KONCEPCE ÚZEMNÍHO INFORMAČNÍHO SYSTÉMU HYDROMELIORAČNÍCH STAVEB KULHAVÝ Zbyněk VÚMOP Praha, pracoviště, B.Němcové 231, 530 02 Pardubice tel.: 466310265; E-mail: kulhavy@hydromeliorace.cz Úvod Hydromeliorační stavby, neboli podle zákona č.254/2001 Sb. ( 55 a 56) stavby k vodohospodářským melioracím, zavlažování a odvodňování pozemků, jsou vodní díla, využívaná k úpravě vodních poměrů pozemků a jako taková musí splňovat náležitosti údržby, správy i evidence. Proces úprav vlastnických vztahů k půdě, zvláště pak jeho legislativní norma Zákon o půdě č.229/1991 Sb. v platném znění vymezil v souladu se stavebním členěním a funkčními vazbami k pozemkům část hydromelioračního detailu a hlavní meliorační zařízení (HMZ). Cílem tohoto vymezení v zákonné podobě bylo nastartování procesu privatizace jednotlivých částí (privatizovány zcela byly např. závlahy; u odvodňovacích staveb byla potvrzena role státu při správě HMZ). Hydromeliorační detail staveb odvodnění totiž nepřestal být za celou dobu existence vlastnictvím fyzických či právnických osob, které na půdě hospodařily. Je zřejmé, že odbornou péči o hydromeliorační stavby lze provádět jen se znalostí technického stavu díla a podmínek jeho realizace. Tyto podklady byly spravovány investorskou organizací Státní meliorační správou (od 1.1.2001 transformovanou na Zemědělskou vodohospodářskou správu - ZVHS). Její informační systém dříve ošetřoval archiv veškerých územních podkladů o projektovaných, realizovaných a provozovaných hydromelioračních systémech (opatřeních a stavbách) na zemědělských půdách. Zahrnoval projektovou dokumentaci (ta je však již předána nabyvateli stavby v době privatizace), ale i souhrnné informace ve formě mapových zákresů (v měřítku 1:10 000 či 1:5 000). Územní informační systém SMS evidoval stavby odvodňování včetně odvádění vod upravenými drobnými vodními toky či umělými odpady, závlahy, protierozní ochranu, budování souvisejících malých vodních nádrží a mokřadů včetně jejich hrází. V současnosti je ZVHS odborným garantem naplňování informačního systému veřejné správy (Vyhláška č.139/2003 Sb., Vyhláška č.7/2003 Sb. a Vyhláška MZe ČR č.225/2001 Sb.) pro téma hydromeliorací (dle 56 vodního zákona), současně zajišťuje na základě Příkazní smlouvy mezi Pozemkovým fondem ČR a ZVHS výkon správy (péče) o hlavní meliorační zařízení. Tyto úkoly vyvolaly potřebu efektivního vedení evidence spravovaných investičních prostředků, se strukturou podobnou původnímu Územnímu informačnímu systému SMS, avšak nový návrh nepředjímal budoucí potřeby víceúrovňové evidence hydromelioračních staveb, tj. ošetření detailu hydromeliorační stavby, jak tomu je např. v sousedním Slovensku. Objektivní potřeba disponovat moderním uceleným informačním systémem o hydromelioračních stavbách vedla v roce 2000 k zadání nového úkolu prostřednictvím Národní agentury pro zemědělský výzkum. Účastníky projektu (evid.č. QC1294), řešeného v letech 2001-02 byly pracovní týmy ZVHS, VÚMOP Praha a ÚEK AV ČR.
