VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ ALEŠ DRÁB HYDROINFORMATIKA I MODUL M01 ÚVOD DO HYDROINFORMATIKY STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
Hydroinformatika I Modul 1 Aleš Dráb, Brno 2005-2 (26) -
Obsah OBSAH 1 Úvod...5 1.1 Cíle...5 1.2 Požadované znalosti...6 1.3 Doba potebná ke studiu...6 1.4 Klíová slova...6 1.5 Metodický návod na práci s textem...6 2 Úvod do hydroinformatiky...7 3 Vstupní data...9 3.1 Topografická data...11 3.1.1 Základní kartografická data...11 3.1.2 Digitální modely terénu (DMT)...15 3.1.3 Letecké a družicové snímky...15 3.2 Tématická a oborová data...17 3.2.1 Administrativní hranice...17 3.2.2 Vodohospodáská data...17 3.2.2.1 Kartografická data...17 3.2.2.2 Hydrologická data...17 3.2.2.3 Data o vodohospodáských objektech...18 3.2.3 Data o pokryvu zemského povrchu...19 3.2.4 Územn plánovací dokumentace...20 3.2.5 Katastr nemovitostí...21 3.2.6 Registry...22 3.2.7 Ostatní podklady...25 4 Závr...26 4.1 Shrnutí...26 4.2 Studijní prameny...26 4.2.1 Seznam použité literatury...26 4.2.2 Seznam doplkové studijní literatury...26 4.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny...26-3 (26) -
Úvod 1 Úvod Využití informaních technologií ve vodním hospodáství prodlalo v posledních letech podstatnou zmnu, která je dána pedevším rychlým vývojem osobních poíta. Díky tomu se do rukou vodohospodá dostaly úinné nástroje, umožující ešení rozsáhlých a komplikovaných úloh s využitím výpoetních postup založených zejména na numerických metodách. S tím samozejm souvisí i správa velkých objem dat a poteba kvalitní prezentace výsledk výpot a analýz. S dostupností výkonných informaních technologií pro ešení úloh vodního hospodáství samozejm vzrstají i požadavky na potebné znalosti absolvent vodohospodáských obor a odborník v praxi. Z toho plyne i nutnost praktických znalostí práce s odpovídajícím programovým vybavením. Obor hydroinformatika, jak již samotný název napovídá, tvoí pomyslný mstek mezi odbornými znalostmi na stran jedné a praktickou aplikaci informaních technologií v oboru vodního hospodáství na stran druhé. Uební text, který máte práv ped sebou, je uren pro výuku cviení pedmtu Hydroinformatika I. Obsahová nápl byla volena tak, aby získané znalosti byly využitelné pedevším v odborných pedmtech bhem dalšího studia, pi ešení praktických úloh vodního hospodáství Text uební opory je tematicky rozdlen do 5 modul: 1. Úvod do hydroinformatiky. 2. EXCEL pro vodohospodáe. 3. Úvod do MATLAB. 4. Vodohospodáský projekt v GIS. 5. Využití GIS pi ešení 1D úloh proudní vody. Autor ví, že obsah uebního textu bude pro studenty inspirací k dalšímu samostatnému studiu a prohlubování znalostí z oboru hydroinformatiky. 1.1 Cíle Cílem pedmtu je na ad praktických úloh z oboru vodního hospodáství demonstrovat základní možnosti využití informaních technologií. V Modulu 1- Úvod do hydroinformatiky se dozvíte: Co je to hydroinformatika a k emu slouží. Jaká jsou dostupná vstupní data pro vodní hospodáství. - 5 (26) -
Hydroinformatika I Modul 1 1.2 Požadované znalosti K úspšnému zvládnutí pedmtu Hydroinformatika jsou nezbytné znalosti získané v prvních dvou letech studia. Jedná se pedevším o : základy informatiky, matematika, hydraulika a pasivní znalost anglického jazyka. V prbhu studia se pedpokládá aktivní pístup k ešení problém a práce se zdroji informací (literatura, internet). 1.3 Doba potebná ke studiu Doba potebná ke zvládnutí textu odpovídá 2 výukovým hodinám, tedy cca 2 x 50 min. 1.4 Klíová slova Hydroinformatika, geografický informaní systém (GIS), simulaní model, matematický model, numerický model. 1.5 Metodický návod na práci s textem Text modulu je teba procházet postupn (nepeskakovat mezi kapitolami) a prbžn zpracovávat uvedené píklady a úlohy. Splnním úlohy je mnohdy podmínno pochopení dalšího textu, který navazuje na poznatky získané bhem jejího ešení. Tento modul nevyžaduje žádné speciální programové vybavení, nezbytný je pouze pístup na internet. - 6 (26) -
