MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ LESNICKÁ A DŘEVAŘSKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2007
VOJTĚCH HURYCH
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně lesnická dřevařská fakulta Ústav geoinformačních technologií
Zaměření památných stromů na území Pardubického kraje a tvorba digitální mapy Bakalářská práce
Brno 2007
Vojtěch Hurych
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Zaměření památných stromů na území Pardubického kraje a tvorba digitální mapy zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací.
Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.
V Brně, dne 29. 4. 2007
......………………………...
Děkuji Ing. Tomáši Mikitovi za odborné vedení, cenné rady, připomínky a trpělivost při tvorbě této bakalářské práce. V neposlední řadě také děkuji svým blízkým a vám stromům, že jste mi postály, abych vás zaměřil.
ABSTRAKT
Autor: Vojtěch Hurych Téma: ZAMĚŘENÍ PAMÁTNÝCH STROMŮ NA ÚZEMÍ PARDUBICKÉHO KRAJE A TVORBA DIGITÁLNÍ MAPY
Tato bakalářská práce se zabývá zaměřením památných stromů Pardubického kraje pomocí systému GPS. Data byla zpracována v software ArcGIS verze 9.1. Hlavním výstupem práce je datová vrstva s připojenou databází památných stromů, jejich skupin a stromořadí na území bývalých okresů Svitavy a Ústí nad Orlicí. Tato datová vrstva je zobrazena nad základní mapou v měřítku 1:400 000 a tvoří tak přehlednou mapu památných stromů. Připojená databáze je doplněna fotografiemi a tvoří přílohy této práce. Datová vrstva bude následně poskytnuta Agentuře ochrany přírody a krajiny ČR se střediskem v Pardubicích.
Klíčová slova: památný strom, systém GPS, digitální mapa
ABSTRACT
Author: Vojtěch Hurych Theme: THE SURVEY OF MEMORABLE TREES WITHIN THE REGION OF PARDUBICE AND THE CREATION OF DIGITAL MAP
This thesis focuses on the survey of the memorable trees within the region of Pardubice through the use of Global Positioning System (GPS). The data was processed in ArcGIS software (version 9.1). Main output of the thesis is a shapefile with attached database of the memorable trees, their groups and alleys in the area of two former districts Svitavy and Usti nad Orlici. The shapefile is potrayed over the base map in ratio scale 1:400 000 and thus creates the general map of the memorable trees. Attached database is supplied with the photographs and is enclosed in the enclosures. The shapefile will be subsequently offered to the Agency for Nature Conservation and Landscape Protection of the Czech Republic based in Pardubice.
Key words: memorable trees, Global Positioning System, digital map
1.
ŮVOD....................................................................................................................... 8
2.
CÍL PRÁCE............................................................................................................. 9
3.
PARDUBICKÝ KRAJ ......................................................................................... 10 3.1. ZÁKLADNÍ ÚDAJE ............................................................................................. 10 3.2. PŘÍRODNÍ PODMÍNKY ....................................................................................... 10 3.2.1. Geologická charakteristika......................................................................... 10 3.2.2. Geomorfologická charakteristika ............................................................... 11 3.2.3. Pedologická charakteristika ....................................................................... 12 3.2.4. Hydrologická charakteristika ..................................................................... 13 3.2.5. Klimatická charakteristika.......................................................................... 14 3.2.6. Biota............................................................................................................ 15 3.3. OCHRANA PŘÍRODY ......................................................................................... 16
4.
PAMÁTNÉ STROMY.......................................................................................... 18 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5.
5.
PŘEDMĚT OCHRANY ......................................................................................... 18 ZÁKONNÉ ZÁKAZY A DALŠÍ POVINNOSTI K OCHRANĚ PAMÁTNÝCH STROMŮ .... 18 VYHLAŠOVÁNÍ, RUŠENÍ A VÝJIMKY ZE ZÁKAZŮ ............................................... 19 EVIDENCE PAMÁTNÝCH STROMŮ ..................................................................... 21 STROMY PARDUBICKA ..................................................................................... 22
PŘEHLED SYSTÉMU GPS A MOŽNOSTI VYUŽITÍ ................................... 23 5.1. SYSTÉM GPS ................................................................................................... 23 5.2. STRUKTURA SYSTÉMU GPS ............................................................................. 24 5.2.1. Kosmický segment....................................................................................... 24 5.2.2. Řídicí segment............................................................................................. 25 5.2.3. Uživatelský segment .................................................................................... 26 5.3. SIGNÁLY VYSÍLANÉ DRUŽICEMI GPS ............................................................... 26 5.4. PŘIJÍMAČ GPS ................................................................................................. 27 5.5. URČOVÁNÍ POLOHY A ČASU ............................................................................. 28 5.6. CHYBY MĚŘENÍ ................................................................................................ 29 5.7. VYUŽITÍ SYSTÉMU GPS ................................................................................... 29
6.
MATERIÁLY........................................................................................................ 31 6.1. POUŽITÉ GPS VYBAVENÍ ................................................................................. 31 6.1.1. Trimble Recon Pathfinder Pocket............................................................... 31 6.1.2. GPS Trimble Pathfinder Pocket ................................................................. 32 6.2. SOFTWARE PRO MĚŘENÍ ................................................................................... 32 6.2.1. TerraSync Professional............................................................................... 32 6.3. SOFTWARE PRO ZPRACOVÁNÍ ........................................................................... 33 6.3.1. ArcGIS ........................................................................................................ 33 6.3.2. Trimble GPS Pathfinder Office................................................................... 33
7.
METODIKA.......................................................................................................... 34 7.1. KANCELÁŘSKÁ PŘÍPRAVA ................................................................................ 34 7.2. MAPOVÁNÍ ....................................................................................................... 34 7.3. PRÁCE S NAMĚŘENÝMI DATY ........................................................................... 37 7.3.1. Sloučení datových souborů ......................................................................... 37 7.3.2. Zpřesnění dat .............................................................................................. 37
7.4.
TVORBA DIGITÁLNÍ MAPY ................................................................................ 38
8.
VÝSLEDKY .......................................................................................................... 40
9.
DISKUZE .............................................................................................................. 41
10.
ZÁVĚR ................................................................................................................. 43
11.
SUMMARY .......................................................................................................... 44
12.
LITERATURA A PRAMENY ........................................................................... 45
13.
SEZNAM PŘÍLOHY........................................................................................... 47
1.
ŮVOD Člověk je součástí přírody. Byla a je mu vším po celý jeho krátký život,
od narození až do jeho smrti. Člověk se vyvíjí stejně jako život v přírodě. Sběratel, lovec, první zemědělec nebo chovatel, ti všichni byli na přírodě závislí. Je pochopitelné, že si člověk vybral cestu značně přirozenější. Začal si přírody vážit, zbožňovat a uctívat jí a přírodní procesy zhmotnil do svých bohů a patronů. Přesto je minulost lidského rodu je svědkem o vymanění se z nadvlády přírody. Ta nám však stále častěji a bohužel důrazněji ukazuje, kdo je tady pánem. Reliéf krajiny Pardubického kraje formovaly především řeky. Splavovaly půdu z hor a ukládaly ji v okolí větších toků. Její úrodnost měla za příčinu zemědělské využívání tohoto území již v dávné minulosti, které se dále šířilo s lidskou rozpínavostí. Jde o krajinu kulturní a tedy značně ovlivněnou člověkem. Na druhou stranu je zde zachovalá příroda nejen v podobě vyhlášených zvláště chráněných území. Kromě národního parku jsou na území Pardubického kraje zastoupeny všechny jejich kategorie. Neodmyslitelnou součástí ochrany přírody jsou i památné stromy. Památné stromy svou mimořádnou krásou dokáží oslovit i ty, jenž obvykle nebývají příliš otevření vůči vnitřním hodnotám přírody. Už proto by památným stromům měla být věnována důsledná péče a účinná právní ochrana do doby, než pochopíme, že je třeba se stejnou šetrností a úctou přistupovat ke každému stromu. V písních se zpívá o stromu jako dřevu naší kolébky, ohni na němž pečeme chleba, stolu každodenním, lůžku na němž usínáme, topůrku našeho nářadí, rakvi ve které navždy ulehneme. Je naší ochranou před sluncem i deštěm, dává nám vzduch, uchovává vodu z oblaků, obklopuje nás dobrem. Právem tedy nosí korunu a je králem životodárných rostlin. Není v tom žádná mystika. Snad zákon přírody. Zbytečné je hledat, kde pramení jejich síla. Může to být země, z které vyrostlo jeho semínko, obloha do které sahá jeho koruna anebo věk a mlčenlivá nehybnost. Nezapomínejte na to, vždyť stromy se na nás dívají…
8
2.
CÍL PRÁCE Cílem této bakalářské práce je přesné zaměření památných stromů, jejich skupin
a stromořadí s použitím systému GPS a korekce naměřených dat. Nedílnou součástí práce je tvorba digitální mapy zobrazující polohu těchto stromů. Naměřená data spolu s fotografiemi tvoří podrobnou databázi, která je součástí příloh této práce. Mapa s databází může dále posloužit k prohloubení informovanosti širší veřejnosti o nevyčíslitelné hodnotě velikánů, němých svědků lidské historie. Výstupní zpřesněná data budou poskytnuta pověřenému orgánu ochrany přírody evidující památné stromy.