Předmět ISHMS Současné standardy informačních technologií vyžadují disponovat digitalizovanými podklady ve formě databází a v případě správy územních informačních systémů s geografickými objekty jsou definovány standardy geografických informačních systémů (GIS). Ty umožňují identifikovat polohu s vymezením plošného či liniového rozsahu evidovaného objektu, informace o technických parametrech a aktuálním stavu, podklady o vlastnických vztazích, využívání pozemku, mechanismech údržby a výkonu správy atd. Tyto systémy vyhovují současným nárokům na rychlost a komplexnost poskytovaných informací. Cílem návrhu ISHMS bylo poskytnout vodohospodářské praxi soubor zásad a vymezit odborný rámec pro systematické budování informačního systému s tématikou zemědělských hydromeliorací. Byla navržena struktura datového modelu ISHMS a byly popsány vhodné metody naplnění databází a geografických objektů i jejich začlenění do informačního systému veřejné správy. Obecné pojetí tématiky ISHMS vytváří předpoklad postupného rozšiřování jeho působnosti mimo počáteční okruh aplikací (státní správa) směrem k vlastníkům a uživatelům pozemků i k odborné veřejnosti. Tuto cestu dokumentuje dále popsaná realizace případové studie pro účely řízení provozu závlah. Při formulaci ISHMS byly vytčeny zásady, směřující k: - podpoře a rozvoji informačního systému veřejné správy doplněním tématu hydromeliorací, - podpoře výkonu činností pověřeného správce hlavních melioračních zařízení, - vytvoření podmínek pro posílení rozhodovacích činností ve vodním hospodářství v ploše zemědělsky využívaných povodí, - podpoře rozvoje informačních technologií ve vodním hospodářství na úseku uživatele pozemků, - vytvoření informačního standardu pro téma oboru hydromeliorací. Struktura komplexního informačního systému tématiky hydromeliorací zahrnuje opatření organizační, agrotechnická i technická, s pochopitelným důrazem na objekty stavební pro jejich trvalý charakter, vysokou vodohospodářskou účinnost i pro potřebu evidence vložených finančních prostředků. Prvky ISHMS mají charakter bodový, liniový a především plošný. Stanovení objektivně potřebné úrovně podrobnosti informačního systému je hlavním problémem, komplikovaným současnou absencí digitalizovaných podkladů z období realizace opatření, značným plošným rozsahem v rámci ČR při nutné diferenciaci místních podmínek, ošetřených zpracováním podrobných projektů před vlastní realizací stavby. Navržená struktura ISHMS (viz OBR.1) proto popisuje dvě úrovně podrobnosti, které se jeví optimální zejména s ohledem na fáze dodatečného pořizování digitálních dat pro stavby v minulosti realizované. Stavby nově projektované totiž zpravidla vyhoví charakterem zpracování dokumentace (AutoCAD, GIS apod.) požadavkům naplnění ISHMS v podrobnosti popisu objektů i standardům souřadnicového napojení, jak ukazuje např. praxe současného zpracovávání KPÚ. Protože dosud nejsou k dispozici v elektronické podobě jednotné podklady o rozsahu realizovaných hydromelioračních staveb, je prvořadým úkolem digitalizovat podklady souhrnné (přehledové), v podrobnosti středních měřítek (1:10 000, případně 1:5 000) ze zákresů v mapových listech, prováděných na pracovištích ZVHS. To umožní provést evidenci staveb a jednoznačné přiřazení identifikátorů podle dosud vedených mapových písemností a databázové evidence. Digitalizace těchto podkladů byla zahájena na ZVHS v roce 2002 a bude dokončena pro celé území ČR přibližně v závěru roku 2004. Druhá fáze předpokládá pořízení podrobných podkladů větších měřítek, odpovídajících např. plánům projektové dokumentace. Způsoby jejich pořízení z uložené dokumentace popisuje zpracovaná metodika a rozlišuje v zásadě dvě varianty: a/ data rastrová, pořízená skenováním projektů; b/ data vektorová, texty v elektronické podobě a databáze. Podklady budou pořizovány digitalizací projektů a textových částí projektové dokumentace.