Úvod do hydroinformatiky 2 Úvod do hydroinformatiky Hydroinformatika pedstavuje obor, který má výrazn interdisciplinární charakter. O tom svdí i následující definice dle [1]. Definice Hydroinformatika je obecn definována jako aplikace moderních informaních technologií na ešení problém souvisejících s vodním hospodástvím. Definice zahrnuje spojení tradiních oblastí výpotové hydrauliky s novými smry v matematice, výpoetní technice a komunikaních technologiích. Zahrnuje integraci informací získaných z rzných zdroj, od dat získaných v terénu, pes výsledky hydraulických a numerických model až po informace z netechnických obor, jako jsou ekologie, ekonomie a sociální vdy. Obrázky 2.1 až 2.3 podávají zjednodušený náhled na postupný vývoj hydroinformaních systém. Obr. 2.1 Hydroinformaní systém - tradiní pístup hledání ešení. Obrázek 2.1 ilustruje tradiní pístup, jehož výsledkem je návrh ešení vodohospodáského problému. Postup vychází z informací zahrnujících vstupní data (viz kapitola 3) a odborné znalosti, pokrauje pes simulaní model a koní návrhem ešení daného problému. Na základ shromáždných dat o odborných znalostí jsou zvoleny odpovídající nástroje, jednotlivé vztahy, matematické modely apod. V závislosti na druhu ešeného problému je následn vytvoen simulaní model. Následuje spuštní výpotu pro zadané poátení a okrajové podmínky. Dále je provedena interpretace výsledk. Zpracovatel modelu dále zahrne kritéria související s životním prostedím, financemi, legislativou atd. Na závr prezentuje výsledky zadavateli. Tento pístup je prezentován v modulech 2 a 3 tohoto uebního textu. - 7 (26) -
Hydroinformatika I Modul 1 Obr. 2.2 Hydroinformaní systém - tradiní pístup s využitím GIS. Na obrázku 2.2 je tradiní pístup rozšíšn o nový nastroj rozhodování, kterým je geografický informaní systém (GIS). GIS zde plní funkci správce vstupních dat, umožuje analýzu a prezentaci výsledk. Tímto pístupem se podrobnji zabývá modul 4 tohoto uebního textu. Obr. 2.3 Hydroinformaní systém - pokroilý pístup hledání ešení. Poslední pístup, který mžeme oznait pívlastkem pokroilý je uveden na obrázku 2.3. Oproti pedchozímu modelu byl pidán pre-processor (zajišuje pípravu vstupních dat pro simulaní model), post-processor (zpracovává výsledky výpot a expertní systém, který zahrnuje zadavatele ešeného úkolu, odbornou i laickou veejnost a další složky. Rovnž ešitel úkolu (zpracovatel) je vyjmut jako samostatný objekt. - 8 (26) -
Vstupní data 3 Vstupní data Cílem této kapitoly je poskytnutí pehledu o základních okruzích dat využívaných ve vodním hospodáství a které jsou rovnž souástí hydroinformaního systému (viz pedchozí kapitola). Draz je pitom kladen na data, která lze zpracovávat s využitím informaních technologií, tedy na data pevážn digitální. Pro snazší orientaci v problematice vstupních dat provedeme nejprve jejich rozdlení do nkolika skupin Z hlediska pvodu mžeme rozlišit vstupní data na: primární (data pocházející z prvotního sledování stavu, dj a inností), sekundární (data pevzatá). Z pohledu obsahové nápln je možné provést rozdlení do tí základních skupin (viz obrázek 3.1), a to na: topografická data, oborová data, metadata. Obr. 3.1 lenní základních vstupních dat z oboru vodního hospodáství. - 9 (26) -
Hydroinformatika I Modul 1 Topografická data poskytují informaci o geoprvcích vyskytujících se na zemském povrchu. Popisují reliéf zemského povrchu, vodstva a antropogenní jevy [2]. Oborová data svým obsahem doplují údaje v topografických datech o prostorová a popisná data pocházející z rzných obor lidské innosti. Obsahová nápl oborových dat používaných pi ešení úloh vodního hospodáství je patrná z obrázku 3.1. Nezbytnou souástí vstupních dat by mla být metadata, Pojem metadata pochází (z eckého meta- = mezi, za + latinského data = to, co je dáno. Jinak mžeme metadata oznait jako strukturovaná data o datech. Jejich obsahem jsou pedevším popisné údaje, jako jsou nap. název dat, klíová slova, druh sou- adného systému, identifikaní údaje zpracovatele, atd. Formát metadat upravuje ve svt nkolik standard. Jmenujme nap. evropský standard ISO a normu požívanou ve Spojených státech pod názvem FGDC. Krom toho, že metadata obsahují informace o obsahu a pvodu dat, usnadují rovnž vyhledávání vhodných dat na základ pedem specifikovaných kritérií. K tomu slouží pedevším tzv. metainformaní systémy, které shromažují metadata z rzných zdroj. Celá ada metainformaních systém je již v souasné dob k dispozici i na internetu a umožuje tak pomrn jednoduchý pístup. Informace Mezi hlavní poskytovatele metainformaních systém dostupných na internetu patí nap: eský úad zemmiský a katastrální (ÚZK) http://geoportal.cuzk.cz eský statistický úad (SÚ) - http://www.czso.cz eská asociace pro geoinformace (CAGI) - http://gis.vsb.cz/midas Ministerstvo životního prostedí (MŽP) - http://mis.env.cz Metainformaní systémy kraj a obcí. Úkol 3.1 Navštivte výše uvedené metainformaní systémy na internetu a seznamte se orientan s jejich obsahem a možnostmi. Budeme se nim vracet v dalším textu v souvislosti s jednotlivými druhy vstupních dat. Vrame se nyní podrobnji k jednotlivým skupinám dat z hlediska jejich obsahu. Poznámka V dalším textu jsou uvedeny pouze základní informace o jednotlivých typech dat. Podrobnjší a samozejm i aktuálnjší údaje lze nalézt v již zmiovaných metainformaních systémech. - 10 (26) -
