POLSKIE TOWARZYSTWO INFORMACJI PRZESTRZENNEJ 50 Piotr Wê yk, Krystian Kozio³ ROCZNIKI GEOMATYKI 2004 TOM II ZESZYT 3 EDUKACJA GEOINFORMATYCZNA STUDENTÓW WYDZIA U LEŒNEGO AKADEMII ROLNICZEJ W KRAKOWIE GEOINFORMATIC EDUCATION OF STUDENTS AT THE FACULTY OF FORESTRY OF THE AGRICULTURAL UNIVERSITY OF CRACOW Piotr Wê yk, Krystian Kozio³ Katedra Ekologii Lasu, Laboratoriu GIS i Teledetekcji Wydzia³ Leœny, Akadeia Rolnicza w Krakowie S³owa kluczowe: nauczanie, GIS, teledetekcja, fotograetria, GPS, internet, kartografia Keywords: education, GIS, reote sensing, photograetry, GPS, internet, cartography Wprowadzenie Podstaw¹ poprawnego i dostatniego funkcjonowania pañstwa we wspó³czesny œwiecie, tj. jego adinistracji, gospodarki, si³ zbrojnych, nauki i szkolnictwa, jest swobodny dostêp spo³eczeñstwa (inforacyjnego) i korzystanie z wielu inforacji jednoczeœnie. Bez przeian spo³ecznych i ekonoicznych, politycznych, a w koñcu edukacyjnych nie da siê tego celu osi¹gn¹æ. W przyjêtej przez rz¹d Strategii rozwoju spo³eczeñstwa inforacyjnego w Polsce (Internet 2004b) czytay: (...) konieczne jest takie dostosowanie prograów edukacji powszechnej, by obejowa³y one podstawy elektronicznego przetwarzania inforacji. Dostosowanie systeu kreowania wiedzy oraz systeu edukacji do wyogów powstaj¹cej cywilizacji inforacyjnej a na celu wykszta³cenie cz³owieka zdolnego do funkcjonowania w tej cywilizacji, posiadaj¹cego uiejêtnoœci kreowania inforacji i wiedzy oraz dysponuj¹cego zdolnoœci¹ do ich wykorzystania, przygotowanego do pos³ugiwania siê nowoczesnyi technikai inforacyjnyi i ultiedialnyi, zarówno w procesie zdobywania wykszta³cenia, jak i w yciu spo³eczny i gospodarczy. Wiedza jest inforacj¹, a podstawowy instruente jej groadzenia by³a dotychczas ksi¹ ka. Dziœ nie szokuje ju obecnoœæ onitorów i koputerów w bibliotekach, a byæ o e niebawe te instytucje pozbawione zostan¹ tradycyjnych ksi¹ ek (Goban-Klas, Sienkiewicz 1999). W spo³eczeñstwie inforacyjny do przekszta³cenia, w które zierzay, zauwa- alny jest silny trend wdra ania nowoczesnych systeów inforacyjnych i telekounikacyjnych, w ty systeów o charakterze przestrzenny, takich jak Systey Inforacji Przestrzennej w ró nych dziedzinach ycia, w ty w edukacji. Jest to du e wyzwanie dla
Edukacja geoinforatyczna Wydzia³u Leœnego AR w Krakowie 51 polskiego szkolnictwa (na wszystkich szczeblach), którego zadanie jest budowanie od podstaw takiego spo³eczeñstwa, dla którego toware nie bêdzie ju tylko stal i wêgiel czy drewno, ale przede wszystki (geo)inforacja. Historia przediotów geoinforatycznych na Wydziale Leœny AR w Krakowie Od roku akadeickiego 1995/96 rozpoczêto na Wydziale Leœny prowadzenie zajêæ fakultatywnych (nadobowi¹zkowe) z podstaw teoretycznych GIS (SIP), fotograetrii i teledetekcji ( Wykorzystanie GIS i teledetekcji w leœnictwie ). Æwiczenia praktyczne (warsztaty) w taty okresie ia³y raczej charakter prezentacji: struktury i o liwoœci wykorzystania oprograowania GIS do analiz przestrzennych w leœnictwie. Podstawowy problee by³a niewystarczaj¹ca liczba koputerów oraz licencji oprograowania GIS. Jak na tate czasy, ówczesne Laboratoriu GIS i Teledetekcji w Katedrze Ekologii Lasu, dysponowa³o sprzête wysokiej klasy, lecz niestety by³y