9
3.
PARDUBICKÝ KRAJ
3.1. Základní údaje Pardubický kraj vznikl dne 1.1. 2000 z části bývalého Východočeského kraje na území okresů Pardubice, Chrudim, Ústí nad Orlicí a Svitavy.
Obr. č. 1: Znak Pardubického kraje [http://www.pardubickykraj.c z/data2/dep_35/znak(2).gif; 15.4.2007]
Obr. č. 2: Rozdělení krajů České republiky [http://www.pardubickykraj.cz/viewDocument.asp?document=6287; Program rozvoje Pardubického kraje.doc; 15.4.2007]
•
Rozloha Pardubického kraje: 4 519 km2
•
Počet obyvatel přes: 505 000
•
Hustota zalidnění: 112 obyv./km2
3.2. Přírodní podmínky
3.2.1. Geologická charakteristika Geologická stavba kraje je značně pestrá. Nacházejí se zde horniny různého stáří od starohorních až po holocenní.
10
Základem jsou proterozoické a paleozoické krystalické horniny, které vystupují na povrch zejména v jihozápadní části kraje (Českomoravská vrchovina) a také na severovýchodě
(Orlické
hory,
Podorlická
pahorkatina,
Králický
Sněžník,
Hanušovická vrchovina). Krystalinikum je na většině území kraje překryto mladšími sedimenty. Mezi nejvýznamnější patří načervenalé pískovce a slepence permského stáří v podhůří Orlických hor a v okolí Moravské Třebové. Plošně daleko rozsáhlejší jsou svrchnokřídové mořské sedimenty České křídové pánve. Patří k nim pískovce a jemnozrnné horniny často označované technickým termínem jako opuka. Z mladších třetihor se zachovaly sopečné horniny (znělec na Kunětické hoře a čedič na Košumberku). Třetihorního stáří jsou také nezpevněné mořské sedimenty, písky a jíly, od jihovýchodu zasahující až k České Třebové a Ústí nad Orlicí. Z nejmladšího geologického období, kvartéru, pochází říční štěrkopísky podél vodních toků. Z nich byly v podmínkách periglaciálního1 klimatu vyváty spraše a váté písky, tvořící přesypy. K recentním sedimentům patří např. povodňové hlíny, slatiny či sedimenty antropogenního původu.
3.2.2. Geomorfologická charakteristika Výškové rozpětí mezi nejnižším a nejvyšším bodem na území kraje dosahuje jedné z nejvyšších hodnot v ČR. Nejvyšším bodem je vrchol Králického Sněžníku 1423 m n. m., třetí nejvyšší pohoří ČR. Nejnižším místem kraje s nadmořskou výškou 200 m n. m. jsou Kojice, kde řeka Labe opouští Pardubický kraj. Geomorfologická provincie Česká vysočina je na území kraje reprezentována třemi značně odlišnými soustavami (subprovinciemi): Českou tabulí, krkonošsko-jesenickou, česko-moravskou soustavou. Krkonošsko-jesenická soustava je výsledkem starohorních a prvohorních horotvorných procesů, z nichž poslední byl hercynský, vrcholící v karbonu. Pohoří poté prošla procesem zarovnávání. Během alpínsko-himálajského vrásnění byly některé části vyzdviženy podél zlomů přibližně do současné výšky. Nejdůležitějšími celky jsou: Orlické hory, Podorlická
11
pahorkatina, Kladská kotlina, Králický Sněžník, Hanušovická vrchovina, Zábřežská vrchovina. Česká tabule má plochý georeliéf, členitější pouze v okrajových částech díky soustavě kuest2. Strukturní svahy jsou skloněny směrem k ose křídové pánve, zlomové svahy k jejím okrajům, čímž se utvořil tak stupňovitý reliéf. Na území kraje zasahují čtyři celky České tabule: Orlická tabule. Východolabská tabule, Středolabská tabule a Svitavská pahorkatina. Česko-moravská soustava je zastoupena severní částí Českomoravské vrchoviny a výběžky Brněnské vrchoviny v jihozápadním cípu kraje a tím tvoří jižní a jihozápadní hranici regionu. Dále se dělí na Hornosázavskou pahorkatinu, Železné hory a Hornosvrateckou vrchovinu. Z Brněnské vrchoviny na území kraje zasahují nepatrné části Drahanské vrchoviny a Boskovické brázdy. Mezi velmi zajímavé geomorfologické zvláštnosti Pardubického kraje patří jeskyně, které nejsou veřejnosti přístupné. Krasové jeskyně ve vápencích jsou známy z Železných hor (Podolská a Páterova jeskyně ve Vápenném Podole) a v masívu Králického Sněžníku (Patzeltova jeskyně a Tvarožné díry). Pseudokrasové jeskyně jsou zde také početně zastoupeny a utvářely se v druhohorních sedimentech. Některé dosahují délky kolem 390 m, jiné s hloubkou až 38,5 m jsou jedny z nejhlubších propastí v ČR.
3.2.3. Pedologická charakteristika Půdní pokryv je značně rozmanitý, zejména díky pestrosti geologické stavby a geomorfologické členitosti Z půdních druhů převažují půdy hlinité a písčitohlinité. Z dalších půdních druhů se zde vyskytují lehké písčité půdy (Pardubicko), těžké půdy jílovitohlinité a jílovité (místy na jemnozrnných křídových sedimentech) a ve vyšších horských polohách půdy kamenité. Nejrozšířenějším půdním typem jsou kambizemě (hnědé půdy). Jsou rozšířeny v podhůří Orlických hor, na Českotřebovské vrchovině, na jižních okrajích Loučenské 1
periglaciální (oblast, klima a pod.) lze chápat jako „předledovcový“, nacházející se v předpolí kontinentálního ledovce. Zde se jedná o chladná období pleistocénu, glaciály, kdy pevninský ledovec dosahoval do severního pohraničí dnešní ČR. 2 kuesta – nesouměrný hřbet tvořený často mírně ukloněnými vrstvami sedimentů, jeden svah je pozvolný a druhý strmý.
12
a Chrudimské tabule, na severních okrajích Železných hor a Žďárských vrchů, v jižním okolí Pardubic, na Holicku. V nižších polohách se na spraších vyvinuly velmi úrodné černozemě a hnědozemě (jižně od Pardubic, na rozvodí Labe a Cidliny, v okolí Chrudimi). V nejvyšších nadmořských polohách se vyskytují podzoly. Podél vodních toků vznikají fluvizemě (nivní půdy).
3.2.4. Hydrologická charakteristika Na území kraje se nachází hlavní evropské rozvodí mezi úmořím Baltského, Černého a Severního moře. Tímto rozvodím je vrch Klepý v Jeseníkách na česko– polské hranici. Větší část kraje náleží k úmoří Severního moře prostřednictvím Labe a jeho přítoků. Východní a jihovýchodní část kraje je odvodňována do Černého moře Moravou, Moravskou Sázavou, Třebůvkou, Svitavou a několika dalšími toky. Rozvodnice mezi úmořím Severního a Černého moře přibližně odpovídá historické hranici Čech a Moravy. Nejvýznamnějším vodním tokem je Labe, protékající územím kraje v délce 53 km. V Přeloučí jeho dlouhodobý průměrný průtok činí 56,4 m3/s. Z Labe odbočuje řada náhonů dříve používaných k zásobení rybníků, dnes však většinou zrušených. Nejdelší z nich je Opatovický kanál, dlouhý asi 30 km a vybudovaný v 16. století. K dalším významným toků patří Tichá a Divoká Orlice. Velký spád Divoké Orlice byl využit při stavbě vodní nádrže Pastviny s vyrovnávací nádrže v Nekoři. Tichá Orlice protéká okresem Ústí nad Orlicí a jejím nejdůležitějším přítokem je Třebovka. Další důležitým vodním tokem je Loučná, protékající středem jihovýchodního cípu České křídové pánve. Z hydrologického hlediska je zajímavý její horní tok nad Litomyšlí, kde se v některých místech při nižším průtoku voda zcela ztrácí v podzemí a později zase vyvěrá. Tento jev se označuje jako pseudokrasový ponor a vyvěračka. Nejdelší vodní tok kraje je Chrudimka (104 km), tvořící ve velké části toku hluboké údolí v Železných horách. Na Chrudimce se nachází celkem 5 přehradních nádrží: Hamry, Seč I, Seč II, Křižanovice I, Křižanovice II. Krátkým úsekem svého toku zasahuje na území kraje Doubrava s vodní nádrží Pařížov. Největší z vodních děl je Seč I o své rozloze 220 ha. Jako první byla v roce 1912 zprovozněna nádrž Hamry. Do povodí Dunaje odtéká Morava, která na území kraje zasahuje 18 km svého toku. Přítoky Moravy jsou Moravská Sázava a Třebůvka. Svitava spolu se svým přítokem
13
Křetinkou odvodňuje část svitavského okresu do Svratky. Samotná Svratka protéká jižní částí kraje v úseku 13,5 km. Ke sledování odtoku vody slouží na území kraje 24 vodoměrných stanic ČHMÚ. Nejvodnatější měsíce roku jsou březen a duben a naopak nejnižší průtoky nastávají zpravidla v září a říjnu. Významnější přirozené vodní nádrže na území kraje chybí. Naopak umělých vodních nádrží je celá řada. Mimo přehradních nádrží se jedná o rybníky, které jsou zároveň nejpočetnější a jejichž založení se datuje povětšinou do 14. – 16. století. Největší počet rybníků je na Pardubicku v blízkosti Labe. Celkem se jedná asi o 150 rybníků s celkovou rozlohou okolo 560 ha. Za dob pánů z Pernštejna, největšího rozmachu rybníkářství, byla ovšem celková výměra vodní hladiny desetkrát větší. Další početnou skupinou umělých vodních nádrží jsou zatopené lomy po těžbě kamene a štěrkopísků. Většina území kraje má vhodné zdroje a zásoby podzemní vody. Kvalitní podzemní voda se po běžné úpravě používá jako pitná. Mezi nejvydatnější zdroje patří okolí Březové nad Svitavou, které se tak stalo jedním ze zdrojů pitné vody pro Brno. Na některých místech se vyskytují také zdroje vody mineralizované (Lázně Bohdaneč).
