Zastosowanie wysokorozdzielczych cyfrowych modeli wysokościowych w badaniu zmian mikrorzeźby

Podobne dokumenty
Ocena dokładności i porównywalność danych wysokościowych (chmury punktów) pozyskiwanych z różnych kolekcji danych

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA NIESTACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2012/2013

Koncepcja pomiaru i wyrównania przestrzennych ciągów tachimetrycznych w zastosowaniach geodezji zintegrowanej

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH MAGISTERSKICH STUDIA STACJONARNE DRUGIEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2011/2012

Cyfrowe modele mikroform rzeźby terenu i ich zastosowanie do badania dynamiki przekształceń powierzchni szlaków turystycznych

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA STACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2012/2013

PRACA LICENCJACKA SPECJALNOŚĆ: GEOINFORMACJA PROPONOWANA PROBLEMATYKA W ROKU AKADEMICKIM 2016/2017

W OPARCIU JEDNOWIĄZKOWY SONDAŻ HYDROAKUSTYCZNY

Zakres wiadomości i umiejętności z przedmiotu GEODEZJA OGÓLNA dla klasy 1ge Rok szkolny 2014/2015r.

OPRACOWANIE KONCEPCJI BADANIA PRZEMIESZCZEŃ OSUWISK NA PODSTAWIE GEODANYCH

TELEDETEKCJA ŚRODOWISKA dawniej FOTOINTERPRETACJA W GEOGRAFII. Tom 51 (2014/2)

SPECYFIKACJA TECHNICZNA ST-S WYTYCZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

SPECYFIKACJA TECHNICZNA D ROBOTY POMIAROWE

SPECYFIKACJA TECHNICZNA D

SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH D

BADANIA GEODEZYJNE REALIZOWANE DLA OCHRONY OBIEKTÓW PRZYRODY NIEOŻYWIONEJ NA TERENIE WYBRANYCH OBSZARÓW DOLNEGO ŚLĄSKA

DOBÓR ŚRODKÓW TRANSPORTOWYCH DLA GOSPODARSTWA PRZY POMOCY PROGRAMU AGREGAT - 2

GENEROWANIE NUMERYCZNEGO MODELU TERENU NA PODSTAWIE WYNIKÓW POMIARU SKANEREM LASEROWYM

ZAGADNIENIE METODY OCENY DOKŁADNOŚCI CYFROWYCH MODELI TERENU W ASPEKCIE IMPLEMENTACJI EUROPEJSKIEJ DYREKTYWY INSPIRE

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA. D Odtworzenie trasy i punktów wysokościowych w terenie równinnym

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH W TERENIE RÓWNINNYM

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

ORGANIZACJA POMIARU SKANEREM LASEROWYM ORGANIZATION OF MEASUREMENT WITH LASER SCANNER

ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

ZASTOSOWANIE KOMPRESJI RLE DO REDUKCJI WIELKOŚCI ZBIORÓW TYPU GRID APPLICATION OF RLE COMPRESSION FOR SIZE REDUCTION OF GRID TYPE FILES

WYKONANIE APLIKACJI WERYFIKUJĄCEJ PIONOWOŚĆ OBIEKTÓW WYSMUKŁYCH Z WYKORZYSTANIEM JĘZYKA C++ 1. Wstęp

D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

ANALIZA DOKŁADNOŚCI PODSTAWOWYCH PRODUKTÓW FOTOGRAMETRYCZNYCH UZYSKANYCH Z ZOBRAZOWAŃ POZYSKANYCH TRZYLINIJKOWĄ CYFROWĄ LOTNICZĄ KAMERĄ ADS40

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA STACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2010/2011

Wykorzystanie Bezzałogowych Statków Latających w różnych zastosowaniach budowalnych i geodezyjnych

SPECYFIKACJE TECHNICZNE WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH WYTYCZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH ST-01

SPIS TREŚCI STRESZCZENIE...8 SUMMARY...9 I. WPROWADZENIE... 10

Zastosowanie Geobazy w analizie przestrzennej. Jarosław Jasiewicz IPIG Wojciech Jaszczyk MPU

Karolina Żurek. 17 czerwiec 2010r.

Specyfikacja Techniczna stosowana jest jako dokument przetargowy i kontraktowy przy zlecaniu i realizacji robót wymienionych w punkcie 1.1.