to tylko pojedyncze egzeplarze (dar Fundacji DAAD i Uniwersytetu LMU Monachiu, Uniwersytetu Rolniczego z Wiednia, b¹dÿ zakupione z dotacji aparaturowych i grantu badawczego KBN). Podstawowy sprzête i oprograowanie koputerowy, który wykorzystywano w taty okresie do opracowywania wiêkszoœci prac agisterskich i naukowych z zakresu geoinforatyki, by³a robocza stacja graficzna DEÆ Alpha 255 (Digital UNIX) oraz oprograowanie ArcInfo ESRI (7.l.x). Dane pozyskiwano wy³¹cznie poprzez rêczne digitalizacje ateria³ów analogowych (digityzer Altek 32 A0). Jedynie ploter Hewlett Packard 750C (A0) przetrwa³ do dzisiejszych czasów i wci¹ jest sprawny. Laboratoriu GIS i Teledetekcji Dziêki poocy finansowej NFOŒiGW w Akadeii Rolniczej w Krakowie utworzono Laboratoriu GIS i Teledetekcji (LGiT), w raach Katedry Ekologii Lasu i wyposa ono je w sprzêt koputerowy oraz odpowiednie oprograowanie. Sprzêt koputerowy zosta³ dostosowany do wyagañ oprograowania GIS i fotograetrii cyfrowej i zakupiony dla 16 stanowisk (rys. l). Ponadto do LGiT zakupiono dwuprocesorow¹ stacjê graficzn¹. Do obs³ugi po³¹czeñ sieciowych zastosowano serwer dzia³aj¹cy w pocz¹tkowej fazie na syste NOVELL. Obecnie zainstalowany syste operacyjny to Windows NT Serwer. Na serwerze LGiT uruchoiony zosta³ równie serwis WWW (http://argis.les.ar.krakow.pl), dotycz¹cy w g³ównej ierze kursów z zakresu geoinforatyki oraz realizowanych projektów badawczych ( FOREMMS, Kasprowy Wierch ) oraz edukacji w zakresie wykorzystania oprograowania WebGIS. Studenci poprzez sieæ Internet aj¹ dostêp do ateria³ów szkoleniowych przygotowanych dla poszczególnych kursów oprograowania SIP. Udostêpniane s¹ równie wyk³ady
52 Piotr Wê yk, Krystian Kozio³ w postaci prezentacji PowerPoint (Microsoft). Na stronach WWW zaieszczono tak e inforacje o teatyce æwiczeñ i wyk³adów. Dla celów edukacyjnych i prac badawczych realizowanych LGiT posiada obecnie nastêpuj¹ce oprograowanie: ArcGIS ArcView 8.2 + rozszerzenia (3D, Spatial, Geostatistical Analysis) w licencji p³ywaj¹cej ArcIMS 4.0, ArcSDE ERMapper 6.4 IWS 2.0 ArcInfo 7.1.2 ESRI (17 licencji; obecnie Upgrade do wersji 8.l.x ArcInfo Desktop) ArcView 3.2a (17 licencji) + Spatial Analyst 2.0+ 3D Analyst + Iage Analysis + Network Analyst Arc PAD + Husky fex21 Video Stereo Digityzer YSD-AGH (17 licencji) Dephos Digital Photograetric Station ecognition Zakupiono tak e dwa odbiorniki DGPS Trible ProXRS z rejestratore TSC1 wraz z licencj¹ poprawki ró nicowej nadawanej z satelity OniStar (rys. 2). Referencyjna stacja bazowa zainstalowana na dachu budynku Wydzia³u Leœnego dostarcza niezbêdnych do korekcji plików. Rys. l. Koputery w pracowni przekszta³cone w cyfrowe stacje fotograetryczne VSD-AGH Rys. 2. Odbiorniki kartograficzne ProXRS (Trible) Stan obecny a oczekiwania W inisterialny rozporz¹dzeniu na teat iniu prograowego obowi¹zuj¹cego w Polsce dla kierunku studiów Leœnictwo, znalaz³y siê przedioty œciœle zwi¹zane z szeroko rozuian¹ geoinforatyk¹ (geoatyk¹). Kszta³cenie studentów Wydzia³u Leœnego Akadeii Rolniczej i. Hugona Ko³³¹taja w Krakowie, w pe³ny zakresie kursów geoinforatycznych (tab. 1) rozpoczêto w roku akadeicki 1998/1999, na dwóch specjalnoœciach Gospodarka leœna oraz Ochrona Zasobów Leœnych (OZL).