3.2.5. Klimatická charakteristika Podnebí je určováno především polohou ve Střední Evropě (přechodná oblast mezi oceánickým a kontinentálním typem klimatu), dále pak lokálními, především orografickými vlivy. Oblasti zhruba do 300 m n.m. náleží do teplé klimatické oblasti, kde je průměrná červencová teplota nad 18°C, průměrný počet letních dnů více než 50 a průměrný počet mrazových dnů méně než 110. Většina území spadá do oblasti mírně teplé, kde průměrná červencová teplota dosahuje 16 - 18°C, průměrný počet letních dnů 20 – 50 a průměrný počet mrazových dnů 110 -160. Jen oblasti s nejvyšší nadmořskou výškou (Žďárské vrchy, Hřebečovský hřbet, Orlické hory a Králický Sněžník) náleží klimatické oblasti chladné s průměrnou červencovou teplotou 12 - 16°C, průměrným počet letních dnů do 30 a průměrným počet mrazových dnů nad 140. Dlouhodobá roční průměrná teplota vzduchu se pohybuje od 8,7°C v nejnižších polohách (Přelouč) po přibližně 2°C v nejvyšších horských polohách (Králický Sněžník). Maximální teploty vzduchu v nejnižších oblastech mohou vystoupit
14
až k 38°C. Minimální teploty klesají pod -30°C v horských údolích a při teplotních inverzích i v nížinách. Nejmenší roční srážkové úhrny jsou zaznamenávány v nížinných oblastech (kolem 550 mm), nejvyšší ve Žďárských vrších (700 – 800 mm) a v horských oblastech na severovýchodě (až 1 000 mm). Nejvíce srážek spadne během letních měsíců, nejméně v únoru.
Obr. č. 3 : Klimatické oblasti Pardubického kraje [http://www.gymnazium.holice.cz/lobino/PARDUBICKY_KRAJ.doc; cit. 14.4.2007] 3.2.6. Biota V Pardubickém kraji jsou zastoupeny všechny tři fytogeografické oblasti ČR: •
Termofytikum - asi 1/5 kraje, většina okresu Pardubice a severní část okresu Chrudim, vyskytují se zde teplomilné druhy rostlin
•
Mezofytikum - většina území kraje
•
Oreofytikum - vyšší polohy Žďárských vrchů, Orlické hory, Králický Sněžník (nejvýznamnější oblast oreofytika v kraji s unikátní subalpinskou vegetací)
Za posledních 200 let bylo zjištěno přibližně 2030 taxonů cévnatých rostlin, z toho asi 1500 původních.
15
Šíření nepůvodních druhů rostlin má značnou souvislost s železniční dopravou. Velkou částí zavlečených rostlin jsou tzv. karanténní plevele, jejichž semena se šíří při transportu zemědělských plodin. Nejvýznamnější centra šíření těchto druhů jsou překladová nádraží v České Třebové a v Pardubicích, která patří mezi botanicky nejbohatší lokality. Z hlediska zoogeografického patří Pardubický kraj do provincie listnatých lesů. Regionem prochází hranice českého a podkarpatského úseku. Díky tomu dochází k obohacení místní fauny o řadu karpatských druhů. Typickým příkladem je modranka karpatská, slimák nevšední barvy (Obr. č. 4). Na území kraje bylo za posledních 200 let pozorováno asi 500 druhů obratlovců, mezi stálé ale patří necelá polovina z nich.
Obr. č. 4: modranka karpatská [http://www.tatry.cz/foto/clanky/modranka.jpg; 15.4.2007]
3.3. Ochrana přírody V roce 1884 bylo jako poprvé chráněno rozsáhlé území, čímž vznikla nejstarší rezervace v kraji – Buky u Vysokého Chvojna. Obdoba dnešních chráněných území začala vznikat po 2.sv. válce. Mimo národního parku jsou v kraji zastoupeny všechny kategorie zvláště chráněných území přírody. V současné době na území kraje rozkládají chráněné krajinné oblasti (CHKO) Orlické hory, Železné hory a Žďárské vrchy. Na území Pardubického kraje se nachází celkem 97 maloplošných zvláště chráněných území ( MZCHÚ). Z toho jsou: •
národní přírodní rezervace (NPR): Lichnice – Kaňkovy hory ( v CHKO Železné hory), Bohdanečský rybník a rybník Matka, Králický Sněžník
16
•
národní přírodní památky (NPP): Semínský přesyp, Šejval
•
přírodní rezervace ( PR ) v počtu 41
•
přírodní památky ( PP ) v počtu 55 (Portál Regionálních informačních servisů, 2007)
17
4.
PAMÁTNÉ STROMY
4.1. Předmět ochrany Za památné stromy lze vyhlásit dle § 46 zákona č.114/1992 Sb. mimořádně významné stromy, jejich skupiny a stromořadí. Předchozí zákon č. 40/1956 Sb., o státní ochraně přírody vyhlašoval významné stromy nebo jejich skupiny jako předmět ochrany v kategorii chráněných přírodních výtvorů nebo chráněných přírodních památek. Na základě § 90 odst. 8 zákona č. 114/1992 Sb. byly všechny tyto stromy a jejich skupiny ze zákona přehlášeny za památné stromy. Metodický pokyn č. 3 odboru ochrany přírody a krajiny MŽP k vyhlašování památných stromů, jejich skupin a stromořadí z roku 1993 stanovuje, že těmito stromy mohou být dřeviny vynikající věkem, vzrůstem, významné krajinné dominanty, zvláště cenné introdukované dřeviny a v neposlední řadě dřeviny historicky cenné, které jsou památníky historie připomínající události nebo se k nim vážou různé pověsti a báje. K výběru památných stromů je však nutno přistupovat uvážlivě. Zvláštní pozornost si zaslouží doporučení vyhlásit za památné stromy i jedince v relativně mladším věku, tj. asi 150 až 200 let, kterým se naskytne možnost dožít se věku a velikosti mimořádného významu. V této souvislosti lze uvažovat o využívání kategorie „strom čekatel“, v níž by byla poskytována ochrana jedincům s předpoklady (zdravotní stav, habitus, stanoviště, taxon apod.) na dosáhnutí měřítek jako mají velikáni mezi památnými stromy. Z výše uvedených vymezení předmětů ochrany je patrno, že důvodů ochrany památných stromů je celá řada, nikoli pouze vzrůst a věk, třebaže jde o motivy nejčastější. Už dnes existují „mladé“ památné stromy ve stáří pouhých několika desítek let, u nichž je motivem ochrany historická událost, kterou nám připomínají.
4.2. Zákonné zákazy a další povinnosti k ochraně památných stromů Památné stromy je zakázáno poškozovat, ničit a rušit v přirozeném vývoji (§ 46 odst. 2 zákona), jsou tedy chráněny před všemi rušivými zásahy a ve všech vývojových stádiích, jimiž od okamžiku vyhlášení ochrany procházejí. Ačkoli zákon výslovně otázku ochrany tzv. mrtvých stromů neřeší, lze z výše uvedené formulace pochopit nutnost respektovat podmínky vyhlášení ochrany po celou dobu fyzické existence
18
památného stromu až do jejího eventuálního zrušení předepsaným způsobem. Aby nedošlo k narušení krajinně ekologické a estetické funkce památných stromů nevhodným ošetřováním (např. ořezáváním koruny), váže zákon realizaci takových zásahů na souhlas orgánu, který ochranu vyhlásil. K ochraně památných stromů před škodlivými vlivy z okolí slouží tzv. ochranné pásmo, v němž lze zákonem stanovené činnosti a zásahy provádět jen s předchozím souhlasem orgánu ochrany přírody. Pokud příslušný správní orgán nevyužije možnost vymezit v rozhodnutí o vyhlášení památného stromu (památných stromů) ochranné pásmo individuálně, má každý památný strom ze zákona základní ochranné pásmo ve tvaru kruhu o poloměru desetinásobku průměru kmene měřeného ve výši 1,3 m nad zemí. Uvnitř ochranného pásma není dovolena žádná pro památný strom škodlivá činnost, např. výstavba, terénní úpravy, odvodňování či chemizace. Porušení zákonem stanovených povinností k ochraně památných stromů zakládá deliktní odpovědnost podle části č.7 zákona (§§ 87 a 88). Za přestupek spočívající v nedovolené změně dochovaného stavu památného stromu nebo ve vykonávání činnosti zakázané v ochranném pásmu lze fyzické osobě uložit pokutu do výše 5 000 Kč a za poškození nebo zničení památného stromu do výše 50 000 Kč. Právnické nebo fyzické osobě při výkonu podnikatelské činnosti hrozí za poškození nebo zničení památného stromu pokuta až 500 000 Kč.
