Luboš KRUMPOLEC (Lubos.k@centrum.cz)

Vedoucí práce: RNDr. Michal Bíl, PhD.

Olomouc 2008

Cílem této diplomové práce je zjištění vlivu rozdílných rozměrů buněk vstupního rastru nadmořských výšek a rozdílného geologického podloží na hodnoty odvozených morfometrických charakteristik 3D modelu. V práci budou srovnávány digitální modely reliéfu z několika míst v horských oblastech České republiky a bude zjišťováno, jaké zde existují rozdíly s důrazem na geologické podloží v daných oblastech.

Pro potřeby této práce byly vybrány tři různé lokality o přibližně stejné rozloze – kolem 20 km². Jedná se o tři různá území podobného charakteru nacházející se v horských oblastech České republiky. Ve všech třech případech se jedná o horní toky vodních toků. Všechna zájmová území (Bystřička, Horní Olšava i Rokytenka) se nacházejí ve Zlínském kraji. Jejich polohu v rámci kraje ukazuje následující mapka.

Jedná se o povodí horního toku říčky Bystřičky, jehož celková rozloha je 20,9 km². Toto území se nachází jihovýchodně od obce Chvalčov. Na západ od této lokality leží známé poutní místo sv. Hostýn. Zájmové území je dostupné po komunikaci č. 437 od obce Bystřice pod Hostýnem směrem na Vsetín. Území je převážně zalesněno.

Na část území zasahuje Přírodní park Hostýnské vrchy, nachází se zde i přírodní památky Na Jančích, Smrdutá a Obřany. Administrativně patří pod Zlínský kraj a nachází se v severovýchodní části okresu Kroměříž.

V tomto případě je zájmové území vymezeno jako povodí horního toku Horní Olšavy o rozloze 23,3 km². Nachází se asi 9 km severovýchodně od Luhačovic a asi 6km jižně od Vizovic. Leží zde obce Sehradice a Slopné, částečně také Dolní Lhota a Loučka. Prochází zde komunikace III/4921 z Luhačovic směrem na Vizovice.

Nacházejí se zde četné louky a pastviny. Část území na jihovýchod od obcí Sehradice a Slopné náleží do CHKO Bílé Karpaty. Území je součástí mikroregionu Luhačovské zálesí. Administrativně spadá pod Zlínský kraj, územně pod okres Zlín.

Toto území je vymezeno jako povodí horního toku říčky Rokytenka a jeho celková rozloha činí 21,5 km². Nachází se asi 7 km jihovýchodně od obce Vsetín a prochází zde komunikace III/4915 od Vsetína směrem na Slušovice.

V údolí Rokytenky leží obec Liptál, která mimo jiné získala titul Obec roku ČR 2006. Převážná část území je pokryta lesy a pastvinami. Administrativně tato oblast patří pod Zlínský kraj, územně do okresu Vsetín.

Bystřička - geomorfologická regionalizace

systém - Alpsko-Himalajský

subsystém - Karpaty

provincie - Západní Karpaty

subprovincie - Vnější západní Karpaty

oblast - Západní Beskydy

celek - Hostýnsko-vsetínská hornatina

podcelek - Hostýnské vrchy

Hostýnsko-vsetínská hornatina se skládá ze dvou částí. Na západě ji tvoří Hostýnské vrchy a východní část pak Vsetínské vrchy. Horní tok Bystřičky se nachází v severozápadní části Hostýnských vrchů. Minimální nadmořská výška tohoto zájmového území je 325,98m n.m., maximální dosahuje hodnoty 851,98m n.m..

Hostýnské vrchy jsou hornatina budovaná především paleogenními flyšovými pískovci a jílovci. Soustava hřbetů je zde převážně ve směru SV - JZ. Hřbety jsou vázány převážně na souvrství s převahou pískovců, údolí a sedla jsou založena spíše v jílovcích.

Horní Olšava - geomorfologická regionalizace

systém - Alpsko-Himalajský

subsystém - Karpaty

provincie - Západní Karpaty

subprovincie - Vnější západní Karpaty

oblast - Slovensko-moravské Karpaty

celek - Vizovická vrchovina

Vizovická vrchovina je členitá vrchovina v severozápadní části Moravsko-slovenských Karpat. Je budována převážně zvrásněnými horninami račanské a bystrické jednotky magurského flyše, omezeně pak mezozoickými a neogenními sedimenty a neovulkanity.

Reliéf je závislý na odolnosti a úložných poměrech hornin příkrovové struktury. V kvartéru zde probíhala intenzivní modelace. Nadmořské výšky se na tomto území pohybují v rozmezí 300 m n.m. a 643,5m n.m.

Rokytenka - geomorfologická regionalizace

systém - Alpsko-Himalajský

subsystém - Karpaty

provincie - Západní Karpaty

subprovincie - Vnější západní Karpaty

oblast - Západní Beskydy

celek - Hostýnsko-vsetínská hornatina

podcelek - Hostýnské vrchy

(Zdroj: http://mesta.turistik.cz/liptal.htm)

Povodí horního toku říčky Rokytenky se nachází v jihovýchodní části Hostýnských vrchů, jihozápadně od města Vsetín. Nejníže položený bod na tomto území má nadmořskou výšku 396m n.m., naopak maximální nadmořský výška zde dosahuje hodnoty 651m n.m.

