Ekologické mapování s ArcGIS: Postupy a využití

ArcGIS nabízí rozsáhlé možnosti pro ekologické mapování a analýzu dat. Můžete zobrazit data na podrobných podkladových mapách od Esri, které jsou vytvořeny s využitím autoritativních státních, komerčních i komunitních dat.

Vytvářejte realistické 2D a 3D vizualizace, které vám pomohou vizualizovat data vaší organizace v prostorovém a časovém kontextu. Nalezněte nové vztahy a souvislosti ve svých datech pomocí prostorové analýzy. Vyberte si z řady analytických nástrojů, ke kterým můžete přistupovat nejen desktopovou aplikací, ale hlavně prostřednictvím prohlížeče nebo mobilní aplikací.

Ke geoprocessingovým nástrojům ArcGIS Enterprise můžete přidat další specializované nástroje pro nejrůznější úlohy.

Zdroje dat pro ekologické mapování v ČR

Většina dat spravovaných AOPK ČR je veřejně volně přístupná. K datům lze přistupovat dálkovou formou - prostřednictvím veřejných databází, využitím veřejných mapových služeb či webových mapových prohlížečů nebo přímým stažením. Citlivá data se zobrazují v agregované podobě nebo jsou dostupná až po přihlášení s příslušnou uživatelskou rolí.

Datovým standardem pro poskytování vektorových geografických dat je Esri shapefile, pro tabelární data dbf formát, případně strukturovaný text.

Čtěte také: Znečištění ovzduší a ArcGIS data

Aplikace zobrazuje základní informace o jednotlivých datových sadách, které AOPK ČR spravuje a poskytuje. Web umožňuje výběr z datových sad pomocí jednoduchého filtru. Každá datová sada zde má zřízenou podstránku (kartu) s uvedením základních informací o datové sadě, o jejím správci a o licenčních podmínkách jejího využívání.

Poskytovaná data jsou rozdělena do dvou základních skupin:

1. otevřená data
2. data s řízeným přístupem

Otevřená data lze kromě prohlížení také přímo z webu Poskytování dat AOPK ČR stahovat a to za podmínek dodržení otevřené licence Creative Commons Uveďte původ. Data s řízeným přístupem jsou poskytována na základě žádosti o data, na základě registrace nebo je pro jejich poskytnutí vyžadováno uzavření licenční smlouvy.

Otevřená geografická data jsou na webu Poskytování dat AOPK ČR označena jednoduchou ikonou zeměkoule, případně ikonou tří zeměkoulí u skupin dat.

AOPK poskytuje seznam realizovaných objednávek, smluv a přijatých faktur ve formě otevřených dat. Velká část geografických dat vytvářených AOPK ČR je volně dostupná ke stažení pod otevřenou licencí prostřednictvím webové stránky Poskytování dat AOPK ČR. Data lze stahovat v rozsahu celé ČR, ve formátu Esri shapefile, v souřadnicovém systému S-JTSK Křovák East North. Zde je možné poskytovaná data prohlížet, filtrovat i stahovat. Z ArcGIS Open Data portálu lze stahovat jak celé datasety v souřadnicovém systému WGS-84, tak i pouhé části datových sad odpovídající zadaným výsledkům filtrů. Využívání otevřených dat podléhá licenčním podmínkám „Creative Commons Uveďte původ 4.0“.

Čtěte také: ČR a ArcGIS

Výčet dat s řízeným přístupem je dostupný opět na webu Poskytování dat AOPK ČR. Většinu těchto dat lze volně prohlížet v mapových aplikacích a službách AOPK ČR, nelze je však volně stahovat ve vektorové či tabelární podobě.

Pro získání přístupu k datům poskytovaným na základě registrace je třeba se zaregistrovat do informačních systémů AOPK ČR. Pro poskytnutí dat na základě žádosti je nutno, aby zájemce vyplnil žádost o data, jejíž elektronický formulář je přístupný z příslušné karty datové sady na webu Poskytování dat AOPK ČR. Zde jsou také uvedeny licenční podmínky.

Speciální datové sady jsou poskytovány na základě žádosti o data a následně uzavřené licenční smlouvy. Žadatel nejprve vyplní žádost o data, jejíž elektronický formulář je přístupný z příslušné karty datové sady na webu Poskytování dat AOPK ČR.

Vzor licenční smlouvy je přístupný z příslušné karty datové sady na webu Poskytování dat AOPK ČR, konečné znění licenční smlouvy však bude vždy individuálně upraveno podle charakteru poskytovaných dat a účelu jejich využití nabyvatelem a nemusí tedy plně odpovídat přiloženému vzoru. Licenční smlouvu podepíše žadatel v určeném počtu vyhotovení a zašle zpět na adresu AOPK ČR.