Vstupní data 3.1 Topografická data Základní okruh vstupních dat využívaných ve vodním hospodáství tvoí topografická data, která patí do skupiny geografických dat. Tato forma poítaov zpracovatelných dat zahrnuje informace týkající se jev pímo nebo nepímo pidružených k místu na Zemi [2]. Prvotním zdrojem tchto dat zstávají stále papírové mapy. Dalším, stále astji používaným postupem jejich získání, jsou mení v terénu za použití miských pístroj s pímým digitálním výstupem, jako jsou totální stanice a GPS.Velmi silnou pozici z hlediska poizování toho to typu dat získává dálkový przkum Zem, a už v podob analogových snímk digitáln zpracovávaných i digitálních dat poízených leteckými i družicovými skenery. Pro úely vodního hospodáství se využívají zejména tyto skupiny topografických dat: základní kartografická data, digitální model terénu, letecké a družicové snímky. 3.1.1 Základní kartografická data Pro úely vodního hospodáství picházejí v úvahu zejména státní mapová díla v mítcích 1:50 000, 1:10 000 a 1:5 000, poskytovaná eským úadem zemmickým a katastrálním (ÚZK) se sídlem v Praze, a to jak v podob tištné (analogové), tak digitální. Digitální formu Základní mapy R 1:10 000 je možné získat v tchto formátech [5]: vektorový topografický model Základní mapy R 1:10 000 (ZABAGED), rastrová reprezentace Základní mapy R 1:10 000 (RZM10). ZABAGED (Základní báze geografických dat) je digitální topografický model území R odvozený z mapového obrazu Základní mapy eské republiky 1:10 000 v souadnicovém systému S-JTSK (systém Jednotné trigonometrické sít katastrální) a výškovém systému baltském - po vyrovnání. Správcem a poskytovatelem dat ZABAGED je Zemmický úad. ZABAGED má charakter GIS integrujícího prostorovou složku vektorové grafiky s topografickými relacemi objekt a složku atributovou obsahující popisy a další informace o objektech. Obsah ZABAGED tvoí 106 typ objekt strukturovaných v databázi do 60 grafických vrstev vektorových (DGN) soubor. Objekty ZABAGED jsou za- lenny do následujících osmi kategorií (tíd) typ objekt: Sídla, hospodáské a kulturní objekty. Komunikace. Rozvodné sít a produktovody. Vodstvo. - 11 (26) -
Hydroinformatika I Modul 1 Územní jednotky. Vegetace a povrchy. Terénní reliéf. Geodetické body. Výškopisná složka vybavená vektorovým souborem vrstevnic umožuje vytvá- et úelov digitální model terénu. Databáze ZABAGED je tvoena a provozována v grafickém prostedí MicroStation a GIS prostedí MGE (Intergraph) využívající relaní databázi ORACLE. Data ZABAGED jsou poskytována po celých mapových listech jako vektorové soubory polohopisu (2D) a výškopisu (3D nebo 2D) ve formátu DGN (píp. DXF) bez popisné složky (atribut), piemž polohopisná a výškopisná složka mohou být poskytnuty spolen nebo oddlen. Vektorová data spolen s atributy lze exportovat ve formátu MPD projektu MGE. Prostorov organizaními jednotkami ZABAGED jsou mapové listy 1:10 000 v kladu list základních map stedních mítek. Proces tvorby ZABAGED zapoal v roce 1995 a ve vektorové form (soubory DGN MicroStation) byl dokonen v roce 2001. V souasné dob je ZABAGED rovnž k dispozici ve formátu *.shp (shapefile formát využívaný v programovém vybavení firmy ESRI, nap. ArcGIS). Tab. 3.1 - ZABAGED základní údaje Název dat : Zdroj : Popis : Metadata + další informace : Náhled : ZABAGED ÚZK Základní báze geografických dat eské republiky je digitální vektorový topografický model území eské republiky v mítku 1 : 10 000 http://geoportal.cuzk.cz - 12 (26) -
Vstupní data Tab. 3.2 - Rastrová základní mapa 1:10 000 základní údaje Název dat : Rastrová základní mapa 1:10 000 Zdroj : Popis : Metadata + další informace : Náhled : ÚZK Digitální rastrový kartografický model území v mítku 1 : 10 000 http://geoportal.cuzk.cz Rastrová reprezentace Základní mapy R 1:10 000 byla získána skenováním jednotlivých tiskových podklad ZM10. Data jsou k dispozici z celého území R s výjimkou 25 mapových list vojenských újezd. Od roku 2001 postupn vzniká nová podoba této rastrové mapy a data jsou již odvozována ze soubor ZABAGED. Rastrová data se poskytují ve dvou variantách: Barevný "bezešvý" obraz státního území 1:10 000 - obraz je složen ze tverc 2 x 2 km. Distribuce se provádí po celých tvercích v barevném rastrovém formátu TIFF. Obraz mapových list ZM10 po vrstvách - obraz je rozložen do pti vrstev (názvosloví, polohopis, vodstvo, výškopis, porosty). Distribuce se provádí po mapových listech ve formátu CIT, pop. RCW, TIFF. Rastrová základní mapa 1:10 000 (RZM10) byla získána skenováním jednotlivých tiskových podklad Základní mapy R 1 : 10 000. Data jsou k dispozici z celého území R s výjimkou 25 mapových list vojenských újezd. Data jsou georeferencována v souadnicovém systému S-JTSK a výškovém systému baltském-po vyrovnání. Od roku 2001 vzniká postupn nová podoba této rastrové mapy, data jsou již odvozována ze soubor ZABAGED. - 13 (26) -
