VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ
ALEŠ DRÁB
HYDROINFORMATIKA I MODUL M01 ÚVOD DO HYDROINFORMATIKY
STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
Hydroinformatika I · Modul 1
© Aleš Dráb, Brno 2005
- 2 (26) -
Obsah
OBSAH 1 Úvod ...............................................................................................................5 1.1 Cíle ........................................................................................................5 1.2 Požadované znalosti ..............................................................................6 1.3 Doba pot ebná ke studiu .......................................................................6 1.4 Klí ová slova.........................................................................................6 1.5 Metodický návod na práci s textem ......................................................6 2 Úvod do hydroinformatiky ..........................................................................7 3 Vstupní data ..................................................................................................9 3.1 Topografická data ...............................................................................11 3.1.1 Základní kartografická data ..................................................11 3.1.2 Digitální modely terénu (DMT)............................................15 3.1.3 Letecké a družicové snímky..................................................15 3.2 Tématická a oborová data ...................................................................17 3.2.1 Administrativní hranice ........................................................17 3.2.2 Vodohospodá ská data ..........................................................17 3.2.2.1 Kartografická data.................................................................17 3.2.2.2 Hydrologická data.................................................................17 3.2.2.3 Data o vodohospodá ských objektech ..................................18 3.2.3 Data o pokryvu zemského povrchu.......................................19 3.2.4 Územn plánovací dokumentace ..........................................20 3.2.5 Katastr nemovitostí ...............................................................21 3.2.6 Registry .................................................................................22 3.2.7 Ostatní podklady ...................................................................25 4 Záv r ............................................................................................................26 4.1 Shrnutí.................................................................................................26 4.2 Studijní prameny .................................................................................26 4.2.1 Seznam použité literatury .....................................................26 4.2.2 Seznam dopl kové studijní literatury ...................................26 4.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny ...........................26
- 3 (26) -
Úvod
1
Úvod
Využití informa ních technologií ve vodním hospodá ství prod lalo v posledních letech podstatnou zm nu, která je dána p edevším rychlým vývojem osobních po íta . Díky tomu se do rukou vodohospodá dostaly ú inné nástroje, umož ující ešení rozsáhlých a komplikovaných úloh s využitím výpo etních postup založených zejména na numerických metodách. S tím samoz ejm souvisí i správa velkých objem dat a pot eba kvalitní prezentace výsledk výpo t a analýz. S dostupností výkonných informa ních technologií pro ešení úloh vodního hospodá ství samoz ejm vzr stají i požadavky na pot ebné znalosti absolvent vodohospodá ských obor a odborník v praxi. Z toho plyne i nutnost praktických znalostí práce s odpovídajícím programovým vybavením. Obor hydroinformatika, jak již samotný název napovídá, tvo í pomyslný m stek mezi odbornými znalostmi na stran jedné a praktickou aplikaci informa ních technologií v oboru vodního hospodá ství na stran druhé. U ební text, který máte práv p ed sebou, je ur en pro výuku cvi ení p edm tu Hydroinformatika I. Obsahová nápl byla volena tak, aby získané znalosti byly využitelné p edevším v odborných p edm tech b hem dalšího studia, p i ešení praktických úloh vodního hospodá ství Text u ební opory je tematicky rozd len do 5 modul : 1. Úvod do hydroinformatiky. 2. EXCEL pro vodohospodá e. 3. Úvod do MATLAB. 4. Vodohospodá ský projekt v GIS. 5. Využití GIS p i ešení 1D úloh proud ní vody. Autor v í, že obsah u ebního textu bude pro studenty inspirací k dalšímu samostatnému studiu a prohlubování znalostí z oboru hydroinformatiky.
1.1
Cíle
Cílem p edm tu je na ad praktických úloh z oboru vodního hospodá ství demonstrovat základní možnosti využití informa ních technologií. V Modulu 1- Úvod do hydroinformatiky se dozvíte: •
Co je to hydroinformatika a k emu slouží.
•
Jaká jsou dostupná vstupní data pro vodní hospodá ství.
- 5 (26) -
Hydroinformatika I · Modul 1
1.2
Požadované znalosti
K úsp šnému zvládnutí p edm tu Hydroinformatika jsou nezbytné znalosti získané v prvních dvou letech studia. Jedná se p edevším o : základy informatiky, matematika, hydraulika a pasivní znalost anglického jazyka. V pr b hu studia se p edpokládá aktivní p ístup k ešení problém a práce se zdroji informací (literatura, internet).
1.3
Doba pot ebná ke studiu
Doba pot ebná ke zvládnutí textu odpovídá 2 výukovým hodinám, tedy cca 2 x 50 min.
1.4
Klí ová slova
Hydroinformatika, geografický informa ní systém (GIS), simula ní model, matematický model, numerický model.
1.5
Metodický návod na práci s textem
Text modulu je t eba procházet postupn (nep eskakovat mezi kapitolami) a pr b žn zpracovávat uvedené p íklady a úlohy. Spln ním úlohy je mnohdy podmín no pochopení dalšího textu, který navazuje na poznatky získané b hem jejího ešení. Tento modul nevyžaduje žádné speciální programové vybavení, nezbytný je pouze p ístup na internet.
- 6 (26) -
Úvod do hydroinformatiky
2
Úvod do hydroinformatiky
Hydroinformatika p edstavuje obor, který má výrazn interdisciplinární charakter. O tom sv d í i následující definice dle [1]. Definice Hydroinformatika je obecn definována jako aplikace moderních informa ních technologií na ešení problém souvisejících s vodním hospodá stvím. Definice zahrnuje spojení tradi ních oblastí výpo tové hydrauliky s novými sm ry v matematice, výpo etní technice a komunika ních technologiích. Zahrnuje integraci informací získaných z r zných zdroj , od dat získaných v terénu, p es výsledky hydraulických a numerických model až po informace z netechnických obor , jako jsou ekologie, ekonomie a sociální v dy.