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH MAGISTERSKICH STUDIA STACJONARNE DRUGIEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2010/2011

OCENA ZAISTNIAŁYCH WPŁYWÓW EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ Z UWAGI NA PRZYDATNOŚĆ TERENU DO DALSZEJ ZABUDOWY

OCENA DOKŁADNOŚCI NUMERYCZNEGO MODELU TERENU ZBUDOWANEGO Z DANYCH BEZPOŚREDNICH1

Problem testowania/wzorcowania instrumentów geodezyjnych

KARTA KURSU. Gospodarka Przestrzenna 1. stopnia, stacjonarne, , sem. 1. Opis kursu (cele kształcenia) Warunki wstępne

D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

Geodezja i Kartografia I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Badania możliwości zastosowania skanowania laserowego do monitoringu osuwisk zboczy wyrobisk odkrywkowych na przykładzie KWB Bełchatów

WPŁYW UKSZTAŁTOWANIA TERENU NA POZIOM HAŁASU KOMUNIKACYJNEGO W POBLIśU AUTOSTRADY A4 NA ODCINKU KATOWICE RUDA ŚLĄSKA

S ODTWORZENIE PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH TRASY I INWENTARYZACJA POWYKONAWCZA

PROBLEMATYKA POZYSKIWANIA GEODANYCH NA POTRZEBY OPRACOWANIA PROCEDUR LOTU DLA NAWIGACJI OBSZAROWEJ (RNAV) W POLSCE

POWSZECHNE KRAJOWE ZASADY WYCENY (PKZW)

Lp. Promotor Temat Dyplomant 1. Dr inż. A. Dumalski. Zastosowanie sieci modularnych do zakładania osnów pomiarowych 2. Dr inż. A.

DIGITAL PHOTOGRAMMETRY AND LASER SCANNING IN CULTURAL HERITAGE SURVEY

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

Potencjał wysokorozdzielczych zobrazowań Ikonos oraz QuickBird dla generowania ortoobrazów.

MOŻLIWOŚCI GENEROWANIA PRECYZYJNEGO NMT NA PODSTAWIE CHMURY PUNKTÓW Z PROJEKTU ISOK

STRESZCZENIA. Słowa kluczowe: naziemny skaning laserowy, inwentaryzacja pomników przyrody nieożywionej, ostańce

home.agh.edu.pl/~krisfoto/lib/exe/fetch.php?id=fotocyfrowa&cache=cache&media=fotocyfrowa:true_orto.pdf

ANALIZA HIERARCHICZNA PROBLEMU W SZACOWANIU RYZYKA PROJEKTU INFORMATYCZNEGO METODĄ PUNKTOWĄ. Joanna Bryndza

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

Naziemne skanowanie laserowe i trójwymiarowa wizualizacja Jaskini Łokietka

D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

ZAKRES EGZAMINU DYPLOMOWEGO ST.1 GiK 2016/17

Geodezja Inżynierska

Zastosowanie metody interpolacji warstwic do tworzenia NMT. dr inż. Ireneusz Wyczałek Zakład Geodezji POLITECHNIKA POZNAŃSKA

1. Jednoczynnikowa analiza wariancji 2. Porównania szczegółowe

Aspekty tworzenia Numerycznego Modelu Terenu na podstawie skaningu laserowego LIDAR. prof. dr hab. inż.. Andrzej Stateczny

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE

Anna Fabijańska. Algorytmy segmentacji w systemach analizy ilościowej obrazów

GPSz2 WYKŁAD 15 SZCZEGÓŁOWA WYSOKOŚCIOWA OSNOWA GEODEZYJNA

Kompleksowy monitoring dynamiki drzewostanów Puszczy Białowieskiej z wykorzystaniem danych teledetekcyjnych

OCENA MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA SKANERA LASEROWEGO SCANSTATION FIRMY LEICA W BADANIU DEFORMACJI OBIEKTÓW BUDOWLANYCH

Planowanie, realizacja i dokumentacja wzorcowego procesu digitalizacji 3D

1 : m z = c k : W. c k. r A. r B. R B B 0 B p. Rys.1. Skala zdjęcia lotniczego.

ANALIZA DOKŁADNOŚCI PRZESTRZENNEJ DANYCH Z LOTNICZEGO, NAZIEMNEGO I MOBILNEGO SKANINGU LASEROWEGO JAKO WSTĘP DO ICH INTEGRACJI

ST-01 Roboty pomiarowe

Opis programu studiów

Dynamika form Mierzei Łebskiej w świetle analiz danych teledetekcyjnych

WPŁYW METODY DOPASOWANIA NA WYNIKI POMIARÓW PIÓRA ŁOPATKI INFLUENCE OF BEST-FIT METHOD ON RESULTS OF COORDINATE MEASUREMENTS OF TURBINE BLADE

Anomalie gradientu pionowego przyspieszenia siły ciężkości jako narzędzie do badania zmian o charakterze hydrologicznym

ComarchERGO 3D zaawansowanym narzędziem wspomagającym zarządzanie drogami Adam Ramza

Opracowanie narzędzi informatycznych dla przetwarzania danych stanowiących bazę wyjściową dla tworzenia map akustycznych

Zastosowanie pomiarów GPS do wyznaczania deformacji terenu na obszarze Głównego i Starego Miasta Gdańska

System informacji o szlakach turystycznych Mazowsza

D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH ORAZ WZNOWIENIE I STABILIZACJA PASA DROGOWEGO.

