Využití letecké fotogrammetrie pro sledování vývoje agrárních valů a teras Jitka ELZNICOVÁ
Abstract In the cultural landscape, the hedgerows and terraces became a biotope rich for various species. Main interest of this paper is to show partial results of the project MZE QH 82126 „Establishment of landscape, hydrological and productional harmonization of hedgerows and terraces for diversification of activities in countryside“. The remote sensing and GIS methods were used for identification and changes of hedgerow vegetation during the 20th century. An influence of slope grades on changes in vegetation of hedgerows was investigated too.
Klíčová slova: agrární valy, GIS, letecké snímky, analýza dat Key words: hedgerows, GIS, aerial photographs, data analyse
1
Úvod
Vliv klimatických změn lze sledovat pomocí řady historických leteckých snímků. Na nich je možné vidět nejen vlivy zásahu člověka do krajiny, ale též vlivy vlhkosti či složení půdy, které se zobrazují odlišným tónem barvy. (Gál 1965) Na snímcích je možné často pozorovat stopy starých vodních toků, dávno přeorané cesty, podzemní drenáže (viz obr. 1) apod.
Obr. 1
Detail leteckého snímku z roku 1985 z Osoblažského výběžku s ukázkou podzemní drenáže. (Prchalová 2006)
1
2
O projektu
V současné době se na FŽP UJEP řeší druhým rokem projekt MZE (QH 82126) „Zajištění harmonizace krajinotvorné, hydrologické a produkční funkce valů a teras pro diverzifikaci aktivit na venkově“, jehož záměrem je stanovit rozšíření a význam agrárních valů v krajině. Projekt si klade za cíl analýzu jednotlivých složek valů a jejich funkce s důrazem na zachování biodiverzity, protierozní funkce a následně význam pro zemědělství. V rámci projektu je řešena problematika rozmístění vegetace vázané na valy a jejich změna v období 20. století za použití nástrojů DPZ a GIS. Více lze nalézt na internetových stránkách projektu: fzp.ujep.cz/projekty/QH82126. Pro řešení projektu byla vybrána modelová území severozápadních Čech, kde se vyskytují agrární valy. Jednalo se o stěžejní lokality: okolí vrchu Oblík a část Verneřického středohoří, kde již řadu let probíhá botanický průzkum a nově lokality u Libouchce a Adolfova v Krušných horách.
3
Metodika
Hodnocení změn rozmístění vegetace na agrárních valech či terasách (dále jen valech) se provádí pomocí nástrojů GIS porovnáním historických leteckých snímků z roku 1938, popř. 1946 (poskytl VGHMÚr Dobruška) se současnými ortofoty z roku 2002 (poskytl GEODIS BRNO, spol. s r. o). Rekonstrukcí tvaru, velikosti a polohy předmětů z leteckých fotografických snímků se zabývá fotogrammetrie. (Gál 1965) V rámci projektu bylo zpracováno celkem 32 archivních snímků, které byly ortorektifikovány za použití programu Leica Photogrammetry Suite 8.7. Při zpracování leteckých snímků záleží na přesné interpretaci. Podrobně se metodou fotointerpretace, jež zkoumá předměty a jevy zobrazené na leteckých snímcích a na základě vztahů mezi nimi usuzuje i na ty předměty a jevy, které na nich zobrazeny nejsou, zabýval Čapek (1978). Postup zpracování historických snímků a následná vektorizace agrárních valů v programu ArcGIS 9.1 je uvedena v práci Elznicové (2008).
Obr. 2
Ukázka vektorizovaných agrárních valů modelové oblasti Verneřicka
2
Ze získaných dat byla provedena analýza agrárních valů. V prvé řadě je možné zjistit rozložení a procentuální zastoupení valů vůči ostatním krajinným prvkům modelových oblastí. Dále je možné sledovat vývoj agrárních valů. Při analýze je brán ohled i na další faktory, jako např. vliv sklonitosti území na výskyt a zachování valů. Pro hodnocení byla použita tabulka tříd sklonitosti dle Skleničky (2003). Pro zobrazení reálné krajiny v čase se využívá geovizualizací (obr. 4). Jak uvádí Svatoňová (2005), krajinu lze zobrazit nejen trojrozměrně, ale též lze vytvářet čtyřrozměrná videa simulovaných průletů.
4
Výsledky
4.1
Zastoupení agrárních valů v krajině
V rámci projektu byla podrobně zpracována oblast Verneřicka, na jejímž území se vyskytuje ca 3 % valů (obr. 3). Celková rozloha oblasti činí ca 2 808 ha. Pro detailní hodnocení byly vektorizovány ostatní krajinné prvky. Byly sledovány krajinné prvky: les; roztroušená zeleň, liniová zeleň a křoviny; zástavba; agrární valy; vodní plochy a ostatní plochy. Kategorie „ostatní“ zahrnuje krajinné prvky jako jsou pole, louky, pastviny a místní komunikace, které nebyly detailně sledovány. Při vyhodnocení byl do kategorie „ostatní“ přidán i prvek vodní plochy, neboť jeho výskyt v dané oblasti byl zanedbatelný (1 ha).