Obrázky 2.1 až 2.3 podávají zjednodušený náhled na postupný vývoj hydroinforma ních systém .
Obr. 2.1– Hydroinforma ní systém - “tradi ní p ístup” hledání ešení.
Obrázek 2.1 ilustruje “tradi ní p ístup”, jehož výsledkem je návrh ešení vodohospodá ského problému. Postup vychází z informací zahrnujících vstupní data (viz kapitola 3) a odborné znalosti, pokra uje p es simula ní model a kon í návrhem ešení daného problému. Na základ shromážd ných dat o odborných znalostí jsou zvoleny odpovídající nástroje, jednotlivé vztahy, matematické modely apod. V závislosti na druhu ešeného problému je následn vytvo en simula ní model. Následuje spušt ní výpo tu pro zadané po áte ní a okrajové podmínky. Dále je provedena interpretace výsledk . Zpracovatel modelu dále zahrne kritéria související s životním prost edím, financemi, legislativou atd. Na záv r prezentuje výsledky zadavateli. Tento p ístup je prezentován v modulech 2 a 3 tohoto u ebního textu.
- 7 (26) -
Hydroinformatika I · Modul 1
Obr. 2.2– – Hydroinforma ní systém -“tradi ní p ístup” s využitím GIS.
Na obrázku 2.2 je tradi ní p ístup rozší šn o nový nastroj rozhodování, kterým je geografický informa ní systém (GIS). GIS zde plní funkci správce vstupních dat, umož uje analýzu a prezentaci výsledk . Tímto p ístupem se podrobn ji zabývá modul 4 tohoto u ebního textu.
Obr. 2.3– – Hydroinforma ní systém -“pokro ilý p ístup” hledání ešení.
Poslední p ístup, který m žeme ozna it p ívlastkem “pokro ilý” je uveden na obrázku 2.3. Oproti p edchozímu modelu byl p idán pre-processor (zajiš uje p ípravu vstupních dat pro simula ní model), post-processor (zpracovává výsledky výpo t a expertní systém, který zahrnuje zadavatele ešeného úkolu, odbornou i laickou ve ejnost a další složky. Rovn ž ešitel úkolu (zpracovatel) je vyjmut jako samostatný objekt.
- 8 (26) -
Vstupní data
3
Vstupní data
Cílem této kapitoly je poskytnutí p ehledu o základních okruzích dat využívaných ve vodním hospodá ství a které jsou rovn ž sou ástí hydroinforma ního systému (viz p edchozí kapitola). D raz je p itom kladen na data, která lze zpracovávat s využitím informa ních technologií, tedy na data p evážn digitální. Pro snazší orientaci v problematice vstupních dat provedeme nejprve jejich rozd lení do n kolika skupin Z hlediska p vodu m žeme rozlišit vstupní data na: • primární (data pocházející z prvotního sledování stavu, d j a inností), • sekundární (data p evzatá). Z pohledu obsahové nápln je možné provést rozd lení do t í základních skupin (viz obrázek 3.1), a to na: • topografická data, • oborová data, • metadata.
Obr. 3.1– len ní základních vstupních dat z oboru vodního hospodá ství.
- 9 (26) -
Hydroinformatika I · Modul 1
Topografická data poskytují informaci o geoprvcích vyskytujících se na zemském povrchu. Popisují reliéf zemského povrchu, vodstva a antropogenní jevy [2]. Oborová data svým obsahem dopl ují údaje v topografických datech o prostorová a popisná data pocházející z r zných obor lidské innosti. Obsahová nápl oborových dat používaných p i ešení úloh vodního hospodá ství je patrná z obrázku 3.1. Nezbytnou sou ástí vstupních dat by m la být metadata, Pojem metadata pochází (z eckého meta- = mezi, za + latinského data = to, co je dáno. Jinak m žeme metadata ozna it jako strukturovaná “data o datech”. Jejich obsahem jsou p edevším popisné údaje, jako jsou nap . název dat, klí ová slova, druh souadného systému, identifika ní údaje zpracovatele, atd. Formát metadat upravuje ve sv t n kolik standard . Jmenujme nap . evropský standard ISO a normu požívanou ve Spojených státech pod názvem FGDC. Krom toho, že metadata obsahují informace o obsahu a p vodu dat, usnad ují rovn ž vyhledávání vhodných dat na základ p edem specifikovaných kritérií. K tomu slouží p edevším tzv. metainforma ní systémy, které shromaž ují metadata z r zných zdroj . Celá ada metainforma ních systém je již v sou asné dob k dispozici i na internetu a umož uje tak pom rn jednoduchý p ístup. Informace Mezi hlavní poskytovatele metainforma ních systém dostupných na internetu pat í nap : •
eský ú ad zem m i ský a katastrální ( ÚZK) – http://geoportal.cuzk.cz
•
eský statistický ú ad ( SÚ) - http://www.czso.cz
•
eská asociace pro geoinformace (CAGI) - http://gis.vsb.cz/midas
• Ministerstvo životního prost edí (MŽP) - http://mis.env.cz • Metainforma ní systémy kraj a obcí. Úkol 3.1 Navštivte výše uvedené metainforma ní systémy na internetu a seznamte se orienta n s jejich obsahem a možnostmi. Budeme se nim vracet v dalším textu v souvislosti s jednotlivými druhy vstupních dat. Vra me se nyní podrobn ji k jednotlivým skupinám dat z hlediska jejich obsahu. Poznámka V dalším textu jsou uvedeny pouze základní informace o jednotlivých typech dat. Podrobn jší a samoz ejm i aktuáln jší údaje lze nalézt v již zmi ovaných metainforma ních systémech.
