MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA SYSTEMU GIS W ZARZĄDZANIU ZIELENIĄ ARBORETUM W GLINNEJ NA OBSZARZE SZCZECIŃSKIEGO PARKU KRAJOBRAZOWEGO

Transkrypt

1 Systemy informacji geograficznej w zarządzaniu obszarami chronionymi od teorii do praktyki (pod red. Mieczysława Kunza i Andrzeja Nienartowicza, 2013) Andrzej Łysko, Marcin Kubus, Elżbieta Dusza, Michał Kupiec, Anna Kiepas-Kokot MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA SYSTEMU GIS W ZARZĄDZANIU ZIELENIĄ ARBORETUM W GLINNEJ NA OBSZARZE SZCZECIŃSKIEGO PARKU KRAJOBRAZOWEGO Wprowadzenie Ogród dendrologiczny w Glinnej k. Szczecina jest jednym z najciekawszych tego typu obiektów Polsce, znanym z kolekcji wielu unikalnych roślin drzewiastych. Ich uprawie sprzyja łagodny klimat uwarunkowany położeniem ogrodu w podstrefie 7a mrozoodporności roślin drzewiastych (Heinze i Schreiber, 1984). Na powierzchni 6,5 ha (do roku ,5 ha) - rysunek 1, znajduje się ponad 840 taksonów roślin drzewiastych (stan na rok 2011), wśród których dominujący udział (około 83%) stanowią gatunki i odmiany drzew oraz krzewów pochodzących z niemal z całego świata. Rosną tu m.in. największe w Polsce egzemplarze drzew z gatunku: jodła olbrzymia, jodła grecka, kuningamia chińska, cypryśnik żywotnikowaty czy orzesznik pięciolistkowy. Symbolem ogrodu był do niedawna największy w Polsce mamutowiec olbrzymi, który obumarł w wyniku mrozów w latach 1986/87. Obecnie w ogrodzie znajduje się 5 dorodnych drzew tego gatunku z których największy okaz posiada wysokość ok. 22 m i obwodzie pnia do 239 cm. Licząca 68 taksonów kolekcja klonów jest jest jedną z największych w Polsce. W kolekcji magnolii zgromadzonej na terenie ogrodu, aż 16 taksonów spośród 21, to gatunki i odmiany geograficzne. Arboretum należy do PGL Lasy Państwowe, a administracyjnie podlega Nadleśnictwu Gryfino. Przez ponad 40 lat opiekunem naukowym ogrodu był profesor Jerzy Tumiłowicz z Arboretum SGGW w Rogowie, który nieprzerwanie od 1970 roku rozwijał, wzbogacał i dokumentował kolekcję. Wyniki prowadzonych obserwacji na temat aklimatyzacji i fenologii roślin oraz ich pomiary dendrometryczne zostały opublikowane w kilkunastu artykułach naukowych, popularnonaukowych i przeglądowych autorstwa profesora Tumiłowicza (m.in. 1994, 2006, 2009) oraz innych autorów (Nowakowska i Baran, 2007; Kubus 2008, 2009; Kubus, 2013ab). Od 1996 roku Arboretum w Glinnej jest członkiem Rady Ogrodów Botanicznych w Polsce, a od roku 2004 Międzynarodowej Unii Ogrodów Botanicznych (BGCI) Tumiłowicz (2006). Wraz z rozwojem kolekcji i powiększaniem terenu ogrodu, jak też prowadzeniem badań naukowych i działalności edukacyjnej pojawiła się potrzeba opracowania jego mapy cyfrowej, umożliwiającej gromadzenie i edycję danych atrybutowych i przestrzennych o zasobach ogrodu. Pierwszą mapę cyfrową tzw. starej części ogrodu (4,5 ha) opracowano w 2006 roku (Kubus i Łysko, 2006), którą w kolejnych latach udoskonalano (Kubus i Łysko, 2009). 126

