Változások és térbeli kapcsolatok (Kovács F.)
14. fejezet - Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a
területi tervezésnél (Lóki J.)
A fejezet első részében a tájértékelés, a másodikban a területi tervezés informatikai alkalmazásaival foglalkozunk térinformatikai szoftver gyakorlati segédlettel.
alapfogalmak: tájökológia, tájmetria, természetvédelmi törvény, területfejlesztési törvény, kulcsfogalmak: területi tervezés, felszínfedettség, ArcGIS
1. 14.1.Bevezetés
A fejlettebb országokban már évtizedekkel ezelőtt nagy gondot fordítottak a természeti értékek védelmére. A jól lehatárolt nemzeti parkok és a természetvédelmi területek értékeinek megőrzésére szabályokat dolgoztak ki. E területeken kívüli tájak védelmével sokáig nem foglalkoztak. Hazánkban az 1996. évi LIII. törvény elsősorban a természet védelméről szól, de a hatálya már a tájak védelmére is kiterjed (tájvédelmi körzetek). Ezt követően a 2007. évi CXI. törvény már tartalmazza az „Európai Tájegyezmény”-hez való csatlakozásunkat.
A gyakorlati tájvédelmet több évtizedes kutatás előzte meg. A geográfiában a tájak kutatása több évtizedre tekint vissza. Kezdetben elsősorban a különböző tájak (hegységi, dombsági, alföldi) geomorfológiai jellemzésére törekedtek, majd megjelentek a kvantitatív eredmények (lejtőkategória, kitettség, stb.), illetve az összefüggések vizsgálata is. Hazánkban a tájökológia kutatások a 80-as évek elején kezdődtek, amelynek fokozatosan alakult ki a módszertana. A tájak kiértékelését a térképek, légifelvételek, majd az űrfelvételek interpretálásával nyert adatok segítségével végezték. Az adatok feldolgozása, a tájmetriai mutatók alkalmazása jelentősen felgyorsult a személyi számítógépek és a GIS szoftverek elterjedésével.
Hazánkban a területi tervezés különböző szintjeivel (országos, régiók, megyék, kistérségek, települések, stb.) találkozunk. A területi tervezésnél a területfejlesztéssel és a területrendezéssel foglalkozó törvényeket figyelembe kell venni. A rendszerváltás után az 1996. évi XXI. törvény rendelkezett a területfejlesztésről és területrendezésről, amelyet a 2012. január 1-én életbe lépett 2011. évi CXCVIII. törvény módosított. Ez egyebek mellett előírja, hogy „a tervek rajzi munkarészeit az egységes országos vetületi (EOV) rendszerben, számítástechnikai úton, térinformatikai rendszerben kell elkészíteni.” Ennek megfelelően a tervezéseknél a GIS módszereket minden szinten alkalmazni kell.
A kutatások területén a gazdasági és társadalmi folyamatok értékelésénél az elmúlt két évtizedben már kidolgozásra került a GIS módszertana, így számos jól képzett szakember ezt hasznosítani tudja a különböző szintű tervek elkészítésénél (Detrekői Á.-Szabó Gy. 1995).
2. 14.2.Tájértékelés GIS módszerekkel
A tájértékelés módszerének kiválasztásánál egyrészt figyelembe kell venni, hogy milyen adatok állnak rendelkezésre, másrészt pedig azt, hogy az értékelés milyen céllal készül, mire terjedjen ki.
Az adatbázisunk lehet raszteres (légi- és űrfelvételek, térképek), illetve vektoros (pont, vonal, poligon). A raszteres állományok használata nagyon gyakori a tájökológiai vizsgálatoknál, de a tájmetriai mutatók meghatározását a felbontás jelentősen befolyásolja. A vektoros adatbázis készülhet terepi felméréssel, vagy raszteres állományok digitalizálásával. A digitalizálás pontosságánál szintén meghatározó a raszteres állomány felbontása.
A vizsgálatoknál nagyon fontos a táj szerkezeti elemzése, amelynél meg szoktak különböztetni elsődleges, másodlagos és harmadlagos szerkezetet. Az elsődlegest a természeti adottságok, a másodlagost a természeti adottságokra épülő tájhasználat és a harmadlagost a tervezési, politikai döntések határozzák meg. A tájszerkezeti elemzéseknél nagyon fontosak a tájmetriai elemzések, amelynek az alapegységei a foltok, folyosók és mátrixok. Ezeknek a tájelemeknek a jellemzőit, a vizsgált tájra vonatkozó indexeit határozzuk meg geoinformatikai módszerekkel.
Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a területi
tervezésnél (Lóki J.)
A tájértékeléshez raszteres, vektoros, vagy hibrid szoftvereket használunk. A hibrid szoftverek előnye, hogy egyaránt alkalmasak a raszteres és vektoros adatok feldolgozására.
2.1. 14.2.1. Adatgyűjtési lehetőségek tájértékeléshez
A tájértékelési vizsgálatoknál figyelembe vesszük hazánk tájainak rendszertani felosztását. Elkészült Magyarország 1:1.000.000 léptékű földrajzi tájbeosztásának térinformatikai alapállománya, EOV koordinátarendszer szerint, ArcView shape formátumban (shp, shx, dbf). Ez a vektoros állomány letölthető a http://www.novenyzetiterkep.hu honlapról. ArcGIS szoftverben megjelenítve tartalmazza a kistájak határait (14.1. ábra) és az attribútum táblázatában (14.2. ábra) az egyes poligonok fontosabb adatait. Megjelent második kiadásban (Szerk.: Dövényi Z. 2010) „Magyarország kistájainak katasztere”, amely az egyes kistájak leírását tartalmazza.
14.1. ábra - Magyarország tájbeosztása
14.2. ábra - Részlet a tájbeosztás térinformatikai adatbázisából
Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a területi
tervezésnél (Lóki J.)
A tájértékeléshez használt különböző időpontban készült térképek lehetőséget nyújtanak a tájváltozás kimutatásánál. Az Osztrák-Magayar Monarchia katonai felvételeinek EOV vetületbe transzformált térképei (14.3. ábra) az Arcanum Kiadótól DVD-n megvásárolhatók. A topográfiai térképek nyomtatott, illetve digitális formátumban a FÖMI-től beszerezhetők.
14.3. ábra - Részlet a II. Katonai felvétel térképlapjáról
Az ország területéről az elmúlt fél évszázadban többször készültek légifelvételek, illetve az utóbbi időben ortofotók is. A jó minőségű felvételek (14.4. ábra) jól használhatók a tájértékelésnél. Ezek is beszerezhetők a FÖMI-től.
14.4. ábra - A Velencei-tó légifelvétele
Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a területi
tervezésnél (Lóki J.)
Az erőforráskutató mesterséges holdak 1972-től készítenek felvételeket a Föld felszínéről. Az űrfelvételek felbontó képessége az elmúlt évtizedekben sokat javult, napjainkban már beszerezhetők < 1m pontosságúak is.
Az űrfelvételek egy része (pl. LANDSAT 1990, 2000) az internetről ingyenesen letölthető, de a többségük a szolgáltatóktól megrendelhető. A tájértékelésnél a Google Föld felvételeit (14.5. ábra) is felhasználhatjuk.
14.5. ábra - A Google Föld műholdfelvételének a részlete (Debrecentől ÉNy-ra)
Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a területi
tervezésnél (Lóki J.)
A tájértékelésnél használhatunk kész adatbázisokat is. Ilyen a CORINE (Coordinaton of Information on the Environment) program, amelynek a célja a kvantitatív, megbízható és összehasonlítható felszínborítási információ biztosítása az EU területére. A 44 tematikus osztályt tartalmazó CLC (Corine Land Cover) felbontása 25 ha volt a foltokat tekintve, illetve 100 m szélesség a vonalas objektumoknál. A CLC2000-es felmérésen a felbontóképesség 5 ha-ra csökkent. Hazánk területére elkészült a CLC06-HU (CORINE Land Cover 2006-Magyarország) adatbázis. A tematikus eredmények teljesen szabadon felhasználhatók, amennyiben a forrásra vonatkozó hivatkozást feltüntetjük. Letölthető az internet http://www.kvvm.hu honlapjáról. Az adatbázis részletét szemlélteti a 14.6. ábra.
14.6. ábra - A CLC06-HU részlete
Hazánk kistájainak növényzeti adatbázisa is elkészült és letölthető a http://www.novenyzetiterkep.hu honlapról.
A kisebb területre vonatkozó tájértékelésnél, ha a fentieknél jobb felbontást szeretnénk elérni, akkor terepi műszeres (pl. GPS) felméréssel előállíthatunk adatbázist. GIS szoftverek alkalmazásával az adatbázis feldolgozható.
2.2. 14.2.2. Példák -megoldások
2.2.1. 14.2.2.1. 1. példa
Készítsük el a Hortobágy kistáj felszínborításának változását a CORINE adatbázis felhasználásával! A feladat megoldását ArcGIS szoftver alkalmazásával végezzük el!