Hydroinformatika I Modul 1 Tab. 3.3 - Státní mapa 1:5 000 základní údaje Název dat : Státní mapa 1:5 000 Zdroj : ÚZK Popis : Digitální kartografický model území v mítku 1 : 5 000. Obsahuje složku katastrální, výškopisnou a ortofotomapu Metadata + další informace : Pístup ON-LINE : Náhled : http://geoportal.cuzk.cz http://geoportal.cuzk.cz - ortofotomapa - katastrální složka - výškopisná složka Státní mapa 1:5000 (SM5) je jedním ze státních mapových dl. V kladu této mapy, který pokrývá celé území R je celkem 16 256 mapových list této mapy v mítku 1:5000. SM 5 se zpracovává od roku 2001 a spolu se Státní mapou 1:5000 rastrovou postupn nahrazuje stávající analogovou Státní mapu 1:5000 odvozenou. Je tvoena temi složkami složkou katastrální, výškopisnou a topografickou. Podkladem složky katastrální je digitální katastrální mapa (DKM) nebo katastrální mapa digitalizovaná (KM-D), výškopisná složka - 14 (26) -
Vstupní data vychází z vektorového souboru ZABAGED a topografickou složku tvoí digitální ortofoto. Digitální data SM 5 poskytují povené Katastrální úady v rozsahu stanovené územní delimitace a Zemmický úad v rozsahu území Hl. m. Prahy a Stedoeského kraje. Zemmický úad mže pípadn tato data poskytnout v rozsahu celého státního území. Další státní mapová díla menších mítek jsou nabízena ÚZK v rastrové podob. Druhým významným zdrojem kvalitních topografických dat je vojenské mapové dílo [3]. Správcem digitálních produkt odvozených z vojenských topografických map je Vojenský topografický ústav [9] se sídlem v Dobrušce. Autorská práva k tomuto dílu spravuje Generální štáb Armády R. I zde najdeme jak rastrové mapy, tak vektorové databáze, a to jako souást budovaného vojenského topografického informaního systému (VTIS). Dílem srovnatelným se ZABAGED je digitální model území DMÚ-25. Jedná se o vektorovou databázi topografických informací o území, která svou pesností a obsahovou náplní koresponduje s vojenskými topografickými mapami mítka 1:25 000 oznaovanými TM25. Databáze obsahuje topografické údaje rozdlené do 7 tématických vrstev - vodstvo, sídla, komunikace, vedení sítí, hranice a ohrady, rostlinný a pdní kryt a terénní reliéf. Seznam a detailní popis všech vyskytujících se objekt nalezneme v Katalogu topografických objekt (KTO), který je souástí metadat. Databáze je nabízena v základních u nás používaných souadnicových systémech, tedy S-JTSK, S-42 i WGS 84. Polohová pesnost dat je udávána v rozmezí 0,5 až 20 m podle tídy objektu. Databáze je bezešvým digitálním modelem celého území eské republiky s mírným pesahem pes státní hranici. Úkol 3.2 V metainformaním systému MIDAS [7] naleznte údaj o výškopisné a polohohopisné pesnosti DMÚ-25 a srovnejte se ZABAGED. 3.1.2 Digitální modely terénu (DMT) Dležitým podkladem vodohospodáe je podrobná znalost reliéfu krajiny. Za tímto úelem jsou zpracovávány digitální modely terénu, které mohou být rastrové (model GRID) nebo vektorové (model TIN). Pro jejich pípravu se používají vrstevnice existujících mapových dl, výšková bodová pole, linie hbetnic a údolnic, areály vodních ploch a zlomové linie, nebo stereoskopické dvojice leteckých i družicových snímk. V poslední dob se rovnž uplatuje tzv. laserové snímání povrchu. Tato metoda poskytuje nejen dostaten pesné údaje o nadmoských výškách terénu, ale umožuje i získání podrobnjších informací o povrchu terénu, nap. charakter vegetace. 3.1.3 Letecké a družicové snímky Jedním ze základních požadavk na vstupní data je jejich aktuálnost. Digitální data, která vznikají na základ existujících mapových dl však asto tento požadavek splovat nemohou. adu informací, které jsou pro vodohospodáe dležité a na které potebuje reagovat, mnohdy ani v topografických mapách najít nelze. Jedná se napíklad o vlastnosti, které nejsou pedmtem mapování - 15 (26) -
