Metody zpracování

U P O L

Využití GIS
při srovnávací analýze hnízdního
prostředí
čápa černého a
čápa bílého

autor: Jana Popelová
vedoucí práce: Mgr.Pavel Sedlák, Ph.D.

Úvod

Cíl práce

Metody

Výsledky

Mapové výstupy

Závěr

Metody zpracování

Využití technologie geografických informačních systémů spočívalo ve sledování prostorových charakteristik vybraných krajinných prvků v blízkosti hnízd či loveckého prostředí obou druhů čápů. Byl vytvořen toolbox Capi, který zahrnuje devět modelů. Použité nástroje zpracovávají data podle požadované metodiky. Kvůli možnosti opětovného použití modelu jsou modely parametrizovány. Pomocné popisky u každého z nástrojů v modelu zabezpečují efektivní práci jak s modely tak i použitými nástroji. Pro použití modelu je třeba pracovat s programem ArcGIS 8.x a vyšší verzí.

Obr. 1.: Toolbox Capi

Vytvoření náhodných bodů

Čáp bílý

Vytvoření náhodných bodů reprezentující možná hnízda čápa bílého podléhalo dvou podmínkám: lokalizace bodů v sídle, vzdálenost od skutečného hnízda čápa bílého v rozmezí 4 – 5 km. Pro výběr odpovídajících lokalit byl vytvořen model s názvem 1_Teoreticka_hnizda_capbily (Obr. 2.). Mezi vstupní vrstvy byly zařazeny sídla, hnízda čápa bílého a administrativní hranice okresů Pardubice a Chrudim.

Obr. 2.: Model pro určení vhodných oblastí k lokalizaci teoretických hnízd čápa bílého

Náhodné body byly vytvořeny pomocí extenze Hawth´s Tools (Obr. 3.), konkrétně se jednalo o nástroj Generate Random Points.

Obr. 3.: Ukázka nabídky nástrojů extenze Hawth´s Tools

Tento nástroj vygeneroval náhodné body odpovídající požadovaným podmínkám. Aby byla snížena pravděpodobnost, že se náhodné body budou vyskytovat ve stejném sídle, byla mezi generovanými body nastavena minimální vzdálenost 1 000 m.

Čáp černý

Pro generování náhodných bodů reprezentující teoretická hnízda čápa černého bylo použito obdobného modelu jako v případě čápa bílého. Model byl mírně modifikován (Obr. 4.), aby odpovídal podmínkám, které teoretická hnízda musela splňovat. První z nich byla lokalizace teoretických hnízd v lesním porostu, druhým předpokladem byla vzdálenost bodů ve vzdálenosti 4 – 5 km od skutečných hnízd čápa černého. Aplikovaný model se nazývá 2_Teroreticka_hnizda_capcerny.

Obr. 4.: Model pro určení vhodných oblastí k lokalizaci teoretických hnízd čápa černého

Výpočet vzdáleností hnízd od zvolených prvků

Vstupními vrstvami výpočtu vzdáleností byla skutečná i náhodná hnízda čápa bílého a čápa černého, také vrstvy, ke kterým byly měřeny vzdálenosti od hnízd. Jednalo se o komunikace, kam byly zahrnuty silnice, dálnice, železnice i cesty, dále vodní tok či vodní plocha, les, sídlo, bažina nebo mokřad. Níže je uveden stručný rozpis prvků sledovaných u konkrétního druhu čápů:

Čáp bílý: bažina/močál, les, vodní plocha, vodní tok
Čáp černý: bažina/močál, cesta, les, sídlo, silnice, vodní plocha, vodní tok, železnice.

Před použitím modelu pro výpočet vzdáleností bylo třeba polygonové vrstvy převést na linie. Proto byl nejdříve užit model 3_Polygon na linie (Obr. 5.) se zvolením vhodných parametrů.

Obr. 5.: Model pro převedení polygonů na linie

Výstupní vrstvy byly poté součástí následujícího modelu s názvem 4_Vzdalenosti_capbily (Obr. 6.) nebo 5_Vzdalenosti_capcerny (Obr. 7.) podle toho, k jakému druhu čápa jsou vzdálenosti zjišťovány. Modely se liší, jelikož výběr prvků, ke kterým byla zjišťována vzdálenost, je u obou druhů čápů různý. Základem modelu je pomocí funkce Near výpočet vzdálenosti nejbližšího prvku od jednotlivých hnízd. Tyto vzdálenosti byly zaznamenány v atributové tabulce hnízd čápů.

Obr. 6.: Model pro zjištění vzdáleností hnízd čápa bílého od vybraných prvků

Výstupem těchto modelů byly tabulky ve formátu .dbf. Požadavkem bylo pouze nastavení odpovídajících parametrů modelu.