Hydrologické členění povodí

- povodí III. řádu - Bystřička

- povodí II. řádu - Moštěnka

- povodí I. řádu - Morava

Bystřička pramení poblíž Holého vrchu. Teče kolem Obřan, Pod prašivým bukem se spojuje s dalšími prameny a následně protéká Chvalčovem k městu, jemuž dala jméno - Bystřice pod Hostýnem. Dále pak Rychlovem, Křtomilí, Lipovou do Dřevohostic, u Dřevohostic přijímá Vitonický (Blazický) potok a dále teče do Domaželic, Čech a Prus do Moštěnice. Zde se vlévá z levé strany do Moštěnky. Ta se pak vlévá u Kroměříže zleva do Moravy.

Horní Olšava (Šťavnice, Ščavnica)

Hydrologické členění povodí

- povodí III.řádu - Horní Olšava

- povodí II. řádu - Olšava

- povodí I. řádu - Morava

Horní Olšava pramení na Valašskokloboucku severně od obce Slopné pod kopcem Klokočí (662 m n.m.). Je nazývaná také Šťavnice nebo Ščavnica. Protéká Luhačovickým údolím a před Uherským Brodem se zprava vlévá do Olšavy.

Hydrologické členění povodí

- povodí III. řádu - Rokytenka

- povodí II. řádu - Bečva

- povodí I. řádu - Morava

Říčka Rokytenka pramení východně od obce Liptál. Při průtoku touto obcí se do ní vlévají další bezejmenné přítoky. Pokračuje severovýchodním směrem, kde protéká obcí Lhota u Vsetína a poté Rokytnicí. Přímo ve Vsetíně se pak zleva vlévá do Bečvy.

Pro území Bystřičky, Horní Olšavy i Rokytenky je geologický podklad velmi podobný. Je budován převážně třetihorními paleogenními sedimenty flyšového pásma Západních Karpat (magurský flyš). Nejstarší flyšové horniny, které se zde vyskytují, vznikaly v období svrchní křídy (tj. asi před 65,5 mil. let). Nejmladší zde zastoupené flyšové horniny pak vznikly v období oligocénu (tj. asi před 1,8mil. let). V zájmovém území jsou zastoupeny jednotkou račanskou. Sedimenty flyšového pásma se vyznačují specifickými znaky, které je odlišují od ostatních usazenin.

V době ukládání těchto vrstev nebyla mořská sedimentační oblast klidná, což se projevilo rychlým monotónním střídáním jemných usazenin (břidlic, jílovců) s usazeninami hrubozrnnými (pískovci až slepenci). Během alpínské ontogeneze, zejména v kenozoiku, se jednotky flyšového pásma postupně přesunuly ve formě příkrovů k SZ přes horniny staršího podloží. Na území Bystřičky, Horní Olšavy i Rokytenky se nacházejí taktéž kvartérní sedimenty, jejichž vznik se datuje do pleistocénu a holocénu. Jedná se zejména o štěrky a také o hlinité, písčité a pestré smíšené sedimenty.

Dochází zde také k četným sesuvům zemského povrchu. Svážné pohyby jsou podmíněny střídáním vrstev pískovců a jílovitých břidlic. Většinou sjíždějí jen svahové sutě a zvětraliny, méně často celá souvrství nebo vrstevní komplexy.

Flyš na tomto území tvoří zpevněné sedimenty. Vyskytuje se zde převážně jílovec a pískovec, zastoupen je i slepenec a silicit. Jedná se o marinní sedimenty, které vznikaly ve spodní a svrchní křídě, paleocénu, eocénu a oligocénu. Minerální složení je drobové, arkózové, glakonitické, polymiktní, organodentritické a je zde i křemen. Více či méně zde zasahuje osm různých souvrství. Plošně nejrozsáhlejší je zastoupeno souvrství soláňské (42% z celého území Bystřicky), dále pak souvrství zlínské (8,5%), chvalčovské (1,4%), kaumbergské (0,9%), krosněnské (0,2%), gault flyš (0,01%), menilitové (0,45%) a podmenilitové (0,01).

soustava - Karpaty

oblast - flyšové pásmo

region – magurská a vnější skupina příkrovů

jednotka – račanská a předmagurská jednotka

Kvartérní sedimenty se nacházejí na 46% území. Jedná se o nezpevněné sedimenty – hlína, písek, štěrk a kameny. Počátek vzniku těchto sedimentů spadá do pleistocénu a holocénu.

soustava - Český masiv - pokryvné útvary a postvariské magmatity

oblast - kvartér

Flyšové horniny tvoří zpevněné sedimenty, zejména pak jílovec, pískovec a místy se zde vyskytuje i slepenec. Minerální složení je drobové, arkózové, místy se vyskytuje křemen. Tyto horniny se utvářely v eocénu, oligocénu a paleocénu. Jedná se o marinní sedimenty. Souvrství jsou zde zastoupena celkem dvě – zlínské (68% rozlohy celého zájmového území Horní Olšavy) a také belovežské (0,2%).

soustava - Karpaty

oblast - flyšové pásmo

region - magurská skupina příkrovů

jednotka - račanská jednotka

Kvartérní horniny na území Horní Olšavy tvoří nezpevněné sedimenty. Jedná se zejména o štěrky a také o hlinité, písčité a pestré smíšené sedimenty, jejichž vznik se datuje do období holocénu. Kvartér tvoří 32% z celého území.