4.3. Vyhlašování, rušení a výjimky ze zákazů Podnět k vyhlášení památného stromu může podat orgánu ochrany přírody každý občan. Památné stromy a jejich ochranná pásma jsou podle příslušných ustanovení zákona oprávněny vyhlašovat pověřené obecní úřady, správy národních parků a chráněných krajinných oblastí v rámci své územní působnosti. Orgán ochrany přírody, který památné stromy vyhlásil, je také příslušný k zajišťování, popř. rušení jejich ochrany, včetně udělování souhlasu k ošetřování památných stromů a k činnostem v jejich ochranném pásmu. Orgán ochrany přírody, který památné stromy vyhlásil, je rovněž příslušný k povolování výjimek ze zákazů škodlivých, resp. rušivých vlivů u těchto stromů podle § 56 zákona. Podmínkou pro povolení výjimky ze zákonných zákazů u památných stromů, stejně jako u zvláště chráněných druhů rostlin, živočichů a nerostů, je existence výrazně převažujícího jiného veřejného zájmu nad zájmem ochrany přírody. Zařazení
19
problematického výjimkového ustanovení vychází ze skutečnosti, že není možné absolutně vyloučit vznik případných střetů významného veřejného zájmu, jímž je zajištění ochrany památných stromů a zvláštní druhové ochrany přírody, s jiným veřejným zájmem, jako je např. realizace konkrétní veřejně prospěšné stavby. Klade však zvýšené nároky na aplikační praxi, aby se udělování výjimek nestalo dříve či později pravidlem, a tím popřením samotného cíle zákonných zákazů. Orgán ochrany přírody by měl při zvažování povolení výjimky postupovat velmi obezřetně, zejména pokud může ve svých důsledcích znamenat zásah s trvalými následky na památném stromu či chráněném druhu, popřípadě způsobit následné odumření chráněných jedinců. Ochrana památných stromů může být rovněž zrušena udělením výjimky ze zákonných zákazů. Dle ustanovení § 45 odst. 1 zákona 114/1992 Sb. uvádí, že je možné jejich ochranu zrušit také v případě, kdy důvody pro zvláštní ochranu zanikly. Je potřeba zdůraznit, že dokud není ochrana památných stromů zrušena, obecní úřad nesmí povolit pokácení těchto dřevin. Záměr na vyhlášení památných stromů projednává orgán ochrany přírody s vlastníky těchto stromů a orgány státní správy dotčenými podle zvláštních předpisů. K vyhlašování a rušení památných stromů a jejich ochranných pásem se rovněž vyjadřují obce prostřednictvím svých orgánů. Vlastníci dotčených pozemků, na nichž potenciální památné stromy rostou, mají právo vznést k záměru vyhlášení výhrady do 30 dnů od doručení oznámení k orgánu ochrany přírody, který oznámení vydal. Orgán ochrany přírody příslušný k vyhlášení je povinen včas podané výhrady posoudit ve lhůtě 60 dnů a se svými závěry seznámit podavatele výhrad. Od doby oznámení záměru na vyhlášení památných stromů až do konečného rozhodnutí, nejdéle však po dobu dvou let, se musí vlastníci navrhovaných památných stromů zdržet všech zásahů, jenž by negativně pozměnily nebo poškozovaly dochovaný stav těchto stromů. Vyhlášení nebo rušení ochrany památných stromů má formu správního rozhodnutí příslušného orgánu ochrany přírody. Památné stromy včetně jejich ochranných pásem (podobně i přírodní rezervace a přírodní památky) může orgán ochrany přírody zřizovat též na základě písemné dohody o ochranných podmínkách uzavřené s vlastníkem dotčeného pozemku za předpokladu, že takto zřízená ochrana bude k pozemku vázána trvale formou věcného břemene (§ 39 zákona). Smluvní ochrana některých zvláště chráněných částí přírody je nově zavedeným institutem, v praxi dosud zřejmě nepoužitým, který odpovídá moderním trendům ve veřejné správě. 20
4.4. Evidence památných stromů Agentura ochrany přírody a krajiny ČR v Praze eviduje památné stromy v ústředním seznamu ochrany přírody (dříve Český ústav ochrany přírody). Obecní úřady obcí s rozšířenou působností a správy národních parků a chráněných krajinných oblastí vedou výpisy z tohoto seznamu pro územní obvody své působnosti. Památné stromy se v terénu označují tabulí s malým státním znakem České republiky a uvádějí příslušnou kategorii ochrany, tj. „Památný strom“ příp. „Památné stromy“. Tabule se umísťují takovým způsobem, aby nedošlo k poškození stromu. Dle Ústředního seznamu ochrany přírody (ÚSOP) bylo k 15.4 2007 evidováno celkem 4550 položek s celkovým počtem 23015 stromů. Ústřední seznam zahrnuje přes190 taxonů (včetně kultivarů). Nejpočetnější skupinou byly dřeviny rodů lípa, dub, buk a javor. Pokud jde o vzrůst, největší měřitelný obvod kmene byl zaznamenán u Vejvodovy lípy u Pastvin (přes 12 metrů ve výšce 130 cm nad zemí), nejvyšší výška byla změřena u jednoho smrku ze skupiny památných stromů Smrky u Kamenického potoka (58 m). Z hlediska věkové struktury lze rozlišit tři kategorie památných stromů:
•
památné stromy kmetského věku (nad 400 let), které jsou již většinou „na konci svých sil“ - je o ně třeba pečovat, konzervovat je tak, aby se co nejdéle zachovaly
•
památné stromy zralého věku (200 až 400 let), o které je nutno intenzívně pečovat, aby byly co nejpůsobivější a kmetského věku
•
památné stromy - čekatelé (mladého věku), které rovněž vyžadují adekvátní péči, aby se dočkaly svého plného působení a posléze i kmetského věku
Za nejstarší památné stromy, jsou pokládány například Svatováclavský dub ve Stochově u Kladna (údajně ho roku 903 přikázala zasadit kněžna Ludmila na počest narození vnuka Václava), Klokočovská „Karlova“ lípa v Klokočově na území CHKO Železné hory (v jejím stínu se prý roku 1370 zastavil k odpočinku Karel IV. se svou družinou), dub knížete Oldřicha v Peruci (podle pověsti svědek romantického setkání Oldřicha s Boženou), Lukasova lípa v Telecí (v jejím dutém kmeni zpívával protestantský mnich) a další. Je nutné podotknout, že jejich věk lze jen nepřesně určit,
21
a tak bývá často nadsazován z důvodu snahy po zvýraznění významu památných stromů. Nejmladšími jsou naopak stromy vysazené při různých slavnostních událostech, např. lípa vlasti vysazená na jaře roku 1990 u Národního muzea v Praze či kanadský javor osvobození v Plzni-Lochotíně, který byl v květnu 1990 vysazen k 45. výročí osvobození části naší republiky americkou armádou. V ústředním seznamu ochrany přírody - památných stromů se rozlišuje celá řada motivů ochrany (vzrůst, věk, krajinná dominanta, součást památky, estetický motiv, dendrologický motiv, tvar koruny a habitus, hraniční strom, historická událost) a ty se obvykle navzájem kombinují.
4.5. Stromy Pardubicka Agentura ochrany přírody a krajiny ČR v Pardubickém kraji evidovala k září 2006 celkem 317 památných stromů, z toho 250 vyhlášených. K těmto stromům však nejsou připočteny ty, jenž rostou v CHKO Železné hory, Žďárské vrchy a Orlické hory. Nejpočetnějším druhem jsou lípy, duby a buky, podobně jako na celém území ČR. Mimo našich původních druhů jsou zde zastoupené i introdukované druhy nebo různé kultivary dalších dřevin.
22
5.
PŘEHLED SYSTÉMU GPS A MOŽNOSTI VYUŽITÍ
5.1. Systém GPS Systém GPS lze také zjednodušeně popsat jako globální družicový radiový polohový a navigační systém. Tyto pojmy lze vysvětlit:
•
globální – možnost využívání kdykoliv a kdekoliv na Zemi
•
družicový – vysílače signálu jsou družice obíhající okolo Země
•
radiový – komunikaci mezi vysílačem a přijímačem umožňují radiové vlny
•
polohový – slouží pro určení polohy v prostoru
•
navigační – systém umožňující orientaci v prostoru
Systém GPS byl vyvinut pro vojenské účely a měl vybudovat zcela nový družicový systém umožňující určování polohy v trojrozměrném prostoru, přesného času a zpřístupnit družicovou navigaci zejména letectvu USA. Vývoj družicové navigace se začíná realizovat v 60. letech 20. století. Samotný vznik systému GPS je však datován až od počátku sedmdesátých let. V té době započaly práce na projektu NAVSTARGPS. Systém byl zřízen a je spravován Ministerstvem obrany USA Postupem času si však také vydobyl rozsáhlé spektrum uživatelů v civilním sektoru. Dnes má systém GPS široké využití v nejrůznějších odvětvích lidské činnosti a je celosvětově dostupný pro desítky miliónů uživatelů.