Geodezja i Kartografia I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

WYZNACZANIE WYSOKOŚCI Z WYKORZYSTANIEM NIWELACJI SATELITARNEJ

Geodezja i Kartografia

Pomiary hydrometryczne w zlewni rzek

SESJA SZKOLENIOWA. SZKOLENIE I Wprowadzenie do ArcGIS Desktop. 8-9 X (2-dniowe) max. 8 osób. SZKOLENIE II Wprowadzenie do ArcGIS Server

MATERIAŁY TRANSPORT WYKONANIE ROBÓT... 30

Forested areas in Cracow ( ) evaluation of changes based on satellite images 1 / 31 O


SPECYFIKACJA TECHNICZNA ST-01 ROBOTY GEODEZYJNE

D SPECYFIKACJE TECHNICZNE WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT WYZNACZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

PROGNOZOWANIE CENY OGÓRKA SZKLARNIOWEGO ZA POMOCĄ SIECI NEURONOWYCH

SPECYFIKACJE TECHNICZNE ST-1.1. ODTWORZENIE OBIEKTÓW I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

Wykład 9. Terminologia i jej znaczenie. Cenzurowanie wyników pomiarów.

SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH D

Źródła pozyskiwania danych grawimetrycznych do redukcji obserwacji geodezyjnych Tomasz Olszak Małgorzata Jackiewicz Stanisław Margański

WSPÓŁCZYNNIK GOTOWOŚCI SYSTEMU LOKOMOTYW SPALINOWYCH SERII SM48

Transkrypt:

Landform Analysis, Vol. 12: 71-78 (2010) Zastosowanie wysokorozdzielczych cyfrowych modeli wysokościowych w badaniu zmian mikrorzeźby Application of high-resolution digital elevation models for studying microrelief transformation Joanna Gudowicz 1*, Agata Buchwał 1, Paweł Ćwiąkała 2 1 Instytut Geoekologii i Geoinformacji, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, ul. Dzięgielowa 27, 61-680 Poznań 2 Katedra Ochrony Terenów Górniczych, Geoinformatyki i Geodezji Górniczej,Akademia Górniczo- Hutnicza, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków Zarys treści: W artykule przedstawiono metodykę słuŝącą określeniu zarówno przestrzennych jak i ilościowych zmian mikrorzeźby. Prezentowana metoda opiera się na zastosowaniu wysokorozdzielczych cyfrowych modeli wysokościowych wykonanych na podstawie seryjnych pomiarów geodezyjnych. Analizę wykonano na podstawie badań prowadzonych na powierzchni punktu widokowego poddanego denudacji antropogenicznej. Największy ubytek materiału został wykazany dla okresu letniego i jest bezpośrednim efektem wydeptywania. Dla wybranych metod interpolacyjnych zaprezentowano róŝnicę ilości materiału przemieszczanego w obrębie badanego poletka. Słowa kluczowe: cyfrowy model wysokościowy, mikrorzeźba, pomiary geodezyjne, denudacja antropogeniczna Abstract: The paper presents the method of qualitative and quantitative assessments of microrelief transformation. The sequence of geodetic measurements during three seasons was used to generate high resolution digital elevation models (DEMs). The analyse was conducted within the surrounding of hiking trail, on the surface of viewing point reshaped by man-induced denudation processes. The highest soil loss was indicated for the summer period and is directly correlated with trampling. For chosen interpolation methods the differences in a total relief transformation within the analyzed plot were presented. Keywords: digital elevation model (DEM), microrelief, geodetic measurements, man-induced denudation processes Wprowadzenie Wśród szeregu badań geomorfologicznych, szczególne miejsce zajmują badania mikrorzeźby. Ocena ich morfodynamiki jest moŝliwa jedynie na podstawie precyzyjnych pomiarów wysokościowych, wykonywanych w stosunkowo wąskich * e-mail: gudowicz@amu.edu.pl interwałach czasowych. Istotnym aspektem tych pomiarów jest ich dokładność, gdyŝ rejestrowane zmiany w cyklu rocznym są niewielkie. WaŜny jest w tym względzie wybór techniki pomiarowej i sposób dalszej analizy pozyskanych w terenie danych. W artykule przedstawiono metodykę badania zmian mikrorzeźby, opierającą się na zastosowaniu wysokorozdzielczych cyfrowych modeli wysokościowych wykonanych na podstawie seryjnych 71

