Ing. Josef Kalát, CSc., Ing. Stanislav Volf
Báňské projekty Teplice a.s.
Kollárova 11
415 36 Teplice
E - mail: kalat@bpt.cz, volf@bpt.cz
Ing. Lena Halounová, CSc.,
Katedra mapování a kartografie
Fakulta stavební, ČVUT Praha
Thákurova 7
166 29 Praha 6
E - mail: halounov@fsv.cvut.cz
The Remote Sensing Laboratory of the department of mapping and cartography at the Faculty of Civil Engineering of CTU Prague and the GIS department of Báňské projekty Teplice received a grant concerning development of methodology of the ground surface change monitoring in areas with intensive ground and open mining of mineral resources. The studied area is formed by area around Barbora basin in the region between Košťany and Jeníkov villages.
This area of the North Bohemia Brown Coal Basin (NBB) is a complex geological region of the NBB where historical mining activity of the last two centuries notably recreated geomorphological landscape pattern, and this activity can be viewed as completely finished nowadays.
Relatively small and therefore more accurately defined area was touched by a whole complex of secondary impacts during this geologically very short period. They recreated and influenced :
morfological and geomorfological landscape pattern
hydrogeological regime of the original sphere
hydrological function of the natural open channel network
original network of roads and railways
position and development of urban areas
climatic and microclimatic conditions of the area or its individual parts
Closing of mining activities created a starting stage for gradual reclamation, revitalization and other functional land use
The area development is documented in a lot of maps and other data mostly in analog form.
Preparation of data sources as an input information into the built GIS of the area is in process now. These data are relatively heterogeneous from the point of view of date of capture the same as from the point of view of scale. Their mutual interconnection will offer a complete overview of the time development which will serve for creating the geodynamical model of area.
The goal of the analysis is to create this model of the area development. The model will be a base for wide application in land use planning and in analyzing of functional land use or for creating maps of engineering geology.
Pracoviště laboratoře dálkového průzkumu Země katedry mapování a kartografie na Fakultě stavební ČVUT v Praze a oddělení GIS organizace Báňské projekty Teplice získalo grant na vývoj metodiky sledování změn zemského povrchu v oblastech s intenzivní hlubinnou a povrchovou těžbou ložisek nerostných surovin. Studovanou oblastí je území v okolí nádrže Barbora v oblasti mezi obcemi Košťany a Jeníkov.
Tato oblast SHP je ucelenou geologickou oblastí SHP, kde historická těžební činnost po minulá dvě století výrazně přetvářela geomorfologický ráz krajiny, a dnes ji lze považovat za definitivně ukončenou.
Během této geologicky velmi krátké doby bylo relativně malé a tím i přesněji definovatelné území poznamenáno celým komplexem sekundárních dopadů. Ty měnily, přetvářely a ovlivňovaly:
morfologický a geomorfologický ráz krajiny
hydrogeologický režim původního prostředí
hydrologickou funkci přirozené sítě toků
původní sítě komunikačních tepen (silnice, železniční dráhy)
pozici a rozvoj sídelních útvarů
klimatické a mikroklimatické poměry území či jeho dílčích částí
Ukončením těžební činnosti se vytvořil vstupní stav pro následnou postupnou rekultivaci, revitalizaci a další funkční využití území.
Vývoj v oblasti je dokumentován v řadě mapových a jiných podkladů většinou pouze v analogové podobě.
V současné době probíhá příprava zdrojů dat jako vstupních informací do budovaného GIS území. Tato data jsou poměrně různorodá, jak co do data pořízení, tak co do měřítek. Jejich vzájemné propojení poskytne ucelený přehled časového vývoje, který bude sloužit pro vytvoření tzv. geodynamického modelu území.
Cílem řešení je tedy vytvoření tohoto modelu vývoje území. Model bude podkladem pro široké využití při územním plánování a úvahách o funkčním využití území nebo při sestavování map inženýrsko-geologické rajonizace.