Jeho vzrůstající popularitu lze shrnout následovně: •
globálnost systému – dostupnost signálů po celé Zemi, ale i v blízkém kosmickém prostoru
•
relativně vysoká polohová přesnost (od desítek metrů až po milimetry)
•
systém je schopen poskytovat relativně velmi přesný čas
•
poloha v prostoru je určována třírozměrně
•
relativně vysoká rychlost měření při zachování odpovídající polohové přesnosti
23
•
standardní služby systému lze využívat bezplatně a přístup je umožněn komukoliv
•
systém je dostupný 24 hodin denně a za každého počasí
Globální polohový systém byl navržen tak, aby umožňoval všem odpovídajícím způsobem vybaveným uživatelům vysoce přesné určování třírozměrné polohy a rychlosti pohybu a získávání přesného časového signálu. (Rapant, 2002)
5.2. Struktura systému GPS Celý systém GPS lze rozdělit do 3 tzv. segmentů: •
kosmický
•
řídící
•
uživatelský
Správnou funkci systému GPS zajišťují všechny tři segmenty, lze je ovšem do jisté míry považovat za nezávislé části, které jsou dohromady svázané jen přesným časem. Právě přesný čas je totiž základním předpokladem pro fungování celého systému.
5.2.1. Kosmický segment Kosmický rozmístěných
segment
tvoří
soustava
družic,
systematicky
na
oběžných
drahách
a vysílajících navigační signály. Plná konstelace kosmického segmentu systému GPS sestává z 24 družic: 21 navigačních a tří aktivních záložních družic. Další čtyři záložní družice jsou připravené v pohotovosti na Zemi. Oběžné dráhy mají stálou polohu vůči Zemi a jejich oběžná doba činí přibližně 12 hodin. Konstelace je tvořena šesti oběžnými drahami se čtyřmi družicemi na každé z nich a sklon
Obr. č. 5: Kosmický segment systému GPS [Rapant, 2002]
oběžné dráhy je okolo 55 stupňů vzhledem k rovníku (viz obr. 1). Družice obíhají Zemi ve výšce přibližně 20 200 km. Takovéto uspořádání zaručuje trvale dostupné signály z minimálně čtyř družic po celých 24 hodin.
24
Dle Rapanta (2005) je k 29.4.2005 v kosmickém segmentu umístěno celkem 29 družic a všechny vysílají navigační signály.
5.2.2. Řídicí segment Řídicí segment je zodpovědný za spravování celého globálního polohového systému. Hlavním úkolem tohoto segmentu je aktualizovaní údajů obsažených v navigačních zprávách vysílaných jednotlivými družicemi kosmického segmentu.
Řídicí segment se skládá ze soustavy pěti pozemních monitorovacích stanic (tři z nich jsou zároveň i vysílacími), které provádějí permanentní pozorování družic kosmického segmentu. Kontrolují jejich oběžné dráhy a následně vysílají družicím zprávy o jejich změnách. Družice si na základě toho opraví tzv. navigační zprávu vysílanou uživatelům (více viz níže). Každá z družic může obdržet aktualizované údaje
Obr. č. 6: Mapa rozmístění stanic řídícího systému GPS, [Rapant, 2002] i několikrát denně. Stanice se nacházejí po celém světě na velkých vojenských základnách armády USA (Havaj - monitorovací, Kwajalein -vysílací/monitorovací, Diego Grácía -vysílací/monitorovací, Ascension -vysílací/monitorovací, Colorado Springs -zde je hlavní řídící stanice). Při poruše na některé z těchto stanic lze využít i středisko na Cap Canaveral, jindy sloužící pouze pro přípravu družic na vypuštění. Vlastní monitorovací stanice, kromě stanice hlavní, jsou bezobslužné. V podstatě se jedná o přesné přijímače GPS, doplněné o atomové hodiny. Tyto přijímače jsou schopné sledovat všechny aktuálně viditelné družice. Veškerá prováděná měření jsou
25
dvoufrekvenční a kódovaná. Data jsou pak odesílána na hlavní stanici, kde se zpracovávají a vyhodnocují nové efemeridy ( tj. oběžné dráhy) družic a korekce atomových hodin. Vysílací stanice je poté odešle zpět na příslušnou družici. Tyto družice pak vysílají prostřednictvím radiových signálů efemeridy svých oběžných drah a přesný čas do GPS přijímačů. Přesnost určených efemerid se pohybuje okolo 1,5 metru. Existují i zdlouhavější postupy schopné určit oběžné dráhy s přesností až na 3 cm.
5.2.3. Uživatelský segment Uživatelský segment tvoří nejen samotní uživatelé, ale zejména pak GPS přijímače, vyhodnocovací nástroje, postupy měření a další možnosti využití polohového systému. Přijímače GPS provádějí na základě přijatých signálů z družic výpočty polohy, času a rychlosti. Aby proběhl výpočet všech čtyř souřadnic (x, y, z a t), je zapotřebí přijímat signály alespoň ze čtyř družic. Tyto přijímače jsou používány pro navigaci, určování polohy, měřictví, určování přesného času, Konkrétní podoba GPS přijímače je dána možnostmi jednotlivých uživatelů, technickými omezeními a možnostmi kosmického segmentu. Základní úlohou GPS je navigace ve třírozměrném prostoru. Tento druh navigace se dnes uplatňuje především v dopravě a turistice. Pro přesná měření, využívaná například geodety, je potřeba většinou dvou nebo více přijímačů. Pro takto přesné určování polohy se používají referenční přijímače umístěné na místech o známé poloze, které pak umožňují získat korekce pro opravu výpočtů ze stanic mobilních. Další možností využití jsou vědecké pokusy při sledování pohybu geologických útvarů, litosférických desek či vlastností atmosféry. V neposlední řadě mohou sloužit přijímače GPS jako zdroje velmi přesného času a kmitočtu pro různé potřeby jako je energetika, telekomunikace atd.
5.3. Signály vysílané družicemi GPS Každý signál vyslaný družicí GPS je kombinací nosné vlny, dálkoměrného kódu a navigační zprávy. Veškeré složky signálu jsou odvozovány násobením a dělením základní frekvence. Družice vysílají prozatím signály na dvou nosných frekvencích. V rámci plánované modernizace systému GPS se počítá se zavedením nové nosné frekvence L5 s frekvencí
26
1176.45 MHz a na ní bude namodulován F-kód, což by měl být kód velmi podobný Pkódu, ovšem veřejně přístupný. Frekvence L1 (1575,42 MHz, vlnová délka 19 cm) je modulována dvěma dálkoměrnými kódy. Jedná se o přesný nebo též P-kód, který je vojenský a může být zašifrován (pak se označuje Y-kód) a nešifrovaný hrubý/dostupný nebo též C/A kód. Druhá frekvence L2 (1227,60 MHz, vlnová délka 24 cm) je modulována jen P-kódem (resp. Y-kódem). Většina civilních přijímačů však využívá pro měření pouze C/A kód. Signály modulující první nosnou frekvenci L1 se označují jako signály standardní polohové služby. Frekvence L2 je používána pro přesnou polohovou službu a umožňuje měřit zpoždění signálů při průchodu ionosférou. Proto ho využívají jen speciálně vybavené přijímače. Kromě C/A a P-kódu je oběma nosnými frekvencemi přenášen ještě binární kód navigační zprávy kódovaný na základě fázových posunů nosných vln. Provozovatel systému GPS, tedy ministerstvo obrany USA, má možnost kdykoliv snížit přesnost pomocí tzv. selektivní dostupností. Ta snižuje přesnost C/A kódu, což má za následek vypočet polohy pozemního přijímače s chybou až 100 m. Využitím diferenčních korekcí lze tuto chybu vnesenou selektivní dostupností téměř zcela eliminovat a to dokonce i zvýšit na přesnost určování polohy až na 1 m. Vláda Spojených států ke dni 2. 5. 2000 zrušila selektivní dostupnost.
5.4. Přijímač GPS Přijímač GPS je uživatelským zařízením, přijímá a zpracovává signály GPS a na výstupu poskytuje polohu, čas a případně i rychlost pohybu. Je tvořen třemi základními funkčními bloky: anténa, navigační přijímač a navigační počítač. Anténa je stěžejní pro co nejpřesnější určení naměřených veličin. Vzhledem k faktu, že družice vysílají poměrně slabé signály, jsou důležité parametry její citlivosti, odfiltrování odražených signálů a odolnosti vůči rušení. Tyto parametry ovlivňují celkový výkon, kladou nároky na její konstrukci a do značné míry i na samotnou cenu. Dnes je možné pořídit širokou škálu antén od nejlevnějších, vhodných pro malé ruční přijímače, až po špičkové antény pro velice přesná geodetická měření. Navigační přijímač slouží ke zpracování signálů přijaté anténou a vybírá z nich signály vysílané jednotlivými družicemi. Jejich zpracováním získává pseudovzdálenosti k těmto družicím a data tvořící jejich navigační zprávy. Ta nese mimo jiné almanach
27
obsahující méně přesné parametry oběžných drah všech družic umístěných v kosmickém segmentu a údaje o jejich stavu. To umožňuje přijímači rychleji vyhledávat družice aktuálně viditelné v dané oblasti a snížit tak výrazně dobu potřebnou pro nastartování přijímače. Pro získání nejnovějšího almanachu stačí na krátkou dobu postavit GPS přijímač v exteriéru a vyčkat, než přijme kompletní navigační zprávu a s ní i aktuální almanach. Navigační přijímače se dělí podle toho, jak tento proces řeší. Pro správné určení polohy je třeba měřit na více družic, a proto je vhodné, aby přijímač měl více vstupních kanálů. Dle tohoto kritéria jsou přijímače děleny na jednokanálové (přijímač mezi družicemi rychle přepíná), vícekanálové (mají dostatečný počet kanálů) a hybridní (kompromis mezi dvěma předešlými). Navigační počítač pak následně zpracovává data získaná měřicími přijímači a vyhodnocuje z nich aktuální polohu přijímače a aktuální čas GPS, popřípadě rychlost pohybu přijímače. Provádí také transformace polohy do požadovaného souřadnicového systému, zavádí diferenčních korekcí apod.