Edukacja geoinforatyczna Wydzia³u Leœnego AR w Krakowie 53 Ponad stu studentów specjalnoœci Gospodarka Leœna odbywa obecnie seestralny kurs Systey Inforacji Przestrzennej i Fotograetria w wyiarze 10 godzin wyk³adów oraz 20 godzin æwiczeñ. Studenci specjalnoœci OZL (oko³o 65 osób) uczestnicz¹ natoiast przez dwa seestry w kursach: Systey Inforacji Przestrzennej (25 godz. æwiczeñ, 10 godz. wyk³adów) oraz Fotograetria i Fotointerpretacja (20 godz. æwiczeñ, 10 godz. wyk³adów). Tabela l. Kursy obowi¹zkowe z zakresu geoinforatyki na Wydziale Leœny AR w Krakowie Specjalnoœæ Systey Inforacji Przestrzennej wyk³ad æwiczenia Fotograetria i fotointerpretacja wyk³ad æwiczenia SIP i fotointerpretacja wyk³ad æwiczenia Gospodarka leœna - - - - 10 20 Ochrona Zasobów Leœnych 10 25 10 20 - - Tabela 2. Kursy fakultatywne z zakresu geoinforatyki na Wydziale Leœny AR w Krakowie Elektyw Geoinforaty- ka tworzenie iprezentacja ap Techniki kartowania GPS Wyk³ady 5 4 Æwiczenia kaeralne 10 6 Æ wiczenia terenowe 5 Odbywaj¹ równie zajêcia fakultatywne (elektywy), z których dwa w roku akadeicki 2003/2004, zosta³y wybrane przez studentów Wydzia³u Leœnego Akadeii Rolniczej (tab. 2). W zajêciach obowi¹zkowych oraz elektywach uczestniczy te, co roku w iarê wolnych iejsc kilka osób (studenci, doktoranci) studiuj¹cych na innych uczelniach (UJ, UŒ, stypendyœci zagraniczni, studenci z wyiany poiêdzy SGGW a AR Kraków). Prowadzenie kursów geoinforatycznych (raze oko³o 420 godzin) zapewnia pensu dydaktyczne dwó adiunkto (dr in. Piotr Wê yk leœnik AR Kraków; dr in. Krystian Kozio³ geodeta AGH Kraków). Podczas zajêæ z zakresu Systey Inforacji Przestrzennej, studenci poznaj¹ kolejno urz¹dzenia i etody wprowadzania inforacji do systeu niezbêdnej do tworzenia ap nuerycznych oraz relacji z bazai opisowyi. Na konkretnych przyk³adach ucz¹ siê oni wprowadzaæ i edytowaæ obiekty w bazach geoetrycznych oraz opisowych. Wykonywane s¹ liczne analizy przestrzenne oraz proste odelowanie ateatyczne. W koñcowej fazie kursu SIP, prowadzone jest szkolenie z zakresu tworzenia i druku kopozycji apowych. Cele kursu Fotograetria i fotointerpretacja jest zapoznanie studentów z nowoczesnyi etodai pozyskiwania inforacji geoetrycznych i teatycznych ze zdjêæ lotniczych (panchroatycznych i barwnych spektrostrefowych). Stosowane oprograowanie i oprzyrz¹dowanie (VSD-AGH/ Dephos rys. 3) pozwala na pozyskanie danych w warstwach inforacyjnych i ich transfer do SIP. Na konkretnych przyk³adach z leœnych terenów górskich kursanci przechodz¹ pe³ny cykl orientacji odeli oraz stereodigitalizacji obiektów interpretowanych wed³ug odpowiedniego klucza. Koñcowy eleente jest wykonanie kopozycji apowej. W raach wy ej wyienionych przediotów prowadzone s¹ zajêcia z zakresu teledetekcji i przetwarzania obrazu na przyk³adzie oprograowania Iage Analysis i ER Mapper.