Joanna Gudowicz, Agata Buchwał, Paweł Ćwiąkała pomiarów geodezyjnych. Metodę przedstawiono w oparciu o badania prowadzone na powierzchni punktu widokowego, zlokalizowanego w sąsiedztwie szlaku turystycznego w Babiogórskim Parku Narodowym, poddanego denudacji antropogenicznej (Buchwał i in., 2009). Podejście opierające się na wykorzystaniu cyfrowych modeli terenu dla rekonstrukcji zmian przemieszczanego materiału jest z powodzeniem stosowane w badaniach geomorfologicznych procesów o zróŝnicowanym natęŝeniu m. in. do analizy procesu spełzywania mrozowego (Kääb, Vollmer, 2000; Wangensteen i in., 2006); do abrazji wybrzeŝy klifowych (Adams, Chandler, 2002); do badań procesów stokowych (Kerle, 2002); czy w analizie tempa recesji lodowców (Schiefer, Gilbert, 2007). W literaturze niewiele jest jednak prac analizujących stosunkowo małe obszary, o powierzchni rzędu kilkuset metrów kwadratowych. Z drugiej strony, problem denudacji antropogenicznej szlaków turystycznych (ang. footpaths erosion) jest zagadnieniem szeroko podejmowanym, zarówno w literaturze krajowej (m.in. Krusiec, 1996; Łajczak i in., 1996; Gorczyca, 2000), jak i zagranicznej (m.in. Jewell, Hammitt, 2000; Yoda, Watanabe, 2000; Marion, Leung 2001; Marion, Olive, 2006). W pracach tych dominuje jednak stosowanie klasyfikacji opisowych zmian rzeźby zachodzących pod wpływem intensywnego uŝytkowania turystycznego. Spotykane w literaturze (m.in. Cole, 1983) metody ilościowego określenia wielkości materiału usuwanego czy teŝ przemieszczanego w obrębie szlaków turystycznych odnoszą się głównie do wykonywania ponawianych profili poprzecznych (ang. cross-sectional area method). Prezentowana w niniejszym artykule metoda określania wielkości denudacji antropogennicznej, wykorzystująca precyzyjne pomiary geo- dezyjne oraz analizę wysokorozdzielczych modeli wysokości, nie była do tej pory prezentowana w literaturze. Metoda stanowi uzupełnienie tradycyjnych metod pomiarowych szlaków turystycznych i jest niewątpliwie cennym źródłem danych ilościowych o wielkości materiału przemieszczanego w obrębie szlaków turystycznych. Obszar badań Wytypowana do badań powierzchnia stanowi platformę widokową na szczycie Sokolicy (1 367 m n.p.m.), będącej wybitną kulminacją we wschodniej części masywu Babiej Góry w Beskidzie śywieckim (ryc. 1). Analizowany obszar o powierzchni 150 m 2 pozbawiony jest zwartej pokrywy roślinnej co sprzyja przemieszczaniu materiału, zarówno w wyniku działania naturalnych procesów morfogenetycznych, jak równieŝ postępującej presji turystycznej. Etapy postępowania badawczego W przyjętym postępowaniu badawczym wyróŝnić naleŝy trzy etapy, które obejmowały kolejno: etap wstępny, cykliczne pomiary geodezyjne oraz analizy cyfrowych modeli wysokościowych (ryc. 2). Etap wstępny poświęcony był na wybór poletka badawczego oraz załoŝenie sieci reperów. Właściwy dobór sieci reperów był zadaniem szczególnie istotnym dla zabezpieczenia powtarzalności pomiarów. Osnowa obejmowała 14 punktów zlokalizowanych na krawędzi wychodni piaskowcowych, stanowiących górną część skalnej zerwy Sokolicy. Ryc. 1. Lokalizacja poletka badawczego na szczycie Sokolicy (1 367 m n.p.m.) w Babiogórskim Parku Narodowym Fig. 1. Location of study plot on the top of Sokolica (1 367 m a.s.l.) in the Babia Góra National Park 72