5.5. Určování polohy a času Hlavním úkolem systému GPS je určovat polohu a čas. Pro jakékoliv určování polohy platí, že musí být vztažena k nějakému souřadnicovému referenčnímu systému. To platí i pro určování času, zde je ovšem čas určen vzhledem k časové škále. Pro systém GPS jsou implicitně definovány oba referenční systémy a veškeré výpočty, určování polohy a času se primárně provádí právě v nich. Systém GPS pro určení polohy využívá referenční systém WGS-84 (Světový geodetický systém - 1984 - ). Nadmořská výška je přepočtená z pravoúhlých souřadnic WGS-84 a vztažena k ploše referenčního elipsoidu. Pokud požadujeme výsledky určování polohy a času v jiném souřadnicovém systému, resp. v jiné časové škále, je nutno provést následnou transformaci mezi oběma referenčními systémy. Dnešní přijímače GPS umožňují přímo provádět transformace do celé řady běžně používaných souřadnicových systémů. Pokud však mezi nimi požadovaný systém není, je nezbytné transformaci provést až při následném zpracování. To je i případ u nás běžně používaného systému S-JTSK a S-42. Čas GPS se řídí hlavními kontrolními hodinami. S nimi jsou synchronizovány hodiny jednotlivých družic. Univerzální koordinovaný čas (UTC) je hybridní časová
28
škála, kdy přesný čas je sledován atomovými hodinami, ale je opravován tak, aby byl v souladu s astronomickým časem odvozeným od rotace Země. Čas GPS se uvádí v týdnech a sekundách, které uplynuly od 24:00:00 dne 5. ledna 1980. Družicový čas si udržuje každá družice samostatně za pomoci čtyř atomových hodin. Časy jednotlivých družic jsou sledovány pozemními monitorovacími stanicemi a v případě potřeby přenastaveny tak, aby se udržel rozdíl oproti času GPS pod jednu milisekundu. Navigační zpráva každé družice obsahuje údaje nezbytné pro korekci posunu mezi družicovým časem a časem GPS.
5.6. Chyby měření Přesnost určování polohy a času ovlivňují tyto faktory: řízení přístupu k signálům z družice, stav družic, rozsah přesnosti měření, poměr signál/šum, vícecestné šíření, počet viditelných družic, geometrické uspořádání viditelných družic (PDOP), typ přijímače, pečlivost přípravy plánu měření, platnost efemerid, přesnost určení efemerid, přesnost hodin na družicích, vliv ionosféry a troposféry, chyba hodin přijímače a způsob měření a vyhodnocování. (Rapant, 2002)
5.7. Využití systému GPS Systém GPS je využíván v celé řadě oblastí. Mezi ně patří: doprava, geodézie a mapování, zvládání krizových situací, pozemní aplikace, rekreace, vesmír, časové služby, vědecké aplikace a celá řada dalších. Jedním z největších uživatelů služeb systému GPS je v současnosti pravděpodobně doprava a všechny její odvětví. Aplikace v oblasti geodézie a mapování se liší především nároky na přesnost určování polohy a tím i používaným principem měření. Při mapování např. v měřítku 1:10 000 a menším plně vyhovuje horizontální přesnost určování až na 1 m. Vystačíme proto s kódovým měřením s pomocí diferenčního GPS. V případě měřických aplikací jsou na přesnost kladeny výrazně vyšší nároky (až řádově centimetry), proto se musí provádět fázová měření. Nedocenitelným společníkem všech záchranných složek je právě systém GPS díky své těžko zastupitelné roli v oblasti a krizového řízení, a to jak při lokalizaci
29
postiženého místa, tak i při jeho případném operativním mapování, při sledování polohy zasahujících jednotek, apod. GPS je vhodným nástrojem rovněž pro potřeby vědeckého bádání. Pravděpodobně nejznámější oblastí tohoto typu jsou studie pohybu ker zemské kůry až do rozměrů kontinentů. Další oblastí sledování jsou vlastností atmosféry (ionosféry i troposféry), sledování vlivu atmosféry na šíření signálů GPS, monitorování pohybu svahů při sesuvech půdy, monitorování deformací velkých konstrukcí jako jsou velké mosty, přehrady, výškové budovy, apod. Systém GPS je schopen poskytovat časový standard přesnosti, která není běžnými prostředky dostupná. Využití tohoto časového standardu je velice široké: počínaje přesnými fyzikálními měřeními a synchronizací fyzikálních pokusů na velké vzdálenosti přes synchronizaci datových spojů, energetických soustav a platebních systémů až po synchronizaci základnových stanic mobilních operátorů umožňující lokalizovat jednotlivé mobilní telefony s přesností přibližně 100 m. Vedle výše zmíněných oblastí existuje ještě nepřeberná škála dalšího využití systému GPS, jako jsou např. vojenské aplikace, dále aplikace v oblasti životního prostředí, mobilních služeb, rybolovu, správy dopravních komunikací a celá řada dalších aplikací.
30
6.
MATERIÁLY Mapování v terénu probíhalo od září 2006 do listopadu 2006. Poloha jednotlivých
stromů, jejich skupin a stromořadí byla zaměřena pomocí GPS sestavy složené z GPS Pathfinder Pocket, magnetické antény a Handheld počítače Recon, která byla zapůjčena Ústavem geoinformačních technologií. K fotodokumentaci posloužil digitální fotoaparát FujiFilm S5500 a ruční pětimetrový rolovací metr byl použit ke změření obvodu stromu.
6.1. Použité GPS vybavení 6.1.1. Trimble Recon Pathfinder Pocket Trimble Recon je Pocket PC. Odolá vysokým teplotám, vlhkosti, prachu, nárazům, proto je určen do nejnáročnějších
přírodních
podmínek.
Jeho
konstrukce je robustní, avšak je dostatečně lehký pro dlouhá měření. Barevný dotykový displej lze přizpůsobit pro práci v oslnivém prostředí, stejně tak jako za nedostatečného světla, což zaručuje dokonalou viditelnost za každých světelných podmínek. Přes všechny možné druhy zátěží umožňuje baterie celodenní nepřetržitý výkon. Tyto parametry splňují požadavky pro veškerá outdoorová měření.
Obr. č. 7: Handheld Trimble Recon [http://www.zhinc.com.tw/G PS/Recon.jpg; 15.4.2007]
Technické parametry: Kapesní počítač je osazen procesorem s frekvencí 200 MHz, 64MB operační pamětí, integrovanou flash pamětí 128 MB, standardním sériovým portem, USB konektorem pro synchronizaci s PC a nabíjecí zdířkou. Přístroj je napájen NiMH baterii o kapacitě 3800mAh, dotykový displej má až 65 tisíc barev při rozlišení 320x240 pix. Jeho rozměry jsou 16,5 x 9,5 x 4,5 cm pří váze 0,5 kg včetně baterie. Kapesní počítač využívá systém Microsoft Windows Mobile 2003.
31
6.1.2. GPS Trimble Pathfinder Pocket Jedná se osmikanálový GPS přijímač, jeho odchylka se po diferenciální korekci pohybuje okolo 2 až 5 metrů. Přístroj je napájen Li-Ion baterii, která umožňuje celodenní měření. Je to ideální kompaktní kapesní GPS modul pro své rozměry 110x75x35 mm a váhu o pouhých 145 gramech. Nepostradatelnou součástí přijímače je magnetická anténa na 1,5 metrovém kabelu, kterou lze připevnit na střechu vozidla nebo do speciální čepice.
Obr. č. 8: Osmikanálový GPS modul s anténou [http://www.geodetic.com.au/i mages/trimble_pathfinder_po cket.jpg; 15.4.2007]
6.2. Software pro měření 6.2.1. TerraSync Professional K měření byl použit program Trimble TerraSync. Jde o profesionální program pro sběr, ověřování a aktualizaci dat. Umožňuje vkládání podkladových map, transformaci mezi souřadnými systémy a mnoha dalších funkcí, které nebyly k měření využity.