Hydroinformatika I Modul 1 (nap. druhy vegetace) anebo jde o tak aktuální jevy, že v mapách nemohou být ješt zachyceny (nap. rozsah záplav). Mapování tchto fenomén metodou místního šetení v kombinaci s mením v terénu je velice nákladné a asto i nerealizovatelné. Proto se v praxi stále více osvduje využití informaního potenciálu, který nabízejí snímky zemského povrchu. Na rozdíl od klasických map a vektorových vrstev, které poskytují pouze schematizovaný pohled na území, zobrazuje snímek území velmi realisticky a umožuje tak snadné pochopení situace a vztah v krajin. Snímkování zemského povrchu se provádí zpravidla letecky nebo družicov. Letecké snímky (ortofoto) jsou tedy nejaktuálnjším zdrojem prostorových informací o studovaném území, protože jejich vyhotovení trvá, na rozdíl od mapových podklad, nesrovnateln kratší dobu. S jejich pomocí lze zpesovat ostatní podklady (katastrální mapy, ZA- BAGED. Nevýhodou leteckých snímk je omezené identifikování nkterých objekt, závislé na velikostí rozlišení snímk. Pedností družicových snímk jako zdroje informací o území je zejména schopnost zmapovat rozsáhlé oblasti bhem nkolika okamžik, piemž tato data mohou být dodána do rukou uživatele již nkolik dní i dokonce hodin po nasnímání. Ve srovnání s metodou místního šetení pinášejí snímky aktuální, pesné a objektivní informace o rozsáhlém území mnohonásobn rychleji a za podstatn nižších náklad. Letecké a družicové snímky slouží zpravidla jako podklad pro tvorbu ortofotomap. Hlavními poskytovateli ortofotomap pro území R jsou ÚZK a firma Geodis Brno, spol. s r.o. Družicové snímky nabízí nap. firma Arcdata Praha, s.r.o. Tab. 3.4 - Ortofotomapy základní údaje Název dat : Zdroj : Popis : Metadata + další informace : Náhled : Ortofotomapy ÚZK, Geodis, a.s. Barevné ortofotomapy bezešvé http://geoportal.cuzk.cz, http://www.geodis.cz, http://gis.vsb.cz/midas - 16 (26) -
Vstupní data 3.2 Tématická a oborová data 3.2.1 Administrativní hranice Prvotním poskytovatelem tohoto typu dat v R je ÚZK. Nabízená data obsahují : Prostorová (vektorová) data zachycující umístní hranic správních jednotek, územních jednotek a defininích bod. Data vznikají digitalizací píslušných prvk Základní mapy R 1:10000, resp. 1:50000 a doplnním identifikátor správních a územních jednotek. Data jsou aktualizována jednou ron a zobrazují vždy stav k 1. lednu toho roku. Grafické soubory jsou georeferencovány v souadnicovém systému S-JTSK. Obsah soubor je lenn do vrstev. Popisná data ve form databázových tabulek, která jsou k prostorovým datm pipojena pomocí identifikátoru. K tmto tabulkám je možné zpravidla pipojit pomocí relací další data poskytovaná nap. SÚ (poty obyvatel apod.). Podrobnjší informace o poskytovaných datech je možné získat z metadat zve- ejnných na internetových stránkách [5]. 3.2.2 Vodohospodáská data 3.2.2.1 Kartografická data Nejdležitjším mapovým dílem v této oblasti je Základní vodohospodáská mapa v mítku 1:50 000 (ZVM 50), kterou poídil Výzkumný ústav vodohospodáský T.G.M. [10]. Tato mapa je k dispozici v podob papírové (analogové) a digitální (skenované papírové mapy bez georeferencování). Aktualizace mapy ZVM 50 byla ukonena v roce 2002, kdy byla rovnž zastavena její distribuce v papírové podob. V souasné dob nahrazuje postupn ZVM 50 hydroekologický informaní systém (HEIS) VÚV, resp. jeho souást, digitální mapové dílo ZABAVOD (Základní báze vodohospodáských dat) v mítku 1:10 000. ZABAVOD je tématickou vodohospodáskou nadstavbou topografického modelu ZABAGED (VÚV 2002). Dalšími významnými kartografickými díly jsou mapy obsahující údaje o historických povodních. Mapy jsou obvykle zpracovávány správci vodních tok, resp. povodí, obcemi, pop. orgány státní správy. Mapy mohou obsahovat údaje o rozsahu zaplaveného území, kóty hladiny, odhadnuté kulminaní prtoky, apod. Tyto mapy vznikají zpravidla zakreslením uvedených údaj do stávajících mapových dl na základ leteckého a družicového snímkování a geodetických mení v postižených oblastech. Dležitým podkladem jsou rovnž mapy záplavových území zpracovávané jako souást dokumentace záplavových území pirozených a zvláštních povodní a studií odtokových pomr (SOP). 3.2.2.2 Hydrologická data Hydrologické podklady pedstavují negrafická data, která jsou však vázána k uritému místu (mrný profil, úsek toku, apod.). Podle SN 75 1400 se pod pojmem hydrologické údaje rozumí data charakterizující hydrologické pomry - 17 (26) -