Zastosowanie wysokorozdzielczych cyfrowych modeli wysokościowych w badaniu zmian mikrorzeźby Ryc. 2. Ideogram postępowania badawczego Fig. 2. Research procedure Pomiary geodezyjne Drugim etapem prac były pomiary geodezyjne. Łącznie przeprowadzono trzy sesje pomiarowe, tj. przed sezonem jesienno-zimowym (wrzesień 2007 r.), przed sezonem letnim (maj 2008 r.) oraz w trakcie sezonu turystycznego (lipiec 2008 r.). Przy wyborze instrumentu pomiarowego naleŝy kierować się przede wszystkim moŝliwą do uzyskania dokładnością wyznaczenia współrzędnych płaskich oraz rzędnych wysokościowych. Istotna jest teŝ moŝliwa do zebrania ilość punktów w czasie sesji pomiarowej, łatwość transferu danych do systemu informacji geograficznej, a w terenie górskim takŝe waga i wymiary sprzętu. Próbę oceny metod pozyskiwania szczegółowych danych wysokościowych w aspekcie badań mikrorzeźby przedstawili Tomczyk i Ewertowski (2009). Biorąc pod uwagę powyŝsze załoŝenia do tego typu pomiarów uŝyte mogą być 3 techniki pomiarowe: niwelacja techniczna, niwelacja tachimetryczna (takŝe z moŝliwością pomiarów bezlustrowych) oraz skaning laserowy. Niwelacja techniczna zapewnia dokładność wyznaczenia współrzędnych wysokościowych na poziomie 0,3 cm. Problemami związanymi z pozyskaniem danych w takiej metodzie jest zapis obserwacji (najczęściej w formie analogowej) oraz konieczność wyznaczania współrzędnych poziomych w inny sposób. W odróŝnieniu od wcześniej opisanej metody pomiar tachimetryczny pozwala na uzyskiwanie współrzędnych przestrzennych z dokładnością nawet 0,3-0,5 cm oraz na pełną automatyzacje procesu zapisu obserwacji. Zastosowanie tachimetrów bezlustrowych pozwala na bezpośredni pomiar powierzchni terenu. NaleŜy jednak zauwaŝyć, Ŝe najnowszą na chwilę obecną metodą pomiarową jest naziemny skaning laserowy. Skanery laserowe są w stanie pomierzyć tysiące pkt/s (do 300 tys. pkt/s). UmoŜliwia to pokrycie skanowanej powierzchni tzw. chmurą punków i wygenerowanie na jej podstawie cyfrowego modelu wysokościowego o bardzo wysokiej rozdzielczości (Teza i in., 2007). Wewnętrzna spójność otrzymanej w wyniku pomiaru chmury punktów moŝe wynosić mniej niŝ 0,3 cm. Ograniczenie dla stosowania naziem nych skanerów laserowych wynika z ich słabej dostępności, powodo-wanej wysoką ceną tych urządzeń. Rozwiązaniem pośrednim między zwykłym tachimetrem elektronicznym, a skanerem laserowym moŝe być tachimetr skanujący (Suchocki i in., 2008). MoŜliwa do uzyskania prędkość wyznaczenia współrzędnych punktów w tachimetrach skanujących to 30 pkt/s. Przy omawianiu poszczególnych metod pomiarowych nie moŝna nie wspomnieć o innych czynnikach mających wpływ na dokładność pomiaru, czyli o wpływie odpowiedniego doboru osnowy oraz jakości punktów podlegających pomiarowi. W przypadku pomiarów tego typu naleŝy wykorzystać stabilne punkty osnowy zapewniające trwałość w całym czasokresie pomiarowym. Punkty te naleŝy dobrać tak, aby w łatwy sposób moŝliwe było skontrolowanie ich stabilności. NaleŜy takŝe zaznaczyć, Ŝe w tego typu pomiarach wystarczające jest określenie przemieszczeń względnych punktów lub modeli terenu względem siebie. Wybór punktów i rodzaj stabilizacji osnowy determinowany jest techniką jaka będzie zastosowana w pomiarze. W omawianym przypadku na obszarze podlegającym badaniu załoŝono sieć punktów pomocniczych, w oparciu o które wyznaczano na powierzchni terenu punkty podlegające pomiarowi. Osnowę zastabilizowano w bezpośrednim sąsiedztwie analizowanej powierzchni. Do wykonania pomiarów na analizowanym poletku badawczym zastosowano tachimetr firmy TOPCON model GPT-3005. Analizy cyfrowych modeli wysokościowych Na podstawie danych pomiarowych wygenerowane zostały cyfrowe modele wysokościowe, które były podstawą dalszych obliczeń. Istotnym zadaniem przy ich tworzeniu był wybór metody interpolacji. Zastosowana metoda interpolacyjna ma bowiem istotny wpływ na jakość cyfrowego modelu wysokościowego (Chaplot i in., 2006). W badaniach przetestowano następujące metody interpolacyjne: metodę średniej waŝonej (IDW), naturalnego sąsiedztwa (ang. natural neighbor), kriging zwykły (ang. ordinary kriging), funkcje sklejane (ang. spli- 73