soustava - Český masiv - pokryvné útvary a postvariské magmatity

oblast - kvartér

Na území Rokytenky je geologické podloží pestré nejméně. Flyšové horniny zde utvářející zpevněné sedimenty a zastupují je zde jílovce a pískovce drobového a glaukonitického minerálního složení. Vznik těchto hornin se datuje do eocénu, a oligocénu. I v tomto případě se jedná o marinní sedimenty. Souvrství jsou zde zastoupeno jediné - zlínské. Tvoří přibližně 74% území Rokytenky.

soustava - Karpaty

oblast - flyšové pásmo

region - magurská skupina příkrovů

jednotka - račanská jednotka

Kvartérní nezpevněné sedimenty tvoří hlína, písek a štěrk pestrého složení. Tyto sedimenty pocházejí z holocénu.

soustava - Český masiv - pokryvné útvary a postvariské magmatity

oblast - kvartér

Jako vstupní data obsahující výškopis byly použity vrstvy s vrstevnicemi. Všechny použité vrstvy pocházejí z DMÚ 25 (Digitální model území 1:25 000). Jedná se o součást Vojenského informačního systému, který byl původně pro potřeby Armády České Republiky vytvořen v Toposlužbě AČR, jmenovitě ve VTOPÚ Dobruška. Informační obsah v podstatě odpovídá topografické mapě 1:25 000 (TM-25). Základní polohová přesnost je zde řádově do 10m. Dílo je vyhotoveno v souřadnicovém systému S-42. Data jsou ve formátu shapefile. Území Bystřička se nachází na dvou mapových listech, konkrétně M-33-96-D-c a M-33-96-C-d. Území Horní Olšava se pak rozkládá na čtyřech mapových listech, a to konkrétně M-33-108-D-a, M-33-108-D-b, M-33-108-B-c a M-33-108-B-d. Území Rokytenka se rozkládá kompletně celé v rámci jednoho mapového listu M-33-108-B-b. Vrstevnice zde jsou v intervalu po 5-ti metrech. Ze stejného zdroje byly použity i údaje o říční síti a nacházejí se na stejných mapových listech jako vrstevnice.

Protože samotná vrstva výškopisu ve formě vrstevnic se pro sestavení digitálního modelu reliéfu ukázala jako nedostačující, pro každé území byla vytvořena dodatečně ještě bodová vrstva obsahující taktéž informace o výškopisu. Tyto vrstvy byly vytvořené ruční digitalizací. Zachycují vrcholové body a další body zpřesňující průběh hřbetnic a údolnic. Jsou ve formátu shapefile. Všechny výše uvedené vrstvy jsou v souřadnicovém systému S-42. V případě území Bystřičky bylo tímto způsobem vytvořeno a doplněno nadmořskou výškou celkem 438 výškových bodů, na území Horní Olšavy 324 výškových bodů a na území Rokytenky 157 výškových bodů. Jejich počet byl dán různou výškovou členitostí jednotlivých území.

Geologická data byla získána z digitalizovaných geologických map v měřítku 1:50 000. Základní polohová přesnost je zde brána řádově do 50m. Jedná se o mapy zakryté, takže je zde zobrazen i kvartér. Je zde použit souřadnicový systém S-JTSK. Tato data jsou ve formátu shapefile. Pro území Bystřička byly použity mapové listy 25-14 Valašské Meziříčí a 25-32 Zlín. Pro území Horní Olšava mapový list 25-34 Luhačovice. Území Rokytenky se celé nachází na mapovém listu 25 – 32 Zlín.V atributové tabulce však zcela chyběl popis geologických jednotek, což bylo třeba doplnit podle identického mapového listu papírové geologické mapy. Tímto způsobem byly popsány všechny jednotky, které zasahují do zájmových území. Toto bylo provedeno v prostředí programu ArcView GIS 3.2 .

Bylo také nutné vytvořit vrstvy vymezující zájmová území Bystřička, Horní Olšava a Rokytenka. Hranice zájmových území byla vytvořena ruční digitalizací na základě vymezení povodí jednotlivých vodních toků. Při tvorbě těchto vrstev se vycházelo z vrstvy obsahující vrstevnice a z vrstvy zobrazující říční síť. Obě takto vzniklé vrstvy byly uloženy ve formátu shapefile. Toto opět proběhlo v prostředí programu ArcView GIS 3.2 .

Jak už bylo výše uvedeno, zdrojem výškopisných dat a údajů o říční síti je DMÚ 25. Zde je použito souřadnicového systému S-42. Geologická data však byla zhotovena v souřadnicovém systému S-JTSK. Toto bylo nutné sjednotit. Jako výsledný byl vybrán souřadnicový systém S-42 a do něj byla veškerá geologická data převedena. Tento převod byl proveden v prostředí programu ArcView GIS 3.2 za použití extenze TRANSMAP. Při této transformaci nedošlo k žádný potížím.

Protože se vstupní vrstvy jednotlivých dat nacházely ve dvou případech na více mapových listech (Bystřička na dvou, Horní Olšava na čtyřech), bylo též nutné provést jejich vzájemné propojení pro každé zájmové území

Následným krokem bylo oříznutí těchto vrstev hranicemi zájmového území. Všechna liniová data mimo vymezené území byla odstraněna, protože se stala v tomto případě již zcela nadbytečná.

