Opracowanie koncepcji zintegrowanego systemu przetwarzania baz danych dla potrzeb zarządzania przestrzenią planistyczną. mgr inż. Beata Szafrańska opiekun naukowy prof. dr hab. inż. Urszula Litwin
CEL PRACY Dobór danych przestrzennych, ich analiza i implementacja z różnych poziomów zarządzania przestrzenią w celu wyznaczenia obszarów do wykonania prac urządzeniowo-rolnych
PLAN PREZENTACJI 1. Określenie problematyki i zasadność podjęcia tematu 2. Schemat bazy danych 3. Pozyskanie, przetworzenie i analiza danych 4. Modelowanie danych przestrzennych 5. Metodyka badań 6. Geowizualizacja
CEL NADRZĘDNY Połączenie teorii z praktyką Prawo geodezyjne i kartograficzne z dnia 17 maja 1989 r. (tekst jedn. Dz.U. z 2010 r. Nr 193, poz. 1287 z późn. zm.) Art. 7c ust.4 ustawy Do zadań marszałka województwa należy w szczególności: 4) analiza zmian w strukturze agrarnej oraz programowanie i koordynacja prac urządzeniowo-rolnych 5) monitorowanie zmian w sposobie użytkowania gruntów oraz ich bonitacji Plan Zagospodarowania Przestrzennego Województwa, Strategia Rozwoju Małopolski, Strategia Rozwoju dla Polski Południowej, Małopolskie Studia Regionalne, Programu Ochrony Środowiska Województwa Małopolskiego
PRACE URZĄDZENIOWO-ROLNE Prace urządzeniowe są to zabiegi przyśpieszające procesy modernizacji obszarów wiejskich. Do głównych prac urządzeniowo rolnych zaliczyć należy : 1. scalanie i wymianę gruntów, 2. wyznaczenie i budowę nowej racjonalnej sieci urządzeń infrastruktury technicznej, w tym dróg dojazdowych do gruntów rolnych, 3. zabiegi melioracyjne i przeciwerozyjne 4. rekultywację gruntów rolnych, 5. zmianę sposobu użytkowania gruntów, 6. zalesianie gruntów rolnych. Eliminacja problemów Stworzenie aktualnej numerycznej mapy ewidencyjnej Aktualizacja gleboznawczej klasyfikacji gruntów Regulowanie stanów prawnych Poprawa struktury agrarnej, tym samym gospodarowanie na obszarach rolniczych (dopłaty bezpośrednie) Dostęp każdej działki do drogi publicznej Poprawa infrastruktury drogowej Poprawa warunków melioracyjnych
OD OGÓŁU DO SZCZEGÓŁU
MODEL SYSTEMU INWENTARYZACJA MONITORING SYSTEM ANALIZA ZJAWISK OKREŚLENIE TRENDÓW PROGNOZY WSPOMAGANIE PROCESÓW DECYZYJNYCH
System Informacji Przestrzennej Systemem informacji przestrzennej nazywa się system pozyskiwania, przetwarzania i udostępniania danych zawierających informacje przestrzenne oraz towarzyszące im informacje opisowe o obiektach wyróżnionych w części przestrzeni objętej działaniem systemu. [Gaździcki 1990] SYSTEMY INFORMACYJNE INNE SYSTEMY INFORMACYJNE SYSTEMY INFORMACJI PRZESTRZENNEJ GIS SIT szczegółowość i dokładność informacji przestrzennej Brak informacji przestrzennej mała duża
integracja i harmonizacja danych SCHEMAT BAZY EGIB TBD BDO Hurtownia GIS Analizy i modelowanie geowizualizacja PRG
ANALIZA DANYCH Aktualności danych Zastosowanych procedur obliczeniowych i technologii GIS ANALIZA DANYCH Dokładności geometrycznej i poziomu uogólnienia (skali) danych przestrzennych je opisujących Wiarygodności i kompletności atrybutów