V roce 2001 Grantová agentura ČR udělila grant číslo 205/01/0982 kolektivu pracovníků z Báňských projektů Teplice a katedry mapování Fakulty stavební ČVUT Praha. Grant nese název Vývoj metodiky sledování změn zemského povrchu v oblastech s intenzivní hlubinnou a povrchovou těžbou ložisek nerostných surovin.
Návrh projektu vycházel ze snahy využít již zpracované podklady z předchozích období. Významným podkladem, který bude použit pro řešení grantu je technická zpráva "Vyhodnocení úložných poměrů hnědouhelné sloje v oblasti dolů Dukla, Barbora, Nelson, 1. máj, Pokrok, Gottwald" Báňských projektů Teplice, jehož autory jsou Leden T., Růžička J. z května 1963 [1], dále pak Územní plán Jeníkov-Oldřichov [2] a Územní studie Barbora [3] a projekty rekultivací teplické oblasti. [4]
Cílem projektu je vytvoření geodynamického modelu území v oblasti Severočeské hnědouhelné pánve. V této oblasti probíhala nejprve hlubinná a později i povrchová těžba hnědého uhlí. Podrobná dokumentace o jednotlivých fázích vývoje bude zpracovávána v prostředí geografických informačních systémů a bude vyhodnocena v časových krocích deseti let mezi lety 1945 a současností. Na základě takto určených stavů pak bude vytvořen geodynamický model popisující daný vývoj v oblasti. Projekt je soustředěn na oblast na vybraném mapovém listu č. 02-32-12 měřítka 1 : 10 000 s přesností tohoto měřítka. Projekt bude pilotním projektem pro sledování, vyhodnocení a posouzení celé oblasti Severočeské hnědouhelné pánve, která je místem, kde dochází k řadě nepříznivých geodynamických jevů právě v důsledku rozsáhlé těžební činnosti, např. k sesuvům, poklesům půdy apod.
Účelem projektu je mimo jiné shromáždit a zpracovat různé typy dat z oblasti, kde v minulosti probíhala intenzivní hlubinná i povrchová těžba nerostných surovin. Následující kapitola přináší podrobný přehled dat, která jsou v současné době již vybrána pro tvorbu vlastního modelu. Data se v současné době převádějí do digitální podoby, pokud existovala dosud pouze v analogové formě.
Mapa Vojenského zeměpisného ústavu v Praze, Praha 1934
Z hlediska historického vývoje byla za nejstarší mapu použita topografická mapa Vojenského zeměpisného ústavu v Praze z roku 1934. Jedná se o mapový list TEPLICE-ŠANOV a MOST v měřítku 1:75000. Mapa zachycuje stav ke dni 22.2.1934. Nevýhodou této mapy je její malé měřítko, na druhou stranu mapa je pro nás mimořádně cenná, protože obsahuje dnes již obtížně dostupné informace o zmizelé krajině.
Tato mapa neobsahovala vrstevnice s přesným označením výškových poměrů, ty zde byly znázorněny pouze šrafováním a bodově zde byly popsány vrcholy významných bodů v oblasti.
Papírová mapa byla barevně naskenována s hustotou 150 dpi do formátu TIFF 6.0. Vznikl tak rastrový soubor o velikosti přibližně 42 MB. Tento rastr byl v programu TopoL umístěn a transformován pro použití v programu ARC/INFO. Takovýmto způsobem byl získán soubor HIST1934.TIF, který představuje zhruba území okresů Teplice a Most a zachycuje území na asi 80 mapových listech ZM 1:10000.
Vzhledem k tomu, že zájmové území zvolené pro účely grantu bylo mnohem menší a také pro lepší manipulovatelnost s rastrem, byl v programu TopoL proveden výřez rastru tak, aby nový rastr 1934COUP.TIF obsahoval území na cca 9 mapových listech ZM 1:10000, tj. list 02-32-12 a osm sousedních listů. Vzniklý soubor měl mnohem přijatelnější velikost kolem 3 MB.