Podobně jako liniové vrstvy byly zpracovány i geologické podklady (spojení dvou mapových listů a oříznutí). Následující krok byl pak pro další práci velmi důležitý. Byla provedena editace atributové tabulky a doplnění indexu. To je klíč odkazující na legendu geologické mapy, v níž jsou popsané geologické charakteristiky zastoupených typů geologického podloží na zájmovém území. Tímto způsobem však byly získány důležité informace o geologickém podloží vybraných zájmových území, které jsou uvedeny výše v kapitole 3.4. Geologické poměry. Tento krok byl dosti komplikovaný a časově velmi náročný, protože byl prováděn na základě porovnávání s papírovou geologickou mapou a taktéž bylo využito mapového serveru České geologické služby. Zároveň však bylo možné vizuálně kontrolovat přesnost digitalizace geologické mapy. Nebyly zde nalezeny žádné vážnější nedostatky a drobné nesrovnalosti byly ihned opraveny.

Pro tvorbu digitálního modelu reliéfu se v tomto případě ukázalo jako nejvhodnější použít datový model grid. Je totiž výhodnější pro další analýzy. Byly vytvořeny 4 různé modely na stejném území avšak s různým rozlišením pixelu. Jednalo se o modely s velikostí pixelu 10 x 10m, 25 x 25m, 50 x 50m a 100 x 100m. Ostatní parametry se neměnily a zůstávaly shodné.

Jako vstupní data pro tuto operaci sloužily liniová vrstva vrstevnic a vytvořená bodová vrstva vrcholů a dalších výškových bodů obsahující údaje o nadmořských výškách, které už byly popsány výše. Pro tvorbu digitálního modelu reliéfu byl zvolen následující postup. Prvním krokem bylo vytvoření modelu TIN s využitím extenze 3D ANALYST v prostředí ArcView GIS 3.2. Toto bylo provedeno pro každé zájmové území. Tento digitální model se stal základem pro další neméně důležitý krok.

Z vytvořeného modelu TIN byly pro každé zájmové území odvozeny pomocí extenze SPATIAL ANALYST digitální modely reliéfu ve formě gridů. Byly vytvořeny vždy čtyři digitální modely reliéfu s různým rozlišením pixelu. Vznikly tak 4 digitální modely reliéfu pro každé ze tří zájmových území s rozlišením pixelu 10 x 10m, 25 x 25m, 50 x 50m a 100 x 100m.

Dalším nutným krokem bylo oříznout vytvořené modely reliéfu hranicí vymezující zájmové území. K tomuto účelu byl vytvořen pomocný grid zobrazující právě prostorové vymezení zájmového území. Samotné oříznutí proběhlo pomocí funkcí SPATIAL ANALYSTu.

Posledním krokem pak bylo upravení intervalů nadmořských výšek gridu. Tyto intervaly byly stanoveny po 50 ti metrech a byla taktéž sestavena vhodná barevná paleta vyjadřující sledovaný jev. Na základě rozmezí nadmořských výšek ve všech studovaných územích bylo stanoveno jednotně 11 intervalů v rozmezí 300 - 850m n.m. Pro každé území vznikly 4 modely s různým rozlišením.

Z digitálního modelu reliéfu lze poměrně snadno získat i grid sklonu svahů. Je to vlastně znázornění změny výšky terénu a stanovuje se převážně ve stupních. Lze však vyjádřit i v procentech nebo v radiánech. Jedná se o úhel mezi horizontální rovinou a plochou reliéfu v daném bodě. V prostředí ArcView GIS 3.2 se dá odvodit z gridu nadmořských výšek mimo jiné pomocí extenze SPATIAL ANALYST. Tohoto bylo plně využito. Nutná byla také reklasifikace intervalů. V tomto případě byla vytvořena jednotná klasifikace sklonů svahů po dvou stupních. Celkově má jednadvacet kategorií.

Obdobně jako v případě sklonů svahů lze z gridu nadmořských výšek vygenerovat mimo jiné i grid orientace reliéfu. Orientaci reliéfu určuje převažující směr reliéfu ke světovým stranám na daném území. V našem případě se vztahuje k ploše každého jednoho pixlu a určuje se na základě nejvyššího rozdílu nadmořských výšek dvou sousedních pixlů. V prostředí ArcView GIS 3.2 se pro tvorbu gridu orientace reliéfu dá opět použít extenze SPATIAL ANALYST. Grid orientace svahů byl tímto způsoben odvozen z gridu nadmořských výšek. Území bylo rozděleno do devíti intervalů. Osm kategorií je podle světových stran a devátou kategorií se staly rovinné plochy.

Další charakteristikou, kterou lze získat z gridu nadmořských výšek, je grid převýšení. Každý pixel pak obsahuje hodnotu převýšení vůči okolním pixelům. Převýšení je rozdíl mezi maximální a minimální nadmořskou výškou na daném vybraném území.

V našem konkrétním případě bylo pro výpočet převýšení z gridu nadmořských výšek využito statistických operací SPATIAL ANALYSTu. Převýšení bylo vypočítáno pro území 3x3 pixely. Z tohoto důvodu jsou však gridy pro různá rozlišení pixelů navzájem těžko porovnatelné, protože převýšení by se týkalo vždy jiné plochy území. Byla by pro území 3 x 3 pixely a velikosti 1 pixel 10 x 10m vypočítaná hodnota, vycházela by z území 30 x 30m. Bylo by však to samé provedeno s pixelem o velikosti 100 x 100m, týkalo by se to pak území 300 x 300m. Tyto dva údaje by pak byly navzájem nesrovnatelné. Grid převýšení byl z tohoto důvodu vytvořen jen s rozlišením pixelu 50 x 50m pro každé území a to proto, že byl později použit k analýzám souvisejícím s geologickou vrstvou, která má rozlišení pixelu rovněž 50 x 50m.