Hydroinformatika I Modul 1 a režim vodních tok. Jedná se pedevším o údaje o vodních stavech, prtocích, teplot vody, ledových jevech, ukazatelích jakosti vody, splaveninách, srážkách, výparu a geografických, resp. hydrografických vlastnostech povodí. Údaje se rozdlují na standardní a nestandardní. Standardní hydrologické údaje jsou zpracovávány v souladu s normou SN 75 1400. Jedná se o údaje o ploše povodí, dlouhodobých prmrných srážkách, dlouhodobých prmrných prtocích, M-denních a N-letých prtocích. Nestandardní údaje poskytuje HMÚ formou studií. Jedná se nap. o stanovení kulminaních prtok s N > 100, odvození tvar a objem povodových vln, odvození prtok v profilech, ve kterých není k dispozici pozorování, údaje o prtocích v umlých vodních tocích, apod [4]. 3.2.2.3 Data o vodohospodáských objektech Dležité jsou rovnž informace o vodohospodáských systémech, objektech a zaízeních. Data související s provozem jednotlivých objekt: v povodových plánech všech stup, v manipulaních a provozních ádech vodních dl, ve vyhodnocení záplavových území tok, ve studiích odtokových pomr (SOP), v technicko-provozní evidenci vodních tok. Povodové plány jsou základními dokumenty ochrany ped povodnmi, které slouží jako podklad pro koordinaci inností v pípad povodové situace v daném území. Manipulaní ád (M ) je soubor pedpis, zásad a smrnic, schválených vodohospodáským orgánem a upravujících nakládání s vodami z hlediska úelného a hospodárného využití vody, ochrany a zlepšení její jakosti v souladu se zájmy ochrany životního prostedí. Krom informací o díle a jeho technických parametrech uvádjí M pravidla pro manipulaci s vodou na vodních dílech pro zajištní jeho požadovaných úel a pi krizových situacích. M definuje pravidla manipulace tak, aby nedošlo k ohrožení bezpenosti vodního díla a k pekroení stanovených mezních hodnot (nap. úrovn maximální hladiny, vypouštných množství, zneištní, apod.). Náležitosti M jsou dány TNV 75 2910. Provozní ád (P ) je souhrn pedpis, pokyn a dokumentace pro obsluhu a údržbu všech zaízení vodního díla, vydaných v rámci ízení jeho provozu. Píslušnou normou je TNV 75 2920. Krom pravidel pro bžný provoz a údržbu vodního díla (pokyny pro provoz, vodohospodáská pozorování a mení, bezpenostní pedpisy, atd.) definuje P také provozní opatení za mimoádných, resp. krizových situací, jako jsou nap. povodn. Jedná se o opatení, která zajistí bezpenost provozu díla a dodržení požadavk na odbry a prtoky stanovené manipulaním ádem. Záplavová území jsou administrativn urená území, která mohou být pi výskytu pirozené povodn zaplavena vodou. Záplavová území se stanovují na základ vyhlášky 236/2002 Sb. a TNV 75 2932. - 18 (26) -
Vstupní data Studie odtokových pomr (SOP) mají za úkol kvantifikovat odezvu území na píinnou srážku a identifikovat povodí i jeho ásti, kde vlastní povode vzniká. Výsledkem SOP jsou zpracované mapy odtokových pomr ve vybrané úrovni povodí a klasifikace tchto povodí z hlediska tvorby povrchového odtoku, náchylnosti k erozi, a tedy jejich potenciální nebezpenosti. [4]. 3.2.3 Data o pokryvu zemského povrchu Data o pokryvu zemského pokryvu je možné získat nap. z databáze CORINE, kterou v R spravuje Ministerstvo životního prostedí. Tato databáze vznikla jako výstup z projektu CORINE Land Cover, který byl v R ešen v rámci regionálního programu PHARE pro životní prostedí. Celoevropský program CORINE je zamen na shromažování informací o životním prostedí na evropském kontinentu. Jednou z jeho aktivit je vytvoení jednotné tématické mapy kategorií povrchu Evropy v mítku 1:100 000. V tém všech evropských zemích je rozpracována nebo hotova digitální vektorová databáze tvoená podle jednotné metodiky. Databáze Land Cover R v mítku 1:100 000 byla vytvoena kolektivem pracovník nkolika institucí pod koordinací firmy GISAT, Praha. Hlavním zdrojem dat pro tuto databázi byly družicové snímky obsahující data poízená skenerem Landsat TM a pokrývající celé území R. Z tchto dat byly vytvoeny barevné obrazové pedlohy, geometricky transformované do mapové projekce vojenských topografických map S-42. Pro každý mapový list topografické mapy 1:100 000 byla provedena runí interpretace této pedlohy, pi níž byly zakresleny hranice jednotlivých druh povrchu. Pitom bylo dodržováno pravidlo, že nejmenší mapovaná jednotka má plochu 25 ha a liniový útvar šíku minimáln 100 m. Tyto hranice byly posléze digitalizovány, pevedeny do vektorového formátu a spojeny do jednotné celorepublikové databáze. Navíc byly provedeny obsahové kontroly napojení tchto hranic jak mezi jednotlivými mapovými listy uvnit eské republiky, tak i na jejích hranicích s podobným dílem sestaveným v okolních státech. Druhy povrch byly stanoveny skupinou expert tak, aby byly shodné pro vtšinu stát a pitom umožnily zmapovat i regionální specifika. Celá nomenklatura je pojata hierarchickým zpsobem a obsahuje ti podrobnostní úrovn, které jsou povinné ve všech zemích. Na této úrovni je ureno 44 kategorií oznaených tíciferným kódem. Databáze je uchovávána v digitální podob jako vektorový (land cover) a rastrový soubor (družicová data). Vektorová databáze land cover je tvoena polygony s identifikaním kódem oznaujícím druh povrchu. Na území eské republiky bylo identifikováno 29 tíd. Prmrn se vyskytuje 800 polygon na jednom mapovém listu 1:100 000. Celá republiková databáze má datový objem pes 100 MB. - 19 (26) -