2 Na bazie mapy cyfrowej ogrodu opracowano także multimedialną płytę edukacyjną (Kubus i Łysko, 2007) zawierająca najistotniejsze informacje o gatunkach drzew i krzewów znajdujących się w arboretum. Celem pracy jest przedstawienie zastosowania systemów GIS jako narzędzia do prezentacji i zarządzania kolekcją w małych ogrodach dendrologicznych na przykładzie Ogrodu Dendrologicznego w Glinnej. Rys. 1. Aktualny plan arboretum w Glinnej (źródło: Tumiłowicz, 2006). Rozwinięcie Prace nad wykonaniem mapy cyfrowej kolekcji roślin Ogrodu Dendrologicznego w Glinnej zostały rozpoczęte w roku 2005 i ze względu na stałe rozszerzanie kolekcji okazów wymagają okresowej aktualizacji. Zapoczątkowane one zostały od zebrania danych archiwalnych w postaci map geodezyjnych i szkiców terenowych. Materiały, które przedstawiały potencjalną wartość kartograficzną, poddano następnie skanowaniu oraz kalibracji wraz z rektyfikacją do układu współrzędnych w układzie PUWG Układ ten, chociaż obecnie niewykorzystywany, został zastosowany w celu utrzymania spójności danych, gdyż pierwotnie posługiwano się nim na szkicach i w opisach inwentaryzacyjnych. Tak przygotowany materiał wektoryzowano nadając każdemu obiektowi na mapie unikatowy numer. Następnym etapem działań była weryfikacja terenowa zarówno map jak i opisów inwentaryzacyjnych oraz wykonanie domiarów za pomocą dalmierza laserowego oraz ustabilizowanych geodezyjnie punktów orientacyjnych np. znaków geodezyjnych, słupków granicznych ogrodzenia oraz drzew naniesionych na mapy geodezyjne. Od roku 2012 w zborach danych typu GIS wykorzystuje się układ współrzędnych PUWG

3 Pierwotnie do gromadzenia danych oraz analiz GIS wykorzystano darmowy program OpenJump wykorzystujący do przechowywania informacji pliki ESRI shp. Do wprowadzania danych oraz generowania automatycznych statystyk wykorzystano MSAccess. Zestaw taki choć funkcjonalny nie spełniał wszystkich wymagań np. brak opcji kalibracji podkładów rastrowych, zaawansowanych funkcji rysowania, współpracy z serwerami WMS, WFS, MsSQL oraz PostgreSQL. Z tego względu w roku 2012 zmieniono platformę GIS na program Quantum GIS oraz docelowo wprowadzono przechowywanie danych w bazie PostgreSQL (Ryc. 2). Zabieg ten znacznie rozszerzył potencjalne możliwości rozbudowy sposóbów wprowadzania informacji atrybutowych i przestrzennych oraz udostępniania danych w sieci, w tym także dla innych systemów GIS. W roku 2013 prowadzone są prace nad wykonaniem portalu internetowego udostępniającego dane o kolekcji w Internecie. Jego zadaniem będzie nie tylko edukacja, ale również wprowadzona zostanie funkcja edycji danych przez Internet z pominięciem stanowisk lokalnych z wykorzystaniem różnych poziomów administracyjnych. Zaprojektowany system jest w fazie próbnej tzn. posiada podstawową funkcjonalność w postaci wizualizacji danych oraz ich edycji, natomiast nie została jeszcze ona przetestowana pod względem stabilności działania. Ryc. 2. Przykład wizualizacji mapy cyfrowej ogrodu dendrologicznego w Glinnej w programie QGIS. Ze względów finansowych budowę portalu internetowego oparto o darmowe oprogramowanie w postaci systemu Linux Ubuntu Server oraz relacyjnej baz danych PostgreSQL z rozszerzeniem PostGIS, która jest głównym miejscem przechowywania i analizy danych. Bardzo ważne w tego typu pracach jest udostępnianie geoinformacji w różnych formatach, co umożliwia sprawną ich wymianę nie tylko w systemach GIS czy baz danych, ale również przeglądarkach internetowych. Bardzo dobrym narzędziem, 128

4 Ryc. 3. Schemat systemu opracowywania i udostępniania danych kolekcji. Ryc. 4. Fragment prezentacji kolekcji arboretum na stronie internetowej. 129

