Alice Pátíková
Ústav geodezie, Fakulta stavební
VUT - Vysoké učení technické Brno
Veveří 95
662 37 Brno
Tel.: +420 5 4114 7205 Fax: +420 5 4114 7218
E-mail: gdpat@fce.vutbr.cz

Abstract

Abstrakt

Úvod

Projekt “Monitoring Urban Dynamics” (MURBANDY) byl vypsán jako část výzkumného programu Centrem pro výzkum Země (The Centre for Earth Observation - CEO) v Itálii ve městě Ispra pro 20 evropských měst, převážně hlavních měst evropských zemí. The Centre for Earth Observation je evropská iniciativa na podporu širšího využití informací pocházejících ze satelitních snímačů. CEO byl založen Evropskou komisí a spadá pod Institut kosmických aplikací evropského Centra pro výzkum (Joint Research Centre’s Space Applications Institute). Do výběrového řízení se však mohl přihlásit pouze zájemce ze zemí Evropské unie. Velmi nám pomohly kontakty s německou firmou GGS ve městě Speyer, která se zabývá fotogrammetrií, dálkovým průzkumem a geografickými informačními systémy. Společně jsme proto podali přihlášku na projekt “MURBANDY - Praha a Bratislava” s GGS jako hlavním kontraktorem. V tomto tendru jsme uspěli. Kolegové z Prahy a Benešova zpracovávali projekt pro Prahu a Dipl.-Geogr. pan Gerhard Kemper z GGS a Ing. Alice Pátíková se zhostili Bratislavy.

Zadání projektu vyžadovalo srovnání 4 období vývoje vybraného města s využitím leteckých nebo družicových snímků. Satelitní snímek IRS/C s rozlišením 5,8 z roku 1997 byl poskytnut výzkumným centrem zdarma jako referenční. Ostatní historické obrazové materiály jsme si museli obstarat sami, mj. 80 snímků Bratislavy a bratislavského okresu z let 1949, 1969 a 1985 v digitální podobě skenované v rozlišení 1200dpi. Dále jsme si pořídili standardní základní mapy republiky v měřítku 1:10 000 a tyto skenováním převedli do digitální podoby.

Jakémukoliv sledování vývoje zmìn ve využití ploch na územní dnešní Bratislavy pøedcházelo nezbytné zpracování map a snímkového materiálu. Základem byla transformace map a satelitního snímku do souøadnicového systému JTSK. Pro každou mapu to znamenalo provést afinní transformaci nejprve pøibližnì se 4 identickými body a pak pomocí transformace po èástech s asi 45 identickými body toto usazení do souøadnicového systému dokonèit. Podobný postup jsme použili pro satelitní snímek, kde jsme pro druhou transformaci použili dokonce 90 identických bodù. Pro tyto úèely se nám osvìdèil TopoL GIS vyvinutý firmou TopoL Software z Prahy.

Nároèným úkolem bylo vytvoøení ortofota z poøízených leteckých snímkù, k èemuž jsme potøebovali digitální model terénu (DMT). Jelikož vhodný a již hotový DMT nebyl k dispozici a za již existující modely byly požadovány neúmìrné ceny, museli jsme se spolehnout na vlastní síly. Vektorizace vrstevnic na všech 29 mapách mìøítka 1:10 000 by však jednomu èlovìku trvala asi pùl roku, avšak s tímto namáhavým úkolem nám pomohli studenti oboru geodezie 3. a 4. roèníku naší fakulty ve svém volném èase. Práce pro nì znamenala také znaènou výhodu, protože se nauèili pracovat se softwarem Atlas DMT, který jsme pro tvorbu modelu použili. Výsledný model mìl asi 280 000 bodù.

Digitální zpracování leteckých měřických snímků umožňuje program PhoTopoL, taktéž produkt firmy TopoL Software. Pro interní orientaci snímků, což je transformace snímku do systému rámových značek kamery, jsme potřebovali kalibrační protokoly pro jednotlivé kamery. Bohužel pro rok 1949 a 1969 tyto protokoly nebyly dostupné, proto jsme využili stávající literatury o leteckých měřických kamerách, rozměrech snímků a rámových údajích jako konstantách kamery, výšce letu atd. Pro externí orientaci jako transformaci do systému geodetických souřadnic jsme použili již ustavených map v S-JTSK. Pro každý snímek bylo třeba najít 10-14 identických bodů na mapě a na příslušném snímku. Mapy pocházejí z let 1974 až 1985, takže pro snímky z let 1969 a 1985 nebylo většinou problém najít identické body. Hůř se zpracovávaly snímky z roku 1949, kde situace na snímcích a na mapách byla často úplně jiná. Pak následoval automatický proces překreslení snímků z centrální do ortogonální projekce s použitím DMT. Zatím všechna tato práce znamenala pouze přípravu dat k vlastnímu vyhodnocení.