A feladat megoldásának a főbb lépései az alábbiak:
• töltsük le a fentebb megnevezett honlapról a hazai kistájak (kistáj90) térképét és a CORINE Land Cover (g100_90.zip, g100_90.zip, g100_90.zip) adatbázisokat az Európai Unió European Environmental Agency honlapról, majd a tömörített fájlokat csomagoljuk ki.
Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a területi
tervezésnél (Lóki J.)
• Az ArcMap szoftverben nyissuk meg hazánk kistájainak a térképét. Rendeljük hozzá az EOV vetületi rendszert, majd szerkesztő módban válasszuk ki a Hortobágy területét. Az így kiválasztott területet exportálva kapjuk a Hortobágy kistáj térképét (14.7. ábra és animáció).
14.7. ábra - Magyarország kistájai a Hortobágy kijelölésével + ANIMÁCIÓ
Az animáció az alábbi linkre kattintva érhető el. - Adatkezelés, mintaterület kijelölése ArcGIS programmal.
• Az Insert/Data Frame választása után nyissuk meg a három időpontra elkészült CORINE adatbázist, majd a fentebb elkészült Hortobágy térképet is másoljuk ide. Ezt követően az EOV vetületben lévő Hortobágy térképet a CORINE vetületi rendszerébe transzformáljuk. Ekkor az Európa területére elkészült CORINE térképen megjelenik a Hortobágy fedvény (14.8. ábra - animáció).
14.8. ábra - A Hortobágy CORINE térképen történő megjelenítése - ANIMÁCIÓ
Az animáció az alábbi linkre kattintva érhető el.
• A Hortobágy fedvénnyel a Raster/Clip menüpontban az Európa térképből (14.9. ábra) kivágjuk a választott területet (14.10. ábra és animáció). Mivel a kivágással a Hortobágynál nagyobb téglalap alakú területet kapunk, ezért a Hortobágy fedvény és a hazai CORINE kódok (14.11. ábra és animáció) felhasználásával egy újraosztályozást (Spatial Analyst Tools/reclass/reclassify) végzünk. Így a Hortobágy területére (14.12. ábra) kapjuk meg az egyes kódok pixelértékeit.
14.9. ábra - A CORINE 2006 részlete a Hortobágy fedvénnyel
Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a területi
tervezésnél (Lóki J.)
14.10. ábra - A CORINE 2006 kivágott részlete + ANIMÁCIÓ
Az animáció az alábbi linkre kattintva érhető el. - A mintaterület CORINE térképének készítése ArcGIS programban.
Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a területi
tervezésnél (Lóki J.)
14.11. ábra - Magyarország területén előforduló CORINE kódok és megnevezésük + ANIMÁCIÓ
Az animáció az alábbi linkre kattintva érhető el. - Területhasználati statisztika számítása ArcGIS programban.
14.12. ábra - Az újraosztályozás után a Hortobágy felszínborítása és területi értékei
2.2.2. 14.2.2.2. 2. példa
A CORINE 2006 vektoros adatbázis (CLC06-HU) felhasználásával határozzuk meg a Nyírség fontosabb tájmetriai paramétereit! A CORINE adatbázis a FÖMI honlapjáról, a kistájtérkép pedig a fentebb már megnevezett MÉTA honlapról letölthető térítésmentesen.
A feladat megoldásának a főbb lépései az alábbiak:
• Az ArcGIS szoftverben megnyitjuk a vektoros kistájtérképet EOV vetületi rendszerben. Szerkesztő módban kijelöljük a Nyírség részeit és exportáljuk külön rétegbe (14.13.ábra - animáció).
14.13. ábra - Nyírség részeinek exportálása - ANIMÁCIÓ
Az animáció az alábbi linkre kattintva érhető el.
Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a területi
tervezésnél (Lóki J.)
• Megnyitjuk a CLC-HU adatbázist, majd a Geoprocessig/Clip választásával az országos adatbázisból kivágjuk a Nyírség területére eső részt (14.14. ábra - animációk).
14.14. ábra - Geoprocessig/Clip használata - 2 db ANIMÁCIÓ
Az animáció az alábbi linkre kattintva érhető el.
Az animáció az alábbi linkre kattintva érhető el.
• Töltsük le a V-LATE (Vector-based Landscape Analysis Tools Extension) kiterjesztést a honlapról és installáljuk. A menüben rákattintva megjelenik a párbeszédablak (14.15. ábra), amelyben az egyes gombokat választva a tájmetriai paraméterek kiszámíthatók. Az így nyert adatok (14.16. ábra) felhasználásával tájmetriai elemzést végezhetünk (Szabó 2009).