5 które jest stale rozwijane zapewniając z jednej strony stabilność a z drugiej łatwą administrację jest Geoserver, działający często jako aplet serwera Tomcat. Zapewnia on wparcie dla wszystkich standardowo wykorzystywanych formatów wymiany m.in. WMS, WFS, KML, GML. Schemat projektu sieciowego opracowywania i udostępniania danych kolekcji przedstawiono na rycinie 3. Wizualizacja danych w Internecie została zrealizowana za pomocą serwera Apache oraz aplikacji OpenLayers. Edycję danych atrybutowych oraz wsparcie dla wszelkiego typu analiz m.in. statystyki liczby gatunków w kolekcji, ilości drzew krzewów, okazów w poszczególnych rodzinach lub grupach gatunków zaprogramowano w języku PHP i Javascript, ryciny 4 i 5. Ryc. 5. Okno edycji bazy danych zawierających zestawienia gatunków drzew i krzewów zinwentaryzowanych w arboretum. Dyskusja Wykonanie cyfrowej mapy znacznie ułatwiło proces zarządzania istniejącymi zasobami Ogrodu Dendrologicznego w Glinnej pozwalając dodatkowo w łatwy sposób zmieniać oraz uzupełniać dane. W momencie rozpoczęcia prac nad cyfryzacją dostępne oprogramowanie darmowe pozwalało jedynie na ograniczoną funkcjonalność programów, wystarczającą jednak do podstawowych prac z zakresu GIS. Początkowo wydawało się, że najlepszym rozwiązaniem będzie wykorzystanie systemu plików opartych na standardzie ESRI (*.shp). Pliki tego rodzaju w chwili obecnej stały się standardem wymiany przestrzennych danych wektorowych w większości typów oprogramowania zarówno nieodpłatnego jak i komercyjnego. Jednak szybki rozwój bezpłatnego oprogramowania otwiera coraz nowe możliwości. Obecnie najbardziej rozwijanym programem tego typu jest Quantum GIS, który pozwala obecnie wykonać w zasadzie każde zadanie z zakresu GIS, a w połączeniu z bazą danych np. PostgreSQL lub SpatialLite, stanowi bardzo silne narzędzie, zastępujące w znacznej mierze oprogramowanie firm komercyjnych. Dlatego też można stwierdzić, że opisywane rozwiązania w oparciu od darmowe oprogramowanie jest jak najbardziej możliwe do wdrożenia, pozwalając w tego typu zastosowaniach osiągnąć zamierzony efekt. W chwili obecnej osiągnięto następujące cechy tak utworzonego systemu GIS wraz z portalem internetowym: 130

6 - możliwość edycji danych przestrzennych i atrybutowych zarówno lokalnie jak i sieci poprzez stronę internetową, - możliwość analiz GIS (przestrzennych i atrybutowych), zarówno z poziomu programu Quantum GIS jak i MSAccess, LibreOffice poprzez łącze ODBC, jak i JDBC, czy oprogramowania dedykowanego dla PostgreSQL np. PgAdmin, - natychmiastową prezentację danych za pomocą portalu internetowego z utrzymaniem różnego poziomu administrowania: przeglądanie, edycja, - udostępnianie danych w sieci poprzez usługi WMS i WFS również z poziomami zabezpieczeń, - minimalne koszty zakupu oprogramowania z możliwością stałego jego rozbudowy, - stały dostęp do aktualizacji zabezpieczeń systemu poprzez zastosowanie LINUX Ubuntu lub FreeBSD. Zakończenie Jednym z najważniejszych aspektów budowy systemu GIS jest jasne określenie funkcji oraz poszczególnych zadań dla mapy cyfrowej oraz bazy danych (Urbański 1997, Magnuszewski 1999). Ma to fundamentalne znaczenie w kolekcjach botanicznych i ogrodniczych. Rozpoczęcie pracy nad systemem bez uprzedniego rozdziału realizowanych zadań do odpowiednich jego komponentów może doprowadzić do stworzenia mało funkcjonalnego środowiska, które zamiast usprawniać pracę, tylko nadmiernie ją komplikuje. Dlatego też dobrym rozwiązanie rozwiązaniem, zdaniem autorów niniejszej pracy, jest budowa systemu od początku, w oparciu o rozwiązania na licencji OpenSource, których wykorzystanie nie tylko zmniejsza koszty wprowadzenia systemu, ale również umożliwia dostosowanie zróżnicowanych wymagań do konkretnych zastosowań. Każda kolekcja roślin posiada specyficzne wymagania dotyczące jej administracji, którym gotowe rozwiązania nie zawsze mogą sprostać. Wykorzystane przy budowie mapy cyfrowej arboretum w Glinnej rozwiązania techniczne, oparte o oprogramowanie nieodpłatne nie ustępują komercyjnym i całkowicie spełniają rekomendacje Międzynarodowego Standardu Wymiany Informacji dla Ogrodów Botanicznych (Jackson, 1997). Tworzenie narzędzi można polecić wszędzie tam gdzie ilość informacji zarówno przestrzennej jak i opisowych (atrybutowej) jest na tyle duża i zmieniająca się w czasie, że pojawią się wyraźne problemy z ich opanowaniem w postaci analogowej (na mapach papierowych). Na bazie mapy cyfrowej ogrodu wykonano szereg map tematycznych, w tym m.in. multimedialną płytę edukacyjną (Kubus i Łysko, 2007). Należy nadmienić, że mapa tego typu kolekcji nie może powstać bez udziału specjalisty dendrologa oraz inwentaryzacji terenowej. Dopiero tak utworzona może służyć jako doskonałe narzędzie do zarządzania zbiorem roślin czy być narzędziem udostępniania danych w sieci do celów edukacyjnych i naukowych. Możliwość płynnej aktualizacji danych ich weryfikacji oraz wizualizacji powinna być w dzisiejszych czasach standardem, tym bardziej, że istnieją dobre darmowe rozwiązania eliminujące w znacznej mierze koszty wdrożenia. 131