Aby transformace rastru byla pokud možno co nejlepší, byla provedena transformace poté ještě jednou a to menšího z obou popisovaných rastrových souborů. Byly přidány další identické body, když pro umístění zdrojových bodů byl použit polohopis báze dat ZABAGED 2, která odpovídá měřítku 1:10000. Výsledky afinní transformace jsou dokumentovány v tabulce č. 1 vzniklé úpravou standardní transformační tabulky programu TopoL. Pro dosažení co nejmenších odchylek ve zvoleném území m.l. 02-32-12 byly použity váhy jednotlivých bodů, kde pro vzdálenější body byly použity menší váhy. Vzniklý rastrový soubor má název 1934TR.TIF.
| Č. | Označení místa | Y | X | Odchylka. Y | Odchylka X | Váha |
| 1 | křižovatka Hudcov | 779582.5616 | 976372.8624 | -14.2554 | 25.7366 | 1.00 |
| 2 | kostel Dubí | 778138.0260 | 970967.9070 | 17.2845 | 5.1635 | 0.90 |
| 3 | křižovatka Mlýny | 782485.1150 | 972654.6780 | -17.2987 | 50.1058 | 1.00 |
| 4 | klášter Osek | 785656.5500 | 976928.9090 | 43.6316 | -25.2949 | 0.90 |
| 5 | křižovatka Dvojhradí | 779755.6980 | 972499.2780 | 13.8439 | -47.6887 | 0.90 |
| 6 | křižovatka Jeníkov | 781519.1401 | 976746.6497 | 14.7536 | -18.3810 | 1.00 |
| 7 | kaple Křižanov | 783733.8420 | 973798.4576 | -49.5588 | 19.3160 | 1.00 |
| 8 | křížek Hudcov-Řetenice | 778971.9420 | 976564.1230 | 40.9393 | -13.3128 | 0.90 |
| 9 | kaplička Štěrbina | 778525.2830 | 979006.8560 | -37.7701 | 47.7153 | 1.00 |
Tabulka č. 1. Vybrané vlícovací body pro afinní transformaci ve dvourozměrném prostoru
V roce 2001 byl posledně jmenovaný rastr použit jako podklad pro vektorizaci několika obecných témat. V prostředí programu TopoL bylo postupně vytvořeno 10 bloků, o kterých se předpokládá, že budou použity k práci na grantu v příštích dvou letech. Blok je organizační jednotkou dat v TopoLu, jež je obdobná pojmu vrstva v ostatních geografických informačních systémech. Má zpravidla topologii v různých kombinacích.
Vznikly následující bloky:
ALTI1934.BLK,
CEST1934.BLK,
DOLY1934.BLK,
LANO1934.BLK,
LESY1934.BLK,
OBCE1934.BLK,
SILN1934.BLK,
TOKY1934.BLK,
VODY1934.BLK,
ZELE1934.BLK.
Blok ALTI1934.BLK představuje údaje o nadmořské výšce obsažené na skenované mapě. Má bodovou topologii, kde ke každému z 18 bodů je připojen atribut udávající nadmořskou výšku.
Blok CEST1934.BLK představuje síť cest v rozsahu m.l. 02-32-12 a jeho nejbližšího okolí, jak byly znázorněny na zmíněné mapě. Blok je zatím bez topologie, linie nemají žádný atribut.
Blok DOLY1934.BLK má bodovou topologii. U většiny z 19 bodů, které tvoří blok, je přiřazeno jméno dolu, jak bylo napsáno na mapě.
Blok LANO1934.BLK je tvořen jedinou linií představující na mapě visutou dráhu mezi železniční tratí a dolem Svornost. Blok je bez topologie.
Blok LESY1934.BLK má polygonovou topologii, kde jednotlivé polygony představují hranice zeleně, tj. lesa nebo křoví, jak jsou zobrazeny na mapě. Polygony jsou bez atributů.
Blok OBCE1934.BLK je tvořen liniemi představujícími hranice lidských sídel nebo skupin budov. Předpokládá se, že blok bude mít polygonovou topologii. K polygonům budou přiřazena jména obcí.