Výstupem všech výše uvedených analýz reliéfu byly mimo jiné podrobné údaje o rozložení četností pixelů v jednotlivých intervalech stanovených dle povahy sledovaného jevu (nadmořská výška, sklony reliéfu, orientace reliéfu, převýšení). Tyto získané hodnoty byly pro každé území a každý jev tabelovány, zpracovány do grafu. Dalším výstupem těchto analýz se staly podrobné morfometrické charakteristiky reliéfu. Důraz zde byl kladen na nadmořské výšky, sklony svahů a orientaci reliéfu. O těchto charakteristikách byly taktéž získány údaje jako minimální a maximální hodnoty v rámci souboru, jejich průměrná hodnota a taktéž směrodatná odchylka. Pro statistické výpočty byly použity soubory získané přímo z digitálních modelů, které obsahují konkrétní hodnoty pro každý pixel modelu u všech výše zmiňovaných charakteristik. Tyto údaje byly pro účely statistického hodnocení převedeny do souboru obsahujícího pouze tyto číselné hodnoty. Tento krok se ukázal jako velmi náročný zejména z důvodu úprav datového souboru gridu na soubor obsahující numerické údaje o daném gridu ve formě akceptovatelné pro statistické výpočty v prostředí programu MS Excel. Toto se pak stalo podkladem pro podrobné statistické hodnocení souborů a jejich vzájemného srovnávání pomocí statistických metod. Při získávání těchto údajů bylo třeba postupovat obzvláště pozorně a pečlivě, protože jakákoliv i sebemenší chyba v tomto kroku práce by měla vliv na interpretaci dosažených výsledů a jejich hodnocení.

Pro všechna zájmová území bylo nutné vytvořit vrstvu popisující geologický podklad. K tomuto účelu byly použity podklady, jejichž příprava do vhodné formy byla popsána již výše. Pro území Bystřičky byla využita vrstva vzniklá spojením mapových listů 25-14 Valašské Meziříčí a 25-32 Zlín, pro území Horní Olšava vrstva mapového listu 25-34.

Protože se zde občas vyskytly dva sousedící polygony se stejným atributem (shodný geologický celek), došlo ke spojení takto sousedících polygonů se stejným atributem a ke zjednodušení polygonové vrstvy. Následně pak byly mapové listy oříznuty vrstvami vymezujícími zájmová území. Dalším krokem bylo sestavení legendy ke geologickým celkům vycházející z geologické mapy.

Aby bylo možné provádět další analýzy s geologickým podkladem, byly z vrstvy geologických celků v prostředí ArcView GIS 3.2 vytvořeny pro každé zájmové území dva gridy na základě vzniku a stáří hornin. Jednalo se o gridy flyšových vrstev a gridy kvartérních sedimentů. Na všech třech studovaných územích se totiž vyskytují jak flyšové vrstvy třetihorního stáří (svrchní křída - oligocén), tak i kvartérní sedimenty (pleistocén - holocén). V rámci terciéru – flyše bylo možné ještě další členění podle souvrství. To se konkrétně stalo v případě území Bystřička, kde byl flyš rozdělen na dalších 8 částí podle souvrství. Na území Horní Olšavy byl flyš podle souvrství rozdělen na 2 dílčí části. Toto bylo provedeno za účelem získání podrobnějších informací o geologickém podloží sledovaných území.

Všechny modely zabývající se geologií byly sestaveny s rozlišením jednoho pixelu 50 x 50m. Toto rozlišení bylo vybráno záměrně vzhledem k přesnosti zdrojových dat. Jak již bylo uvedeno v kapitole 4.2., geologické podklady byly získány z geologických map v měřítku 1:50 000 kde se polohová přesnost pohybuje v rozmezí přibližně do 50-ti metrů. Proto by zde vyšší rozlišení pixelu již nemělo význam vzhledem k podrobnosti podkladových dat.

Pro potvrzení nebo vyvrácení předpokladu, že morfometrické charakteristiky reliéfu souvisí s geologickým podložím byla provedena následující analýza.

Byly využity již dříve připravené gridy pro flyš a kvartér, o jejichž parametrech je psáno výše v kapitole 4.5. Dále pak byly využity gridy sklonu svahů a gridy převýšení. (viz. kapitola 4.4.) Byly vytvořeny gridy sklonu svahů na flyšovém podkladě a na kvartérních sedimentech. Intervaly sklonů zůstaly shodné jako v předchozích případech, zde konkrétně 21 intervalů po dvou stupních. Obdobný postup byl použit i v případě převýšení. Vznikly tak dva gridy pro každé ze zájmových území. Jeden na flyšovém podkladě, druhý pak na kvartérních sedimentech. V případě sklonu svahů zde byla použita výše uvedená stupnice, avšak byla opět vypuštěna kategorie sklonů nižších jak 2°.

V případě území Bystřičky a Horní Olšavy byly gridy pro flyš rozděleny na další menší části - souvrství a pro každé byl vytvořen grid s odpovídajícími tématy stejně jako v předchozích případech.

Získaná data byla porovnána statistickými metodami (F-test, t-test, Analýza variance). Byly vzájemně porovnány flyš a kvartér a jejich charakteristiky.