Koncipovaný ISHMS je třeba chápat jako otevřené, průběžně systematicky doplňované a aktualizované datové prostředí, s pevně vymezenými úkoly správce systému. Navržený informační systém by měl být uveden do praxe Zemědělskou vodohospodářskou správou a jako součást jejího informačního systému by měl být včleněn do informačního systému veřejné správy. Struktura datového modelu Datový model (DM) je základní součástí každého informačního systému pracujícího s daty, které je potřeba trvale uchovávat. Lze jej vyjádřit diagramem, který obsahuje entity a vztahy mezi těmito entitami (Příloha 1 k dispozici je jen v elektronické verzi příspěvku na CD). Součástí entit jsou atributy. Datový model popisuje tři základní témata: odvodnění, závlahy a protierozní ochranu. Pro vytvoření širších vazeb na vodní hospodářství jsou do ISHMS začleněny i drobné vodní toky, včetně malých vodních nádrží a mokřadů. Datový model je dělen do tří úrovní (viz Obr. 1). První úroveň (DM1) popisuje jednotlivá témata obecně a vytváří základní souhrnný informační rámec o stavbě a projektu. Na tyto entity navazují entity druhé úrovně (DM2), které specifikují atributy pro jednotlivá základní témata. První dvě úrovně jsou zobrazovány měřítky mapových podkladů 1:10 000, 1:5 000 případně 1: 25 000. Poslední úroveň (DM3) popisuje detaily jednotlivých částí stavby a odpovídá mapovým listům či projektům měřítek 1:2 000, 1:1 000 nebo 1:2880. Tato úroveň je částečně společná pro všechna témata. Některé entity jsou specifické pro konkrétní téma. Úroveň DM1 Základní entitou je STAVBA, která popisuje hydromeliorační stavbu (případně soubor hydromelioračních opatření) jako celek. Entita uchovává základní popisné údaje jako je základní zařazení stavby a pojmenování. Podrobný popis položek datového modelu uvádí tabulková Příloha 5.3, navazující číselníky jsou předmětem Přílohy 5.4 Metodiky ISHMS (Kulhavý Z., Hodovský J. a kol., 2002). Na entitu STAVBA se váže entita PROJEKTDOK, která sumarizuje informace o jednotlivých projektech, které byly v rámci stavby provedeny. Jedna věta záznamu uchovává informaci o jednom projektu, vytvořeném pro danou stavbu. U projektu je evidován zpracovatel, do jaké míry byl projekt realizován a odkazy na jednotlivé digitalizované (či písemné) podklady, které byly v rámci projektové dokumentace vytvořeny. Úroveň DM2 První popisnou entitou druhé úrovně je CASTSTAVBY. Entita uchovává dílčí stavby, které se vážou na celkovou stavbu uloženou v entitě STAVBA. Entita obsahuje především technickoprovozní informace, které nejsou závislé na konkrétním druhu stavby. Na této úrovni dochází k rozčlenění na jednotlivá témata, kterými jsou odvodnění (entita ODVODNENI), závlahy (entita ZAVLAHA), protierozní ochrana půd - PEO (entita EROZE). Dále jsou napojena další témata, která se vážou na vodní hospodářství a vyjadřují tak vztah hydromeliorací a vodního hospodářství - nádrže (entita NADRZ), upravený úsek toku (entita UPRTOK), spravovaný úsek toku (entita TOKSPR). Entity upraveného a spravovaného toku se vážou na nadřazenou entitu TOK, která uchovává informace o celkovém toku. Posledním druhem entit v této úrovni jsou entity provozního charakteru.
Úroveň DM3 Jde o nejnižší a nejdetailnější úrovně popisu stavby. Entity jsou společné pro závlahy, odvodnění a eroze a rozlišení je především na úrovni hodnot. Vyskytují se však i atributy, které jsou charakteristické pro určité téma, a které nemají opodstatnění u jiných témat. Pod společné atributy jsou však zahrnuty z menšinového důvodu. Tato úroveň člení stavbu na plochy, linie a body čemuž odpovídají i entity PLOMEL, LINMEL a BODMEL. Plochy popisují charakter stavby či melioračního opatření v ploše, který má stejné atributy (například způsob uložení jednotlivých stavebních prvků, stejný druh opatření apod.). Linie popisují jednotlivé liniové prvky, jejich typ a materiál. Konkrétní technologické parametry byly zahrnuty do entity PARAMLIN. Posledním zmíněným prvkem jsou body, které zahrnují nejširší oblast. Entita BODMEL nejprve zavádí samotné rozčlenění a identifikaci bodů. Pokud body k sobě logicky náleží, je možné přiřadit vazbu na sousední bod a vytvořit tak určitý druh grafu. Entita PARAMETRB je ještě obecného charakteru a je zde možné specifikovat určité parametry, které budou společné pro větší počet bodů. Podrobnost v této úrovni datového modelu se více přibližuje systémům řízení vlastního provozu stavby. Součástí entit 3 úrovně jsou i entity příčného profilu vodního toku (PRICPROF). Tato entita má vazbu na liniové objekty, upravený tok a tok. Na entitu PRICPROF se váže doplňková entita čáry příčného profilu. Realizační studie ISHMS Modelová studie povodí Orlice V rámci dokončeného projektu (QC1294) bylo vedle vlastní formulace logické struktury datového modelu i zahájení prací na zpracování vybraných témat pro modelové území Orlice (cca 2 tis. km 2 ), v němž byla navržená struktura ISHMS odladěna a verifikována. Práce má charakter