MODELOWANIE KARTOGRAFICZNE Model danych jest uporządkowanym opisem służącym do reprezentacji wybranych cech świata rzeczywistego. [Longley i in.,2006] Modelowanie jest procesem doboru określonych elementów i cech, poprawnie oddających istotę rzeczywistości geograficznej zależnie od przyjętego poziomu uogólnienia, przeznaczenia tworzonego systemu i czynników kontekstowych [Makowski, 2005] Źródło: zdjęcia firma ProGea
GIS-U SIĘ NIE KUPUJE, GIS SIĘ TWORZY
WARSTWY TEMATYCZNE Użytkowanie terenu, Wielkość i liczba gospodarstw (działek), Aktualna mapa glebowo-rolnicza, Sieć dróg i cieków wodnych, Tereny nizinne i podgórskie
EWIDENCJA GRUNTÓW I BUDYNKÓW 7d ust.4 ustawy Prawo geodezyjne i kartograficzne Do zadań starosty należy w szczególności: prowadzenie powiatowego zasobu geodezyjnego i kartograficznego, w tym ewidencji gruntów i budynków Ustawa z dnia 15 listopada 1984 r. o podatku rolnym (Dz. U z 2006 r. (tekst jednolity) Nr 136, poz. 969) 2. 1. Za gospodarstwo rolne uważa się obszar gruntów, o których mowa w art. 1, o łącznej powierzchni przekraczającej 1 ha lub 1 ha przeliczeniowy, stanowiących własność lub znajdujących się w posiadaniu osoby fizycznej, osoby prawnej albo jednostki organizacyjnej, w tym spółki, nieposiadającej osobowości prawnej 18. Rozporzndzenia Ministra Rozwoju Regionalnego i Budownictwa z dnia 29 marca 2001 r. w sprawie ewidencji gruntów i budynków (tekst jedn. Dz.U. z 2001 r. Nr 38, poz. 454 z późn. zm.) Podmioty ewidencyjne zaliczone do 7 grupy rejestrowej dzieli się na następujące podgrupy: 1) podgrupa 7.1 osoby fizyczne właściciele i władający gruntami wchodzącymi w skład gospodarstw rolnych, 2) podgrupa 7.2 osoby fizyczne właściciele i władający gruntami niewchodzącymi w skład gospodarstw rolnych.
EWIDENCJA GRUNTÓW I BUDYNKÓW 5000000 4000000 3000000 2000000 1000000 0 2071983 1 4052284 2 51 100% Liczba działek ewidencyjnych gruntów gospodarstw Ogólna liczba działek ewidencyjnych
EWIDENCJA GRUNTÓW I BUDYNKÓW NAZWA OPIS KOD_TERYT Liczba działek ewidencyjnych w gminie Liczba działek ewidencyjnych gruntów gosp. indywidalnych Liczba gosp. rolnych 1,0001-2.0 ha Liczba gosp. rolnych 2,0001-5.0 ha Liczba gosp. rolnych 5,0001-10.0 ha Liczba gosp. rolnych od 10.0001 ha Bochnia gmina wiejska 120102_2 28266 9940 1666 933 113 15 Drwinia gmina wiejska 120103_2 15545 7568 768 444 58 8 Lipnica Murowana gmina wiejska 120104_2 14166 10357 398 553 294 42 Łapanów gmina wiejska 120105_2 11578 5712 849 791 209 9 Nowy Wiśnicz gmina wiejska 120106_5 17836 9903 975 805 175 14 Rzezawa gmina wiejska 120107_2 17711 6023 1064 504 45 12 Trzciana gmina wiejska 120108_2 7804 4682 475 544 132 6 Żegocina gmina wiejska 120109_2 7132 4198 308 414 83 2 200000 150000 100000 50000 0 51% 39% 8% 2% Liczba gospodarstw rolnych o powierzchni od 1 do 2 ha Liczba gospodarstw rolnych o powierzchni od 2 do 5 ha Liczba gospodarstw rolnych o powierzchni od 5 do 10 ha Liczba gospodarstw rolnych o powierzchni większej od 10 ha Liczba gospodarstw rolnych o powierzchni od 1 do 2 ha Liczba gospodarstw rolnych o powierzchni od 2 do 5 ha Liczba gospodarstw rolnych o powierzchni od 5 do 10 ha Liczba gospodarstw rolnych o powierzchni większej od 10 ha Serie1 150875 114809 24594 4481