Můžeme tvrdit, že čím méně členitý reliéf, tím je možné bez problémů použít pro modelování reliéfu nižší rozlišení pixelu, aniž by došlo k nějakému výraznému zkreslení skutečného stavu, který je vždy vyjádřen jistým stupněm generalizace. Naopak u velmi členitého reliéfu by zřejmě bylo vhodné sestavit digitální model reliéfu s co nevyšším rozlišením pixelu. Vysoký detail u velmi členitých povrchů je však omezen kvalitou a přesností vstupních dat. Bylo by zavádějící ba přímo chybné tvrdit, že digitální model reliéfu s rozlišením jednoho pixelu 1 x 1m pracuje s přesností 1m, když bychom jej sestavili z podkladových map v měřítku např. 1:50 000. Najít vhodné rozlišení pixelu na určitý typ reliéfu je vždy cesta kompromisu a je nutné přihlížet i k dalším důležitým okolnostem.

Výběr vhodného rozlišení rastru souvisí v neposlední řadě i s tím, jaká používáme vstupní data. Souvisí to s hustotou vstupních výškopisných bodů na daném území. Pro přesné sestavení modelu reliéfu by bylo samozřejmě nejlepší mít těchto bodů k dispozici co nejvíce, ale i zde záleží na členitosti a charakteru samotného reliéfu. Síť výškopisných bodů by musela být jednak dostatečné hustá a ve členitém terénu vhodně rozmístěna, aby vystihovala specifika terénu, terénní hrany a další charakteristiky reliéfu. Plyne z toho závěr, že při malé hustotě těchto vstupních výškopisných bodů a členitém terénu nemá význam sestavovat model s vysokým rozlišením rastru. Přesnosti výsledného modelu toto samotné nepřispěje.

Celá tato práce je názornou ukázkou toho, jak lze pracovat s poměrně jednoduchými vstupními daty v prostředí GIS a co všechno z nich lze odvodit. Je však velice důležité již od počátku vědět, k čemu a k jakým analýzám mají vstupní data sloužit. Vhodný výběr vstupních dat je totiž jedním z nejdůležitějších kroků v celé práci. Proto zde musí být kladen velký důraz na spolehlivost a kvalitu vstupních dat.

Cílem této práce bylo získat morfometrická data charakterizující jednotlivá zájmová území a následně zjistit, jestli existuje nějaká souvislost mezi rozlišením vstupního rastru a morfometrickými charakteristikami reliéfu. Dále pak také zjistit, jestli zde má na morfometrické charakteristiky vliv geologického podloží na daném území.

Před samotným řešením každého takového úkolu je však velmi důležité zvolit správná vstupní podkladová data, protože kdyby došlo v tomto kroku k pochybení, výsledky jakýchkoliv dalších analýz by byly neprůkazné a značně zavádějící. Proto byla přípravě vstupních dat věnována obzvláště velká pozornost. Neméně důležité bylo i použití vhodných postupů pro získání výsledků této práce.

 Již na samém počátku existovala domněnka, že souvislost mezi morfometrickými charakteristikami reliéfu a rozlišení rastru existovat bude. Abychom tuto domněnku potvrdili nebo vyvrátili, bylo nutné sestavit hned několik digitálních modelů reliéfu. Byly sestaveny pro stejné zájmové území avšak s různým rozlišením pixelu. Pro každý model bylo nutné dodržet stejná pravidla při jejich tvorbě, aby pak bylo možné následné porovnávání výsledků. V případě, že by neexistoval vliv rozlišení rastru na výsledné morfometrické charakteristiky reliéfu, dopadly by všechny analýzy, které byly provedeny shodným výsledkem. Toto se však zcela nepotvrdilo a byly zde zaznamenány jisté rozdíly. V některých případech větší, jindy zase téměř nepatrné. Rozhodně však rozlišitelné. Podrobným porovnáním bylo zjištěno, jak velikost vstupního rastru výsledné morfometrické charakteristiky reliéfu ovlivňuje. Lze tvrdit, že čím je rozlišení vstupního rastru menší, tím více dochází ke generalizaci výstupních údajů a ztrácí se tak možnost zachytit detailní charakteristiku reliéfu. Tuto domněnku potvrzovaly hodnoty variancí v rámci hodnot získaných při analýzách s větším rozlišením pixelu. Velmi úzce to však souvisí i s celkovou charakteristikou reliéfu. Mohlo by zde platit pravidlo, že čím je reliéf členitější, tím vhodnější je použití vyššího rozlišení pixelu a naopak, aniž by to mělo vliv na výslednou kvalitu modelu. V praxi to však tak docela neplatí, protože ani při vysokém rozlišení vstupního rastru nedostaneme “dokonalé” výsledky, protože je problémem získat absolutně přesné podklady. Proto je nezbytné najít kompromis a celý model nastavit s ohledem na vstupní data, na metodu, charakteristiku území a potřebu detailních výstupů. Během této práce se prokázalo, že rozlišení vstupního rastru na následné morfometrické charakteristiky rozhodně má. Pro potřeby této práce vyplynulo, že velikost rastru 50x50m je vzhledem ke kvalitě vstupních dat dostačující Potvrzuje to i srovnání s výsledky analýz s vyšším rozlišením rastru na stejném území.

