Óraterv – Vízminőség-vizsgálat – Feladatlap Bevezetés Bárki azt gondolhatná, hogy mivel a bolygónk felszínének 71%-át víz borítja, a vízhiány problémája csak egy ízléstelen vicc. Az ijesztő adatok azonban megcáfolják ezt a mítoszt. A világ egyötödének nincs hozzáférése ivóvízhez és kétszer annyi embernek nincsenek megfelelő higiénés körülményei. A biológiai sokféleség is egyre inkább károsodik a rossz vízminőség miatt. Belgiumban például a nagy ökológiai jelentőségű Schelde folyó vízgyűjtőjének vízminősége ma már közepesen rossz. Az ipar, a mezőgazdaság és a háztartások felelősek elsősorban a biológiai sokféleség jelentős csökkenéséért ezen a területen. Ebből következik, hogy a vízgazdálkodás és a politika szerepe alapvető fontosságú. A Schelde vízgyűjtőjétől kezdve a Peking talajvizéig, mindenkinek a jobb és fenntartható vízgazdálkodásért kellene küzdenie, hogy ezáltal megőrizzük a "Kék Bolygót". Fiataloknak és felnőtteknek egyaránt felelősnek kell érezniük magukat, hogy tegyenek az ügy érdekében. A feladat leírása A következő gyakorlat fő célkitűzése az, hogy egy közeli pillantást vessünk a folyók és nagyobb víztömegek vízminőségére, valamint, hogy megjelenítsük a vizeink általános állapotát. Ezért a tanulók először vízminőség vizsgálatokat fognak végezni különböző helyszíneken. A megfigyeléseiket egy excel táblázatban rögzítik, majd pedig egy digitális térképen megjelenítik. Ez azt jelenti, hogy helyszíneket kell megjelölni térképeken, koordinátákat kell gyűjteni olyan eszközökkel, mint például a GPS. A gyakorlat végén a tanulókat arra kérjük, hogy elemezzék a folyójuk adott részletét az általuk létrehozott térképek és grafikonok alapján. Azoknak a diákoknak, akik nem ismerik a földrajzi vetületi rendszereket, hasznos lehet, ha először kapnak egy gyors áttekintést arról, hogy hogyan kell kezelni a koordinátákat. A földrajzi és a vetületi koordinátarendszerek alaposabb megértése érdekében ajánljuk a vonatkozó szakirodalom tanulmányozását. Ezek könnyen hozzáférhetőek az interneten és a könyvtárakban. Szükséges adatok, információk:
A feladat végrehajtásához térképek kellenek a vízminőség-vizsgálat területéről A térkép (a továbbiakban alap-térkép) lehet vektoros és raszteres formátumban is (pl. szkennelt térkép, légi kép, stb.) Fontos, hogy georeferálva legyen. Ha az alaptérkép nincs georeferálva, akkor először tanulmányozzuk az iNote 40 “Hogyan georeferáljunk egy térképet?" c. fejezetét. A kezdéshez mi most az alábbi alaptérképeket biztosítjuk a Schelde folyó vízgyűjtő területéről (ÉszakFranciaország, Belgium és Hollandia): o o o o
Riversegment.shp Surfacewaterbodies.shp Country_europe.shp Landcover + Landcover_2.lyr (Symbology/Unique value/Import) (nem kötelező)
Egy táblázat (pl. Excel) a vízminőségi mérések adataival kitöltve (lásd az első lépés) A Schelde folyó elemzéséhez, már előkészítettünk egy táblázatot a vízmintavételi adatokkal. A fájl neve: sampling.xls (ebben az esetben nem kell terepmunkát végeznünk).
Óraterv – Vízminőség-vizsgálat – Feladatlap
A feladat hossza Kétszer 50 perc, nem számítva az adatgyűjtést a terepmunka során (vízminőség-vizsgálat)
sorszám
1
utasítások
Készítsük el a fájlt, amely a vízminőségi adatokat tartalmazza és másoljuk be az ArcMap-be.
iNotes
2
Tanár / Oktató tevékenysége
Tanuló / Résztvevő tevékeny-sége
□
x
□
x
Méréskor a következő adatokat kell rögzítenünk: A csoportvezető neve A vízfolyás neve Dátum Idő X koordináták (UTM) Y koordináták (UTM) Időjárás Hőmérséklet (° C) Savasság Nitrát (mg / l) Foszfát (mg / l) Oxigén (mg / l) Átlátszóság (cm) Biotikus index (0-10) Megjegyzés: Az ArcMap-nek problémája lehet a hosszú fájlnevekkel és a speciális karakterekkel. Ezért rövid, ékezetnélküli (pl. angol) neveket javaslunk. Ezért a felsorolt mérési adatok neveit egyszerűsíteni kell. (pl. name, waterbody, date, hour, x, y, weather, temp, acidity, nitrate). Az ArcMap-nek problémája lehet az Excel-ből történő importálás esetén az “idő” formátumú cellákkal is. Ezért az Excel-ben a dátumok és időpontok esetében “text” formátumot használjunk inkább a “dátum” helyett.