14.15. ábra - A V-LATE párbeszédablaka a Nyírség felszínborítási térképével
14.16. ábra - Részlet a Nyírség tájmetriai adatbázisából
Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a területi
tervezésnél (Lóki J.)
3. 14.3. Területi tervezés GIS módszerekkel
A területi tervezés témakörébe elsősorban a területfejlesztéssel és területrendezéssel összefüggő kérdések tartoznak, amelyekkel a kis települési önkormányzati szinttől az országos szintig egyaránt foglalkoznak.
Mindegyik esetben a terület változásáról, illetve a tervezett változtatásról döntenek, illetve megvizsgálják a területen végbemenő változások hatásait (hatástanulmányok). A múlt, jelen és jövő összehasonlító elemzéséhez az adott időszak térképei és adatbázisai nyújtanak segítséget. A GIS módszerek lehetőséget nyújtanak a digitális vektortérképek és a vizsgált területek adatainak összekapcsolására, majd ezt követően a különböző típusú lekérdezésekre, elemzésekre, amelyek eredményei jól hasznosíthatók a területi tervezés során.
A területi tervezésben a rendezési tervek térképei (szerkezeti és szabályozási tervek) sem képzelhetők el ma már GIS nélkül. A digitális formátum előnyeit nem kell bizonygatni a hagyományos, papír alapú térképekkel szemben (Tózsa I. 2001, 2007).
A GIS módszerek jól alkalmazhatók a döntéselőkészítő fázisban, amikor a rendszernek kérdéseket lehet feltenni, amelyekre térképi információt ad válaszul (pl. Hol találhatók a bizonyos szempontból legkedvezőbb, vagy legkedvezőtlenebb területek?). Az ilyen intelligens GIS rendszereket nemcsak a területi tervezés, hanem a regionális környezetgazdálkodás (pl. környezetvédelem, katasztrófaelhárítás, természetvédelem, árvízvédelem) is hasznosíthatja. A környezeti állapot értékelése nagyon fontos a területi tervezésben (Kertész Á.1997).
A GIS módszerekkel előállíthatók olyan interaktív térképek is, amelyekről az állampolgárok közvetlenül információt kapnak (pl. a belterület fejlesztési tervéről).
3.1. 14.3.1. Adatgyűjtési lehetőségek területi tervezéshez
A területi tervezésnél is lehetőség van raszteres és vektoros állományok felhasználására. A települések rendezési tervének készítésénél (pl. a beépítettség meghatározásánál), az engedély nélküli építmények felderítésénél, stb.
jól használhatók a légi- és űrfelvételek (14.17. ábra).
14.17. ábra - Település részlete űrfelvételen
Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a területi
tervezésnél (Lóki J.)
A légi- és űrfelvételek többsége vásárlással szerezhető be (pl. a FÖMI-től). A korábbi időpontban (1990, 2000) készült Landsat felvételek az internetről letölthetők. Azokon a területeken, ahol jó felbontó képességűek a Google Föld felvételei viszonylag frissebb, használható űrfelvételekhez juthatunk.
A területi tervezésnél nélkülözhetetlenek a térképek. A különböző időpontban készült térképek felhasználásával a terület változása jól kimutatható (pl. területhasználati térképek, művelésági megoszlások, stb.). A térképek többsége még papír alapú – ezeket célszerű beszkennelni a szoftveres feldolgozás céljából.
A raszteres állományok digitalizálásával vektoros térképeket állíthatunk elő. Az EOV vetületi rendszerbe illesztéssel lehetőség van mérési lehetőségre. A hazai területekről vektoros térképállományok (pl. OTAB, DTA-50, stb.) vásárolhatók. Néhány vektoros térképréteg az internetről is letölthető.
A település szintű tervezésnél, a térinformatikai rendszer kidolgozásánál olyan földmérési alaptérkép szükséges, amely a telkek azonosítóját (helyrajzi számát – hrsz.) is tartalmazza (14.18. ábra). Ezek a vektortérképek pontokat (pl. tűzcsapok), vonalakat (pl. közművezetékek), és poligonokat (pl. telkek, házak, utcák) tartalmaznak. Ilyen térképek a Megyei Földhivataloktól vásárolhatók papír alapú térképek, vagy digitális formátumban.
14.18. ábra - Földmérési alaptérkép részlete (a képen az utcanév, a házszám, hrsz. és a lakóterületek jelzései láthatók)
A hazai települések önkormányzatainál olyan digitális térképek is vannak, amelyek nem térinformatikai szoftverben (pl. AutoCAD, ITR, stb.) készültek. Ezek ebben a formában térinformatikai feldolgozásra nem alkalmasak.