Blok SILN1934.BLK reprezentuje silnice, které se nacházely v daném území v roce 1934. Blok má liniovou topologii. K liniím jsou zatím připojeny jenom systémové atributy vyjadřující číslo a délku linie.
Blok TOKY1934.BLK má liniovou topologii. K liniím představujícím vektorizované potoky je připojen vedle systémových atributů (číslo, délka linie) uživatelský atribut s názvem příslušného potoka zapsaným na použité mapě.
Blok VODY1934.BLK má polygonovou topologii. Každý polygon reprezentující vodní plochu zobrazenou na mapě má vedle systémových atributů (číslo, plocha v ha) i uživatelský atribut NAZEV, kde je ve dvou případech uložen název vodní plochy odvozený ze současných map většího měřítka.
Blok ZELE1934.BLK je tvořen vektorizovanými liniemi představujícími na použité mapě železniční tratě a vlečky. Blok je zatím bez topologie, linie nemají žádný atribut.
Základní mapy v měřítku 1 : 10 000 a Státní mapy odvozené v měřítku 1 : 5000
Další topografickou mapou byla základní mapa v měřítku 1 : 10 000 - mapový list 02-32-12 vydaná roku 1997 se stavem k roku 1996.
Základní vektorizace topografie území bude prováděna na Státních mapách odvozených v měřítku 1 : 5000 - na listech TP 1-6, 1-7, 1-8, 2-6, 2-7, 2-8, 3-6, 3-7, 3-8. Přehled těchto map je v tabulce 2.
| Mapa | Kód | Stav k roku | Copyright | Rok vydání mapy |
| TP 1-6 | 02-05-16 | 1991 | ČÚGK | 1992 |
| TP 1-7 | 02-05-17 | 1986 | ČÚGK | 1987 |
| TP 1-8 | 02-05-18 | 1997 | ČÚZK | 1998 |
| TP 2-6 | 02-05-26 | 1992 | ČÚZK | 1993 |
| TP 2-7 | 02-05-27 | 1997 | ČÚZK | 1998 |
| TP 2-8 | 02-05-28 | 1997 | ČÚZK | 1998 |
| TP 3-6 | 02-05-36 | 1997 | ČÚZK | 1998 |
| TP 3-7 | 02-05-37 | 1997 | ČÚZK | 1998 |
| TP 3-8 | 02-05-38 | 1990 | ČÚGK | 1991 |
Tabulka č. 2. Přehled použitých map SMO
Technická zpráva z roku 1963
Vstupním podkladem pro všechny dále popisované činnosti při sběru, zpracování a ukládání dat byla technická zpráva "Vyhodnocení úložných poměrů hnědouhelné sloje v oblasti dolů Dukla, Barbora, Nelson, 1. máj, Pokrok, Gottwald" Báňských projektů Teplice, jejímiž autory jsou Ing. T. Leden a Ing. J. Růžička z května roku 1963 [1].
Autoři ve zprávě popisují přípravné a konstrukční práce, použití existujících důlních map a způsob, jakým vytvářeli podélné a příčné konstrukční profily. Výsledkem jejich práce na vyhodnocení morfologie ložiska byly mimo jiné:
Tyto i další výsledky zakreslili autoři zprávy do souboru účelových map v měřítku 1:5000 s názvem "Vyhodnocení úložných poměrů uhelné sloje III. oblasti (důl 1. máj, Barbora a Dukla)". Mapy měly následující názvy, zachycovaly stav k červnu 1962 a byly součástí zprávy:
Tyto mapy zobrazují území, které se z převážné části překrývá se zvoleným zájmovým územím odpovídajícím listu základní mapy 02-32-12.
Účelová geologická mapa
Účelová geologická mapa se rozpadá do tří složek - geologická mapa, hydrogeologická mapa a kvartérní pokryv. Zájmové území je zobrazeno na 8 sekcích map SMO 1:5000. (Teplice 1-6, 1-7, 2-6, 2-7, 2-8, 3-6, 3-7 a 3-8, list Teplice 1-8 v souboru není z důvodu absence uhelné sloje).