- 10 (26) -
Vstupní data
3.1
Topografická data
Základní okruh vstupních dat využívaných ve vodním hospodá ství tvo í topografická data, která pat í do skupiny geografických dat. Tato forma po íta ov zpracovatelných dat zahrnuje informace týkající se jev p ímo nebo nep ímo p idružených k místu na Zemi [2]. Prvotním zdrojem t chto dat z stávají stále papírové mapy. Dalším, stále ast ji používaným postupem jejich získání, jsou m ení v terénu za použití m i ských p ístroj s p ímým digitálním výstupem, jako jsou totální stanice a GPS.Velmi silnou pozici z hlediska po izování toho to typu dat získává dálkový pr zkum Zem , a už v podob analogových snímk digitáln zpracovávaných i digitálních dat po ízených leteckými i družicovými skenery. Pro ú ely vodního hospodá ství se využívají zejména tyto skupiny topografických dat: • základní kartografická data, • digitální model terénu, • letecké a družicové snímky.
3.1.1
Základní kartografická data
Pro ú ely vodního hospodá ství p icházejí v úvahu zejména státní mapová díla v m ítcích 1:50 000, 1:10 000 a 1:5 000, poskytovaná eským ú adem zem m ickým a katastrálním ( ÚZK) se sídlem v Praze, a to jak v podob tišt né (analogové), tak digitální. Digitální formu Základní mapy tech [5]:
R 1:10 000 je možné získat v t chto formá-
• vektorový topografický model Základní mapy R 1:10 000 –(ZABAGED), • rastrová reprezentace Základní mapy R 1:10 000 (RZM10). ZABAGED (Základní báze geografických dat) je digitální topografický model území R odvozený z mapového obrazu Základní mapy eské republiky 1:10 000 v sou adnicovém systému S-JTSK (systém Jednotné trigonometrické sít katastrální) a výškovém systému baltském - po vyrovnání. Správcem a poskytovatelem dat ZABAGED je Zem m ický ú ad. ZABAGED má charakter GIS integrujícího prostorovou složku vektorové grafiky s topografickými relacemi objekt a složku atributovou obsahující popisy a další informace o objektech. Obsah ZABAGED tvo í 106 typ objekt strukturovaných v databázi do 60 grafických vrstev vektorových (DGN) soubor . Objekty ZABAGED jsou zalen ny do následujících osmi kategorií (t íd) typ objekt : • Sídla, hospodá ské a kulturní objekty. • Komunikace. • Rozvodné sít a produktovody. • Vodstvo.
- 11 (26) -
Hydroinformatika I · Modul 1
• Územní jednotky. • Vegetace a povrchy. • Terénní reliéf. • Geodetické body. Výškopisná složka vybavená vektorovým souborem vrstevnic umož uje vytváet ú elov digitální model terénu. Databáze ZABAGED je tvo ena a provozována v grafickém prost edí MicroStation a GIS prost edí MGE (Intergraph) využívající rela ní databázi ORACLE. Data ZABAGED jsou poskytována po celých mapových listech jako vektorové soubory polohopisu (2D) a výškopisu (3D nebo 2D) ve formátu DGN (p íp. DXF) bez popisné složky (atribut ), p i emž polohopisná a výškopisná složka mohou být poskytnuty spole n nebo odd len . Vektorová data spole n s atributy lze exportovat ve formátu MPD projektu MGE. Prostorov organiza ními jednotkami ZABAGED jsou mapové listy 1:10 000 v kladu list základních map st edních m ítek. Proces tvorby ZABAGED zapo al v roce 1995 a ve vektorové form (soubory DGN MicroStation) byl dokon en v roce 2001. V sou asné dob je ZABAGED rovn ž k dispozici ve formátu *.shp (shapefile – formát využívaný v programovém vybavení firmy ESRI, nap . ArcGIS). Tab. 3.1 - ZABAGED – základní údaje
Název dat : Zdroj : Popis :
ZABAGED ÚZK Základní báze geografických dat eské republiky je digitální vektorový topografický model území eské republiky v m ítku 1 : 10 000
Metadata + další http://geoportal.cuzk.cz informace : Náhled :
- 12 (26) -
Vstupní data Tab. 3.2 - Rastrová základní mapa 1:10 000 – základní údaje
Název dat : Zdroj : Popis :
Rastrová základní mapa 1:10 000 ÚZK Digitální rastrový kartografický model území v m ítku 1 : 10 000
Metadata + další http://geoportal.cuzk.cz informace : Náhled :
Rastrová reprezentace Základní mapy R 1:10 000 byla získána skenováním jednotlivých tiskových podklad ZM10. Data jsou k dispozici z celého území R s výjimkou 25 mapových list vojenských újezd . Od roku 2001 postupn vzniká nová podoba této rastrové mapy a data jsou již odvozována ze soubor ZABAGED. Rastrová data se poskytují ve dvou variantách: • Barevný "bezešvý" obraz státního území 1:10 000 - obraz je složen ze tverc 2 x 2 km. Distribuce se provádí po celých tvercích v barevném rastrovém formátu TIFF. • Obraz mapových list ZM10 po vrstvách - obraz je rozložen do p ti vrstev (názvosloví, polohopis, vodstvo, výškopis, porosty). Distribuce se provádí po mapových listech ve formátu CIT, pop . RCW, TIFF. Rastrová základní mapa 1:10 000 (RZM10) byla získána skenováním jednotlivých tiskových podklad Základní mapy R 1 : 10 000. Data jsou k dispozici z celého území R s výjimkou 25 mapových list vojenských újezd . Data jsou georeferencována v sou adnicovém systému S-JTSK a výškovém systému baltském-po vyrovnání. Od roku 2001 vzniká postupn nová podoba této rastrové mapy, data jsou již odvozována ze soubor ZABAGED.
