Využití technologie GIS a prostorových databází při výpočtu fragmentace krajiny Miroslav Kopecký, Tomáš Soukup Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009
Řešitelé Projekt je řešen za podpory EEA v rámci konsorcia ETC LUSI European Topic Centre Land Use and Spatial Information ETC-LUSI - mezinárodní konsorcium založené jako servisní organizace Evropské agentury pro životní postředí (EEA) pro podporu jejích aktivit při sběru, analýze, hodnocení a publikování informací relevantních pro evropskou i národní politiku v oblasti životního prostředí a udržitelného rozvoje Kooperující organizace Concordia University, Montreal Die Geographen Schwick & Spichtig, Zurich Gisat, Praha Swiss Federal Research Institute WSL, Birmensdorf Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 1
Cíle projektu Navrhnout metodiku výpočtu fragmentace Připravit datové podklady pro výpočet fragmentace krajiny v evropském měřítku Otestovat vhodnost použití různých podkladových dat z hlediska aktuálnosti, hustoty a rozsahu pokrytí Navrhnout způsob uložení, zpracování a prezentace dat Provést výpočet fragmentace krajiny Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 2
O fragmentaci Fragmentace krajiny = narušení vzájemných ekologických vztahů mezi různými lokalitami Je způsobená přírodními (např. vodní toky) a umělými (komunikace, zástavba) prvky v krajině Nepříznivé vlivy fragmentace: Snížení druhové diverzity Změna chování druhů Umělé prvky podílející se na zvýšení fragmentace způsobují přímou úmrtnost živočichů Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 3
Fragmentace - metrika Kromě popsání vlivu fragmentace na ŽP je nutné i kvantifikovat stupeň fragmentace => zavést metriku Zavedení metriky umožňuje porovnání stupně fragmentace v různých časových horizontech provádět modelování a vyhodnocování vlivu scénářů budoucího vývoje Po zavedení metriky je možné použít fragmentaci jako jeden z indikátorů ŽP Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 4
Metrika - požadavky Metrika, popisující stupeň fragmentace by měla Mít jasnou a jednoduchou interpretaci Mít jednoduché matematické vyjádření Být nenáročná na vstupní data Mít nízkou citlivost na malé fragmentační plošky Mít konstatní průběh v různých fázích fragmentačního procesu Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 5
Metrika příklady Některé používané metriky Počet druhových stanovišť v daném území Počet nefragmentovaných ploch větších než daná mez Délka silniční sítě v daném území Hustota silniční sítě v daném území Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 6
Effective Mesh Size Jednou z nových metrik je pravděpodobnost, že dva náhodně vybrané body v krajině leží v jedné, dále nefragmentované plošce Tuto pravděpodobnost lze interpretovat i jako PRŮMĚRNOU VELIKOST PLOCHY, na které se živočich může pohybovat bez překročení bariéry (Joechen A.G. Jaeger - Landscape division, splitting index and effective mesh size-new measures of landscape fragmentation) Effective Mesh Size - m eff Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 7
Effective Mesh Size Čím více bariér, tím menší pravděpodobnost, že dva živočichové, náhodně umístění v krajině se mohou potkat!? Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 8
Pro pravděpodobnost lze psát Effective Mesh Size - výpočet p = n i= 1 A A i total 2 n = počet nefragmentovaných plošek ve sledovaném území A i = velikost plošky i A total = plocha sledovaného území Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 9
Effective Mesh Size - výpočet Pro velikost nefragmentované plošky (effective meff size) platí: m eff =A total *p a po dosazení m eff = 1 A total n i= 1 A 2 i Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 10
Effective Mesh Size - příklad A 1 A 2 A 3 p 1 = A 1 A total 2 2 4 = 8 2 p 2 = p3 = 8 3 p = p1 + p2 + p3 = = 0,375 8 m eff =A total *p=8*0,375=3 km 2 2 A total = 8 km 2 Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 11
Hraniční problém Nedostatek metodiky předpokládá, že fragmentované plošky končí na hranici sledovaného území p 1 Hranice frag.plošek Hranice sledovaného území x p 2 p 3 Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 12
Effective Meff Size řešení hraničního problému Pro řešení problému plošek při hranici sledovaného území byla rovnice pro výpočet Effective Mesh Size upravena 1 m eff = Ai * A n total i= 1 A compl i n = počet nefragmentovaných plošek ve sledovaném území A i = velikost plošky i ležící uvnitř sledovaného území A total = plocha sledovaného území A i compl = celková velikost plošky i Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 13
Meff řešené území Metodika byla použita pro výpočet m eff pro území 24 evropských států Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 14
Vstupní data Vstupní data Silniční a železniční síť TeleAtlas Databáze urbanizovaných ploch odvozená z Corine Land Cover (UMZ2000) NUTS3 Síť čtverců 1 x 1 km Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 15
Postup výpočtu-příprava fragmentované vrstvy TeleAtlas UMZ200 NUTS3 Kontrola a čištění dat TeleAtlas UMZ200 NUTS3 Tvorba okolí podle typu komunikace Dissolve TeleAtlas_buffer Plocha_EU24 Prostorové analýzy Vrstva nefrag. plošek Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 16
Vrstva nefragmentovaných plošek Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 17
Postup výpočtu-m eff Výpočet se prováděl v relační databázi Vytvořeny SQL scripty pro jednotlivé kroky výpočtu Založení tabulek Zpracování prostorovýchdotazů mezi vrstvou nefragmentovaných plošek a statistickou vrstvou (NUTS3 resp. čtverce 1x1 km) Výpočet hodnoty m eff Výsledek byl připojený k vrstvě statistických jednotek Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 18
Výsledky Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 19
Závěr První etapa zaměřená na ověření metodiky, přípravu nástrojů a základních dat Ukázala se vhodnost využití prostorových rel.databází při hodnocení fragmentace schopnost zpracovat velké objemy dat, variabilita řešení Další etapa projektu Výpočty s novými daty (tvorba časové řady) Testování různých datových zdrojů (především komunikace) Doplnění o další fragmentační prvky (vodní toky apod.) Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 20
Děkuji za pozornost Miroslav Kopecký GISAT s.r.o. Charkovská 7 101 00 Praha 10 Geoinformace pro praxi, Brno 27.6.-28.6.2009 21