Satelity pro určení polohy nevyužívané Ukazatel severu Satelity využívané pro výpočet polohy
Horizont Minimální záměr (elevace)
Současná pozice PDOP
Obr. č. 9: Pracovní prostředí programu TerraSync Professional
32
6.3. Software pro zpracování 6.3.1. ArcGIS ArcGIS je název software pro tvorbu kompletního geografického informačního systému, firmy ESRI, největšího světového výrobce software pro geografické informační systémy (GIS). ArcGIS poskytuje prostředky pro zajištění jakéhokoli GIS, od jednouživatelského systému po rozsáhlý systém zpřístupňující geografická data a analýzy veřejnosti s přístupem k internetu. Součástí systému ArcGIS jsou také komponenty pro serverovou část rozsáhlého GISu, stejně jako software pro využití tohoto systému v terénu. Software sestává z několika vzájemně propojených aplikací. Neodmyslitelnou součástí tohoto systému jsou ArcMap a ArcCatalog. ArcMap je centrální aplikace sloužící pro mapové úlohy, zahrnující kartografii, prostorové analýzy a editace dat. Pomocí této aplikace lze vytvořit kompletní mapu obsahující další kompoziční prvky, jako je legenda, měřítko, tiráž a severka. Výsledek může representovat tištěná mapová kompozice. Aplikace ArcCatalog pomáhá organizovat a spravovat data GIS. Její nástroje umožňují mimo jiné prohlížení a vyhledávání geografických informací, jejich zaznamenávání, správu metadat a export-import geodatabází 6.3.2. Trimble GPS Pathfinder Office Pathfinder Office je kancelářský software pro zpracování GPS / GIS dat. Slouží pro vytváření a zpracování projektů od plánování, importu dat přes editaci, diferenční zpřesnění po export výsledků. Synchronizací mezi Handheld Trimble Recon s osobním počítačem dosáhneme obousměrného přenosu dat mezi GPS systémem a uživatelským GIS Samozřejmostí je práce s rastrovými daty (JPEG, TIFF, BMP), práce s vektorovými podklady a daty Umožňuje automatické vyhledávání dat z referenčních stanic na internetu a automatické zpřesnění (diferenční korekce) dat. Software rozpozná kvalitu dat a optimalizuje postup pro dosažení maximální přesnosti.
33
7.
METODIKA Zpracování bakalářské práce bylo rozděleno do následujících kroků:
•
studium odborné literatury
•
kancelářská příprava
•
mapování v terénu
•
fotodokumentace
•
aktualizace informací o zaměřených stromech
•
sloučení všech dat z jednotlivých měření
•
zpřesnění naměřených dat
•
tvorba databáze a digitální mapy
7.1. Kancelářská příprava Před samotným měřením bylo zapotřebí naplánovat jednotlivé trasy. K tomu posloužila GIS aplikace „Plánovač tras“ mapového serveru www.mapy.cz. Jednalo se o nalezení časově a ekonomicky přípustné varianty trasy (viz obr. č. 10). Jako zdroj informací o památných stromech byla použita excelová tabulka, kterou poskytla AOPK ČR. Ta obsahuje veškeré informace o vyhlášených stromech potřebné k lokalizaci a zaměření. Dalším zdrojem informací měla být poskytnutá datová vrstva s polohou stromů, která se ovšem ukázala být neaktualizovaná a nedostatečně přesná.
7.2. Mapování Měření předcházela kontrola zařízení, stavu baterií v PDA a GPS modulu, spojení jednotlivých komponent a test jejích komunikace. Informace o památných stromech evidovaných AOPK ČR povětšinou vedla k jejich nalezení. Měření probíhalo v programu Trimble TerraSync. Sběr dat byl prováděn vždy stejnou metodou. Magnetická anténa byla umístěna na ceduli s označením památného stromu nebo v jeho blízkém okolí. Následovalo vytvoření nového datového souboru. Založený datový soubor posloužil na celý den měření. Jeho nastavení bylo ponecháno předdefinované, pouze souřadnicový systém byl pozměněn na S-42 pro podporu turistické mapy, která ulehčovala navigaci a orientaci v terénu. Dále lze vybrat objekt (linie, plocha nebo bod), 34
jenž má být zaměřen. Program se dotáže na popisek vybraného objektu a na výšku umístění antény nad zemí, s kterou nadále počítá. Po nastavení parametrů měření započne zaznamenávaní polohy předdefinovaným 5 sekundovým intervalem. Doba observace u jednoho stromu činila 100 záznamů, tedy za vhodných podmínek dobu okolo 10 minut. Tento čas poskytl možnost k seznámení se stromem nebo skupinou, kontrole jeho zdravotního stavu, prohlídce okolí, přeměření obvodu kmene (v 1,30 m) a fotodokumentaci. Fotodokumentace byla pořízena digitálním fotoaparátem FujiFilm S5500 s rozlišením 4 MPix. Velikost snímků byla nastavena na nejvyšší možnou kvalitu 1704 x 2272 pixelů. Dle potřeby byly tyto snímky upraveny v programu Zoner Media Explorer 8. K přeměření obvodu stromu byl použit ruční pětimetrový rolovací metr. Tyto informace byly zpětně aktualizovány do tabulky AOPK ČR, mimo to byla doplněná případná nepřítomnost označení nebo jeho poškození, výskyt mykologických nákaz, poranění stromu a porušování ochranného pásma.
Limitujícími faktory ovlivňující přesnost měření a tedy i čas k dosažení požadovaných 100 záznamů byly: •
špatná geometrie družic
•
odraz signálu od přilehlých budov
•
popřípadě vegetační pokryv stromů při zaměřování polohy v lesním porostu
•
měření bez platného almanachu
35
Obr. č. 10: Naplánovaná trasa Litomyšl – Dolní Morava [http://www.mapy.cz/?query=route(short,toll):obec%20Litomy%C5%A1l,%20okres% 20Svitavy%3E%C4%8D%C3%A1st%20obce%20Velk%C3%A1%20Morava,%20Dol n%C3%AD%20Morava,%20okres%20%C3%9Ast%C3%AD%20nad%20Orlic%C3% AD&portHeight=541&portWidth=938&mapType=base&zoom=8#centerX=1379686 64@centerY=135683600@typ=base@zoom=9@vizType=none@vizIds=none; 15.4.2007] Hodnota PDOP se pohybovala v rozmezí 2,5 až 6. Takto vysoká hodnota nám však nezaručuje přesné určení polohy. Dosahovaná přesnost určení polohy se dostala do rozmezí 2 až 6 metrů. Jednou z možností, jak polohu více zpřesnit mohl být postprocesing pomocí sítě referenčních stanic sítě CZEPOS. Od tohoto řešení se ale ustoupilo z důvodu nedostupnosti dat z přilehlých stanic v době měření. GPS stanice byla umísťována do dostatečně prostupných míst pro signály z družic. Tato vědomě zanesená chyba měření byla dodatečně odstraněna v programu ArcGIS za použití leteckých snímků. Nikdy se ovšem nejednalo o vzdálenost větší než 10 metrů od kmene stromu. V případě skupiny památných stromů byl pro nedostatek času zaměřen pouze jeden a následně vytvořená poloha dalších během pozdějšího zpřesňování. Během mapování byla procestována vzdálenost přesahující 1500 km. Vzhledem k nedostatku finančních prostředků byly zmapovány pouze bývalé okresy Svitavy a Ústí nad Orlicí. I přes tento fakt, byly zaměřeny dvě třetiny památných stromů Pardubického kraje.
36
7.3. Práce s naměřenými daty 7.3.1. Sloučení datových souborů Ke sloučení naměřených dat byl použit software Trimble GPS Pathfinder Office 3.00. Datové soubory z jednotlivých měření byly spojeny v jeden a ten poté exportován do formátu shapefile (*.shp). Poloha stromů byla dále přepočítávána do souřadných systémů „S – JTSK“ a „WGS – 84“.
Obr. č. 11: Bodové pole v programu GPS Pathfinder Office 3.00
7.3.2. Zpřesnění dat Získaná data byla zpracována v programu ArcGIS verze 9.1 společnosti ESRI. Naměřená data každého stromů obsahovala komentář zapsaný při měření, nadmořskou výšku GPS a souřadnice výše zmíněných souřadnicových systémů. Snahou bylo odstranit vědomou chybu vzniklou při zaměřování a doplnění databáze každého stromu. U skupin stromů, jejíchž počet překročil 5 jedinců už nebyla určována poloha jednotlivě, ale byla brána jako celek. Podobná situace byla u stromořadí. Zde byl zaměřen pouze jeho začátek.
37
Jako podklad pro určení skutečné polohy stromů byla použita barevná ortofotomapa (s prostorovým rozlišením 1 m) mapových služeb Portálu veřejné správy (MS PVS). Další zveřejněné mapy a tematické mapové vrstvy jsou v rámci České republiky celoplošné, státem obsahově garantované, aktualizované a metadatově popsané (tzv. popisná data). Mimo tohoto ortofota byl použit pro snazší zorientování digitální model území v měřítku 1:25 000. Mapové služby PVS byly připojeny formou IMS služby, umožňující přístup softwarovým aplikacím, které s těmito daty dokáží dále pracovat. Na tyto vrstvy byl připojen shapefile se sloučenými daty. Editace databáze zpřesněného shapefile proběhla v tabulkovém programu Excel sady Microsoft Office. Jako vzor byla použita aktualizovaná tabulka AOPK ČR. Pomocí freewarového programu Helper z ní byla odstraněna diakritika, kterou systém ArcGIS nepodporuje.