Přímý přístup do Nálezové databáze ochrany přírody (NDOP) lze získat po registraci uživatele, kdy uživatel získá pohled a možnost filtrace a poskytování dat vyjma nálezů druhů označených za neveřejné (blíže viz Koncepce zpřístupňování nálezových dat). Žádosti o plný přístup do databází (NDOP, JESO) se posuzují individuálně.

Čtěte také: ArcGIS a data pro erozní analýzu

Většina poskytovaných dat je rovněž zpřístupňována prostřednictvím prohlížecích mapových služeb připojitelných do GIS ve formátu WMS definovaném Open GIS Consortiem. Část dat je přístupná také prostřednictvím stahovacích mapových služeb ve formátu WFS definovaném Open GIS Consortiem.

Součástí publikovaných služeb je i vektorová grafika obsažených objektů, která je rovněž dostupná ve formátech XML a JSON. Klient má rovněž možnost dotázat se na atributy zastoupených mapových vrstev v mapových službách.

AOPK ČR je povinným poskytovatelem vybraných geografických dat stanovených v Příloze I a v Příloze III Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2007/2/ES ze dne 14. března 2007 o zřízení Infrastruktury pro prostorové informace v Evropském společenství (INSPIRE). Konkrétně se jedná o data pro témata I.9. Chráněná území, III.17. Bioregiony, III.18. Stanoviště a biotopy a III.19. Rozložení druhů.

AOPK ČR je povinným poskytovatelem údajů o území (ÚÚ) pro potřeby pořizování ÚAP podle zákona č. 283/2021 Sb. a vyhlášky č. 157/2024 Sb. ÚAP jsou základním podkladem pro tvorbu územně plánovací dokumentace (především územních plánů a zásad územního rozvoje). Všechny údaje o území poskytované z ústředí AOPK ČR jsou dostupné i jako otevřená data.

Veškerá data AOPK ČR jsou poskytována zdarma, účtovány mohou být pouze náklady na jejich přípravu (datové nosiče) přesahující částku 350 Kč. Za rozsáhlejší zpracování dat nebo jejich interpretací (tzn. přípravu velkých objemů dat, manipulační práce, zpracování analýz, přípravu statistických výstupů, zpracování mapových výstupů a další práce) je účtován poplatek 350 Kč za hodinu.

Tento postup se však uplatní pouze v případě poskytování dat, které svým charakterem nenaplní definici „informace o životním prostředí“ ve smyslu § 2 písm. a) zákona č. 123/1998 Sb. O případné nutnosti úhrady je žadatel informován po doručení a vyhodnocení žádosti, před samotným poskytnutím dat.

Využití GIS v hydrologii ČHMÚ

Technologie geografických informačních systémů (GIS) jsou v úseku hydrologie Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) velmi široce používány. Zpracování geoprostorových dat, jež se v hydrologii používají při analytických úlohách, a rozvoj technologií GIS v posledních dvou dekádách přispěly k rozšíření GIS v praxi ČHMÚ.

Technologie GIS se v ČHMÚ objevila koncem 1. poloviny 90. Environmental Protection Agency (dále EPA) v období 1993-1997. V rámci projektu úsek hydrologie ČHMÚ obdržel bezplatně pracovní stanici AV 400 a softwarové licence ArcView a ARC/INFO (platforma UNIX), včetně systémové podpory a možností školení.

Podstatné zlepšení situace nastalo v období 1996-1997, kdy byla dobudována celoústavní počítačová síť a nákup dalších licencí ArcView spolu s nezbytným vylepšením hardware vedlo k rozšíření uživatelů GIS nejen na centrálním pracovišti hydrologie v Praze, ale i na vybraných pobočkách. Tato další pracoviště GIS, která byla v tomto období postupně vybudována, byla již založena na PC-platformě (ArcView, Windows 95 nebo Windows NT).

Pro práci s GIS jsou samozřejmě nezbytné datové vrstvy, ať již vektorové, nebo rastrové. V roce 1994 za prostředky grantu Ministerstva životního prostředí ČR byly v rámci smlouvy s tehdejším Vojenským topografickým ústavem (VTOPÚ) v Dobrušce (dnes Vojenský geografický a hydrometeorologický úřad Dobruška-VGHMÚř Dobruška) pořízeny datové vrstvy DMÚ200 (vektorová data 1 : 200 000: vodstvo, komunikace, energovody, administrativní členění atd.) a DMR-2 (digitální model reliéfu, rastr 100 × 100 m).

Rovněž v rámci smlouvy s VTOPÚ Dobruška byl získán digitální ekvivalent topografických map (DETM) ve formě TIF-souborů, a sice v měřítkách 1 : 50 000, 1 : 500 000, 1 : 1 000 000, 1 : 2 000 000.