- 13 (26) -
Hydroinformatika I · Modul 1 Tab. 3.3 - Státní mapa 1:5 000 – základní údaje
Název dat :
Státní mapa 1:5 000
Zdroj :
ÚZK
Popis :
Metadata + informace :
Digitální kartografický model území v m ítku 1 : 5 000. Obsahuje složku katastrální, výškopisnou a ortofotomapu další http://geoportal.cuzk.cz
P ístup ON-LINE :
http://geoportal.cuzk.cz
Náhled : - ortofotomapa
- katastrální složka
- výškopisná složka
Státní mapa 1:5000 (SM5) je jedním ze státních mapových d l. V kladu této mapy, který pokrývá celé území R je celkem 16 256 mapových list této mapy v m ítku 1:5000. SM 5 se zpracovává od roku 2001 a spolu se Státní mapou 1:5000 – rastrovou postupn nahrazuje stávající analogovou Státní mapu 1:5000 – odvozenou. Je tvo ena t emi složkami – složkou katastrální, výškopisnou a topografickou. Podkladem složky katastrální je digitální katastrální mapa (DKM) nebo katastrální mapa digitalizovaná (KM-D), výškopisná složka
- 14 (26) -
Vstupní data
vychází z vektorového souboru ZABAGED a topografickou složku tvo í digitální ortofoto. Digitální data SM 5 poskytují pov ené Katastrální ú ady v rozsahu stanovené územní delimitace a Zem m ický ú ad v rozsahu území Hl. m. Prahy a St edo eského kraje. Zem m ický ú ad m že p ípadn tato data poskytnout v rozsahu celého státního území. Další státní mapová díla menších m ítek jsou nabízena ÚZK v rastrové podob . Druhým významným zdrojem kvalitních topografických dat je vojenské mapové dílo [3]. Správcem digitálních produkt odvozených z vojenských topografických map je Vojenský topografický ústav [9] se sídlem v Dobrušce. Autorská práva k tomuto dílu spravuje Generální štáb Armády R. I zde najdeme jak rastrové mapy, tak vektorové databáze, a to jako sou ást budovaného vojenského topografického informa ního systému (VTIS). Dílem srovnatelným se ZABAGED je digitální model území DMÚ-25. Jedná se o vektorovou databázi topografických informací o území, která svou p esností a obsahovou náplní koresponduje s vojenskými topografickými mapami m ítka 1:25 000 ozna ovanými TM25. Databáze obsahuje topografické údaje rozd lené do 7 tématických vrstev - vodstvo, sídla, komunikace, vedení sítí, hranice a ohrady, rostlinný a p dní kryt a terénní reliéf. Seznam a detailní popis všech vyskytujících se objekt nalezneme v Katalogu topografických objekt (KTO), který je sou ástí metadat. Databáze je nabízena v základních u nás používaných sou adnicových systémech, tedy S-JTSK, S-42 i WGS 84. Polohová p esnost dat je udávána v rozmezí 0,5 až 20 m podle t ídy objektu. Databáze je bezešvým digitálním modelem celého území eské republiky s mírným p esahem p es státní hranici. Úkol 3.2 V metainforma ním systému MIDAS [7] nalezn te údaj o výškopisné a polohohopisné p esnosti DMÚ-25 a srovnejte se ZABAGED.
3.1.2
Digitální modely terénu (DMT)
D ležitým podkladem vodohospodá e je podrobná znalost reliéfu krajiny. Za tímto ú elem jsou zpracovávány digitální modely terénu, které mohou být rastrové (model GRID) nebo vektorové (model TIN). Pro jejich p ípravu se používají vrstevnice existujících mapových d l, výšková bodová pole, linie h betnic a údolnic, areály vodních ploch a zlomové linie, nebo stereoskopické dvojice leteckých i družicových snímk . V poslední dob se rovn ž uplat uje tzv. laserové snímání povrchu. Tato metoda poskytuje nejen dostate n p esné údaje o nadmo ských výškách terénu, ale umož uje i získání podrobn jších informací o povrchu terénu, nap . charakter vegetace.
