Ing. Marek Mlčoušek, Ing. Josef Fryml, Ing. František Šach, CSc.
Ústav pro hospodářskou úpravu lesů Brandýs nad Labem
E-mail: mlcousek@frydek.uhul.cz
FMI Brandys nad Labem is already two years working on construction of digital model of terrain all over the Czech Republic, which will be a part of Data Warehouse and could be used for forest management needs. In connection with this model is good to use web service (especially on-line analyses) for providing data to authorised Internet client. In the first period contour lines were a source base, which were a part of Regional Plans of Forest Development data set. This base was in same cases a little bit deficient so the FMI took advantage of using ZABAGED, which obtained the Ministry of Agriculture (FMI is a government organisation established by this Ministry). On the basis of this is done raster GRID digital model with precision 1 pixel -10m. The first on-line analyses are concerned on providing data about potential erosion coefficient with using analytic tool of spatial intersection and calculation of function attributes. These values are processing on the side of web server from area, which is determined by client. Within the testing we plan to use also TIN model and modification of precision parameter within using SPLINE method. For this task solving we used Geomedia GRID.
ÚHÚL Brandýs nad Labem se již druhým rokem zabývá konstrukcí digitálního modelu terénu přes území celé ČR, který by byl součástí Datového skladu a jeho následným využitím pro potřeby lesního hospodářství. V návaznosti na tento model využít webové služby (především on-line analýzy) pro poskytování údajů autorizovanému internetovému klientovi. Jako zdrojový podklad sloužili v první etapě vrstevnice, které byly součástí datové sady Oblastních plánu rozvoje lesa. Tento podklad se ukázal v jistém směru jako nedostačující, proto v okamžiku, kdy Mze získalo ZABAGED, mohl ÚHÚL, který je jeho organizační složkou začít pracovat nad využitím tohoto datového zdroje. Z těchto podkladů vznikne rastrový GRIDOvý digitální model s přesností 1pixel - 10m. První on-line analýzy jsou zaměřeny na poskytování údajů o koeficientu potenciální eroze při využití analytického nástroje prostorový průnik a výpočet funkčních atributů. Tyto hodnoty jsou zpracována na straně webového serveru z území, které je vymezeno na straně klienta. V rámci testování se počítá i s využitím TINy modelu a modifikací parametru přesnosti při využívání metody SPLINE.
ÚHÚL Brandýs nad Labem se již druhým rokem zabývá konstrukcí digitálního modelu terénu a jeho následným využitím pro potřeby lesního hospodářství. Jako zdrojový podklad sloužili v první etapě vrstevnice, které byly součástí datové sady Oblastních plánu rozvoje lesa. Tento podklad se ukázal v jistém směru jako nedostačující, proto v okamžiku, kdy Mze získalo ZABAGED, mohl ÚHÚL, který je jeho organizační složkou začít pracovat nad využitím tohoto datového zdroje.
Alternativ využití DMT pro oblast lesního hospodářství bylo na začátku několik. MZe pověřilo ÚHÚL spolupráci na řešení úkolu "Oceňování celospolečenských funkcí lesa", kde v části půdní eroze ÚHÚL nabídl technologickou výpomoc Výzkumnému ústavu lesního hospodářství a myslivosti. Účelem řešením je za pomocí analýz nad DMT a nástrojů DS vyhotovit prostorové analýzy s dalšími vstupujícími parametry vektorově charakterizujících koeficienty klimatických, geologických a pedologických podmínek. Následně vytvořit webovou aplikaci s integrovanou službou web analytical services, pomocí níž lze získat hodnotu potenciální eroze půdy on-line pro území vymezené vstupními parametry rozdělení lesa. Cílem je také porovnat doposud používanou metodiku dle "Stehlíkových čtverců" čtverce 1km x 1km plochy území agregované do jednoho vektoru v závislosti na rozsahu sklonu svahu). Za VÚLHM je odborným garantem a hlavním řešitelem projektu Ing. František Šach, CSc.
Na začátku řešení bylo třeba importovat data ZABAGEDu, která byla předána ze strany ČÚZK ve formátu Microstation *.dgn (soubory členěny dle kladu listů ZM 1:10 000) do jednotného prostředí datového skladu ÚHÚL. ZABAGED má dvě části výškopis a polohopis. Výškopis obsahuje vrstevnice s uloženou z-ovou souřadnicí v hodnotě geometrie každé linie. Tyto line slouží jako základ pro tvorbu DMT. V polohopisu jsou kótované body se z-ovou souřadnicí jako atributem. Další prvky, které jsou součástí polohopisu vodní plochy, rokliny, strže nemají z-ovou souřadnici ani v geometrii ani jako databázový atribut, proto pro účely tvorby DMT nebyl polohopis použit.