54 Piotr Wê yk, Krystian Kozio³ Wszystkie trzy przedioty s¹ obowi¹zkowe i koñcz¹ siê egzaine piseny. Na podstawie kilkuletniej praktyki w nauczaniu studentów stwierdza siê znaczna poprawê w zakresie obs³ugi koputera i niektórych prograów czy urz¹dzeñ (jak GPS), których obs³uga sta³a siê przyjeniejsza i prostsza. Niestety wyiar godzinowy, który odpowiada tylko iniu prograoweu, a nie potrzebo wci¹ nie zosta³ powiêkszony. Rys. 3. Cyfrowa Stacja Fotograetryczna DEPHOS Poio sporych wysi³ków nie uda- ³o siê do obecnej chwili przekonaæ Rady Wydzia³u Leœnego o koniecznoœci wprowadzenia zajêæ dla studentów zaocznych. Wydaje siê, e nowe koncepcje prograowe koisji prograowych o charakterze iêdzywydzia³owy, których pierwsze propozycje zierzaj¹ do uczynienia przediotów geoinforatycznych w g³ównej ierze fakultatywnyi, przyczynia siê do zniejszenia zainteresowania studentów i wyboru tzw. ³atwiejszych etod zdobywania punktów. Projekty badawcze w Laboratoriu GIS i Teledetekcji realizowane przy udziale studentów leœnictwa Od roku 1999 zrealizowanych zosta³o dziesiêæ prac agisterskich, których cele by³o wykorzystanie narzêdzi geoinforatycznych do rozwi¹zywania probleów natury przyrodniczej. W roku bie ¹cy bronione bêd¹ dwie kolejne prace agisterskie zwi¹zane z analiz¹ przydatnoœci wysokorozdzielczych obrazów satelitarnych Quickbird dla leœnictwa. Kolejne prace agisterskie przygotowywane s¹ z zakresu zastosowania VHR w inwentaryzacji uszkodzeñ drzewostanów oraz wykorzystania WebGIS. Projekty naukowe realizowane w Laboratoriu GIS i Teledetekcji do realizacji, których wykorzystywano techniki geoinforatyczne (Internet 2004): Wykorzystanie geograficznych systeów inforacyjnych oraz fotograetrii do oceny rozprzestrzeniania polutantów py³owych i siarki w ekosysteach leœnych Monitorowanie procesów zachodz¹cych w drzewostanach bukowych, w zieniaj¹cych siê warunkach œrodowiska przyrodniczego, na przyk³adzie Ojcowskiego Parku Narodowego i Leœnego Zak³adu Doœwiadczalnego w Krynicy Naturalne i antropogeniczne ziany szaty roœlinnej w ekstrealnych warunkach kliatycznych w Tatrach, na przyk³adzie dolin Bystrej i Suchej Wody FOREMMS Forest Environental Monitoring and Manageent Syste (5FP IST) Czasowe i przestrzenne skale dynaiki zachodniokarpackich borów góoreglowych
Edukacja geoinforatyczna Wydzia³u Leœnego AR w Krakowie 55 Okreœlenie dynaiki wylesieñ w asywie Kud³onia i Jaworzyny Kaienickiej na terenie Gorczañskiego Parku Narodowego przy zastosowaniu technik fotograetrycznych oraz syteu GIS Analiza wartoœci ekologicznej drzewostanów Ojcowskiego Parku Narodowego przy zastosowaniu geograficznych systeów inforacyjnych Ocena o liwoœci wykorzystania wysokorozdzielczych zobrazowañ lotniczych i satelitarnych oraz technik GPS przy inwentaryzacji lasu na przyk³adzie wybranych drzewostanów Nadleœnictw Staszów i Niepo³oice Przydatnoœæ wysokorozdzielczych zobrazowañ satelitarnych w etodzie okreœlania stref uszkodzeñ lasu na przyk³adzie Nadleœnictw: Œwierklaniec i Pu³awy Kszta³cenie z zakresu geoinforatyki rozszerza siê równie poza sa¹ uczelniê. W latach 1998 1999 pracownicy Katedry Ekologii Lasu (prof. dr hab. Jan Greszta oraz dr in. Piotr Wê yk) uczestniczyli jako instruktorzy w kursie Kopleksowe wykorzystanie inforacji ze zdjêæ lotniczych zaawiany przez G³ównego Geodetê Kraju w raach projektu PHA- RE PL.9206-02-04/II. W oparciu o sprzêt i oprograowanie LGiT realizowane s¹ tak e cykliczne zajêcia deonstracyjne dla uczestników Podyploowego Kursu Ochrony Przyrody i Œrodowiska na Wydziale Leœny AR w Krakowie. Z inicjatywy saych studentów dzia³a w raach Ko³a Naukowego Leœników Sekcja Geoinforatyki. W krêgu zainteresowañ cz³onków sekcji pozostaje wykorzystanie nowoczesnych technologii