzchniach na odstawie wsółrzędnych obwodnicy tego komleksu oraz ustalonego kierunku jego odziału. Algorytm ten wymaga wstęnego odziału komleksu na wycinki rostymi, równoległymi do kierunku wydzielania asków elementarnych, rzebiegającymi rzez wierzchołki tego komleksu. Wydzielenie wymaganego obszaru z danego wycinka wiąże się z dwukrotnym jego rzecięciem rostymi równoległymi do kierunku tego wycinka. Uzyskanie takich rzecięć (dla dowolnie ukształtowanego komleksu) jest stosunkowo roste, onieważ nie rzechodzą one rzez wierzchołki komleksu i wymaga jedynie wsółrzędnych odcinków tworzących jego obwodnice. Oracowana rocedura odziału komleksu rojektowego na aski elementarne osłużyła do sorządzenia rogramu komuterowego ułatwiającego dokonanie takiego odziału. Danymi wyjściowymi dla rogramu odziału obszaru wsi na aski elementarne są wsółrzędne wierzchołków obwodnic komleksów rojektowych oraz kierunki rojektowania działek w tych komleksach. Zastosowanie rozatrywanego rogramu rowadzi do uzyskania may odziału komleksów rojektowania działek na niewielkie aski elementarne, które mogą być odstawą do sorządzenia modelu otymalizacji wiejskiej struktury rzestrzennej.. Harasimowicz S, Janus J, Ostrągowska B Otymalizacja rozmieszczenia gruntów gosodarstw rolnych na terenie wsi uwzględniająca ołożenie w stosunku do siedlisk. Przegląd Geodezyjny nr 2, s Harasimowicz S Otymalizacja odziału Wsi na gosodarstwa ze względu na odległość gruntów od siedlisk. Zeszyty Naukowe AR w Krakowie, Rozrawa habilitacyjna nr 0, s Harasimowicz S Ocena i organizacja terytorium gosodarstwa rolnego, Wydawnictwo AR w Krakowie, s Janus J,. Zygmunt M Oracowanie informatycznej technologii scalenia gruntów. W Nagrody Ministra Budownictwa, Ministerstwo Budownictwa, Warszawa, s Pijanowski Z Omówienie wyników badań dotyczących melioracji komleksowych w terenach górskich na rzykładzie wsi Trybsz, Materiały szkoleniowe IUNiG w Puławach, s WieњWojkуw Podziaі na komleksy scaleniowe Domacyny i Przyko m Zaduszniki Dymitrуw Oznaczenie komleksуw scaleniowych Numer komleksu scaleniowego i kierunek rojektowania dziaіek Padew Narodowa Ryc.. Podział obszaru wsi Wojków na komleksy scaleniowe.

6 Геодезія, картографія і аерофотознімання. Вип y n Y (yn-y ) y e y k 0,5(yn-y ) y Urorz dkowane numery wierzchoіkуw komleksu scaleniowego 0,25(yn-y ) k t Dane wyjњciowe dla obliczenia y : y, y, P, k, t. e n 0 P el 0 = 2t k y k = P + P = ( y 2 Kolejny wycinek obwodnicy + y Kolejny asek elementarny n ) P 0 P X Ryc.2. Wyznaczenie granicy kolejnego aska elementarnego w komleksie scaleniowym X y n X k k 2 k = k + k 2 y k k e e 2 y e e P 0 Dane wyjњciowe: y, k, y,, P k 0 2 = + 2 y r Dla < k: yk y r = k r( 2P0 + r) x = y = y + ( x r) e y c Y C Y Ryc. 3. Wyznaczenia granic aska elementarnego rzy omocy dwu rzecięć komleksu scaleniowego liniami równoległymi do boków tego aska i rzebiegającymi miedzy kolejnymi uorządkowanymi wierzchołkami rozatrywanego komleksu

7 28 Геодезія, картографія і аерофотознімання. Вип WieњWojkуw m Ryc. 4. Podział wybranego komleksu scaleniowego na aski elementarne o owierzchni 0 arów (Wieś Wojków) m Ryc. 5. Podział wybranego komleksu scaleniowego na aski elementarne o zawierający numery tworzących je działek (Wieś Wojków)