Druhým neméně důležitým úkolem bylo zjistit, jestli existuje nějaká souvislost mezi geologickým podložím daného území a jeho morfometrickými charakteristikami. Také pro analýzy tohoto typu bylo možné bez problémů využít prostředí a nástroje GIS, což se také stalo. I zde bylo zjištěno, že souvislost mezi reliéfem a geologickým podloží existuje. Pracovalo se s předpokladem, že geologické podloží tvořené odolnějšími horninami bude mít na daném území v průměru vyšší nadmořskou výšku a že se zde budou vyskytovat i vyšší hodnoty sklonu svahů, případně převýšení. To logicky koresponduje s charakteristikou zkoumaných částí území v závislosti na jeho geologických charakteristikách. Toto vše prokázaly provedené analýzy.

Tato práce je názornou ukázkou toho, jak je možné využít možnosti GISu při hledání odpovědí na dané téma. Můžeme tedy konstatovat, že metody a postupy, které byly v této práci použity nás dovedly k vytyčenému cíly. Bylo zodpovězeno na otázky, které se na začátku celé práce nabízely.

Celá tato práce obšírně pojednává o práci s morfometrickými charakteristikami získanými z vytvořených digitálních modelů reliéfu. Ukazuje také jak se dají maximálně využít ne příliš složitá vstupní data a co všechno je možné s nimi dělat a také jaké informace se z nich dají na základě analýz následně zjistit.

Práce je rozdělena do jednotlivých kapitol. Některé jsou obsáhlejší a proto jsou dále rozčleněny ještě na podkapitoly. Je zde podrobně vysvětleno čím se práce zabývá a jaká byla vstupní data. Dále je možné dovědět se, jaké byly pro získání výsledků použité postupy a jaké byly dílčí části celé práce. Kromě textu je zde vloženo i několik obrázků a mapových výstupů přibližujících daná témata. Důležitou a stěžejní součástí však nepochybně jsou i tabulky a grafy, vztahující se k získaným výsledkům a jejich analýzám. Vzhledem k množství číselných výstupů statistické povahy napomáhají k přehlednějšímu prezentování získaných poznatků. Nechybí zde ani statistická zhodnocení výsledků pomocí testů a taktéž slovní komentáře.

Jedním z hlavních cílů práce bylo zjistit, má-li rozměr buněk vstupního rastru vliv na odvozené morfometrické charakteristiky. Odpověď je jednoduchá. Tento vliv zde existuje! V této práci se pracovalo s rozlišením rastru 10 x 10m, 25 x 25m, 50 x 50m a 100 x 100m.

Základním odvozeným gridem pro každé území byly nadmořské výšky. Již zde se objevily drobnější rozdíly v různých rozlišeních, což je pochopitelné. Čím je větší velikost buňky rastru, tím je zde vyšší podíl generalizace. Tyto rozdíly však nebyly statisticky významné a když ano, tak mezní hodnoty statistického testování vycházeli jen velmi těsně nad kritické hodnoty. V případě nadmořských výšek je tedy vliv rozlišení rastru ve výše uvedených rozlišeních málo významný.

Další charakteristikou byly gridy sklonů svahů. Zde se ukázalo v případě všech třech území, že rozdíly zde budou vyšší jak u nadmořských výšek. Statistické testy to potvrdily. Ve všech případech se rozdíly ukázaly jako statisticky významné. S rostoucím rozlišením se postupně zvyšovaly. Je to však pochopitelné, protože sklony svahů se vypočítávají z více buněk rastru. Zvyšuje-li se velikost těchto buněk, má to samozřejmě vliv na odvozené hodnoty.

Třetí vybranou morfometrickou charakteristikou se staly orientace svahů. Výsledky testování ukázaly, že statisticky významné rozdíly zde sice existují, ale nejsou tak výrazné jako v případě sklonů.

Na základě těchto zjištění se ukázalo používat v této práci pro všechna vybraná území i pro další analýzy rozlišení pixelu 50 x 50m. Zaručovalo to dostatečnou vypovídací schopnost výsledků, aniž by byly příliš zkreslené stupněm generalizace. Zároveň nebylo pracováno se zbytečně podrobnými rasty.

Protože výše uvedené charakteristiky byly vytvořeny pro všechna tři zájmová území, která mají na první pohled obdobné parametry, nabízela se možnost porovnat tato území mezi sebou. Pro toto porovnání byly vybrány gridy výšek a sklonů v rozlišení rastru 50 x 50m. Výsledky těchto testů ukázaly, že rozdíly mezi jednotlivými územími existují a že jsou docela významné. To bylo potvrzeno i statistickým testem, který potvrdil statistickou významnost rozdílů mezi jednotlivými zkoumanými soubory.

Dalším z hlavních cílů bylo zjistit, má-li vliv na morfometrické chatakteristiky reliéfu geologická stavba. I zde je odpověď jednoznačná. Tento vliv zde také existuje! Na všech třech zájmových územích se nacházejí vrstvy flyše a také kvartérní vrstvy. Jejich geologická stavba je víceméně obdobná. V rámci každého území byl vyčleněn flyš a kvartér. V případě flyše došlo ještě k rozdělení území podle souvrství bylo-li to možné. Rozlišení rastru těchto analýz bylo 50 x 50m i vzhledem ke vstupním geologickým datům. V případě území Bystřičky došlo k porovnávání souvrství flyše. Jak srovnávací morfometrické charakteristiky byly v tomto případě vybrány sklony svahů a převýšení. Ukázalo se, že i v rámci souvrství flyše existují statisticky významné rozdíly což potvrdil i statistický test.