Proto od roku 1997 započalo pořizování datových vrstev GIS v rámci pracovních kapacit ČHMÚ. Šlo zejména o bodové vrstvy pozorovacích objektů povrchových a podzemních vod a srážkoměrných pozorování.

SW ArcView GIS 3.x byl na konci první dekády 21. Od ledna 2013 se stala základními digitálními GIS podklady data ZABAGED, z nichž - nebo spíše nad nimi - byly odvozeny či aktualizovány nové vrstvy DMR a rozvodnic základních povodí.

Aktuálně (listopad 2021) probíhá zpřesňování vrstvy rozvodnic základních povodí, kde jako podklad slouží digitální model reliéfu 5. generace (DMR 5G) a verifikovaná vrstva vodstva, tj. Při nasazení GIS v ČHMÚ nezůstala stranou ani technologie tzv. webového GIS.

Využití technologie GIS v hydrologii ČHMÚ je demonstrováno na čtyřech konkrétních příkladech:

• vytváření dat GIS
• příprava vstupních podkladů pro odvození hydrologických charakteristik M-denních průtoků
• zpracování hydrologických posudků
• využití GIS v operativní hydrologické službě

Vzhledem k tomu, že data poskytovaná ČHMÚ mají svoji prostorovou složku, nelze si v dnešní době pracovní postupy v ČHMÚ bez uplatnění technologie GIS představit. GIS již dávno neslouží „jen“ k tvorbě jednoduchých statických mapových výstupů, ale zejména jako nástroj pro zpracování dat a jejich analýzu.

Správa datové sady rozvodnic povodí 4. řádu

Plocha povodí je v ČHMÚ základním a nezbytným podkladem při odvozování standardních i nestandardních hydrologických údajů dle normy ČSN 75 1400. Hydrologické údaje povrchových vod.

Od té doby proběhly tři velké aktualizace datové sady rozvodnic. Nejprve to byla digitalizace rozvodnic v měřítku 1 : 25 000 z vojenských topografických map současně s rozšířením čísla hydrologického pořadí o jednu číslici na devět pozic (1-22-33-4444). Druhá aktualizace proběhla v letech 2008-2012, kdy byla pro referenční měřítko 1 : 10 000 využita struktura vodních toků DIBAVOD (Digitální báze vodohospodářských dat) a kde bylo zároveň číslo hydrologického pořadí rozšířeno na současných 14 číslic (1-22-33-4444-5-66-77), což umožnilo strukturovat dělení povodí k profilům hrází vodních děl, mimoúrovňovým křížením a k profilům vodoměrných stanic. Aktualizace probíhala nad rozšířenou sadou povodí 4.

Poslední aktualizace datové sady rozvodnic začala po dokončení DMR 5G a zpřesnění vrstvy vodních toků na základě leteckého laserového skenování v Českém úřadu zeměměřickém a katastrálním (ČÚZK) začátkem roku 2018.

Samotná editace/aktualizace rozvodnic probíhá prostřednictvím desktopové aplikace ArcGIS Pro, licence Advanced na odděleních hydrologie poboček ČHMÚ a rovněž na oddělení povrchových vod centrálního pracoviště ČHMÚ. V databázi Oracle s nadstavbou ESRI SDE jsou uložena a prostřednictvím ArcGIS Enterprise sdílena veškerá potřebná podkladová data. Jejich využívání prostřednictvím SDE databáze či ArcGIS Enterprise zajišťuje aktuálnost a jednotnost dat napříč všemi zpracovateli. Odpadá potřeba vrstvu rozvodnic rozdělovat na jednotlivé části s ohledem na územní působnost poboček a po aktualizaci ji zase spojovat dohromady. Editace probíhá nad jednou celistvou vrstvou.

Nad datovou sadou rozvodnic v databázi SDE jsou nastavena topologická pravidla zajišťující homogenitu editovaných dat. Zároveň jsou využívány letecké snímky a základní mapa 1 : 10 000 poskytované jako služby ArcGIS Serveru ČÚZK.

Pro jednotný postup prací aktualizace datové sady rozvodnic povodí 4. řádu napříč pobočkami byl vytvořen závazný pracovní návod.

Primárním zdrojem pro aktualizaci rozvodnic povodí 4. řádu je digitální model reliéfu 5. generace (DMR 5G) Zeměměřického úřadu (ZÚ) s rozlišením rastru 2 × 2 m.