EWIDENCJA GRUNTÓW I BUDYNKÓW 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Średnia powierzchnia działki w gosp. 26 36 29 0,11-0,20 0,21-0,40 0,41-0,60 0,61-0,80 0,81-1,00 1,01-1,42 42 24 15 80 60 40 20 0 Średnia pow. gosp. w przedziałach obszarowych 12% 65% Średnia powierzchnia Średnia gospodarstwa powierzchnia w przed. 1-2 gospodarstwa ha w przed. 2-3 ha 19% Średnia powierzchnia gospodarstwa w przed. 3-4 ha 3% Średnia powierzchnia gospodarstwa w przed. 4-5 ha 1% Średnia powierzchnia gospodarstwa w przed. 5-6 ha
EWIDENCJA GRUNTÓW I BUDYNKÓW Powierzchnia gruntów rolnych poszcz. klas bonitacyjnych % udział gr. rolnych poszczególnych klas bonitacyjnych 500000 450000 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 15726 gr. rolne I klasy bonitacyjnej 46576 gr. rolne II klasy bonitacyjnej 272773 gr. rolne III klasy bonitacyjnej 469510 gr. rolne IV klasy bonitacyjnej 232295 gr. rolne V klasy bonitacyjnej 107716 gr. rolne VI klasy bonitacyjnej 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1,37 % udział gr. rolnych I klasy bonitacyjnej 4,07 % udział gr. rolnych II klasy bonitacyjnej 23,83 % udział gr. rolnych III klasy bonitacyjnej 41,02 % udział gr. rolnych IV klasy bonitacyjnej 20,29 % udział gr. rolnych V klasy bonitacyjnej 9,41 % udział gr. rolnych VI klasy bonitacyjnej
MAPA ZMIAN UŻYTKOWANIA TERENU 1985-2011
MAPA EROZJI WODNEJ AKTUALNEJ Opracowanie ilościowej i jakościowej oceny nasilenia erozyjnej degradacji gleb
METODYKA BADAŃ
ANALIZA SKUPIEŃ Analiza skupień jest to podział zbioru obserwacji na podzbiory (klasy), tak że obiekty (obserwacje) w tej samej klasie są do siebie podobne. Jest to pojęcie z zakresu eksploracji danych. ANALIZA SKUPIEŃ Metody hierarchiczne Metody niehierarchiczne Metody rozmytej analizy skupień Procedury aglomeracyjne Procedury deglomeracyjne
Statystyczne metody badań struktur przestrzennych Badany zbiór n obiektów (gmin) O = (O 1, O 2,, O n ) oraz odpowiadający im zestaw cech diagnostycznych tworzą macierz obserwacji rozmiaru n ˣ m, gdzie n oznacza liczbę obiektów, a m zestaw cech X 1, X 2,, X m, przy czym X j = ( 1j, 2j,, nj ), gdzie ij to dane empiryczne j-tej cechy dla i-tego obiektu. Zatem obiekt O i jest m-wymiarowym wektorem w przestrzeni R m, którego współrzędnymi są odpowiednie wartości cech: O i = ( i1, i2,, im ), i = 1, 2,,n, j = 1, 2,, m; gdzie m, n > 1. Macierz ta ma postać: X 11 12... 1 m 21 22... 2m............ n1 n2... nm s j j j n _ j i n ij s j s 2 j 1 n ( n i1 ij j ) 2 min ij ma min ij ij
0 0, ln 1 dla dla y W 1... 2 1............ 2... 1 21 1... 12 1 m r m r m r r m r r R k s j s k X j X jk r ), cov( ) )( 1 ( 1 ), cov( k ik n i ij n k X j X 2 1 ) ( ) ( kj m j ij kj ij d
Metody porządkowania obiektów ) ( ) ( ) ( ma ) ( min 1,2,..., 1,2,..., j j ij j ij j j ij ij n i j n i ij X rg X rg X rg X rg ij ij z m j i z ij m 1 1 0 0, ln 1 dla dla y W
140 Zmienna: X2, Rozkład: Normalny 35 Zmienna: X2', Rozkład: Normalny 120 30 100 25 Liczba obserwacji 80 60 40 Liczba obserwacji 20 15 10 20 5 0-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Udział gruntów należących do grupy rejestrowej 7.1 w stosunku do grupy 7.2 (dana pierwotna) 0-0,4267 0,0000 0,4267 0,8533 1,2800 1,7067 2,1333 2,5600-0,2133 0,2133 0,6400 1,0667 1,4933 1,9200 2,3467 2,7733 Udział gruntów należących do grupy rejestrowej 7.1 w stosunku do grupy 7.2 (dana przekształcona)