Obr. 7.: Model pro zjištění vzdáleností hnízd čápa černého od vybraných prvků

Nadmořská výška

Nadmořská výška skutečných hnízd čápů bílých a čápů černých byla zjišťována za pomoci mapového serveru Pardubického kraje. Vrstvy mapového serveru je možné připojit k projektu prostřednictvím WMS služby. Nadmořská výška byla určována z rastrové základní mapy 1 : 10 000, kde interval vrstevnic je 2 m. Nadmořské výšky jsou zaznamenány v tabulce.

Druh lesa

Druh lesa pro jednotlivá skutečná i náhodná hnízda čápa černého byl zjišťován využitím dat CORINE Land Cover 2000. Druhem lesa je považována klasifikace lesa
na jehličnatý, listnatý či smíšený. Aplikovaný model s názvem 6_Druh_lesa (Obr. 8.) pracuje se třemi vstupními vrstvami. Jedná se o skutečná a teoretická hnízda čápa černého a vrstvy land cover. Principem prvně zvolené funkce Identity je výběr polygonů vrstvy land cover na základě průniku uvedené vrstvy se skutečnými či teoretickými hnízdy čápa černého. V atributové tabulce vrstvy hnízd jsou k jednotlivým hnízdům přidány záznamy odpovídajících polygonů. Lze z ní tedy vyčíst, v jakém lese se hnízda čápa černého nacházejí. Dále byl použit příkaz Frequency tak, aby byly záznamy atributové tabulky seskupeny podle kategorií land cover.

Obr. 8.: Model pro zjištění druhu lesa

Rozloha biotopů

V této části práce byla zjišťována rozloha vybraných biotopů v okolí hnízdního prostředí obou druhů čápů. Hodnoty byly počítány pro sídla, vodní plochy, ornou půdu, lesy, louky a pastviny, bažiny a močály. Před výpočtem rozlohy biotopů bylo nutné upravit polygonové vrstvy.

Obr. 9.: Model pro tvorbu vrstvy biotopů

Pomocí modelu 7_Sjednoceni_biotopu (Obr. 9.) byly vstupní vrstvy spojeny do jedné polygonové vrstvy, která obsahovala jednotlivé kategorie biotopů. V případě této práce bylo zvoleno následující označení kategorií: 1. sídlo, 2. vodní plocha, 3. louka, 4. orná půda, 5. les. Funkce Union sjednotila vstupní vrstvy modelu a jim odpovídající atributové tabulky do jedné vrstvy. Do této vrstvy biotopů bylo příkazem Add Field přidáno pole, kam byla zaznačena příslušnost jednotlivých záznamů k určité kategorii biotopu. Výpočet byl uskutečněn již mimo model funkcí Calculate Field. V modelu bylo parametrizováno pole kategorií biotopů, které bude potřeba identifikovat pro použití funkce Dissolve v posledním modelu s názvem 9_Vypocet_rozlohy_biotopu.

Dále byla data, před výpočtem rozloh jednotlivých biotopů, upravena podle modelu 8_Uprava_dat (Obr. 10.). Příkazem Buffer byla vytvořena oblast, kde mají být sledovány výměry jednotlivých biotopů. Vhodné určení velikosti území je necháno na zpracovateli, protože záleží na velikosti a heterogenitě území, které je sledováno. V případě této práce, kdy je sledována pouze oblast dvou okresů, byla zvolena vzdálenost v okruhu 5 km od hnízd. Funkcí Clip byla vrstva oříznuta tak, aby oblast spadala do pardubického či chrudimského okresu. Následně příkazem Calculate Areas byla vypočítána rozloha každého bufferu. Za pomocí nástroje Intersect byla vytvořena vrstva biotopů odpovídající rozloze jednotlivých bufferů. Stejnou funkcí byla zhotovena také vrstva biotopu bažin a močálů. Tato vrstva nebyla do modelu 4_Sjednoceni_biotopu zahrnuta vzhledem k tomu, že by docházelo k překryvu více polygonů. Některé mokřadní plochy se totiž nacházejí na území luk a pastvin, jiné na lesní půdě. Parametrizováním modelu 8_Uprava_dat mohl být model aplikován pro skutečná hnízda čápa bílého i čápa černého.

Obr.10.: Model upravující data před výpočtem rozlohy biotopů

Výměra všech biotopů v jednotlivých okolí hnízd byla vypočítána spuštěním modelu 9_Vypocet_rozlohy_biotopu (Obr. 11.). Nejdříve byla použita funkce Dissolve, pro niž je potřeba nastavit ve vstupní vrstvě pole, podle kterého či kterých mají být prvky vrstvy uspořádány. Pro vrstvu bažin a mokřadů bylo požadováno utřídění záznamů podle příslušnosti k jednotlivým bufferům. V druhém případě bylo navíc žádoucí uspořádání i podle kategorie biotopu, proto byla vybírána dvě pole. Závěrem byla v upravených vrstvách za pomoci příkazu Calculate Areas vypočítána rozloha pro jednotlivé biotopy.

Obr. 11.: Model pro výpočet rozlohy biotopů

Designed by GOEMO.de