části informačního systému veřejné správy. Příklady uvádí Příloha 1 (k dispozici jen v elektronické verzi příspěvku na CD). Modelová studie závlahové stavby Rohozec Uveden je příklad uplatnění struktury ISHMS pro sféru uživatelů hydromelioračních staveb (v daném případě pro řízení provozu závlah). Vzorový projekt byl v roce 2003 zpracován pro ZOS Kačina (371 ha závlahy), práce je výstupem etapy řešení výzkumného záměru (VÚMOP MZE- M07-99-01-14) Racionální systémy využití závlah a optimalizace závlahového zemědělství. Podrobnost zpracování závlahové stavby odpovídá prováděcí projektové dokumentaci. Příklady zpracování témat hydromeliorací jsou uvedeny v Příloze 1 (k dispozici je jen v elektronické verzi příspěvku na CD). Výsledkem uplatnění ISHMS při zpracování studie závlahové soustavy jsou: - obecné topografické vrstvy (sídla, lesní pozemky, komunikace, hydrografická síť a vodní nádrže, rozvodnice, výškopis z map 1:10 000, hranice KÚ, klady mapových listů, černobílé ortofotomapy, mapy evidence nemovitostí a katastrální mapy) - odvozená témata (využití území, svažitostí, svahové orientace a elevace konstruované z digitálního modelu terénu) - půdní mapy (bonitované půdní ekologické jednotky BPEJ, hlavní půdní jednotky, půdní subtypy) a z nich odvozené vlastnosti (rychlost infiltrace srážkových vod do půdy, zrnitostní ráz půdy, erozní ohroženost a vymezení záplavových oblastí) - zemědělské podklady (hranice hospodářských honů, rozpracování nitrátové směrnice na jednotlivé pozemky tj. aplikační pásma a termíny zákazu hnojení) - vodohospodářská témata (existence plošného odvodnění a odvodňovací příkopy s evidenčními informacemi, síť meteorologických a hydrologických měření)
- tématika závlah, vytvořená digitalizací prováděcích projektů, doplněná vlastními měřeními v terénu (hydranty, odběrná místa, čerpací stanice, vodní nádrže, trasy závlahového potrubí, zavlažovatelné plochy s řešením přenosného detailu závlahy, aktuální potřeba závlah pro jednotlivé pozemky, zpracovaná v úvodním projektu metodou ideálních srážek) Závěr Zvýšené povědomí o existenci těchto staveb a zlepšená evidence pomocí moderních informačních systémů mohou přispět k optimalizaci jejich hydrologické funkce v krajině. Průběh zpracování ISHMS otevřel několik nových otázek. V první řadě jde o únosnou úroveň podrobnosti zpracování tématu hydromeliorací. Jiná podrobnost je vhodná pro současné potřeby veřejné správy, jiná je potřeba pro uživatele - provozovatele vodohospodářského díla. Vytvoření plnohodnotného ISHMS proto zahrnuje několik fází digitalizace podkladů. Rozdílná je i místní využitelnost těchto podkladů. Tato skutečnost povede ke korekcím postupu tvorby druhé, podrobnější fáze digitalizace, neboť její zpracování bude časově i finančně náročnější. Seznam obrázků a příloh (přílohy jsou k dispozici jen v elektronické verzi příspěvku na CD): Obr. 1 Struktura hlavních témat logického modelu Informačního systému hydromelioračních staveb Příloha 1 Diagram datového modelu ISHMS Příloha 2 Příklady zpracování hydromelioračního tématu v ISHMS Řešitelský tým ISHMS: ZVHS: Hodovský J., Kremláček I., Martinák P., Krojer P., Navrátil A., Havel M., Beránek J., Florian V., Václavík Š., Sajdl T. VÚMOP Praha: Kulhavý Z., Eichler J., Doležal M., Soukup M., Čmelík M., Burešová Z., Pražák P. ostatní organizace: Mašín O., Žaloudík J., Bernard. S. Literatura http://www.hydromeliorace.cz/ishms - Souhrnná informace o koncepci informačního systému hydromelioračních staveb. KULHAVÝ Z., HODOVSKÝ J. A KOL., 2002 : Metodika Informačního systému hydromelioračních staveb. Uživatelský výstup projektu Návrh a využití územního informačního systému hydromelioračních staveb, NAZV ev.č. QC1294, VÚMOP Praha, ZVHS, ÚEK AV ČR, prosinec 2002 KULHAVÝ Z., ZAVADIL J., EICHLER J., BUREŠOVÁ Z., 2003: Založení a vedení geografického informačního systému závlah. Výstup etapy 12 výzkumného záměru VÚMOP Praha - Racionální systémy využívání závlah a optimalizace závlahového zemědělství, MZE-M07-99-01, Pardubice, VÚMOP Praha, 2003, 32s., 40s. příloh VYHLÁŠKA Ministerstva zemědělství č.225/2001 Sb., o podrobném vymezení staveb k vodohospodářským melioracím pozemků a jejich částí a způsobu a rozsahu péče o ně. VYHLÁŠKA č.139/2003 Sb., o evidenci stavu povrchových a podzemních vod a způsobu ukládání údajů do informačního systému veřejné správy. VYHLÁŠKA č.7/2003 Sb., o vodoprávní evidenci. ZÁKON č. 245/2001 Sb., o vodách.