Ke studiu vývoje struktury krajiny byly použity mapy historických vojenských mapování, resp. I. vojenského mapování (1764 - 1768), II. vojenského mapování (1836 - 1840) a III. vojenského mapování (1876 - 1879). Mapové listy byly k dispozici v naskenované podobě ve formátu tiff, které bylo tak nutné zgeoreferencovat a zdigitalizovat.
Georeferencování starých map
Georeferencování byla jedním z nejtěžších úkolů, a to zvláště u I. vojenského mapování, které nemá matematický základ. Proto byla provedena ručně pomocí vlícovacích bodů. Nejdříve však bylo nutné jednotlivé mapové listy ořezat a spojit v jeden celek, protože v případě transformace samostatných listů by díky nepřesnosti map na sebe poté nenavazovaly. Ořezání a následné spojení listů proběhlo v programu GIMP 2.4.5. Jako podkladová data byl použit ZABAGED, georeferencování proběhlo v programu ArcGIS 9.x. Transformace do souřadného systému byla provedena několikrát, protože zde byly značné odchylky. Finální verzí byla transformace prvního stupně (afinní) s použitím čtyř vlícovacích bodů, které byly zvoleny tak, aby byly co nejvíce na okrajích daného území, ale zároveň bylo podmínkou, aby zde byl jasně identifikovatelný a polohově nezměněný objekt jak na mapě I. vojenského mapování, tak i v současnosti. Nejlépe se osvědčily kostely a křižovatky cest. Díky absenci právě geometrických základů těchto map byly stále nemalé odchylky v poloze objektů od skutečnosti, celková chyba tak činila 582,7 metrů.
Transformace II. vojenského mapování byla již o mnoho jednodušší. Jelikož toto mapování bylo provedeno na základě předchozí triangulace, bylo použito Cassinni-Soldnerovo zobrazení, a proto je již možná transformace pomocí globálního klíče. Tento problém řešili odborníci z ČVUT v Praze, kteří vyvinuli software MATKART, jež po zadání mapového listu vypočítá souřadnice jeho rohů, a který byl použit i v této práci.
Georeference III. vojenského mapování byla podobná jako u předchozího. Podle známého kladu listů byly zjištěny zeměpisné souřadnice rohů zájmových mapových listů. Opět zde byl použit sw MATKART, ale nyní již pouze na převod zeměpisných souřadnic na Besselově elipsoidu do Křovákovy projekce
Digitalizace starých map a tvorba současného land use/land cover
Digitalizace I. vojenského mapování byla v zásadě jednoduchá. Znakový klíč je prostý, jednotlivé plochy využití půdy jsou odlišeny barevně a v některých případech i rastrem (např. lesy, vinice). Interpretační klíč byl řešen na základě výzkumu Univerzity Jana Evangelisty Purkyně (UJEP) v Ústí nad Labem, která se touto problematikou zabývala do hloubky.
U II. vojenského mapování byl převod do digitální formy obdobný. Opět je interpretační klíč k dispozici od UJEP v Ústí nad Labem, dále se bylo možné orientovat podle uveřejněných map II. vojenského mapování na webu, kde bylo možno ihned srovnat tehdejší mapy se současným stavem.
Nejsložitější digitalizace byla u III. vojenského mapování. U těchto map nebyl k dispozici přesný znakový klíč, přesto ale byly kategorie vcelku snadno identifikovatelné. Problém nastával v rozdílných legendách oproti předchozím dvěma mapováním. III. vojenské mapování bylo totiž mnohem podrobnější, a tak bylo nutné některé kategorie sloučit či vynechat pro porovnatelnost jednotlivých období.
Aktuální LU/LC k roku 2007 byl převzat od diplomantky řešící stejné území v témže roce. Byl vytvořen na podkladě barevné ortofotomapy, která byla vyhotovena na základě leteckých měřičských snímků a který byl v nejasnostech doplněn terénním výzkumem. U aktuálního LU/LC došlo pak ke sjednocení kategorií tak, aby byly srovnatelné s historickými mapováními. Přehled všech kategorií uvádí tab. č. 1.