Obr. č. 12: Korekce polohy zaměřené systémem GPS prostřednictvím programu ArcGIS 9.1
7.4. Tvorba digitální mapy Závěrečným krokem bylo vytvoření digitální mapy památných stromů. Zpřesněná datová vrstva byla rozdělená pomocí atributů připojené databáze podle druhu stromu a zobrazena nad rastrovou mapou Pardubického kraje v měřítku 1 : 400 000. Památné 38
stromy stejného druhu byly rozděleny vlastním grafickým značením a barvou. Zájmové území bylo vymezeno hranicí okresů Svitavy a Ústí nad Orlicí. Výsledná mapa byla exportována do formátu JPEG s rozlišením 230 dpi.
39
8.
VÝSLEDKY
40
41
9.
DISKUZE Stoupající trend ochrany naší přírody se dotkl i péče o významné stromy v krajině.
Oproti letem minulým každoročně přibývá vyhlášených stromů na celém území ČR. Nejedná se pouze o aktivní přístup pověřených orgánů, ale i samotných občanů při návrhu na vyhlášení. Otázkou zůstává, zda-li bude zajištěna dostatečná péče o všechny již evidované stromy. Tento problém se jeví jako často opomíjený. Preventivně je nutno pojmout dodržování jejich ochranného pásma. Důsledně by také mělo být stíháno porušení ochrany těchto vzrostlých stromů. Mnohé památné stromy rostou na soukromých pozemcích a právě majitelé těchto ploch nevyjadřovali nadšení z jejich přítomnosti. Dodržování ochranného pásma a s tím i související omezení činnosti v jeho okolí je jedním z největších neduhů. Do podvědomí občanů se tak dostává jistá nelibost pro vyhlašování významných stromů památnými na neveřejných plochách. Nemalá část památných stromů je ve zhoršeném nebo dokonce kritickém fyziologickém stavu a vyžadují odborné ošetření. Nejčastěji se jedná o odstranění uschlých větví, které jsou potenciálním nebezpečím pro vniknutí infekce, rozvoj dřevokazných hub a zároveň jejich pád představuje i nebezpečí pro kolemjdoucí. Zřídkakdy byli majitelé pozemků informováni za jakých podmínek lze zažádat o zdravotní ošetření. Změřený obvod kmene nebývá mnohdy zcela vypovídající. Příkladem tomu je hloh v Klášterci nad Orlicí, jenž se větví necelých půl metru nad zemí nebo Výprachtická lípa, jejíž kmen není celistvý a tvoří tak velmi zajímavě pokřiveny exemplář. Proto jsou některé obvody pouze informativního charakteru a nelze jimi obsáhnout skutečnost. Veškerá potřebná data k vyhlášení památného stromu jsou evidována AOPK ČR a jako celek tvoří přehlednou tabulku. Podoba této tabulky byla respektována a doplněna pouze o nově změřený obvod, popř. výskyt dřevokazných hub či nepřítomnost značení památného stromu. Popis lokalizace stromu není v mnohých případech jednoznačný a vyžaduje bližší znalost regionu. Z tohoto důvodu docházelo i na dotazy k občanům obcí a měst. Jejich podvědomí o těchto stromech bylo povětšinou
dostačující
a znalost
vlastního
regionu
dopomohla
ke správnému
nasměrování do lokalit, kde se stromy nachází. Kombinace zpřesněné vrstvy zmapovaných stromů a zaktualizované tabulky tak tvoří ideálního společníka k lokalizaci památného stromu.
41
Většina památných stromů roste ve volné krajině nebo v dostatečně volném intravilánu a při observaci kolem 10 minut bylo dosaženo horizontální přesnosti okolo 2 až 6 m. Dodatečným zpřesněním pomocí digitalizace nad připojenou ortofotomapou se výsledná poloha stromů pohybuje okolo 1 m. Vertikální přesnost bývá zpravidla mnohem častěji zkreslená oproti skutečnosti. Tento rozdíl dle experimentálního zjištění interpolací z vrstevnic s intervalem 5 m činil až 40 m. Tato nepřesnost by se dala odstranit připojením vhodné mapové vrstvy s přehledným a zároveň dostatečně podrobným výškopisem již zmíněnou interpolací. Vzhledem ke skutečnosti, že nebylo zmapováno celé území Pardubického kraje, naskýtá se možnost v této práci pokračovat v navazujícím magisterském studiu. Prohloubit znalosti potřebné k podrobnější inventarizaci, popř. absolvovat předmět týkající se fytopatologie a poskytnout tak AOPK ČR nejen fotografie mykologických nákaz, ale i jejich konkrétní určení. Při podrobnějším zkoumání stromu je zřejmé, že mnoho jedinců z rodu Tilia má špatně určený druh. Jedná se o záměnu lípy malolisté s velkolistou. Dalším cílem by mohlo být seznámení se s HTML jazykem a možnost tvorby webové stránky zobrazující např. mapu s kompletním polohopisem všech i nově vyhlášených stromů s informacemi o nich. .
42
10. ZÁVĚR V rámci této bakalářské práce byly zmapovány památné stromy dvou bývalých okresů Svitavy a Ústí nad Orlicí. Zaměření bylo provedeno pomocí systému GPS a následně zpřesněno. Celkový počet zaměřených památných stromů, jejich skupin nebo stromořadí činí 160 objektů. Naměřená data byla zpracována v programu ArcGIS 9.1. Změřená poloha stromů byla zpřesněna pomocí leteckých snímku. Mapování památných stromů systémem GPS a následná korekce polohy má význam pouze v případě, kdy jsou k dispozici potřebné mapové podklady a přístup ke GIS softwaru. Lze tedy říci, že tento způsob mapování je zcela dostačující pro práce s podobným zaměřením. Výsledná digitální mapa byla vytvořena v programu ArcGIS a zobrazuje památné stromy, jejich skupiny a stromořadí. Připojená databáze je doplněna fotografiemi a přiložena v přílohách této práce. Výsledky budou prezentovány na přiloženém CD. Věřím, že tato práce bude přínosem pro rozšíření informovanosti širší veřejnosti o kráse a nutnosti ochrany těchto přírodních úkazů.
43
11. SUMMARY Within the framework of this thesis the memorable trees of two former districts Svitavy and Usti nad Orlici are charted. The survey of the trees was carried out through the use of GPS and consequently specified. Total number of surveyed memorable trees, their alleys and groups is 160 entities. Measured data was processed in ArcGIS 9.1 software. Surveyed location of the memorable trees was specified with the aid of aerial photographs. Planimetry of the memorable trees by GPS and consequential adjustment of the location is useful only in case when the map background papers and the access to GIS software are available. Applied method of tree mapping is therefore fully sufficient for working with similar subject. Final digital map was created with ArcGIS software and it portays the memorable trees, their groups and alleys. Attached database is supplied with the photographs and is enclosed in the enclosures. The results will be presented on the enclosed CD. I believe, this thesis will contribute to spread the knowing of the general public about the beauties of this kind of natural phenomena and about a need to protect them.
44
12. LITERATURA A PRAMENY Faltysová H. a kol., Chráněná území ČR svazek IV. Pardubicko, ARTEDID, 2002, Praha
RAPANT, Petr. Družicové polohové systémy. 1. vyd. Ostrava : VŠB – Technická univerzita Ostrava, 2002. 200 s. ISBN 80-248-0124-8.
GPS4Educators [online]. 2006 [cit. 2007-03-25]. Dostupný z WWW: < http://www.gps4educators.com/PathfinderPocket.htm >.
JANŮ, Marek. PARDUBICKÝ KRAJ I. [online]. c2007- , poslední změna 17.3.2007 [cit. 2007-04-08]. Dostupný z WWW:
.
JELÍNKOVÁ, Jitka. Památné stromy. Konjunktura.cz : ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ [online]. 2003 [cit. 2007-04-14]. Dostupný z WWW: . ISSN 1213-388.
Digitální zpracování dat v ArcGIS. Úvod do ArcGIS [online]. c2006 [cit. 2007-04-15]. Dostupný z WWW: < http://mapserver.mendelu.cz//skripta/ArcGIS/ArcGIS_cviceni_1.pdf >
Mapy.cz [online]. c2007 [cit. 2006]. Dostupný z WWW: < http://www.mapy.cz >. Portál veřejné správy ČR [online]. c2007 [cit. 2006]. Dostupný z WWW: < http://geoportal.cenia.cz >.
Prodejní a servisní centrum TRIMBLE [online]. c2007 [cit. 2007-03-25]. Dostupný z WWW: .
Prodejní a servisní centrum TRIMBLE [online]. c2007 [cit. 2007-03-25]. Dostupný z WWW: < http://www.geotronics.cz/gis/gis-sw-terr.htm >.
45
Prodejní a servisní centrum TRIMBLE [online]. c2007 [cit. 2007-03-25]. Dostupný z WWW: < http://www.geotronics.cz/gis/gis-sw-poff.htm >.
Regionální informační servis. RISY.cz: Ochrana přírody - Pardubický kraj [online]. c2007 [cit. 2007-04-09]. Dostupný z WWW:
Zákon č. 114/1992 Sb. o ochraně přírody a krajiny
46
13. SEZNAM PŘÍLOHY •
Tab. č. 1: Souřadnice (S-JTSK) památných stromů a nadmořská výška z GPS
•
Tab. č. 2: Databáze památných stromů s fotografiemi
•
CD-R s daty (Závěrečná práce, Datová vrstva památných stromů, Souřadnice (S-JTSK) památných stromů a nadmořská výška z GPS Databáze památných stromů s fotografiemi)
47