Joanna Gudowicz, Agata Buchwał, Paweł Ćwiąkała 74 Ryc. 3. Rozmieszczenie punktów pomiarowych na poletku badawczym Fig. 3. Spatial distribution of measurement points on the research plot ne functions), funkcję topo to raster. W procesie interpolacji waŝną rolę odgrywa ilość punktów pomiarowych i ich rozkład przestrzenny. Warto zaznaczyć, Ŝe jeŝeli w obrębie analizowanej powierzchni występują wyróŝniające się formy takie jak np. krawędzie erozyjne, to ich przebieg musi zostać zarejestrowany na etapie pomiarów terenowych. Na poletku badawczym punkty pomiarowe rejestrowane były wzdłuŝ jedenastu profili pomiarowych. Profile zostały umieszczone prostopadle do spadku terenu. W nachylonej część platformy widokowej pomiarowi podlegały punkty w odległości 50 cm (ryc. 3.). W słabo nachylonej części platformy punkty pomiarowe były oddalone od siebie maksymalnie o 100 cm. Dokładność wyznaczenia punktów w przypadku współrzędnych płaskich nie przekraczała 3 cm, a rzędnych wysokościowych 1 cm. Ocena przydatności metod interpolacji opierała się o porównanie wielkości błędów interpolacyjnych oraz wiarygodności map wynikowych (ich realistyczności). Błąd interpolacyjny wyliczany był z róŝnicy pomiędzy wyinterpolowaną wielkością parametru (Z int ) w punkcie badawczym, a zmierzoną wielkością tego parametru w terenie (Z dane ). Do obliczeń wykorzystano punkty kontrolne (20 pomiarów z kaŝdej sesji), które nie były uwzględniane w procesie interpolacji. Zastosowano wzór na średni błąd kwadratowy (ang. root mean square error): 2 Σ( Z int Z dane ) RMSE =. n Ocena rezultatów interpolacji dla róŝnych metod była takŝe wykonana dla zmiennej rozdzielczości siatki interpolacyjnej. Przetestowano następujące wielkości oczka siatki: 2 cm, 5 cm i 10 cm. Na podstawie oceny wyników interpolacji do dalszych analiz wybrano następujące metody: funkcje sklejane, kriging zwykły oraz metodę odwrotnych odległości. Metoda naturalnego sąsiedztwa nie została uwzględniona, poniewaŝ nie pozwala ona na ekstrapolację wartości punktów pomiarowych poza obszar ich występowania. Cyfrowe modele terenu utworzone przy zastosowaniu drugiej odrzuconej metody topo to raster nie spełniały natomiast warunku realistyczności map wynikowych. Wartości błędów interpolacyjnych dla trzech wybranych metod mieściły się w zbliŝonych zakresach, przy czym naleŝy odnotować najmniejsze błędy dla metody średniej waŝonej oraz rozdzielczości siatki interpolacyjnej wynoszącej 2 cm (tab. 1.) Tabela 1. Błędy interpolacyjne cyfrowych modeli wysokościowych Table 1. Interpolation errors of digital elevation models

Zastosowanie wysokorozdzielczych cyfrowych modeli wysokościowych w badaniu zmian mikrorzeźby Ostatnim etapem analiz było określenie obszarów ubytku oraz depozycji przemieszczonego materiału oraz obliczenie jego objętości. Wykorzystano w tym celu funkcję Cut/Fill, która dostępna jest w module 3D Analyst programu ArcGIS. Wynikowy raster generowany był na podstawie dwóch cyfrowych modeli wysokościowych (powierzchni wyjściowej i zmienionej) o takiej samej rozdzielczości. Objętość materiału dla kaŝdego oczka siatki obliczono według wzoru: V = A p * (Z 0 - Z 1 ) V objętość materiału A p powierzchnia oczka siatki Z 0 wartość oczka siatki powierzchni wyjściowej Z 1 wartość oczka siatki powierzchni zmienionej Obraz klasyfikowany był ze względu na rodzaj odnotowanych zmian tj. ubytku bądź akumulacji materiału, trzecią klasę stanowiły obszary bez zmian. Rycina 4 przedstawia przykładowy fragment wynikowych siatek obliczeniowych przeprowadzonej analizy. Utworzone mapy były podstawą do określenia zakresu wartości reprezentujących objętość materiału, który uległ przemieszczeniu w okresach między pomiarami. Wyniki i ich dyskusja Zastosowanie w analizie trzech róŝnych metod interpolacyjnych przy tworzeniu cyfrowych modeli wysokościowych wykazało, Ŝe metoda interpolacji ma wpływ na jakość DEM, co z kolei przekłada się na wyniki obliczeń przestrzennych oraz ilościowych zmian mikroform badanej powierzchni. Ukształtowanie terenu analizowanego obszaru przedstawiało się zatem nieco odmiennie w zaleŝności od przyjętej metody interpolacyjnej (ryc. 5). Wpływ na poprawne odzwierciedlenie mikrorzeźby ma takŝe rozdzielczość modelu. W przeprowadzonej analizie najbardziej odpowiednią była wielkość 2 cm oczka siatki macierzy rastrowej. Na wynikowych mapach przedstawiających obszary akumulacji i ubytku materiału oraz obszary bez zmian kierunek przemieszczania materiału dla danego okresu pomiarowego był zbliŝony (ryc. 6). Odnotować naleŝy jednak pewne róŝnice, zwłaszcza dla map uzyskanych na podstawie modeli wysokościowych utworzonych metodą odwrotnych odległości (IDW). Efektem tego są nieco odmienne wartości objętości przemieszczonego materiału uzyskane na podstawie poszczególnych map wejściowych. Sumarycznie najmniejsze przemieszczenia wykazują mapy wygenerowane metodą funkcji sklejanych, natomiast największe sporządzone przy uŝyciu metody średniej waŝonej (ryc. 7 i 8). Szczegółowe pomiary geodezyjne w połączeniu z zastosowanymi narzędziami geoinformacyjnymi pozwoliły na pomiar ubytku materiału z powierzchni uŝytkowanej przez turystykę pieszą. Analizując pomiary jesienne (wrzesień 2007) z wiosennymi (maj 2008) zauwaŝymy, Ŝe bezwzględnie dominującym procesem w obrębie badanej powierzchni była akumulacja (ryc. 7), którą w tym przypadku naleŝy traktować, jako efekt wtórnego przemieszczania oraz wymarzania wierzchniej warstwy materiału mineralnego. Wartość naddatku materiału po okresie zimowym naleŝy równieŝ wiązać z depozycją materiału mineralnego pochodzącego z ablacji pokrywy śnieŝnej, której nadmierną kompakcję obserwuje się powszechnie w obrębie szlaków turystycznych oraz miejsc postojowych przy szlakach. Istotne znaczenie dla redepozycji materiału w obrębie analizowanego poletka mogą mieć procesy eoliczne, w tym równieŝ niweoeoliczne. Ryc. 4. Przykładowe siatki obliczeniowe dla wielkości 10 cm boku oczka siatki Fig. 4. Sample grids for the 10 cm mesh size 75