Podkladem pro tematické vyhodnocení se stala rozšířená legenda podobného, ale již ukončeného projektu CORINE. Tato legenda (viz tab. č. 1) obsahovala třídy pro jednotlivé typy pokrytí a využití zemského povrchu. Všechny časové úrovně připravených historických obrazových dat jsme vektorizovali ve dvou hladinách: jako vrstvu linií (dálnice, ostatní cesty, železnice, kanály a vodní toky) a vrstvu ploch (všechny ostatní třídy legendy a také liniové prvky pokud přesáhly šířku 20 m). Pro každou vrstvu jsme vytvořili databázi, která obsahovala číslo objektu, číslo třídy podle legendy, popis podle legendy a atribut pro informace, např. že jde o průmyslový závod Slovnaft. Někdy bylo zařazení plochy do třídy legendy poměrně obtížné, zvláště jde-li o objekt komerčního využití, průmyslu nebo služeb. Ukázalo, že znalost místních reálií je pro takový projekt vždy nezbytná. Protože jsme data zpracovávali v programovém systému TopoL GIS a požadavek pro výstupní formát byl typ *.e00 pro ArcInfo, bylo třeba naše výstupní soubory převést. Ukázalo se, že přes značné rozšíření ArcInfa v České Republice je operativní konverze dat problémem. Velmi obětavě nám pomohla paní ing. Vránová z Městského úřadu Brno-venkov a konverzi výstupů do ArcInfa provedla.

Tabulka č. 1: MURBANDY legenda pro Bratislavu

Po obsáhlém předzpracování pořízených dat následovaly srovnávací analýzy, které se ukázaly jako velmi zajímavé. Celková sledovaná plocha zájmového území Bratislavy byla 462,66 km². V roce 1997 (obr. č. 1) tvořila obytná část 12% z této plochy, průmyslová a obchodní zóna a služby 13%, městská zeleň 2%, zemědělská půda 39%, les a přírodní zeleň 27%, a vodní plochy 7%.

Obrázek č.1: Využití půdy v roce 1997

Největší nárůst ploch všech urbánních rozlišovaných tříd byl zaznamenán v období mezi roky 1949 a 1969 (tab. č.2, obr. č.2). Obytná zástavba vzrostla od roku 1949 do 1985 poměrně radikálně více než o 130 % a to téměř lineárně cca 190 ha za rok. Po roce 1985 do roku 1997 už nebyl vývoj tak revoluční.

Tabulka č. 2: Vývoj využití půdy v hlavních zjednodušených třídách v letech 1949-1997

Především rostla plocha zastavěná panelovými domy, jež se staly typickou obytnou zástavbou poválečné Bratislavy. Hlavními prostory rozvoje obytné, především panelové zástavby byly čtvrti Ružinov, Podunajské Biskupice. Po roce 1969 je možné nalézt panelové domy také v Dúbravce a Petržalce a po roce 1985 také v Karlově Vsi. Ve srovnání s tím, že ve třídě panelových domů plocha vzrostla asi 400x, vývoj ostatních tříd obytné zóny je relativně zanedbatelný. Avšak také třída nesouvislé obytné zástavby, kam patří zástavba venkovských obcí, se zvětšila téměř třikrát. Hnací silou celého vývoje v období socialismu bylo vytvořit z Bratislavy alternativu k Praze. Proto byly k městu připojovány postupně četné venkovské obce kolem Bratislavy. S tím souvisela nezřídka likvidace staré zástavby, která byla nahrazována panelovými domy, jež do struktury těchto vesnic necitlivě zasáhly, např.: v Petržalce, Karlově Vsi a Dúbravce.