Hydroinformatika I Modul 1 3.2.4 Územn plánovací dokumentace Jako podklad lze použít rovnž územn plánovací dokumentaci (ÚPD): velkých územních celk (ÚPD VÚC), obcí. Kvalita ÚPD se znan liší v závislosti na dob vzniku a zpracovateli. Dokumentace je poizována jak v digitální, tak analogové form. Prostorové vymezení jednotlivých jev v území mže být znan nepesné a mže se lišit od skuteného stavu. Proto je vhodné ÚPD verifikovat nap. na základ ortofotomap, které mohou poskytnout mnohem pesnjší údaje. Vyhotovené územní plány nejsou co do obsahu jednotn zpracovávány, jelikož jsou vytváeny s ohledem na možnosti a poteby posuzovaného sídelního celku. Textová ást v pevážné vtšin pípad územních plán je lenna do následujících okruh: I. Základní údaje a) zadání, cíle ešení b) obsah dokumentace c) podklady II. ešení územního plánu a) vymezení ešeného území b) pedpoklady a podmínky vývoje sídelního celku c) urbanistická koncepce d) doprava e) technická infrastruktura f) veejn prospšné stavby a zájmy g) vyhodnocení navrhované koncepce využití území h) limity území i) závry j) pílohy - 20 (26) -
Vstupní data Tab. 3.5 - ÚPD VÚC a obcí základní údaje Název dat : ÚPD VÚC a obcí Zdroj : Krajské ú ady Popis : Územn plánovací dokumentace velkých územních celk a obcí Metadata + další http://portal.uur.cz informace : Náhled : 3.2.5 Katastr nemovitostí Katastrální mapy slouží p edevším pro pot eby katastru nemovitostí. Jsou grafickým podkladem pro ur ování právních vztah k nemovitostem a k ur ování dan z nemovitostí. Tato data v gesci ÚZK jsou z jednotlivých katastrálních ú ad centralizována v Zem m i ském ú adu (ZÚ je sou ást ÚZK), kde je možné je získat. Katastrální data jsou uložena ve 3 formách [3]: rastrová podoba souboru geodetických informací (SGI); vektorová podoba SGI; databáze souboru popisných informací (SPI). SGI m že být k dispozici v analogové, rastrové i vektorové podob. Katastrální mapy jsou pro území R k dispozici v t chto m ítcích: Mapy stabilního katastru (sáhové mapy m ítko 1:2 880) jsou poz statkem mapování z dob Rakouska-Uherska. Mapy eskoslovenského pozemkového katastru (novom ické mapy pop. mapy dekadického m ítka) mají základní m ítko 1:2 000, území s hustou zástavbou je zobrazováno v m ítku 1:1 000, oblasti s mén hodnotnými pozemky pak v m ítku 1:4 000. Nov jší mapy dekadického m ítka jsou soust ed ny p edevším v siln urbanizovaných lokalitách. V sou asné dob jsou k dispozici katastrální mapy v podob rastru v georeferencovaného v sou adnicích S-JTSK. Jako zdroj informací však velice rychle ztrácí aktuálnost a není možné je dopl ovat. Tento problém vy eší až - 21 (26) -
Hydroinformatika I Modul 1 používání digitální katastrální mapy (DKM) ve vektorové podob, která však v souasné dob stále nepokrývá celé území naší republiky. Tab. 3.6 - Katastrální mapy základní údaje Název dat : Zdroj : Popis : Metadata + další informace : Náhled : Katastrální mapy ÚZK Katastrální úad Grafický podklad pro urování právních vztah k nemovitostem a k urování dan z nemovitostí http://www.cuzk.cz 3.2.6 Registry Mezi registry patí pedevším Registr sítacích obvod (RSO) a Registr ekonomických subjekt (RES). Registr sítacích obvod RSO byl vytvoen pro úely sítání lidu, dom a byt 2001 a od té doby se prbžn aktualizuje. Pedmtem registru jsou územní íselníky, územní identifikace a lokalizace všech prvk administrativního, technického, sídelního a statistického lenní státu, budovy a poty byt. V atributech budov jsou zahrnuty jejich adresy. RSO poskytuje dva základní okruhy informací: popisného charakteru územní a adresní íselníky a jejich vazby, budovy, íselné ady domovních ísel dle ástí obcí, popisy sítacích obvod, územní strukturu okres a obcí (okres, obec, mstský obvod/ást, ást obce, katastrální území, základní sídelní jednotka, sítací obvod), poty budov a byt v jednotlivých stupních tídní. geografického charakteru jedná se o tématické mapové vrstvy - 22 (26) -
Vstupní data hranic sítacích obvod, defininích bod budov s ísly popisnými i evidenními, defininích bod názv ulic a ostatních veejných prostranství, vše s atributy úplné územní identifikace a adres. Novela zákona. 89/1995 Sb., o státní statistické služb zmnila postavení registru tak, že je registrem ásten veejným a to v oblasti íselník územních prvk, sítacích obvod a budov s úplnou územní identifikací, lokalizací a atributy adres. Tab. 3.7 - RSO základní údaje Název dat : Zdroj : Popis : Metadata + další informace : Náhled : RSO (Registr sítacích obvod) SÚ Registr sítacích obvod. Obsahuje geografická i popisná data. Souástí je i ÚIR, který byl pvodn ve správ MMR.Od 10.3.2004 v souvislosti s pípravou sítání lidu 2010 pedán SÚ a slouen s RSO http://www.czso.cz SÚ. 2001 Katalog geografických produkt (k dispozici na www stránkách SÚ Tab. 3.8 - RES základní údaje Název dat : Zdroj : Popis : Metadata + další informace : RES SÚ Registr ekonomických subjekt. Popisná data. http://www.czso.cz - 23 (26) -
