Geoinformatická podpora výzkumu ekologie lesa

Transkript

1 Geoinformatická podpora výzkumu ekologie lesa Tomáš Pelc Česká zemědělská univerzita, Fakulta životního prostředí, Katedra geoinformatiky a územního plánování, Aplikovaná ekologie tompelcik@seznam.cz Abstrakt Práce se zabývá použitím geoinformačních technologií při výzkumu lesních ekosystémů. Navrhuje metodiku výběru, měření a zpracování naměřených dat a poukazuje na možné problémy při měření pod lesním porostem a při zpracování naměřených dat. Pro výzkum byla použita technologie Field-Map v kombinaci se softwarem ArcMap. Ty jsou velmi dobrým spojením nástrojů GIS pro řešení velkého množství úloh nejen v ekologii lesa. Field-Map je flexibilním nástrojem pro počítačem podporovaný sběr dat v terénu se zaměřením na les a krajinu. ArcMap byl účinným nástrojem pro analýzu vybraného území a při zpracování již naměřených dat. Celkem bylo pro výzkum vygenerováno bodů, z kterých bylo náhodně vybráno, z nichž se nachází v přírodních rezervacích a zbytek v přilehlých hospodářských lesích. Tyto body jsou středy kruhových inventarizačních ploch, s poloměrem, m, tj. m. Na těchto plochách bylo provedeno zaměření polohy všech stojících stromů a změřeny či určeny jejich základní charakteristiky, např. druh, výška nebo průměr. Na vybraných plochách byly též zaznamenány korunové projekce. Abstract This thesis addresses the usage of the geoinformatic technologies in the research of the forest ecosystems. It proposes the methodology of choosing, measuring and processing the measured data and points out the possible problems connected with measuring in the forest stand and with the processing of the measured data. The research utilized the Field-Map technology together with the ArcMap software. These provide a very good combination of GIS tools for solving a large number of tasks concerning not only the forest ecology. The Field-Map is a flexible computer aided data collection tool for the fieldwork focused on forest and landscape. The ArcMap was an effective tool for analyzing the chosen area and for processing the measured data. points were generated for the purpose of the research altogether. of them were randomly chosen, of which are situated in the natural reserve area, the remaining being part of the adjacent commercial forests. These points are the centres of the circular inventarisation sites with a diameter of. m, e.g. m². On these sites location of all standing trees took place and all of their basic characteristics were measured or determined, for example their class, height and diameter. On chosen sites also crowns projections were recorded.

2 Klíčová slova Technologie Field-Map, ArcGIS, přírodní rezervace, hospodářský les, inventarizační plocha. Keywords Field-Map technologies, ArcGIS, natural reserve area, commercial forest, inventarisation sites. Formulace cílů práce Cílem práce je porovnat lesy hospodářské s lesy samovolně se vyvíjejícími. Dílčími cíli práce jsou: vytvoření metodiky pro výběr inventarizačních ploch, naměření konkrétních vybraných inventarizačních ploch, převod dat z Field-Map (IFER) do ArcMap a jejich grafické zpracování. Vstupní data Od Lesů ČR s.p. jsem si zapůjčil SHP vrstvu porostní mapy a tabulkovou část hospodářské knihy, oboje pro LZ Boubín polesí Kubova Huť, Zátoň a Včelná. Konkrétně: vybraná alfanumerická data LHP JPRL, plocha PSK, plocha etáže parciální a skutečná, věk etáže, zastoupení dřevin, plocha dřevin, ve formátu XML i DBF, porostní mapa ve formátu TIFF; vektory porostních skupin (SHP). Od ÚHUL jsem si zapůjčil vrstvu souboru lesních typů (SLT) ve formátu SHP, vrstva vrstevnic (SHP). NP Šumava mi poskytl bodovou vrstvu stávajících inventarizačních ploch (SHP). Použitý hardware Pro sběr dat: Laserový dálkoměr a sklonoměr (ForestPro) Digitální kompas (MapSTAR) Teréní počítač Hammerhead GPS SX Blue I. Garmin Oregon Pro analýzu a zpracování dat: Fujitsu Simens Computers Intel Core(TM) Duo CPU. GHz MB RAM Použitý software Pro sběr dat: Field-Map (IFER), platforma Windows Pro zpracování dat: platforma Windows Vista Home premium, ArcGIS., Field-Map, Microsoft Exel, CorelDraw