3.1.3
Letecké a družicové snímky
Jedním ze základních požadavk na vstupní data je jejich aktuálnost. Digitální data, která vznikají na základ existujících mapových d l však asto tento požadavek spl ovat nemohou. adu informací, které jsou pro vodohospodá e d ležité a na které pot ebuje reagovat, mnohdy ani v topografických mapách najít nelze. Jedná se nap íklad o vlastnosti, které nejsou p edm tem mapování
- 15 (26) -
Hydroinformatika I · Modul 1
(nap . druhy vegetace) anebo jde o tak aktuální jevy, že v mapách nemohou být ješt zachyceny (nap . rozsah záplav). Mapování t chto fenomén metodou místního šet ení v kombinaci s m ením v terénu je velice nákladné a asto i nerealizovatelné. Proto se v praxi stále více osv d uje využití informa ního potenciálu, který nabízejí snímky zemského povrchu. Na rozdíl od klasických map a vektorových vrstev, které poskytují pouze schematizovaný pohled na území, zobrazuje snímek území velmi realisticky a umož uje tak snadné pochopení situace a vztah v krajin . Snímkování zemského povrchu se provádí zpravidla letecky nebo družicov . Letecké snímky (ortofoto) jsou tedy nejaktuáln jším zdrojem prostorových informací o studovaném území, protože jejich vyhotovení trvá, na rozdíl od mapových podklad , nesrovnateln kratší dobu. S jejich pomocí lze zp es ovat ostatní podklady (katastrální mapy, ZABAGED. Nevýhodou leteckých snímk je omezené identifikování n kterých objekt , závislé na velikostí rozlišení snímk . P edností družicových snímk jako zdroje informací o území je zejména schopnost zmapovat rozsáhlé oblasti b hem n kolika okamžik , p i emž tato data mohou být dodána do rukou uživatele již n kolik dní i dokonce hodin po nasnímání. Ve srovnání s metodou místního šet ení p inášejí snímky aktuální, p esné a objektivní informace o rozsáhlém území mnohonásobn rychleji a za podstatn nižších náklad . Letecké a družicové snímky slouží zpravidla jako podklad pro tvorbu ortofotomap. Hlavními poskytovateli ortofotomap pro území R jsou ÚZK a firma Geodis Brno, spol. s r.o. Družicové snímky nabízí nap . firma Arcdata Praha, s.r.o. Tab. 3.4 - Ortofotomapy – základní údaje
Název dat : Zdroj : Popis : Metadata + informace :
Ortofotomapy ÚZK, Geodis, a.s. Barevné ortofotomapy – bezešvé další http://geoportal.cuzk.cz, http://www.geodis.cz, http://gis.vsb.cz/midas
Náhled :
- 16 (26) -
Vstupní data
3.2
Tématická a oborová data
3.2.1
Administrativní hranice
Prvotním poskytovatelem tohoto typu dat v R je ÚZK. Nabízená data obsahují : • Prostorová (vektorová) data zachycující umíst ní hranic správních jednotek, územních jednotek a defini ních bod . Data vznikají digitalizací p íslušných prvk Základní mapy R 1:10000, resp. 1:50000 a dopln ním identifikátor správních a územních jednotek. Data jsou aktualizována jednou ro n a zobrazují vždy stav k 1. lednu toho roku. Grafické soubory jsou georeferencovány v sou adnicovém systému S-JTSK. Obsah soubor je len n do vrstev. • Popisná data ve form databázových tabulek, která jsou k prostorovým dat m p ipojena pomocí identifikátoru. K t mto tabulkám je možné zpravidla p ipojit pomocí relací další data poskytovaná nap . SÚ (po ty obyvatel apod.). Podrobn jší informace o poskytovaných datech je možné získat z metadat zveejn ných na internetových stránkách [5].
3.2.2
Vodohospodá ská data
3.2.2.1 Kartografická data Nejd ležit jším mapovým dílem v této oblasti je Základní vodohospodá ská mapa v m ítku 1:50 000 (ZVM 50), kterou po ídil Výzkumný ústav vodohospodá ský T.G.M. [10]. Tato mapa je k dispozici v podob papírové (analogové) a digitální (skenované papírové mapy bez georeferencování). Aktualizace mapy ZVM 50 byla ukon ena v roce 2002, kdy byla rovn ž zastavena její distribuce v papírové podob . V sou asné dob nahrazuje postupn ZVM 50 hydroekologický informa ní systém (HEIS) VÚV, resp. jeho sou ást, digitální mapové dílo ZABAVOD (Základní báze vodohospodá ských dat) v m ítku 1:10 000. ZABAVOD je tématickou vodohospodá skou nadstavbou topografického modelu ZABAGED (VÚV 2002). Dalšími významnými kartografickými díly jsou mapy obsahující údaje o historických povodních. Mapy jsou obvykle zpracovávány správci vodních tok , resp. povodí, obcemi, pop . orgány státní správy. Mapy mohou obsahovat údaje o rozsahu zaplaveného území, kóty hladiny, odhadnuté kulmina ní pr toky, apod. Tyto mapy vznikají zpravidla zakreslením uvedených údaj do stávajících mapových d l na základ leteckého a družicového snímkování a geodetických m ení v postižených oblastech. D ležitým podkladem jsou rovn ž mapy záplavových území zpracovávané jako sou ást dokumentace záplavových území p irozených a zvláštních povodní a studií odtokových pom r (SOP). 3.2.2.2 Hydrologická data Hydrologické podklady p edstavují negrafická data, která jsou však vázána k ur itému místu (m rný profil, úsek toku, apod.). Podle SN 75 1400 se pod pojmem hydrologické údaje rozumí data charakterizující hydrologické pom ry
- 17 (26) -
Hydroinformatika I · Modul 1