Byly vytypovány následující třídy:
Uvedené názvy stručně charakterizují obsah jednotlivých tříd. Třídy geologie a zlomy byly zpracovány z geologické mapy, hydrogeologie a toky z mapy hydrogeologické. Kvartér a skály z mapy kvartérního pokryvu.
K jednotlivým třídám je uveden jejich podrobnější popis, tedy přehled jejich atributů v rámci budovaného datového modelu
Třída GEOLOGIE
Kategorie GEOLOGIE bude obsahovat třídu geologie s plošnou topologií, k níž se do databáze doplní níže uvedené atributy.
ATRIBUT HORNINA
ortorula leukokratní
rula hybridní
pararula jemnozrnná
pararula kvarcitická
rula středně zrnitá
ortorula středně zrnitá
křemenná žíla
ryolit teplický
porfyr žulový
čedič
tufy nerozlišené
bazální křemencový slepenec
křemenec, křemitý pískovec, pískovec
slín, slínovec, jílovec
podloží uhelné sloje - písčité
podloží uhelné sloje - jílovité
uhelné souvrství
vypálené jíly
nadloží sloje písčité
nadložní jíly
ATRIBUT PERIODA
krystalinikum
neovulkanity
paleovulkanity
svrchní křída
terciér
Odkrytou geologickou mapu potom bude možno nakreslit dle zastoupení hornin, případně dle atributu perioda. Takto přesný odhad prací, který bude následovat v roce 2002, byl proveden na základě legendy dané mapy.
Třída KVARTER
V rámci této třídy budou sestrojeny plochy, k nimž se opět do databáze doplní atributy. Těmito atributy jsou
Prvé dvě položky budou znakové s vypsanou "periodou" (dobou resp. způsobem) uložení kvartérního sedimentu, a hornina, která se v daném místě a čase nachází. Vzhledem k tomu, že řešené území prošlo intenzivní sedimentační a antropogenní činností, budou doplněny i další atributy jako jsou - Navážka (0 nebo 1), Překryv (0 nebo 1), Valouny (0 nebo 1) a Balvany (0 nebo 1), které charakterizují - blíže specifikují - zda se na příslušné ploše uskutečnila nějaká antropogenní činnost, nebo zda se v dané kvartérní vrstvě nacházejí valouny nebo balvany (dle specifikace IGR map valouny nad 25 cm - tzv. balvanité štěrky).
ATRIBUT PERIODA
antropogen
delivium
deluvium
deluvium-fluvium
eolit
ATRIBUT HORNINA
balvany
hlinité náplavy
hlinité náplavy+štěrky 3-5
hlinité náplavy+štěrky 5-10
hlíny
jílovité hlíny
jílovité hlíny+hlíny deluvia
jílovité hlíny+štěrky 1-3
jílovité hlíny+štěrky 3-5
jílovité náplavy
jílovité náplavy+štěrky 1-3
jílovité náplavy+štěrky 3-5
kamenné moře
kvarter odstraněn
opuštěné jámy
písčité náplavy
písčité náplavy+štěrky 1-3
sesuvy
spraše
spraše+štěrky 1-3
štěrky 1-3
štěrky 1-3+jílovité hlíny
štěrky 1-3+jílovité náplavy
štěrky 1-3+sutě deluvia
štěrky 10-15
štěrky 15-20
štěrky 3-5
štěrky 3-5+jílovité náplavy
šterky 5-10
sutě
sutě s balvany
vnější výsypka
vnitřní výsypka
výchoz předkvarté
Třída HYDROGEOLOGIE
Zájmové území bude zpracováno podle situace hydrogeologické mapy. Do polygonové třídy budou doplněny dva atributy. Těmi jsou PERIODA a HORNINA, obdobně jako tomu bylo v předchozích případech. Atribut "perioda" bude mít pouze dvě hodnoty. Hodnota "antropogen" bude uložena v těch místech, kde se prováděla na zemském povrchu lidská činnost spojená především s těžbou. Hodnota "kvarter" tohoto atributu bude uložena tam, kde povrch (kvartérní uloženiny) nebyl lidskou činností narušen. Atribut "hornina" obsahuje zejména mocnost kvartérní zvodně, případně poznámky, zda se v dané ploše jedná o rekultivaci, případně zda tam nebylo provedeno vyhodnocení nebo zda je kvartérní zvodeň nevyvinuta.