A területi tervezésnél nélkülözhetetlenek az adatok. Ezek közül a korábbiak nyomtatott formátumban található az önkormányzatoknál, vagy a különböző szervezeteknél. A személyi számítógépek elterjedésével a
Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a területi
tervezésnél (Lóki J.)
digitális állományok (dokumentumok, táblázatok) kerültek elmentésre valamilyen adathordozón. Ha hosszabb idősorra van szükségünk, akkor a rendelkezésre álló állományokból kell adatbázist építenünk (pl. megyei és országos statisztikai kiadványokból). A számítógépes hálózatnak köszönhető, hogy sok adat már a különböző honlapokról (pl. http://www.ksh.hu/ , https://teir.vati.hu/, stb.).
3.2. 14.3.2. Példák – megoldások
3.2.1. 14.3.2.1. 1. példa
A Közép-Nyírség településeinek területváltozása a II. Katonai felvétel, a II. világháborús térképek és a 10 000-es térképek alapján.
A feladat megoldásának a főbb lépései az alábbiak:
• Az ArcMap szoftverben nyissuk meg hazánk kistájainak a térképét. Rendeljük hozzá az EOV vetületi rendszert, majd szerkesztő módban válasszuk ki a Közép-Nyírség területét. Az így kiválasztott területet exportálva kapjuk a Közép-Nyírség kistáj térképét (14.19. ábra - animáció).
14.19. ábra - Közép-Nyírség kistáj térképe - ANIMÁCIÓ
Az animáció az alábbi linkre kattintva érhető el.
• Az ARCANUM kiadványaiból válasszuk ki a georeferált II. Katonai Felvétel és a „Magyarország topográfiai térképei a második világháború időszakából” DVD-ket, majd a választott területünk térképeit exportáljuk EOV vetületben.
• Az ArcMap-ben hozzunk létre layereket a három időpont térképeinek a digitalizálásához, majd digitalizáljuk a települések határait poligonként. Az attributum táblázatban adjuk meg a települések területét (14.20. ábra - animáció).
14.20. ábra - Layerek az ArcMap-ben - ANIMÁCIÓ
Az animáció az alábbi linkre kattintva érhető el..
• Az így kapott adatbázissal lehetőség adódik a választott területen lévő települések területváltozásának a kimutatására.
3.2.2. 14.3.2.2. 2. példa
A vízrajz változása a Nyírségben az ármentesítések hatására. A feladat megoldásához használjuk a http://kozold.hu honlapról letölthető ármentesítések előtti állapotot szemléltető „pocsolyatérképet”, a megvásárolható DTA 50 000-es megvásárolható digitális (vektoros) térképet, továbbá az ArcGIS és ERDAS szoftvereket.
A megoldás főbb lépései a következők:
• Az ArcGIS szoftverben jelenítsük meg a DTA térképi adatbázisból a patakok és csatornák réteget, és a Nyírség területét. (A Nyírség tájhatárát a fentebbi feladatban a kistáj-határos térképből létrehoztuk.)
• A Nyírség területével vágjuk ki az országos térképből a területre eső patakokat és csatornákat, majd ezt követően a két réteget egyesítsük egy réteggé.
• A „pocsolyatérképet” a korábban tanultak alapján illesszük EOV vetületi rendszerbe.
• Az ERDAS szoftverben jelenítsük meg az EOV vetületi rendszerbe illesztett raszteres térképet, majd ezt követően a Nyírség EOV vetületű vektoros térképét.
Környezeti informatika alkalmazása a tájértékelésnél és a területi
tervezésnél (Lóki J.)
• A Nyírség kiválasztása után az Nyirseg.shp-t mentsük el AOI-ként.
• A DataPrep/Subset Image menüpont választása után megjelenő párbeszédablakot megfelelően kitöltve vághatjuk ki az ország térképéből a Nyírség területét.
• Most megnyitjuk raszteres rétegként a Nyírség területét szemléltető ármentesítések előtti térképet, majd vektoros rétegként a patakokat, csatornákat tartalmazó réteget. A kapott képen jól látható a Nyírség vízrajzának a változása.
A fenti lépéseket a mellékelt animáció (14.21.ábra - animáció) szemlélteti.
14.21. ábra - Az ármentesítések előtti állapotot szemléltető „pocsolyatérkép" - ANIMÁCIÓ
Az animáció az alábbi linkre kattintva érhető el.
4. Tesztfeladatok
1. Melyik évben jelent meg az a törvény, amely már tartalmazza az „Európai Tájegyezmény”hez való