a režim vodních tok . Jedná se p edevším o údaje o vodních stavech, pr tocích, teplot vody, ledových jevech, ukazatelích jakosti vody, splaveninách, srážkách, výparu a geografických, resp. hydrografických vlastnostech povodí. Údaje se rozd lují na standardní a nestandardní. Standardní hydrologické údaje jsou zpracovávány v souladu s normou SN 75 1400. Jedná se o údaje o ploše povodí, dlouhodobých pr m rných srážkách, dlouhodobých pr m rných pr tocích, M-denních a N-letých pr tocích. Nestandardní údaje poskytuje HMÚ formou studií. Jedná se nap . o stanovení kulmina ních pr tok s N > 100, odvození tvar a objem povod ových vln, odvození pr tok v profilech, ve kterých není k dispozici pozorování, údaje o pr tocích v um lých vodních tocích, apod [4]. 3.2.2.3 Data o vodohospodá ských objektech D ležité jsou rovn ž informace o vodohospodá ských systémech, objektech a za ízeních. Data související s provozem jednotlivých objekt : • v povod ových plánech všech stup , • v manipula ních a provozních ádech vodních d l, • ve vyhodnocení záplavových území tok , • ve studiích odtokových pom r (SOP), • v technicko-provozní evidenci vodních tok . Povod ové plány jsou základními dokumenty ochrany p ed povodn mi, které slouží jako podklad pro koordinaci inností v p ípad povod ové situace v daném území. Manipula ní ád (M ) je soubor p edpis , zásad a sm rnic, schválených vodohospodá ským orgánem a upravujících nakládání s vodami z hlediska ú elného a hospodárného využití vody, ochrany a zlepšení její jakosti v souladu se zájmy ochrany životního prost edí. Krom informací o díle a jeho technických parametrech uvád jí M pravidla pro manipulaci s vodou na vodních dílech pro zajišt ní jeho požadovaných ú el a p i krizových situacích. M definuje pravidla manipulace tak, aby nedošlo k ohrožení bezpe nosti vodního díla a k p ekro ení stanovených mezních hodnot (nap . úrovn maximální hladiny, vypoušt ných množství, zne išt ní, apod.). Náležitosti M jsou dány TNV 75 2910. Provozní ád (P ) je souhrn p edpis , pokyn a dokumentace pro obsluhu a údržbu všech za ízení vodního díla, vydaných v rámci ízení jeho provozu. P íslušnou normou je TNV 75 2920. Krom pravidel pro b žný provoz a údržbu vodního díla (pokyny pro provoz, vodohospodá ská pozorování a m ení, bezpe nostní p edpisy, atd.) definuje P také provozní opat ení za mimo ádných, resp. krizových situací, jako jsou nap . povodn . Jedná se o opat ení, která zajistí bezpe nost provozu díla a dodržení požadavk na odb ry a pr toky stanovené manipula ním ádem. Záplavová území jsou administrativn ur ená území, která mohou být p i výskytu p irozené povodn zaplavena vodou. Záplavová území se stanovují na základ vyhlášky 236/2002 Sb. a TNV 75 2932.
- 18 (26) -
Vstupní data
Studie odtokových pom r (SOP) mají za úkol kvantifikovat odezvu území na p í innou srážku a identifikovat povodí i jeho ásti, kde vlastní povode vzniká. Výsledkem SOP jsou zpracované mapy odtokových pom r ve vybrané úrovni povodí a klasifikace t chto povodí z hlediska tvorby povrchového odtoku, náchylnosti k erozi, a tedy jejich potenciální nebezpe nosti. [4].
3.2.3
Data o pokryvu zemského povrchu
Data o pokryvu zemského pokryvu je možné získat nap . z databáze CORINE, kterou v R spravuje Ministerstvo životního prost edí. Tato databáze vznikla jako výstup z projektu CORINE Land Cover, který byl v R ešen v rámci regionálního programu PHARE pro životní prost edí. Celoevropský program CORINE je zam en na shromaž ování informací o životním prost edí na evropském kontinentu. Jednou z jeho aktivit je vytvo ení jednotné tématické mapy kategorií povrchu Evropy v m ítku 1:100 000. V tém všech evropských zemích je rozpracována nebo hotova digitální vektorová databáze tvo ená podle jednotné metodiky. Databáze Land Cover R v m ítku 1:100 000 byla vytvo ena kolektivem pracovník n kolika institucí pod koordinací firmy GISAT, Praha. Hlavním zdrojem dat pro tuto databázi byly družicové snímky obsahující data po ízená skenerem Landsat TM a pokrývající celé území R. Z t chto dat byly vytvo eny barevné obrazové p edlohy, geometricky transformované do mapové projekce vojenských topografických map S-42. Pro každý mapový list topografické mapy 1:100 000 byla provedena ru ní interpretace této p edlohy, p i níž byly zakresleny hranice jednotlivých druh povrchu. P itom bylo dodržováno pravidlo, že nejmenší mapovaná jednotka má plochu 25 ha a liniový útvar ší ku minimáln 100 m. Tyto hranice byly posléze digitalizovány, p evedeny do vektorového formátu a spojeny do jednotné celorepublikové databáze. Navíc byly provedeny obsahové kontroly napojení t chto hranic jak mezi jednotlivými mapovými listy uvnit eské republiky, tak i na jejích hranicích s podobným dílem sestaveným v okolních státech. Druhy povrch byly stanoveny skupinou expert tak, aby byly shodné pro v tšinu stát a p itom umožnily zmapovat i regionální specifika. Celá nomenklatura je pojata hierarchickým zp sobem a obsahuje t i podrobnostní úrovn , které jsou povinné ve všech zemích. Na této úrovni je ur eno 44 kategorií ozna ených t íciferným kódem. Databáze je uchovávána v digitální podob jako vektorový (land cover) a rastrový soubor (družicová data). Vektorová databáze land cover je tvo ena polygony s identifika ním kódem ozna ujícím druh povrchu. Na území eské republiky bylo identifikováno 29 t íd. Pr m rn se vyskytuje 800 polygon na jednom mapovém listu 1:100 000. Celá republiková databáze má datový objem p es 100 MB.