Joanna Gudowicz, Agata Buchwał, Paweł Ćwiąkała Ryc. 5. Cyfrowe modele wysokościowe dla pomiarów jesień 2007 r. Fig. 5. Digital elevation models for the measurement of autumn 2007 Ryc. 6. Przemieszczenia materiału na badanym obszarze między wrześniem 2007 r. a lipcem 2008 r. Fig. 6. Material displacement in the study area between September 2007 and July 2008 Ryc. 7. Objętość materiału obszarów akumulacji i ubytku oraz obszarów bez zmian dla pomiarów wrzesień 2007 - maj 2008 r. Fig. 7. The volume of material accumulation and loss from the research plot and areas with no changes between September 2008 May 2008 Ryc. 8. Objętość materiału obszarów akumulacji i ubytku oraz obszarów bez zmian dla pomiarów maj 2008 lipiec 2008 r. Fig. 8. The volume of material accumulation and loss from the research plot and areas with no changes between May 2008 July 2008 76

Zastosowanie wysokorozdzielczych cyfrowych modeli wysokościowych w badaniu zmian mikrorzeźby Zdecydowany ubytek materiału wykazano dla sezonu letniego (ryc. 8), co wskazuje na istotną rolę ruchu turystycznego w przekształcaniu mikrorzeźby w sąsiedztwie szlaków turystycznych. Nie moŝna jednak wykluczyć, iŝ skutki denudacji antropogenicznej są intensyfikowane w wyniku działania naturalnych procesów morfogenetycznych, w tym deflacji i spłukiwania. Uzyskane na podstawie przeprowadzonych analiz geoinformacyjnych wyniki, pozwalają na uchwycenie kierunku zmian oraz tendencji wynoszenia materiału z powierzchni punktu widokowego Sokolica. Podane wartości wielkości materiału przemieszczonego na stoku są efektem działania zarówno czynników naturalnych, jak i antropogenicznych. Jednak z uwagi na charakter uŝytkowania badanego obszaru wpływ antropopresji pełni tutaj rolę dominującą w procesie przemieszczania i wynoszenia materiału. Podsumowanie Przestawiona metodyka moŝe być podstawą do określenia zarówno przestrzennych, jak i ilościowych zmian w rzeźbie bardzo małego obszaru nawet na podstawie stosunkowo krótkiej serii pomiarowej (niespełna rok). Jednak dla uzyskania poprawnych wyników niezbędne jest posługiwanie się jak najbardziej dokładnym przyrządem pomiarowym oraz pewną i stabilną osnową (wystarczającą osnową moŝe być załoŝona lokalnie sieć punktów). W celu zapewnienia większej reprezentatywności uzyskiwanych wyników naleŝałoby wydłu- Ŝyć sesje pomiarową i porównywać ze sobą wyniki przemieszczania materiału nie tylko między sezonami morfogenetycznymi ale równieŝ w cyklu wieloletnim. Kluczowym etapem analizy jest wygenerowanie poprawnego cyfrowego modelu wysokościowego analizowanej powierzchni dla kaŝdej serii pomiarowej. Przy wyznaczeniu objętości przemieszczonego materiału waŝnym elementem jest uwzględnienie błędu, jakim obarczony jest DEM. Weryfikacja poprawności wyników przeprowadzonych analiz oraz ich uszczegółowienie moŝe być w przyszłości wykonana w oparciu o techniki naziemnego skaningu laserowego (ang. terrestrial laser scanning). Badania terenowe przeprowadzono w ramach grantu własnego MNiSW Nr N306 059 32/3660. Autorzy pragnęliby równieŝ podziękować Dyrekcji oraz pracownikom Babiogórskiego Parku Narodowego za Ŝyczliwą pomoc podczas badań terenowych. Literatura Buchwał A., Ćwiąkała P., Gudowicz J., 2009. Wykorzystanie pomiarów geodezyjnych do analizy denudacji antropogenicznej (Sokolica, Babia Góra). Prace naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, 