5,0 Wartości własne (korelacje) Tylko zmienne aktywne Wartość własna 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 24,84% 20,46% 14,15% 7,78% 6,55% 5,58% 4,38% 4,27% 3,16% 2,66% 1,81% 1,64% 1,06%,68%,44%,29%,25% -0,5-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Numer wart. własnej Wykres osypiska kryterium doboru czynników
Zastosowanie metod taksonomicznych w analizie czynników głównych Metoda Warda k-średnich Liczba skupień Poziom aglomeracj i M7 M8 M27 M29 M37 M39 9 0,5 0,1889 0,2632 0,7403 0,5412 0,2552 0,4862 13 0,4 0,1506 0,1919 0,7753 0,5671 0,1942 0,3384 15 0,35 0,1433 0,1919 0,7369 0,5275 0,1944 0,3638 9 0,1843 0,3076 0,6759 0,4864 0,2727 0,6324 13 0,1567 0,2632 0,6025 0,4339 0,2601 0,6066 15 0,1369 0,3076 0,6141 0,4399 0,2229 0,6992
Wyniki metody bezwzorcowej
DOROBEK NAUKOWY 1. B. Szafrańska, Scalenia gruntów w Małopolsce", "Europejskie wzorce kompleksowego urządzania obszarów wiejskich", Przegląd Geodezyjny, nr 12/2009, poz. 936. 2. U. Litwin, B. Szafrańska, Analiza wyboru obszarów wymagających sporządzenia planów miejscowych dla gminy Opoczno, XVIII Międzynarodowa Konferencja Naukowa Infrastructure and Environment, Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi PAN w Krakowie Stowarzyszenie Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, Kraków 2011, str.161-170. poz 599, cz.b (wykaz czasopism MNiSW), 6 pkt, Dobczyce, 20-22 czerwiec 2011r. 3. U. Litwin, B. Szafrańska, Analiza zmian kierunku użytkowania gruntów we wsi Rodaki w gminie Klucze, V Ogólnopolska Konferencja Doktorantów, Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołłątaja w Krakowie, Kraków 12 marzec 2011r. EPISTEME: czasopismo naukowo-kulturalne, poz. 455, pkt.6 4. B. Szafrańska, Scalenia infrastrukturalne fundamentalnym narzędziem naprawczym dla zdezorganizowanej przestrzeni planistycznej przeciętej budowaną autostradą, I Ogólnopolskie Sympozjum Młodych Naukowców Budownictwa i Transportu, Politechnika Krakowska im. Tadeusz Kościuszki w Krakowie, Kraków, 25-26 marzec 2011r. czasopismo techniczne, poz.358, 5. B. Szafrańska, Bazy danych glebowych niezbędnym elementem budowy regionalnej infrastruktury informacji przestrzennej w Małopolscy, XVII Międzynarodowe Polsko-Czesko-Słowackie Dni Geodezji, Stowarzyszenie Geodetów Polskich, Kraków, 19-21 maj 2011r. 6. B. Szafrańska, The problems of accuracy and acquiring of register data in programming of arrangement - agricultural works (Problematyka dokładności i pozyskania danych ewidencyjnych w programowaniu prac urządzeniowo-rolnych), IV Ogólnopolskie Seminarium Doktorantów Dyscypliny Geodezja i Kartografia, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Olsztyn, 9-10 czerwiec 2011r., 7. B. Szafrańska, Ł. Borowski, The issue of the legal status of the lands situated on the area of A4 highway illustrated with an eample of Kłaj Commune (Problematyka stanu prawnego gruntów znajdujących się na obszarze autostrady A4 na przykładzie gminy Kłaj), IV Ogólnopolskie Seminarium Doktorantów Dyscypliny Geodezja i Kartografia, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Olsztyn, 9-10 czerwiec 2011r.