- 19 (26) -
Hydroinformatika I · Modul 1
3.2.4
Územn plánovací dokumentace
Jako podklad lze použít rovn ž územn plánovací dokumentaci (ÚPD): • velkých územních celk (ÚPD VÚC), • obcí. Kvalita ÚPD se zna n liší v závislosti na dob vzniku a zpracovateli. Dokumentace je po izována jak v digitální, tak analogové form . Prostorové vymezení jednotlivých jev v území m že být zna n nep esné a m že se lišit od skute ného stavu. Proto je vhodné ÚPD verifikovat nap . na základ ortofotomap, které mohou poskytnout mnohem p esn jší údaje. Vyhotovené územní plány nejsou co do obsahu jednotn zpracovávány, jelikož jsou vytvá eny s ohledem na možnosti a pot eby posuzovaného sídelního celku. Textová ást v p evážné v tšin p ípad územních plán je len na do následujících okruh : I. Základní údaje a) zadání, cíle ešení b) obsah dokumentace c) podklady II. ešení územního plánu a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)
vymezení ešeného území p edpoklady a podmínky vývoje sídelního celku urbanistická koncepce doprava technická infrastruktura ve ejn prosp šné stavby a zájmy vyhodnocení navrhované koncepce využití území limity území záv ry p ílohy
- 20 (26) -
Vstupní data Tab. 3.5 - ÚPD VÚC a obcí – základní údaje
Název dat :
ÚPD VÚC a obcí
Zdroj :
Krajské ú ady
Popis :
Územn plánovací dokumentace velkých územních celk a obcí
Metadata + další http://portal.uur.cz informace : Náhled :
3.2.5
Katastr nemovitostí
Katastrální mapy slouží p edevším pro pot eby katastru nemovitostí. Jsou grafickým podkladem pro ur ování právních vztah k nemovitostem a k ur ování dan z nemovitostí. Tato data v gesci ÚZK jsou z jednotlivých katastrálních ú ad centralizována v Zem m i ském ú adu (ZÚ je sou ást ÚZK), kde je možné je získat. Katastrální data jsou uložena ve 3 formách [3]: • rastrová podoba souboru geodetických informací (SGI); • vektorová podoba SGI; • databáze souboru popisných informací (SPI). SGI m že být k dispozici v analogové, rastrové i vektorové podob . Katastrální mapy jsou pro území R k dispozici v t chto m ítcích: • Mapy stabilního katastru (sáhové mapy – m ítko 1:2 880) jsou poz statkem mapování z dob Rakouska-Uherska. • Mapy eskoslovenského pozemkového katastru (novom ické mapy pop . mapy dekadického m ítka) mají základní m ítko 1:2 000, území s hustou zástavbou je zobrazováno v m ítku 1:1 000, oblasti s mén hodnotnými pozemky pak v m ítku 1:4 000. Nov jší mapy dekadického m ítka jsou soust ed ny p edevším v siln urbanizovaných lokalitách. V sou asné dob jsou k dispozici katastrální mapy v podob rastru v georeferencovaného v sou adnicích S-JTSK. Jako zdroj informací však velice rychle ztrácí aktuálnost a není možné je dopl ovat. Tento problém vy eší až
- 21 (26) -
Hydroinformatika I · Modul 1
používání digitální katastrální mapy (DKM) ve vektorové podob , která však v sou asné dob stále nepokrývá celé území naší republiky. Tab. 3.6 - Katastrální mapy – základní údaje
Název dat :
Katastrální mapy
Zdroj :
ÚZK – Katastrální ú ad
Popis :
Grafický podklad pro ur ování právních vztah k nemovitostem a k ur ování dan z nemovitostí
Metadata + další http://www.cuzk.cz informace : Náhled :
3.2.6
Registry
Mezi registry pat í p edevším Registr s ítacích obvod (RSO) a Registr ekonomických subjekt (RES). Registr s ítacích obvod RSO byl vytvo en pro ú ely s ítání lidu, dom a byt 2001 a od té doby se pr b žn aktualizuje. P edm tem registru jsou územní íselníky, územní identifikace a lokalizace všech prvk administrativního, technického, sídelního a statistického len ní státu, budovy a po ty byt . V atributech budov jsou zahrnuty jejich adresy. RSO poskytuje dva základní okruhy informací: •
•
popisného charakteru –
územní a adresní íselníky a jejich vazby,
–
budovy, íselné ady domovních ísel dle ástí obcí, popisy s ítacích obvod ,
–
územní strukturu okres a obcí (okres, obec, m stský obvod/ ást, ást obce, katastrální území, základní sídelní jednotka, s ítací obvod), po ty budov a byt v jednotlivých stupních t íd ní.
geografického charakteru – jedná se o tématické mapové vrstvy
- 22 (26) -
Vstupní data
–
hranic s ítacích obvod ,
–
defini ních bod budov s ísly popisnými i eviden ními,
–
defini ních bod názv ulic a ostatních ve ejných prostranství,
–
vše s atributy úplné územní identifikace a adres.
Novela zákona . 89/1995 Sb., o státní statistické služb zm nila postavení registru tak, že je registrem áste n ve ejným a to v oblasti íselník územních prvk , s ítacích obvod a budov s úplnou územní identifikací, lokalizací a atributy adres. Tab. 3.7 - RSO – základní údaje
Název dat : Zdroj : Popis :
RSO (Registr s ítacích obvod ) SÚ Registr s ítacích obvod . Obsahuje geografická i popisná data. Sou ástí je i ÚIR, který byl p vodn ve správ MMR.Od 10.3.2004 v souvislosti s p ípravou s ítání lidu 2010 p edán SÚ a slou en s RSO
Metadata + další in- http://www.czso.cz formace : SÚ. 2001 – Katalog geografických produkt dispozici na www stránkách SÚ Náhled :
Tab. 3.8 - RES – základní údaje
Název dat : Zdroj : Popis :
RES SÚ Registr ekonomických subjekt . Popisná data.