pozyskiwania przetwarzania i udostêpniania inforacji. W raach ko³a naukowego studenci uruchoili dwa projekty: inwentaryzacja kasztanowców w Krakowie (Kasztanowce vs. Szrotówek Kasztonowcowiaczek) du e znaczenie kasztanowca bia³ego jako zadoowionego drzewa uprawianego w parkach, iastach, na ulicach, w ogródkach prywatnych, alejach, a nawet w krajobrazie otwarty jest zwi¹zana z gradacj¹ ich szkodników i kosztów ponoszonych w ich usuwaniu (http://argis.les.ar.krakow.pl/sekcja/apa/kasztany/ Run.ht); inwentaryzacja terenów zielonych w Krakowie (Parki Krakowa rys.4) próba stworzenia internetowego, interaktywnego przewodnika po parkach i ogrodach Krakowa, wykorzystuj¹c dostêpny na Wydziale Leœny sprzêt w postaci odbiorników GPS, hardware i software przystosowany do pracy w systeach GIS oraz serwery internetowe pozwalaj¹ce dotrzeæ do szerokiej grupy odbiorców (http://argis.les.ar.krakow.pv sekcja/apa/parki/viewer.ht) W prezentacji wyników obu projektów wykorzystywano oprograowanie udostêpniaj¹ce dane wektorowe i rastrowe ArcIMS oraz IWS. Wyniki dzia³ania ko³a naukowego o na œledziæ on-line poprzez strony internetowe (http://argis.les.ar.krakow.pl/sekcja/index.htl). Jednoczeœnie studenci ko³a naukowego poznaj¹ o liwoœci integracji nowoczesnych technik geoinforatycznych dla uzyskania jak najpe³niejszej inforacji pochodz¹cej z danych w postaci rastrowej (traktowanej jako podk³ad), wektorowej i opisowych baz danych. W najbli szy czasie projektuje siê powo³anie do ycia Podyploowego Studiu Geoinforatyka w zarz¹dzaniu i onitorowaniu œrodowiska o profilu zarówno dla specjalistów s³u b Lasów Pañstwowych, adinistracji saorz¹dowej, jak te nauczycieli i naukowców.
56 Piotr Wê yk, Krystian Kozio³ Rys. 4. Integracja serwera ArcIMS z serwere IWS oraz baz¹ danych MySQL na przyk³adzie strony o terenach zielonych Miasta Krakowa
Edukacja geoinforatyczna Wydzia³u Leœnego AR w Krakowie 57 Literatura Goban-Klas T., Sienkiewicz P., 1999: Spo³eczeñstwo inforacyjne: Szanse, Zagro enia, Wyzwania. Spo³eczeñstwo Globalnej Inforacji. Wydawnictwo Fundacji Postêpu Telekounikacji. Kraków. ZFiIT, WODGiK w Sieradzu, 1998: Kopleksowe wykorzystanie inforacji ze zdjêæ lotniczych. Skrypt 1.1-III. PHARE PL.9206-02-04/II. ród³a internetowe: http:// argis.les.ar.krakow.pl, 2004a. Cele i kierunki rozwoju spo³eczeñstwa inforacyjnego w Polsce, http://www.kbn.gov.pl/gsi/strategie-new.ht, 2004b. Suary In order to becoe a rightful eber of inforation Society nowadays, it is essential to be apt at using odern Geoinforation Technology. The present situation challenged Polish higher education syste, and also the Faculty of Forestry in Cracow to introduce new courses on Geoinforatics as a basis for educating students of Nature Preservation and Forestry in 1999. The syllabus for Geoinforatics and optional courses is: Geographic Inforation Syste, Digital Photograetry, Reote Sensing, Global Positioning Syste, basie Geostatistics, and Web-GIS. Thanks to the grant of the National Fund for Environental Protection and Water Manageent in 1999, it was possible to obtain the equipent and software for the GIS and Reote Sensing Laboratory. Thus, now students are taught at 16 classroo coputer stations (PCs) during 45 hours of closses and 20 hours of lectures per two seester altogether. Each year, there are between 150 and 160 students educated in Geoatics at the Faculty of Forestry, and also people fro other Polish universities, who all attend the classes. Moreover, the students took the initiative and established their own Scientific Working Group that deals with various probles of geoatics. Piotr Wê yk rlwezyk@cyf-kr.edu.pl Krystian Kozio³ rlkoziol@cyf-kr.edu.pl http://argis.les.ar.krakow.pl tel./fax+48126625082