Így néz ki az excel fájl az ArcMap-be történő importálás előtt 2
Nyissuk meg az ArcMap-et a Windows start menűből.
2
Óraterv – Vízminőség-vizsgálat – Feladatlap
3
A projekt mentése Mentsük el a projektünket ArcMap dokumentumként (pl. WaterAnalysis.mxd) így bármikor abba tudjuk hagyni a munkát adatvesztés nélkül.
21
□
x
x
□
□
x
x
□
□
x
□
x
Megjegyzés: A munka során folyamatosan mentsük a projektünket. (Ne felejtsük el a tanulókat erre figyelmeztetni!) 4
A koordinátarendszer beállítása Abban az esetben, ha más koordinátarendszerben lévő adatokat használ javasoljuk, hogy a Data Frame menűt egy hétköznapibb rendszerre állítsa be. Pl. az alaptérkép valamely országos rendszerben készült (pl. Belge Lambert 1972), míg a terepi adatok egy másik (pl. UTM WGS 1984) rendszerben kerültek rögzítésre. Ezért állítsuk be a Data Frame referencia rendszert a 'Data Frame Proporties' –re történő klikkeléssel a 'View' menűben. Pl. ha a projekt Belgiumból, Franciaországból és Hollandiából származó adatokat használ, akkor a 'Coordinate System' fül alatt válasszuk a 'Predefined' majd 'Projected Coordinate Systems' > 'UTM' > 'WGS 1984' > 'WGS 1984 UTM Zone 31N.prj' menűket. A Zone 31N Belgiumból, Franciaországból és Hollandiából is tartalmaz területeket.
5
6
Fájl hozzáadása Adjuk az ArcMap-hez az alaptérképet. (Ahogy a bevezetőben a Szükséges adatok-nál említettük.
1
Megjegyzés: Az alaptérkép georeferált legyen. Ha nem az, akkor először georeferálni kell.
41
Az 1. lépésnél szereplő táblázat importálása (mérési adatok és helyszínek) az excel fájlból az 'Add XY Data' használatával.
24
Megjegyzés: A koordinátarendszer helyes beállítása nagyon fontos mikor az adatainkat importáljuk az ArcMap-be. Jelen feladatban az UTM WGS 1984 rendszer használatát javasoljuk. Ezért állítsuk be a referencia rendszert a Select' gombra történő klikkeléssel és válasszuk a következőket: 'Projected Coordinate Systems' > 'UTM' > 'WGS 1984' > 'WGS 1984 UTM Zone 31N.prj'. Jó tudni: A szerkesztő rész megnyitását követően lehetséges az excel fájlok oszlopait egy dbf táblázatba másolni a szimpla “másolásbeillesztés” eszközzel. Ez sokszor megkönnyíti a az adatok bemásolását az ArcMap.be. 7
Adatok exportálása Miután az adatokat bemásoltuk az ArcMap-be, egy új réteg jön létre.
3
Óraterv – Vízminőség-vizsgálat – Feladatlap
Célszerű ezt a réteget ‘shapefile’-ként lementeni. Kattintsunk az új rétegre, válasszuk a 'Data' funkciót a legördülő ablakból és klikkeljünk az ‘Export Data' funkcióra. Legyünk biztosak, hogy az 'All Features' –t exporáltuk és nevezzük el az új shapefile-t pl. 'Sampling.shp'. Adjuk hozzá ezt a shapefile-t az ArcMap-hez.
13
□
x
22
□
x
□
x
Megjegyzés: Ha szükséges, akkor könnyedén megváltoztathatjuk a mérési adatok szimbólumait. Így esetleg jobban láthatók a térképen.
Az ArcMap képernyője a mintavételi helyekkel 8
Földrajzi térkép készítése Változtassuk úgy a szimbólumokat, hogy jól lehessen látni a biotikus index értékeinek különbségét. Számos lehetőség van a változó értékek térképen történő megjelenítése számára. Most két módszert ismertetünk:
17
4
Óraterv – Vízminőség-vizsgálat – Feladatlap
Ha csak néhány adatunk van, akkor a feliratok egyedi megjelenítését javasoljuk, amint azt az alábbi képen lehet látni. Ha szükséges, akkor színskálát is alkalmazhatunk (jobb-klikk a ‘Symbol’ fülre > flip symbols) a könnyebb értelmezhetőség érdekében, (pl. a piros a nagyon rossz, a zöld a jó vízminőséget jelezheti) .
A biotikus index megjelenítése a térképen az értékek alapján
Ha sok adatunk van, akkor a méret szerinti növekvő ábrázolás lehet a célszerűbb. A képen jól látható ez a fajta megjelenítés.