Metadata + další infor- http://www.czso.cz mace :
- 23 (26) -
(k
Hydroinformatika I · Modul 1
Registr ekonomických subjekt (RES) vedený statistickým ú adem podle §20 zákona .89/1995 Sb., o státní statistické služb , je v rozsahu stanoveném tímto zákonem ve ejným seznamem. Zápis do registru má pouze eviden ní význam. Ekonomické subjekty, kterými se rozumí právnické subjekty a fyzické osoby s postavením podnikatele, se do registru zapisují na základ údaj , které SÚ získal podle zvláštních zákon nebo podle zákona o státní statistické služb . Registr se pravideln aktualizuje a každé tvrtletí jsou k dispozici informace o po tu evidovaných subjekt podle vybraných základních t ídících hledisek. O základních charakteristikách podnik a podnikatel v R vypovídají dosud vydané publikace Do registru ekonomických subjekt se zapisují tyto údaje • identifika ní íslo, • obchodní firma (název), • u právnických osob sídlo, u fyzických osob místo podnikání, • územní identifikace sídla a místa podnikání, poštovní adresa, pop ípad telekomunika ní spojení, • p edm t podnikání nebo jiné innosti, • právní forma právnické osoby, • datum vzniku právnické osoby; u fyzické osoby datum vydání povolení nebo dokladu o registraci nebo zápisu oprav ujícího ji k podnikání, • datum a p í inu zániku právnické osoby; u fyzické osoby datum a p í inu zániku oprávn ní podnikat, • kategorie velikosti ekonomického subjektu, • sektor pro národní ú ty (za azení do klasifikace), • u fyzické osoby rodné íslo, • po et zam stnanc , • výše p íjmu (výnosu), • výše základního kapitálu nebo nada ního jm ní nebo kmenového jm ní, • vým ra obhospoda ované zem d lské a lesní p dy, • vým ra obhospoda ované orné p dy, • skute nost, zda subjekt skute n podniká, i nikoliv, • hodnota zboží p ijatého za p íslušné kalendá ní období z ostatních lenských zemí Evropských spole enství, • hodnota zboží odeslaného za p íslušné kalendá ní období do ostatních lenských zemí Evropských spole enství.
- 24 (26) -
Vstupní data
3.2.7
Ostatní podklady
V této kapitole jsou stru n popsána další data neuvedená v p edchozích odstavcích. Správci dalších tématických dat jsou dle [3] zejména Ministerstvo životního prost edí, Ministerstvo zem d lství a Ministerstvo dopravy a spoj a jejich resortní organizace. Geologická data spravují Geofond R a GÚ, ekologická data eský ekologický ústav ( EÚ), dobývací prostory eský bá ský ú ad ( BÚ), lesnická data Ústav pro hospodá skou úpravách les (ÚHÚL) a Lesy eské republiky, s.p., silni ní údaje poskytuje Silni ní databanka v Ostrav , archeologická nalezišt pak Agentura ochrany p írody a krajiny (AOPK). Typická m ítka zpracování dat se pohybují od 1:500 000 do 1:50 000, podrobn jší data jsou zpracovávána p edevším v rámci konkrétních územn omezených projekt . Mezi speciální projekty pat í nap íklad krajinotvorné programy zpracované Ministerstvem životního prost edí. Ucelený p ehled o zpracovaných datech v rámci tohoto resortu podává vydaný metainforma ní systém MŽP [8]. P i dopl ování místních údaj jsou nezastupitelným zdrojem informací poch zky a místní šet ení.
- 25 (26) -
Hydroinformatika I · Modul 1
4
Záv r
4.1
Shrnutí
Absolvováním obsahu tohoto modulu jste získali p edstavu o pojmu hydroinformatika a možnostech jejího využití v praxi. K informacím v kapitole v nované vstupním dat m se budete pr b žn vracet b hem ešení úkol v dalších modulech. Zejména v rámci modulu 4, který je v nován geografickým informa ním systém m (GIS).
4.2
Studijní prameny
4.2.1
Seznam použité literatury
[1]
Odgaard, A.J. Trends and Current Developments in Hydrulics Engineering. Workshop on Integrated Water Resources Management. Hsinchu, Taiwan 2001.
[2]
Rapant, P. Pracovní návrh první ásti výkladového slovníku pro oblast geoinformatiky. Geoinfo 2/2001.
[3]
Langr, J. Geografická data. Geoinfo 1/2001.
4.2.2
Seznam dopl kové studijní literatury
[4]
íha, J. a kol. Riziková analýza záplavových území. CERM, Brno 2005.
4.2.3
Odkazy na další studijní zdroje a prameny
[5]
eský ú ad zem m i ský http://geoportal.cuzk.cz
a
katastrální
( ÚZK)
[6]
eský statistický ú ad ( SÚ) - http://www.czso.cz
[7]
eská asociace pro geoinformatiku (CAGI) - http://gis.vsb.cz/midas
–
[8]
Ministerstvo životního prost edí (MŽP) - http://mis.env.cz
[9]
Vojenský topografický ústav - http://www.army.cz/acr/geos/
[10]
Výzkumný ústav vodohospodá ský T. G. Masaryka - http://www.vuv.cz
- 26 (26) -