126: 35-44. Adams J.C., Chandler J.H., 2002. Evaluation of Lidar and medium scale photogrammetry for detecting soft-cliff coastal change. Photogrammetric Record, 17: 405 418. Chaplot V., Darboux F., Bourennane H., Leguèdois S., Silvera N., Phachomphon K., 2006. Accuracy of interpolation techniques for the derivation of digital elevation models in relation to landform types and data density. Geomorphology, 126: 289-308. Cole D. N., 1983. Assessing and monitoring backcountry trail conditions. Res. Pap. INT-303. Ogden, UT: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station: 1-10. Gorczyca E., 2000. Wpływ ruchu turystycznego na przekształcenie rzeźby wysokogórskiej na przykładzie masywu Czerwonych Wierchów i Regli Zakopiańskich, Prace Geograficzne, zeszyt 105, Instytut Geografii UJ, Kraków: 369-388. Jewell M. C., Hammitt W. E., 2000. Assessing Soil Erosion on Trails: A Comparison of Techniques.USDA Forest Service Proceedings RMRS, 15, vol., 5: 133-140. Kääb A., Vollmer M., 2000. Surface Geometry, Thickness Changes and Flow Fields on Creeping Mountain Permafrost: Automatic Extraction by Digital Image Analysis. Permafrost and Periglacial Process, 11: 315-326. Kerle N., 2002. Volume estimation of the 1998 flank collapse at Casita Volcano, Nicaragua: a comparison of photogrammetric and conventional techniques. Earth Surface Processes and Landforms, 27: 759 772. Krusiec M., 1996. Wpływ ruchu turystycznego na przekształcanie rzeźby Tatr Zachodnich na przykładzie Doliny Chochołowskiej, Czasopismo 77

Joanna Gudowicz, Agata Buchwał, Paweł Ćwiąkała Geograficzne, 67: 3-4: 303-320. Marion J.L., Leung Y.-F., 2001. Trail resource impacts and an examination of alternative assessment techniques. Journal of Park and Recreation Administration, 19, 3: 17-37. Marion J. L., Olive N., 2006. Assessing and understanding trail degradation: Results from Big South Fork. National River and Recreational Area. National Park Service, Final Research Report. U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey: 1-80. Schiefer E., Gilbert R., 2007. Reconstructing morphometric change in a proglacial landscape using historical aerial photography and automated DEM generation. Geomorphology, 88: 167 178. Suchocki C., Wasilewski A., Aksamitauskas C., 2008. Application of scanning technology in cliff shores monitoring. Environmental engineering, The 7th International Conference, Faculty of Environmental. Engineering, Vilnius Gediminas Technical University, May 22-23, 2008, Vilnius: 1493-1496. Teza G., Galgaro A., Zaltron N., Genevois R., 2007. Terrestrial laser scanner to detect landslide displacement fields: a new approach. International Journal of Remote Sensing, 16: 3425 3446. Tomczyk A., Ewertowski M., 2009. Cyfrowe modele wysokościowe w geomorfologii wprowadzenie. [W:] Z. Zwoliński (red.), GIS platforma integracyjna geografii, Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań: 67-87. Wangensteen B., Guðmundsson A., Eiken T., Kääb A., Farbrot H., Etzelmüller B., 2006. Surface displacements and surface age estimates for creeping slope landforms in Northern and Eastern Iceland using digital photogrammetry. Geomorphology, 80: 59 79. Yoda A., Watanabe T., 2000. Erosion of mountain hiking trail over a seven-year period in Daisetsuzan National Park, central Hokkaido, Japan. USDA Forest Service Proceedings RMRS-P-15, Vol., 5: 172-178. 78