Pro úplnost je ještě nutno uvést, že LU/LC tvoří pouze kategorie, které jsou řešeny jako polygony. Liniové znaky, tj. cesty a vodní toky, byly digitalizovány pro doplňující analýzy.
| I. vojenské mapování | II. vojenské mapování | III. vojenské mapování | aktuální stav |
|---|---|---|---|
| Zastavěná plocha | Zastavěná plocha | Zastavěná plocha | Zastavěná plocha |
| Orná půda | Orná půda | Orná půda | Orná půda |
| Trvalý travní porost | Trvalý travní porost | Trvalý travní porost | Trvalý travní porost |
| Vinice | Sady a zahrady | Sady a zahrady | Sady a zahrady |
| Les | Vinice | Vinice | Vinice |
| Vodní plocha | Les | Les | Les |
| - | Vodní plocha | Vodní plocha | Vodní plocha |
| - | Bažiny a mokřady | Bažiny a mokřady | Bažiny a mokřady |
| - | - | - | Ostatní plochy |
| I. vojenské mapování | II. vojenské mapování | III. vojenské mapování | aktuální stav |
|---|---|---|---|
| Státní cesta | Státní cesta | Státní cesta | Dálnice |
| Polní/lesní cesta | Polní/lesní cesta | Polní/lesní cesta | Hlavní silnice |
| Vodní tok | Železnice | Železnice | Vedlejší silnice |
| - | Vodní tok | Vodní tok | Polní/lesní cesta |
| - | - | - | Železnice |
| - | - | - | Vodní tok |
Analýzy změn LU/LC v GIS a výstup prostorových dat
U I. vojenského mapování jsou vzhledem k absenci jakýchkoli matematických základů chyby v geometrii objektů i po georeferenci tak značné, že jej nelze použít do výsledných analýz. Toto mapování slouží jako hezký příklad toho, jak krajina vypadala v našich zemích v 18. století, nicméně nelze jej použít ke zpracování v GIS a k exaktním výpočtům. Aby byl získán alespoň přibližný obraz krajiny celého povodí, bylo zvětšeno toto území o chybu při georeferenci (tj. 582,7 m) kvůli ztrátám na okrajích území. Právě pro nepoužitelnost I. vojenského mapování pro prostorové analýzy je jediným mapovým výstupem LU/LC povodí Trkmanky zvětšený o chybu při georeferenci, lze jej ovšem použít pro další numerické výpočty, je třeba ale vždy pracovat pouze s relativními hodnotami.
U II. a III. vojenského mapování a aktuálního stavu již problém s geometrií není, a proto je již možné provádět různé prostorové analýzy změn krajiny. Sledovanými transformacemi krajiny byly rozdíly ve využití země mezi II. a III. vojenským mapováním a potom porovnání III. vojenského mapování se současností. Tímto způsobem je možné sledovat změny, které probíhaly mezi jednotlivými mapováními a ty následně srovnat se současným stavem. Mapovými výstupy pak jsou jednotlivé mapy využití ploch z těchto období (II. vojenské mapování, III. vojenské mapování, současnost), dále několik map změn LU/LC a mapa persistentních ploch (tj. ploch, jejichž využití je v současnosti stejné jako u II a III. mapování). Mapové výstupy jsou ještě doplněny četnými numerickými výpočty v podobě tabulek a grafů.
Ekologické zhodnocení vývoje krajinné struktury
K ekologickému zhodnocení vývoje krajinné struktury bylo vypočítáno několik charakteristik. V prvé řadě byla kvantifikována ekologická stabilita daného území ve sledovaných obdobích pomocí koeficientu ekologické stability. Dále byla provedena analýza persistence ploch využití krajiny v několika časových horizontech. Dalšími krajinně – ekologickými indexy byly indexy změny ploch, indexy krajinné metriky, resp. indexy velikosti a tvaru ploch, délky hraničních linií mezi jednotlivými kategoriemi využití ploch a jejich celkové délky a nakonec indexy prostorového uspořádání (rozptýlenosti) plošek.