DOROBEK NAUKOWY 8. Ł. Borowski, K. Maciuk, P. Lewińska, B. Szafrańska, Centimeter Geoid the theoretical and practical issues regarding the fetermination of the earth s shape, Second International Geoscienes Student Conference, Akademia Górniczo - Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Kraków, 9-12 lipiec 2011r. 9. Piotr Wężyk, Marcin Pierzchalski, Beata Szafrańska, Gustaw Korta, Aktualizacja numerycznej mapy glebowo-rolniczej z wykorzystaniem klasyfikacji obiektowej zobrazowań satelitarnych, VI Sympozjum Geoinformacyjne, Sekcja Kartografii Komitetu Geodezji PAN, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie oraz Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Polanica-Zdrój, 22-24 wrzesień 2011r. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, 10. Beata Szafrańska, Problematyka i możliwości aktualizacji mapy glebowo-rolniczej w skali 1:5000, I Międzynarodowa Konferencja Doktorantów, VI Ogólnopolska Konferencja Doktorantów, Wielokierunkowość Badań w Rolnictwie i Leśnictwie, Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołłątaja w Krakowie, Kraków, 24 marzec 2012r. 11. Wojciech Drzewiecki, Piotr Wężyk, Marcin Pierzchalski, Beata Szafrañska Quantitative and qualitative assessment of soil erosion risk for Malopolska Voivodeship (Poland) based on updated land cover and soil maps using remotely sensed data, 21 th Cartographic School Main Problems of Contemporary Cartography 2012 Satellite technologies in GIS and cartography, University of Wrocław, Wrocław, 28-30 marzec 2012 r. 12. Beata Szafrańska Zastosowanie zobrazowań teledetekcyjnych oraz analiz przestrzennych GIS w procesie aktualizacji numerycznej mapy glebowo-rolniczej, Konferencja Interdyscyplinarność-domena młodych naukowców, Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach, Kielce, 26-27 kwiecień 2012r. 13. Beata Szafrańska Zastosowanie metody taksonomii struktur w analizie zmian struktury agrarnej województwa małopolskiego", V Ogólnopolska Konferencja Doktorantów, Dyscypliny Geodezja i Kartografia, WIG WAT Warszawa 17-18 maj 2012r. 14. Beata Szafrańska Analiza możliwości programowania prac urządzeniowo-rolnych na przykładzie gminy Kozłów, III Międzynarodowa Konferencja Naukowa z cyklu Rola geodezji w przebudowie struktury przestrzennej obszarów wiejskich w Polsce, Wyższa Szkoła Inżynieryjno-Ekonomiczna z siedzibą Rzeszowie, Wydział Przedsiębiorczości w Rzeszowie, Katedra Geodezji i Obrotu Nieruchomościami, Rzeszów, 23-25 maj 2012 r. 15. Referat Beata Szafrańska Analiza możliwości programowania prac urządzeniowo-rolnych na przykładzie gminy Kozłów, III Międzynarodowa Konferencja Naukowa z cyklu Rola geodezji w przebudowie struktury przestrzennej obszarów wiejskich w Polsce, Wyższa Szkoła Inżynieryjno-Ekonomiczna z siedzibą Rzeszowie, Wydział Przedsiębiorczości w Rzeszowie, Katedra Geodezji i Obrotu Nieruchomościami, Rzeszów, 23-25 maj 2012 r.
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ mgr inż. Beata Szafrańska Prof. dr hab. inż. Urszula Litwin