A növekvő méretű szimbólumokkal történő biotikus index ábrázolása 9
Jelmagyarázat, északjel és cím megjelenítése a térképen Használjuk az 'Insert' funkciót a fő menűben a Jelmagyarázat, északjel és cím megjelenítéséhez. A jelmagyarázat esetében a ‘Biotikus Index”
22
□
x
5
Óraterv – Vízminőség-vizsgálat – Feladatlap
réteg nevét kiegészíthetjük a “Vízminőség”-gel, hogy pontosabb kifejezést használjunk. Kattintsuk duplán a réteg nevére, amint azt a kép mutatja.
(a)
(b)
Az (a) ábra mutatja az ArcMap könyvtárát, a (b) ábra mutatja azt, hogy hogyan néz ki a jelmagyarázat a térképi nézeten. 10
11
A térképi elemek feliratozása Adjunk minden mérési pontunkhoz valamilyen egyedi feliratot, pl. a mérési hely számát, vagy az eredményt, vagy a vízfolyás nevét. Azonban ez utóbbi nem igazán jó megoldás, ha egy folyón több mérési pontunk is van. Grafikon elhelyezése a térképen Az előző lépésben a biotikus index értékét jelenítettük meg a térképen. Azonban célszerű lenne megjeleníteni a hőmérsékletet, a fizikai-kémiai paramétereket (oxigén, foszfát és nitráttartalom, savasság és átlátszóság). Ezeket az adatokat egy táblázat (grafikon) alkalmazásával lehet mind megjeleníteni.
26
□
x
36
□
X
Váltsunk át térkép (layout) nézetre. (1) Készítsünk grafikont a kémiai tulajdonságokból: Készítsünk “függőleges oszlop” grafikont Válasszunk ki a nitrát értékeket és a mérési hely sorszámát, vagy a vízfolyás nevét Bizonyosodjunk meg arról, hogy bejelöltük a 'show label' kockát A szín legyen a 'custom' a legördülő ablakban. Dupla klikk a “függőleges oszlop” grafikonra, és adjunk nevet az oszlopnak Ismételjük meg ezeket a lépéseket az oxigénnel és a foszfáttal is.
6
Óraterv – Vízminőség-vizsgálat – Feladatlap
A függőleges grafikon beállításának képernyője
Ezután adjunk nevet a grafikonnak (pl. kémiai tulajdonságok) és a baloldali tengelyhez adjuk a 'mg/l' mértékegységet. Miután befejeztük a műveletet, a grafikon egy új ablakban fog megjelenni. Ha meg szeretnénk jeleníteni a térképen, akkor jobbklikk és válasszuk az 'add to layout' funkciót. A térképen bárhova mozgathatjuk a grafikont.
(2) Készítsünk grafikont a hőmérséklet, az átlátszóság és a savasság értékekből: Ismételjük meg az előző lépéseket, de ezúttal 3 különböző grafikont készítsünk ezeknek az értékeknek. Mivel csak egy változó van mindegyik grafikonunkban, ezért nem kell ellenőrizni az 'add to legend' funkciót. Adjunk neveket a grafikonoknak ‘Hőmérséklet’, ‘Átlátszóság’ és ‘Savasság’, és a függőleges tengelyeknek pedig adjuk a 'Celsius', 'cm' és 'pH' értékeket. Most az ArcMap-ben van egy térképünk és 4 grafikonunk. Úgy helyezzük el a térképet és grafikonokat, hogy egy igazán szép kiállítású térképet kapjunk. Ha változtatni szeretnénk a grafikonokon, akkor duplaklikk a grafikonra és a grafikon tulajdonságait mutató ablak megnyílik.
7
Óraterv – Vízminőség-vizsgálat – Feladatlap
Megjegyzés: Ha meg szeretnénk változtatni a grafikon méretét és formáját, akkor duplán klikkeljünk a grafikonra és kapcsoljuk ki a 'Preserve Aspect Ratio' funkciót a 'Size and Position' menűben.
A térkép és a 4 grafikon képernyője 12
A térkép exportálása Ha elégedettek vagyunk a térképpel, akkor exportálhatjuk, vagy kinyomtathatjuk. Exportáljuk a térképet ‘Wateranalysissajátnév.pdf’ változatban és mentsük azt a Moodle-ra.
□
x
19 42
GRATULÁLUNK!!! Nagyon szép térképet készítettél grafikonokkal. Mit gondolsz, ha jobban megnézed? Inkább szép vagy ijesztő? Mit gondolnak a tanulók a környezetük vízminőségéről? Tudják a tanulók, hogy egyes régiókban miért szennyezettebbek a felszíni vizek? (ipartelepek, mezőgazdaság, stb.) Beszéljétek meg a tanulókkal a lehetséges lépéseket és intézkedéseket a vízminőség javítása érdekében. Ezt a projektet az Európai Bizottság támogatta. Jelen dokumentum csak a szerző véleményét tükrözi, és ezért a Bizottság semmilyen felelősséget nem vállal az itt szereplő információk használatáért. 8