Také průmysl se soustředil na stavbu rozsáhlých komplexů jako Slovnaft a Istrochem. Významně vzrostla plocha přístavu, protože role Dunaje, jako důležité dopravní tepny, se posílila. Také územní vývoj bratislavského civilního letiště je zajímavý. V roce 1949 sloužilo jako hlavní oficiální letiště nynější sportovní letiště ve Vajnorech. Tehdy se začalo se stavbou nového letiště mezi dnešními městskými částmi Vrakuňa, Podunajské Biskupice, Ružinov a Ivankou pri Dunaji. V každém období časové řady snímků je zvětšování plochy letiště patrné. Celkový, tj. asi osminásobný nárůst komerční zóny závisel nejen na výstavbě nákupních center, ale také souvisel s růstem ploch překladišť kolem přístavu. Rozrostla se také plocha, kam patří různé typy škol a úřadů, a to více než čtyřikrát. Zmínku si zaslouží také liniové stavby, jako jsou dálnice, silnice a ostatní sjízdné cesty, železnice. Dálnice se objevila až na ortofotech z roku 1985 a do roku 1997 se jejich plocha rozrostla asi 8x. Silnice, ostatní cesty a železnice zvětšily svoji plochu asi 3x. Změny v železniční síti proběhly především mezi lety 1949 a 1969, neboť byly závislé hlavně na průmyslovém růstu, který se nejvíce projevil právě v tomto období. Některé železniční trati byly dokonce zrušeny, jako například trať z Petržalky do Vídně, a trať procházející středem města ze severu na jih.

Tento nárůst obytné a business zóny (průmyslové a komerční plochy, areály dopravy a služeb) se odrazil v poklesu výměry zemědělských ploch, a to úbytkem kolem 40 %. Patrná je také změna parcelace zemědělské půdy z malých políček velké lány, jako důsledek kolektivizace hospodaření. Ze satelitního snímku z roku 1997 je vidět, že síť malých políček se na rozdíl od Bratislavy uchovala v Rakousku dodnes. Naopak vinice získaly na rozloze od roku 1949 dalších téměř 900 ha, což činí nárůst asi o 90 %. Nicméně pravděpodobně nejpůsobivější změnou ve využití ploch na území města Bratislavy je realizace vodního díla Gabčíkovo. Tento umělý útvar je zřetelně viditelný na snímcích z vesmíru. Zdrž Hrušov, která zasahuje do studijní oblasti projektu. má plochu 45 km² a objem 196 milionů m³. Vodní dílo má dvě vodní elektrárny - stupeň Čuňovo s výkonem 24 MW a stupeň Gabčíkovo s výkonem 720 MW.

Obrázek č.2: Nárůst, popřípadě úbytek ploch v hlavních zjednodušených třídách v letech 1949-1997

Po změně společenských poměrů a po osamostatnění Slovenské republiky v roce 1993 se stala Bratislava hlavním městem nového nezávislého státu. Od té doby je možné pozorovat nárůst zástavby spojené s vytvořením nových úřadů, konzulátů, ale i se stavbou nových moderních sídlišť, supermarketů, parkovišť apod.

Součástí studie bylo také odvození předpokládaných trendů vývoje v budoucnosti. Pro výpočty k roku 2007 jsme využili lineárních nebo polynomických trendů. Tyto výpočty jsou samozřejmě pouze kvalifikovanými odhady a není možné je považovat za skutečné prognózy. V dalším vývoji Bratislavy lze očekávat nárůst především v oblasti bydlení a komerční. Nové průmyslové zóny se stavějí na severozápadě města, např. nové budovy v areálu Volkswagenu. Pravděpodobně také kolem dálnic, na severozápad směr Brno, na jih a jihozápad směr Budapešť a Vídeň, na severovýchod směr Trnava, budou vyrůstat především průmyslové a komerční zóny. Všechen tento nárůst bude přinášet úbytek zemědělské půdy. Zalesněné plochy zůstanou zřejmě přibližně stejné jako v současnosti, neboť se vesměs nacházejí v členitém území Malých Karpat nebo podél Dunaje. Také v třídě vodních ploch nepočítáme s další podobnou radikální změnou jako je vodní dílo Gabčíkovo (viz přehled trendů v obrázku č. 3).

Obrázek č. 3: Očekávané změny v rozloze hlavních funkčních ploch v desetiletí do roku 2007

Přínos projektu

Zpracování projektu potvrdilo, že jak metody dálkového průzkumu Země a fotogrammetrie, tak družicové a letecké snímky jsou nenahraditelné pro provádění multitemporálních analýz. V další etapě se uvažuje o rozšíření studie o problematiku životního prostředí, územního plánování, případně rozvoje turistiky. Projekt MURBANDY je mimo jiné také součástí projektu MOLAND - Monitoring Land Use Changes, který je zaměřen na podporu proevropské environmentální a dopravní politiky.