7 Literatura Jackson D.W International Transfer Format for Botanical Garden Plant Records (Version 2.00-Draft 3.2), Botanic Gardens Conservation International. Kubus M A Collection of the Dendrological Garden in Glinna (Nortwest Poland). Not. Bot. Hort. Agrobot. Cluj 36 (2) 2008: Kubus M Selected medicinal trees and shrubs in the collection of dendrological garden in Glinna near Szczecin (northwest Poland). Herba Polonica Vol. 55 (3): Kubus M b. Aklimatyzacja późno kwitnących roślin drzewiastych w Ogrodzie Dendrologicznym w Glinnej. Materiały Konferencji Naukowej Biologia i ekologia roślin drzewiastych, Kórnik-Poznań października 2013 r. (w druku). Kubus M. 2013a. Aklimatyzacja kuningamii chińskiej [Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.] w Ogrodzie Dendrologicznym w Glinnej. Materiały Konferencji Naukowej Biologia i ekologia roślin drzewiastych, Kórnik-Poznań, października 2013 r. (w druku). Kubus M., Łysko A Mapa cyfrowa kolekcji ogrodu dendrologicznego w Glinnej k. Szczecina nowe możliwości naukowo-edukacyjne. Materiały XXXV Zjazdu Ogrodów Botanicznych w Polsce. Ogrody botaniczne w Unii Europejskiej nowe zadania i wyzwania, 9 11 października 2006 r., Przelewice, s. 15. Kubus M., Łysko A Spacer po Ogrodzie Dendrologicznym w Glinnej. Multimedialna płyta edukacyjna. Nadleśnictwo Gryfino, Galeria Ewent. Kubus M., Łysko A., Możliwości wykorzystania mapy cyfrowej w kolekcjach botanicznych i ogrodniczych na przykładzie Ogrodu Dendrologicznego w Glinnej k. Szczecina. Materiały Konferencji Naukowej Ogrodnictwo jutra wyzwania i zagrożenia, Kraków września 2009 roku, PTNO oddział krakowski, Wydział Ogrodniczy Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, s. 95. Kubus M., Łysko. A Możliwości wykorzystania mapy cyfrowej w kolekcjach botanicznych i ogrodniczych na przykładzie ogrodu dendrologicznego w Glinnej k. Szczecina. Zesz. Probl. Pos. Nauk. Roln. 539, cz. 1, PAN Wydz. Nauk Roln., Leśn. i Wet., Warszawa: Łabaj A System Informacji Geograficznej w zarządzaniu zielenią zurbanizowaną i urządzoną. Materiały konferencyjne Zieleń miejska naturalne bogactwo miasta, Zieleń przyuliczna, r. Toruń, red. E. Oleksiejuk, A. Jankowska: Magnuszewski A GIS w geografii fizycznej. PWN, Warszawa: 186. Nowakowska M., Baran J Frost damage of trees and shrubs grown at the Dendrological Garden in Glinna during the winter 2005/2006. Rocznik Dendrologiczny 55: Tumiłowicz J Ogród Dendrologiczny w Glinnej w 40-lecie jego odnowienia. Rocznik Dendrologiczny Polskiego Towarzystwa Dendrologicznego, vol. 57: Tumiłowicz J., Wyniki uprawy drzew i krzewów obcego pochodzenia w Ogrodzie Dendrologicznym w Glinnej. Rocznik Dendrologiczny 42: Tumiłowicz J., Arboretum w Glinnej. [w:] Ze Stargardu nad Iną do Nowego Warpna. Puszcze, Osady, Miasta, Pomorze Zachodnie, pod red. A. Stachak. Oficyna InPlus Szczecin: Urbański J Zrozumieć GIS. Analiza informacji przestrzennej. PWN. Warszawa: 144. Streszczenie Ogród dendrologiczny w Glinnej k. Szczecina jest jednym z najciekawszych tego typu obiektów Polsce, znanym z kolekcji wielu unikalnych roślin drzewiastych. 132