ATRIBUT PERIODA
antropogen
kvarter
ATRIBUT HORNINA
antropogen, rekultivace
nevyhodnoceno
vodní plocha
zvodeň 0-1
zvodeň 1-3
zvodeň 3-5
zvodeň 5-10
zvodeň nevyvinuta
Kromě těchto témat bude ještě vytvořena třída SKALY, která obsahuje body, kde na povrch vystupuje krystalinikum (zpravidla). Dalšími třídami modelu budou ZLOMY a TOKY. Obě třídy budou mít liniovou topologii. Třída ZLOMY bude obsahovat zlomy v zájmové oblasti, třída TOKY naznačí průběh toků. Třída TOKY navíc bude mít jednoduchou polygonovou topologii s obsahem mokřadních ploch. Pro informaci jsou uvedeny i atributy příslušející oběma vrstvám.
Třída ZLOMY
Vrstva s liniovou topologií představuje zlomy nakreslené v odkryté geologické mapě. Z níže uvedených položek budou podstatné atributy NAZEV, VYSKA-M a ZNALOST.
| Field | Field Name | Type | Width |
| 1 | CISLO | Numeric | 10 |
| 2 | NAZEV | Character | 30 |
| 3 | VYSKA-M | Numeric | 3 |
| 4 | ZNALOST | Character | 20 |
Tabulka č. 3. Atributy pro třídu zlomy
V zájmovém území se nacházejí následující zlomy: Barborský zlom, Dolingerský zlom, Jenikovský zlom, Verneřický zlom, Viktorinsko-gizelský zlom, Domaslavický zlom, severni (oldrichovsky) zlom, Severni zlom a zlom Lesní Brána.
V položce VYSKA-M bude obsažena výšku skoku (tam, kde je v mapě uvedena), položka ZNALOST má pouze dvě hodnoty - "předpokládaný" a "ověřený" podle stavu vědomostí o řešeném území v době vzniku mapy (kolem roku 1990).
Třída TOKY
Třída doplní mapu hydrogeologie o stávající a zrušené toky a dále plochy "mokřin a bažin".Důležitým atributem je TYP_TOKU, který obsahuje následující hodnoty:
TYP_TOKU
betonová regulace
periodický tok
umělé koryto
vodárenské pásmo
volné břehy
zatrubněný tok
zrušený tok
Na základě tohoto atributu se bude vrstva TOKY kreslit.
V rámci projektu budou použity letecké měřické snímky. Snímky jsou barevné a černobílé - černobílé z let 1968 a 1982 a barevné z roku 1999. Dané území není v současné době pokryto zcela těmito snímky. Systém bude v příštím roce doplněn o další snímky, aby bylo pokrytí úplné. Tyto snímky pocházejí z projektu GA ČR č. 103/97/0669 Modely detekce půdních sesuvů s využitím dat dálkového průzkumu země a jsou součástí zpráv tohoto projektu, např. [4].
První rok projektu byl věnován sběru dat a přípravě datového modelu. Výše uvedená data budou ještě doplněna o topografická data ze Základní mapy v měřítku 1 : 10 000 z předchozích mapování, aby byla vytvořena co nejucelenější časová řada. Geologické podklady budou použity v té šíři, kterou uvádí tento materiál. Zároveň budou pořízeny archivní snímky z období, která dosud nejsou k dispozici, případně z míst, která na dostupných snímcích nejsou.
Recenzoval: doc. Ing. Radomír Grygar, CSc. (VŠB - TU Ostrava)