3 Postup zpracování a použité metody Nejprve byly zanalyzovány lesy Boubínské hornatiny tak, aby k daným inventarizačním plochám ležícím v přírodních rezervacích, náleželi plochy v hospodářských lesích, shodujících se v základních, vybraných atributech, tj. soubor lesních typů (dále SLT), nadmořská výška, věk a zastoupení dřevin. Po znormalizování databáze od LČR byly vybrány lesní porosty (polygony) v určité nadmořské výšce, s konkrétní druhovou skladbou a věkem; v mapě SLT jsem vybral jen určité lesní typy. Nakonec byl ze vzniklých vrstev udělán průnik. Po výběru odpovídajících polygonů v hospodářských lesích, bylo provedeno vygenerování náhodných bodů (HawthsTools). U všech bodů se provedl Bufer. m (poloměr kruhové inventarizační plochy). Z těchto inventarizačních ploch byly vybrány ty, které leží celým obsahem v jednom porostu a na jednom SLT. Tak byla vytvořena vrstva bodů, kde bylo dále prováděno měření pomocí Technologie Field-Map. Po dohledání a zastaničení plochy se do předem připravené databáze Field-Map zaznamenala poloha všech stojících stromů, které měly průměr větší než cm. U těchto stromů byla změřena výška, průměr v. m a další taxační veličiny (nasazení koruny, poškození, zlomy, ). Celkem bylo naměřeno stromů na plochách ve přírodních rezervacích a stromů v lesích hospodářských. Tato data se převedla do odpovídajícího formátu, zpracovávala se graficky v ArcMapu a byla slovně popsána. Databáze sloužila ještě k vytvoření tabulky poškození a grafu zastoupení. Výstupy projektu metodika analýzy lesnických dat; konkrétní nasbíraná lesnická data; vizualizace ploch v ArcGIS a popis těchto ploch; tabulky a grafy porovnávající taxačních veličiny a zastoupení v obou typech lesa; výpočet vybraných agregačních indexů u všech ploch. Přínos a další využití výsledků projektu Plochy naměřené v přírodních rezervacích budou dále zpracována správou NP a CHKO Šumava. nových inventarizačních ploch, které byly založeny, je možné v pravidelných několikaletých intervalech znova přeměřovat a zaznamenat tak vývoj těchto porostů, hospodářsky využívaných. Vzhledem k tomu, že na několika plochách byly změřeny i korunové projekce, jsou tyto plochy dále vhodné pro porovnání inventarizačních ploch s laserovými skeny a družicovými snímky.

4 V této práci jsem naznačil, že spojení technologie Field-Map a softwearu ArcGIS má velký potenciál při zkoumání a hodnocení lesních ekosystémů, mnoha skrytých možností nebylo využito. Pro další výzkumu doporučuji, dle stejné metodiky, sebrat dostatečné množství dat, aby mohl být výsledek průkazný. Tohoto cíle nebylo vzhledem k povaze práce a náročnosti měření dosaženo. Práce též obsahuje další náměty a připomínky k vyzkoušeným GIT. Přílohy zastoupení jednotlivých SLT v Boubínské hornatině, tabulky kritických hodnot agregačních indexů, postup úpravy inventarizační plochy (obrázek), podkladová mapa s inventarizačními plochami ve FM, mapa ČR se zájmovým územím, celková porostní mapa Boubínské hornatiny, sestava Field-Map (soubor fotografií), fotografie z terénu. Příloha č. : Zastoupení jednotlivých SLT v Lesích Boubínské hornatiny SLT plocha plocha plocha plocha SLT SLT SLT (ha) (ha) (ha) (ha) R. W. Z. K. Z. Y. A M. L. Z. B. N. C. A. D. O. J. B. F P. K. C. G. R. L. D. H. S. N. F. I. T. Z. G. J. V. A. H. K. Y. B. I L. Z C. J. M. G. F. K. N. K. H. L. O. N I. M. P. R. K. N. R. S. M. O S. V. N. P. V. Y. O. R. Y. Z. P. S Z. R. S. V B. NE. V. Y. G.

5 Příloha č. a: Kritické hodnoty pro Clark Evansův agregační index R P I I ( ) n n

6

7 Příloha č. b:kritické hodnoty pro Pielou Mountfordův agregační index a ) I n ( P I n

8

9 Příloha č. : Postup úpravy zkusné plochy

10 Příloha č. : Podkladová mapa s inventarizačními plochami ve FM Data Colector

11 Příloha č..: Pohledová mapa ČR se zájmovým územím

12 Příloha č. : Mapa Boubínské hornatiny (porostní, detail PR, polohopis)

13 Příloha č. : Sestava Field-Map

14 Příloha č. : Fotky z terénu.