Hydroinformatika I Modul 1 Registr ekonomických subjekt (RES) vedený statistickým úadem podle 20 zákona.89/1995 Sb., o státní statistické služb, je v rozsahu stanoveném tímto zákonem veejným seznamem. Zápis do registru má pouze evidenní význam. Ekonomické subjekty, kterými se rozumí právnické subjekty a fyzické osoby s postavením podnikatele, se do registru zapisují na základ údaj, které SÚ získal podle zvláštních zákon nebo podle zákona o státní statistické služb. Registr se pravideln aktualizuje a každé tvrtletí jsou k dispozici informace o potu evidovaných subjekt podle vybraných základních tídících hledisek. O základních charakteristikách podnik a podnikatel v R vypovídají dosud vydané publikace Do registru ekonomických subjekt se zapisují tyto údaje identifikaní íslo, obchodní firma (název), u právnických osob sídlo, u fyzických osob místo podnikání, územní identifikace sídla a místa podnikání, poštovní adresa, popípad telekomunikaní spojení, pedmt podnikání nebo jiné innosti, právní forma právnické osoby, datum vzniku právnické osoby; u fyzické osoby datum vydání povolení nebo dokladu o registraci nebo zápisu opravujícího ji k podnikání, datum a píinu zániku právnické osoby; u fyzické osoby datum a píinu zániku oprávnní podnikat, kategorie velikosti ekonomického subjektu, sektor pro národní úty (zaazení do klasifikace), u fyzické osoby rodné íslo, poet zamstnanc, výše píjmu (výnosu), výše základního kapitálu nebo nadaního jmní nebo kmenového jmní, výmra obhospodaované zemdlské a lesní pdy, výmra obhospodaované orné pdy, skutenost, zda subjekt skuten podniká, i nikoliv, hodnota zboží pijatého za píslušné kalendání období z ostatních lenských zemí Evropských spoleenství, hodnota zboží odeslaného za píslušné kalendání období do ostatních lenských zemí Evropských spoleenství. - 24 (26) -
Vstupní data 3.2.7 Ostatní podklady V této kapitole jsou strun popsána další data neuvedená v pedchozích odstavcích. Správci dalších tématických dat jsou dle [3] zejména Ministerstvo životního prostedí, Ministerstvo zemdlství a Ministerstvo dopravy a spoj a jejich resortní organizace. Geologická data spravují Geofond R a GÚ, ekologická data eský ekologický ústav (EÚ), dobývací prostory eský báský úad (BÚ), lesnická data Ústav pro hospodáskou úpravách les (ÚHÚL) a Lesy eské republiky, s.p., silniní údaje poskytuje Silniní databanka v Ostrav, archeologická nalezišt pak Agentura ochrany pírody a krajiny (AOPK). Typická mítka zpracování dat se pohybují od 1:500 000 do 1:50 000, podrobnjší data jsou zpracovávána pedevším v rámci konkrétních územn omezených projekt. Mezi speciální projekty patí napíklad krajinotvorné programy zpracované Ministerstvem životního prostedí. Ucelený pehled o zpracovaných datech v rámci tohoto resortu podává vydaný metainformaní systém MŽP [8]. Pi doplování místních údaj jsou nezastupitelným zdrojem informací pochzky a místní šetení. - 25 (26) -
Hydroinformatika I Modul 1 4 Závr 4.1 Shrnutí Absolvováním obsahu tohoto modulu jste získali pedstavu o pojmu hydroinformatika a možnostech jejího využití v praxi. K informacím v kapitole vnované vstupním datm se budete prbžn vracet bhem ešení úkol v dalších modulech. Zejména v rámci modulu 4, který je vnován geografickým informaním systémm (GIS). 4.2 Studijní prameny 4.2.1 Seznam použité literatury [1] Odgaard, A.J. Trends and Current Developments in Hydrulics Engineering. Workshop on Integrated Water Resources Management. Hsinchu, Taiwan 2001. [2] Rapant, P. Pracovní návrh první ásti výkladového slovníku pro oblast geoinformatiky. Geoinfo 2/2001. [3] Langr, J. Geografická data. Geoinfo 1/2001. 4.2.2 Seznam doplkové studijní literatury [4] íha, J. a kol. Riziková analýza záplavových území. CERM, Brno 2005. 4.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny [5] eský úad zemmiský a katastrální (ÚZK) http://geoportal.cuzk.cz [6] eský statistický úad (SÚ) - http://www.czso.cz [7] eská asociace pro geoinformatiku (CAGI) - http://gis.vsb.cz/midas [8] Ministerstvo životního prostedí (MŽP) - http://mis.env.cz [9] Vojenský topografický ústav - http://www.army.cz/acr/geos/ [10] Výzkumný ústav vodohospodáský T. G. Masaryka - http://www.vuv.cz - 26 (26) -