Dalším důležitým sledovaným jevem byly rozdíly sklonů svahů a převýšení mezi flyšovými vrstvami a kvartérem v rámci jednotlivých zájmových území. Existoval zde předpoklad, že odolnější flyšové vrstvy by měly vykazovat vyšší hodnoty než kvartér. Tento předpoklad se plně potvrdil na všech třech zájmových územích. Tuto domněnku potvrdily i statistické testy, které prokázaly statisticky významné rozdíly ve vybraných morfometrických charakteristikách.

Práce s digitálními modely terénu a s morfometrickými údaji získanými pomocí GIS aplikací je obrovským přínosem pro studium nejrůznějších území a řešení zadaných úkolů a problému a to nejen v geografii a jí příbuzným disciplínám. S pomocí vhodných moderních softwarových a hardwarových nástrojů lze mnohdy získat pozoruhodných výsledků.

Bíl, M. (2003): Spatial (GIS) analysis of relief and lithology of the Vsetinske Vrchy mountains (Outer West Carpathians, Czech Republic). Annales Societatis Geologorum Poloniae, 73 (1): 55-66, Krakow.

Brázdil, R. a kol. (1981): Statistické metody v geografii. Brno, Vydavatelství UJEP Brno, 177 s.

Demek, J. (1988): Obecná geomorfolofie. Praha, Academia, 480 s.

Demek J., Novák V. a kol. (1992): Vlastivěda moravská - Země a lid, Nová řada, svazek 1, Neživá příroda. Muzejní a vlastivědná společnost v Brně, 189 s.

Dikau, R. (1989): The application of a digital relief model to landform analysis in geomorfology.Taylor and Francis, London, s. 51 - 77

Krcho, J. (1990): Morfometrická analýza a digitálne modely georeliéfu. Bratislava, Veda – vydavatelstvo SAV, 432s.

Krumpolec, L. (2000): Digitální model reliéfu okresu Olomouc. [Bakalářská práce] Univerzita Palackého v Olomouci, Přírodovědecká fakulta. Katedra geografie, 40 s.

Kuhni, A., Pfiffner, O.A. (2001): Geomorphology 41, s. 285 - 307

Kvapilová, M. (2004): 3D vyzualizace CHKO Pálava. [Diplomová práce] Masarykova univerzita v Brně, Přírodovědecká fakulta, Geografický ústav, 97 s.

Láznička, V. a Smejkalová, E. (1991): Chráněná území okresu Kroměříž. Veronica, roč. 5/1991, s. 40-42.

Lepš, J. (1996): Biostatistika. České Budějovice, Jihočeská univerzita, 168 s.

Mackovčin P., Jatiová M. a kol (2002): Zlínsko. In: Mackovčin P. a Sedláček M. (eds.): Chráněná území ČR, svazek II., AOPK ČR a EkoCentrum Brno, Praha, s. 95.

Pavlůšek, A. (2006): Geomorfologické charakteristiky DMR Bílých Karpat a okolí. [Bakalářská práce] Univerzita Palackého v Olomouci, Přírodovědecká fakulta. Katedra geoinformatiky, 47 s.

Salay, I. a kol. (1999): Pracujeme s geografickým informačním systémem ArcView GIS. Praha, Computer Press, 364 s.

Svačina, T. (2000) Přírodní podmínky Hostýnských vrchů. - ČSPOP Bystřice pod Hostýnem. Depon. in KÚ Zlínského kraje, ČSPOP Bystřice pod Hostýnem.

Tuček, J.(1998): Geografické informační systémy – principy a praxe. 1. vyd., Computer Press, Praha, 424 s.

Voženílek, V. (2002): Diplomové práce z geoinformatiky. Olomouc, Univerzita Palackého, 61 s.

Voženílek, V. (1998): Geografické informační systémy I. – pojetí, historie, základní komponenty. Olomouc, Vydavatelství Univerzity Palackého, 137 s.

Voženílek, V. a kol. (2001): Integrace GPS/GIS geomorfologickém výzkumu. Olomouc, Vydavatelství UP, 186 s.

Wolock, D. M., McCabe, G. J. (2000): Differences in topographic characteristics computed from 100- and 1000-m resolutio digital elevation model data, Hydrological processes 14, s. 987 - 1002

The theme of this project are changes of the 3D models‘ morphometrical characteristics in selected mountain areas and their dependence on the resolution input raster and bedrock lithology.

Three main aims of this work

1. The effect of digital elevation model resolution in three-dimensional modelling of terrain in three mountain areas

2. Differences in morfometrical characteristics compute from various resolution DEM data

3. Spatial analysis of the relief and bedrock lithology and their dependences

Similar features from study areas there are three mountain areas in the Czech Republic, approximately similar area (about 20km2 ) and river basin. These areas are part of river basin of Bystřička ,part of river basin of Horní Olšava (= Šťiavnica = Luhačovický potok) and part of river basin Rokytenka.

The area of interest to be analysed in a couple of main terrain characteristics as elevation, slope, aspect or local relief. Analysis used ArcView GIS 3.2 techniques especially functions of Spatial analyst. Main input digital data were from topography - DMÚ25 (digital topographical maps 1:25 000) and digitalizing geological maps 1:50 000.

Then were generated GRID of elevations with different pixel size ( 10 x 10m, 25 x 25m, 50 x 50m and 100 x 100m pixel size) and used analysis of GRID for both examined areas. Outputs of another analysis were slopes, aspects,...)

All morfometrical characteristics of the relief were compared. Relations between morfometrical characteristics of the relief and bedrock lithology were found. It was tested by statistical methods.

The results and main thesis of the analysis, procedures, partial outputs, problems, etc. are present in this work.