Dalšími nezbytnými podklady jsou informace o strukturálním a geometrickém uspořádání vodních toků. Geometrie vodních toků je přebírána z dat státního mapového díla ZABAGED, struktura páteřních vodních toků je určena také datovou sadou vodních toků ZABAGED s tím, že rozdíly mezi datovou sadou vodních toků CEVT (Centrální evidence vodních toků) využívanou správci vodních toků (státní podniky Povodí, Lesy ČR) a vrstvou vodních toků ze ZABAGED jsou řešeny v rámci Harmonizace páteřních vodních toků v projektu „ISVS Voda“.

Nezbytnými podklady jsou další vrstvy ZABAGED, například vodní plochy, propustky nebo bodová vrstva s názvem „Uzlový bod říční sítě“, kde jsou v atributech obsažené informace o křížení, soutocích, pramenech či pseudouzlech (fiktivních soutocích či křížení) vodních toků.

Jedním z hlavních a nejdůležitějších podkladů pro tvorbu rozvodnic jsou vrstevnice. Jelikož v současné době nejsou k dispozici pro celé území ČR vrstevnice odvozené z DMR 5G od ČÚZK, jsou rozvodnice aktualizovány nad vrstevnicemi generovanými „on the fly“ se stejnými parametry na všech pobočkách pomocí rastrového nástroje „Contour“ v aplikaci ArcGIS Pro. Jedná se de facto o rastrovou vrstvu, která se překresluje dynamicky podle velikosti měřítka mapy.

Základní měřítko pro aktualizaci rozvodnic bylo na základě analýz stanoveno na velikost 1 : 1 000 tak, aby odpovídalo přesnosti digitálního modelu re- liéfu a současně vyhovovalo dalšímu zpracování hydrologických údajů.

Sada nástrojů hydrologické rastrové analýzy využívá vybraného digitálního modelu reliéfu pro výpočet a stanovení hydrologických prvků povodí - mj. říční sítě a rozvodnic.

Některé rovinaté oblasti ČR jsou náročné na určení korektního vedení rozvodnic, proto bylo v oddělení povrchových vod vyvinuto a do ArcGIS Pro zakomponováno rozšíření v podobě nástroje (toolboxu) s názvem HydroDEM. Tento nástroj umožňuje automaticky generovat rozvodnice s využitím rastrových analýz DMR 5G při definování okrajových podmínek (parametry a použité vrstvy).

Automaticky generovaná rozvodnice je však odvozena čistě nad digitálním modelem reliéfu a nezohledňuje antropogenní zásahy do vodních toků, jako jsou např. umělé náhony, mimoúrovňová křížení, podzemní úseky či propustky, které odvádějí vodu pod vyvýšenými silnicemi.

Proces aktualizace datové sady rozvodnic s využitím DMR 5G je financován v rámci institucionální podpory dlouhodobého koncepčního rozvoje a bude pokračovat i v roce 2022. Dokončení aktualizace se předpokládá na konci roku 2022.

Odvození klimatologických charakteristik

M-denní průtoky patří podle ČSN 75 1400. Hydrologické údaje povrchových vod mezi základní hydrologické údaje, jež jsou poskytovány pro libovolný profil říční sítě.

Výpočtům hydrologických charakteristik M-denních průtoků za referenční období 1981-2010 předcházelo odvození několika klimatologických charakteristik. Primárním klimatickým faktorem, který má největší vliv na odtokové poměry, jsou srážky.

Dlouhodobá roční výška srážek na povodí je množství vody ze srážek spadlých na povrch daného území za daný časový interval. Dlouhodobá roční výška srážek na povodí patří mezi základní klimatologicko-hydrologické charakteristiky určující dlouhodobou hydrologickou bilanci povodí.

Odvození rastru dlouhodobých ročních úhrnů srážek s využitím maxima dostupných údajů bylo proto jedním z hlavních cílů zpracování. Bodová data dlouhodobých ročních úhrnů byla interpolována do rastrové vrstvy metodou orografické interpolace, která byla vyvinuta v ČHMÚ [4]. Jako podklad byl použit rastr nadmořských výšek terénu v kroku 1 × 1 km shlazený3 v okolí 3 × 3 km.

Použitím shlazeného terénu je však tato nevýhoda částečně eliminována, neboť stanice o stejné nadmořské výšce, ale reprezentující zcela odlišné klimatické poměry, např. Velkým přínosem pro odvození rastrové vrstvy dlouhodobé roční výšky srážek bylo využití dat ze zahraničních zdrojů, které pomohlo zpřesnit údaje v příhraničních oblastech, zejména v oblasti Šumavy a Krušných hor, a dále v zahraničních územích, kde leží významná část povodí našich řek

tags: #arcgis #ekologické #mapování #postupy

Oblíbené příspěvky:

• Tipy pro focení na jaře
• Udržitelný rozvoj a odpady
• Botanická zahrada v Tatranské Lomnici
• Praktické odpadkové koše IKEA
• Co znamená kontrolka emise výfuku u Scanie?