Obr. 3
Zastoupení sledovaných krajinných prvků valů na území Verneřicka
3
4.2
Vývoj agrárních valů
Zpracované letecké snímky již sami o sobě poskytují názornou představu a vývoji krajiny. Na obrázku 4 je názorná ukázka vývoje území. Je zde zobrazena krajina z roku 1938 (1) a současný stav (2). Pomocí vektorizované vrstvy s údaji, o jaký typ valu se jedná, je možné zobrazit též vývoj agrárních valů (3).
Obr. 4
Území severně od obce Velké Stínky. Porovnání leteckého snímku z roku 1938 (1) s rokem 2002 (2) a vývoj agrárních valů v letech 1938-2002 (3).
Díky vektorovým datům lze vývoj vegetace na agrárních valech též kvantifikovat. V oblasti Verneřicka došlo k zániku pouze 8,5 % z celkové plochy valů a to především na místech s nízkým sklonem, které byly vhodné pro zemědělské využití, jak bylo prokázáno v následující analýze. Dochovalo se 30,1 % původních agrárních valů a teras z minulosti. Během let došlo k nárůstu vegetace na těchto valech a tím i ke zvětšení plochy vegetace vázané na valy (46 %). Součástí souvislých křovin nebo lesa se stalo 15,4 % valů.
4
4.3
Vliv skolnitosti na agrární valy
V minulosti se agrární valy vyskytovaly nejčastěji na svazích mírných až středních, méně na vysokých. V součastnosti se agrární valy nejvíce vyskytují na středních svazích, dále též na mírných a méně na vysokých svazích, jak je zobrazeno na obrázku 5.
Obr.5
Procentuální výskyt valů v závislosti na sklonitosti terénu v minulosti (rok 1938) a současnosti (2002)
Po provedení alanýzy vlivu sklonitosti na zachování agráních valů lze konstatovat, že 71,4 % zaniklých valů se nacházelo na rovině (sklon do 3°) či mírném svahu (sklon do 7°). Souvisí to s možností využívat dané plochy pro zemědělskou činnost, jak je názorně vidět na obrázku 4. Agrární valy mezi poli byly během sledovaného období odstraněny.
5
Závěr
V současné době jsou agrární valy vnímány pouze jako krajinný prvek, ačkoliv plní řadu dalších funkcí. Přínosem projektu je především komplexní řešení doposud prakticky neřešené problematiky agrárních valů z pohledu botanického, krajinářského, hydrologického a ekonomického. S použitím metod DPZ a GIS je analyzována vegetace vyskytující se na valech ve 30. letech 20. stol. a na počátku 21. stol. Podrobné hodnocení výskytu valů bylo provedeno na modelové oblasti Verneřicka. Analyzováno bylo zastoupení valů vůči ostatních krajinným prvkům. Z celkové rozlohy oblasti (ca 2 808 ha) valy tvořili 3% plochy. Hodnocení vývoje krajiny včetně výskytu a změn valů lze provést přímo porovnáním historických leteckých snímků se současnými. Většina valů byla zachována a díky současné nižší intenzitě zemědělské činnosti došlo k nárůstu vegetace na valech. Pomocí analýzy vlivu sklonitosti na výskyt valů bylo zjištěno, že většina zaniklých valů se nacházela na rovině či mírném svahu, takže v době intenzifikace zemědělství byly tyto valy odstraněny. V současnosti se valy nacházejí převážně na mírných, středních až vysokých svazích.
5
6 Literatura ČAPEK, R. (1978): Dálkový průzkum Země a fotointerpretace z hlediska geografa. I. a II. díl, UK Praha, 279 p. ELZNICOVÁ, J. (2008): Zpracování archivních leteckých snímků pro identifikaci změn rozšíření agrárních valů během 20. století. - Severočes. Přír., Litoměřice, 39: 1522. ESRI inc. (2004): Referenční příručka programu 3D Analyst. ESRI, Redlands USA ESRI inc. (2004): Referenční příručka programu ArcMap. ESRI, Redlands USA GÁL P. (1965): Fotogrammetria. - Slovenské vydavateľstvo technickej literatúry, Bratislava, 600 s. LEICA GEOSYSTEMS GIS & MAPPING (2001): Referenční příručka programu IMAGINE OrthoBASE. - ERDAS, Atlanta, Georgia, 548 s. PRCHALOVÁ, J. (2006): Použití metod GIS pro analýzu vývoje krajiny - využití archivních leteckých snímků. – Ms, 104 s. [Disertační práce], Institut geoinformatiky, VŠB – TU Ostrava. SKLENIČKA, P. (2003): Základy krajinného plánování. – Praha: 321 p. SVATOŇOVÁ H. (2005): Rekonstrukce a geovizualizace historického využívání krajiny českých zemí. In: Geografické aspekty středoevropského prostoru. 13. mezinárodní konference. MU Brno, Brno, září, CD-ROM: 90-97.
Poděkování: Článek vznikl s podporou ministerstva zemědělství v rámci podpory udržitelného rozvoje venkova (venkovského prostoru): projekt č. QH 82 126 (Zajištění harmonizace krajinotvorné, hydrologické a produkční funkce agrárních valů a teras pro diverzifikaci aktivit na venkově).
Adresa autora: Ing. Jitka Elznicová, Ph.D., Fakulta životního prostředí Univerzity J. E. Purkyně v Ústí nad Labem, Králova výšina 7, 400 96 Ústí nad Labem,
[email protected]
6