Velké diskuse mezi řešiteli tohoto úkolu se rozpoutala kolem vhodnosti podkladových dat a stanovení obecné přesnosti celého řešení. Již na začátku bylo jasné, že použití výškopisu ze ZABAGEDu jako podkladu pro tvorbu DMT přes území celé ČR není nejoptimálnější a to z důvodu, že v místech, kde je vektorově vylišen polohopis není výškopis definován. Vzhledem k tomu dochází k celkovému zaoblení DMT (absence lomových hran), nepřesné interpretaci DMT v lokalitách, kde chybí údaj v výškopisu. Tuto nepřesnost by bylo možno odstranit pouze za předpokladu použití zpřesnění podkladů. Vzhledem k vysoké náročnosti tohoto kroku a k požadované přesnosti řešení bylo rozhodnuto, že použitý podklad je dostačující a výsledný DMT bude použit s akceptací této nepřesnosti. Další nepřesnost je dána obecnou nepřesností údajů v výškopisu - vrstevnice jsou pořizovány s výškovou přesností 2 m na rovině a 10-15 m v závislosti na sklonu svahu (dle oficiálních údajů). Další otázkou přesnosti řešení je typ použitého DMT a velikost jeho základní jednotky. Řešitelé se rozhodli pro konstrukci GRIDového modelu s 10 m pixelem. Vzhledem k náročnosti celého úkolu (zpracování GRIDového modelu s rozlišením 10m přes celou Českou republiku) bylo zapotřebí DMT rozčlenit na menší jednotky. Jako nejoptimálnější řešení se ukázalo rozčlenění na čtverce odpovídající kladu listů SMO 1: 50 000. Jako SW nástroj byl vybrán Geomedia GRID 5.1 a to především vzhledem k tomu, že svými možnostmi pokryl celou technologickou linku od konstrukce DMT, až po diferenciaci území dle specifických tříd rozsahu sklonu svahu.
Při konstrukci rastrového modelu DMT je v prostředí Geomedia GRIDu možnost využití metod SPLINE. V rámci testování jsem ověřovali její přesnost porovnáním s TINy (triangular irregular network).
Po etapě tvorby DMT na zájmovém území odpovídajícímu příslušnému listu dle kladu SMO s přesahem jsme v nástroji Geomedia GRID realizovali krok vymezení území dle sklonu svahu. Hodnota sklonu svahu pro jednotlivé buňky se získá pomocí příkazu "Grade" interpolací se všemi sousedními 8 buňkami. Je možno volit buď metodu podle průměrné hodnoty sklonu svahu nebo maximální hodnoty sklonu svahu. V našem projektu jsme použili oba způsoby a rektifikací výsledků přímo v terénu vybereme nejvhodnější metodu řešení. Gradient byl koncipován v rozmezí 0-100%, kde 100% odpovídá sklonu svahu 450. Sklon v rozsahu 900 je definován jako +(. Vzhledem k použité metodě stanovení hodnoty potenciální eroze půdy, kterou dodal VÚLHM prostřednictvím odborného garanta a hlavního řešitele projektu Ing. Františka Šacha, CSc, bylo celkem vylišeno 8 tříd sklonu svahu 1(0 - 10%), 2(11 - 20%), 3(21 - 33%), 4(34 - 50%), 5(51 - 70%), 6(71 - 80%), 7(81 - 90%), 8 (91 - +(%). Výsledkem této etapy bude jednotná třída prvků přes celou republiku charakterizující území dle sklonu svahu v příslušných třídách odpovídajících příslušnému koeficientu sklonových podmínek.
Stanovení potenciální eroze proběhne podle rovnice x = D . G . P . S, kde D = koeficient klimatických podmínek, G = koeficient geologických podmínek, P = koeficient pedologických podmínek a S = koeficient sklonových podmínek. Pomocí prostorových průniků vznikne třída prvků přes republiku s databázovým atributem charakterizujícím příslušnou hodnotu potenciální eroze.
Výsledkem projektu bude webové aplikace zajišťující poskytování informace soudním znalcům popř. SSL. Ze strany klientské stanice bude vznesem požadavek na hodnotu potenciální eroze v území které bude specifikováno na základě jednotek, charakterizujících členění lesa. Na straně serveru proběhne on-line analýza, kde jedním ze vstupních parametrů budou LHC, oddělení, dílec, porost, porostní skupina. Po provedení zadání dotazu bude autorizovanému žadateli o údaj vrácena vypočítaná hodnota. Podkladem pro výpočet budou přímo vektorové plochy vymezující vždy přesně hranici území, kde vypočtený koeficient nabývá stejnou hodnotu. Autorizovaný uživatel tak získá údaj, že v daném území je hodnota potenciální eroze např. z 80% hodnota A z 20% hodnota B. Do budoucna se počítá i s druhým krokem a to stanovení koeficientů dalších podmínek pro výpočet pravděpodobných hodnot eroze. Po stanovení potenciální eroze bude zapotřebí zadat zpřesňující parametry k danému území. Podrobnou metodiku dodají zástupci VÚLHM. Vstupujícími parametry budou dle předběžné domluvy nepřerušovaná délka svahu, charakteristika pokryvné vegetace, charakteristika stupně narušení povrchu. Většinu parametrů bude muset zadat do aplikace příslušný uživatel sám prostřednictvím webového klienta. Pro použití vhodného WMS serveru se nyní rozhodujeme mezi řešením přes WebMap a Mapserver (Minesota).
Závěrem lze říct, že stanovení hodnoty potenciální eroze je jen prvním krokem při využívání analýz na DMT v lesním hospodářství. Připravujeme také využití pro bližší charakteristiku lesních typů z hlediska rozdílu nadmořských výšek, expozice svahu, (vše má vliv na potenciální produkci lesa vyjádřenou absolutní výškovou bonitou), diferenciace cestní sítě na území určené k plnění funkcí lesa atd. Důležité je, že jedním z výsledků tohoto projektu bude gridový DMT přes území celé ČR s pixelem 10m.