8 Na powierzchni 6,5 ha (do roku ,5 ha) rysunek 1, znajduje się ponad 840 taksonów roślin drzewiastych (stan na rok 2011), wśród których dominujący udział (około 83%) stanowią gatunki i odmiany drzew oraz krzewów pochodzących z niemal z całego świata. Rosną tu m.in. największe w Polsce egzemplarze drzew z gatunku: jodła olbrzymia, jodła grecka, kuningamia chińska, cypryśnik żywotnikowaty czy orzesznik pięciolistkowy. W roku 2005 rozpoczęto prace nad mapą cyfrową kolekcji, która znacznie usprawniła zarządzanie zbiorem oraz udostępnianie informacji o nim. Celem pracy jest przedstawienie dotychczasowych prac oraz zastosowania systemów GIS jako narzędzia do prezentacji i zarządzania kolekcją w małych ogrodach dendrologicznych na przykładzie Ogrodu Dendrologicznego w Glinnej. Słowa kluczowe: GIS, Glinna, ogrody dendrologiczne, OpenSource, QGIS. THE POSSIBILITIES OF USING GIS SYSTEMS IN THE MANAGEMENT OF GREEN IN GLINNA ARBORETUM, IN THE AREA OF SZCZECIN LANDSCAPE PARK Summary Arboretum in Glinna (near Szczecin) is one of the most interesting objects of this type in Poland. Arboretum is known for its many unique collection of arborescent plants. On the area of 6,5 ha (until 2005 it was 4,5 ha) ryc. 1, there are more than 840 taxons of arborescent plants (in the 2011), among which the dominant share (around 83%) are species and varieties of trees and shrubs from nearly all over the world. Growing here, among others, Poland's largest items of the trees, for example: Abies grandis, Abies cephalonica, Cunninghamia lanceolata, Chamaecyparis thyoides, Carya ovate. Work on the development of the digital map of plants collection began in The resulting map has significantly improved the management of plants collection and sharing the information about it. The aim of the study is to present the previous work and the application of GIS systems as a tool for presentation and management of green areas and plants collection in small dendrological gardens. Key words: GIS, arboretum Glinna, arboretum park, OpenSource, QGIS. Andrzej Łysko Akademia Rolnicza w Szczecinie Katedra Ekologii, Ochrony i Kształtowania Środowiska alysko@zut.edu.pl Marcin Kubus Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Katedra Meteorologii i Kształtowania Terenów Zieleni mkubus@zut.edu.pl Elżbieta Dusza Akademia Rolnicza w Szczecinie Katedra Ekologii, Ochrony i Kształtowania Środowiska edusza@zut.edu.pl Michał Kupiec Akademia Rolnicza w Szczecinie Katedra Ekologii, Ochrony i Kształtowania Środowiska mkupiec@zut.edu.pl Anna Kiepas-Kokot Akademia Rolnicza w Szczecinie Katedra Ekologii, Ochrony i Kształtowania Środowiska akiepaskokot@zut.edu.pl 133