digitalni podatki tal

VRŠČAJ, B.: Digitalni podatki tal Slovenije. Zasnova, vsebina in možnosti uporabe Ljubljana, Biotehniška fakulteta, 1999

1

DIGITALNI PODATKI TAL SLOVENIJE

Borut VRŠČAJ


2

1 KAZALO 1 KAZALO ................................................................................................................................................. 2

2 UVOD....................................................................................................................................................... 3

2.1 TLA ....................................................................................................................................................... 3 2.1.1 Digitalni podatki tal..................................................................................................................... 3

2.2 GEOGRAFSKI INFORMACIJSKI SISTEMI (GIS), GIS TEHNOLOGIJA....................................... 4 2.2.1 Osnovne delitve GIS podatkov glede na obliko ........................................................................... 5

2.3 OSNOVNI PODATKI PROSTORA ............................................................................................................... 6 2.3.1 Potrebna strojna in programska oprema – primer CPVO......................................................... 10

2.4 DIGITALNI PEDOLOŠKI PODATKI .............................................................................................. 11 2.4.1 Digitalne pedološke karte v tujini .............................................................................................. 11 2.4.2 Digitalna pedološka karta v Sloveniji........................................................................................ 11 2.4.3 POSTOPEK digitalIZACIJE pedološke karte........................................................................... 12

3 OPREDELITEV IN STRUKTURIRANJE PEDOLOŠKIH PODATKOV..................................... 13

3.1 INFORMACIJSKI SLOJ: PEDOLOŠKE KARTOGRAFSKE ENOTE (PKE) - DIGITALNA PEDOLOŠKA KARTA 1:25.000 (PK25)................................................................................................................................ 14

3.1.1 Namen in uporabnost informacijskega sloja ............................................................................. 14 3.1.2 Definicija objekta informacijskega sloja: poligona PKE .......................................................... 14 3.1.3 Topološka oblika in struktura sloja ........................................................................................... 14 3.1.4 Izvajanje lastnosti PKE iz podatkov PSE................................................................................... 15 3.1.5 Vzroki za sestavljene pedokartografske enote............................................................................ 15 3.1.6 Datoteke in atributni podatki. .................................................................................................... 16 3.1.7 Izvajanje lastnosti PKE iz podatkov PSE................................................................................... 17 3.1.8 Relacijske povezave ................................................................................................................... 17

3.2 INFORMACIJSKI SLOJ: PEDOLOŠKI PROFILI (PP) - FIZIKALNE IN KEMIČNE LASTNOSTI TAL18 3.2.1 Definicija objekta informacijskega sloja pedološki profili ........................................................ 18 3.2.2 Objekti informacijskega sloja PP ............................................................................................. 18

3.3 INFORMACIJSKI SLOJ: ONESNAŽENOST TAL (OT) -VSEBNOST ORGANSKI IN ANORGANSKIH SUBSTANC .................................................................................................................................................... 20

3.3.1 Definicija objekta informacijskega sloja onesnaženosti tal....................................................... 20 3.3.2 Atributni podatki ........................................................................................................................ 20

3.4 SKLEPNA BESEDA.......................................................................................................................... 21 REFERENCE IN LITERATURA ................................................................................................................... 22


3

2 UVOD

2.1 Tla Med geološko-litološko podlago in atmosfero se nahaja plast, ki ji rečemo tla. Tla so del prostora; dajejo oporo in hrano rastlinam in so pogoj za njihovo rast in razvoj. Rastline omogočajo preživetje živalim in človeku. Tla so torej pomemben naravni vir, zato je potrebno poznati tako njihove lastnosti kakor tudi njihovo zastopanost v prostoru (Čirić,1987; Stritar,1987; Škorič,1986; Stritar,1990, Prosen,1993). Različne vrste tal se lahko med seboj zelo razlikujejo, še posebej v takem prostoru kot je Slovenija. Pedološka karta ali karta tal je dokument, ki vsebuje podatke o raznovrstnosti tal, njihovih lastnostih in s tem tudi o njihovi primernosti za rabo v različne namene. Pedološka karta ter drugi pedološki podatki predstavljajo temeljne podatkovne zbirke o naravnem viru vsake države.

2.1.1 DIGITALNI PODATKI TAL V Sloveniji smo na Centru za pedologijo zasnovali prve digitalne prostorske opredeljene podatkovne baze tal leta 1986, ko smo pričeli uporabljati prvo programsko opremo. Do leta 1999 smo sistem razvijal, podatke pa dopolnjevali. V začetku 1999 je z digitalno pedološko karto merila 1:25.000 pokrito vse ozemlje Slovenije (Slika 1).

Slika 1: Digitalna pedološka karta Slovenije, izris pedokartografskih enot. Poleg karte merila 1:25.000, ki predstavlja osnovno pedološko karto Slovenije, imamo v računalniškem sistemu tudi bolj detajlne in bolj generalizirane karte: • Digitalna pedološka karte 1:5.000 (določena območja); • Digitalna pedološka karta 1:400.000 (pregledna, za nezahtevno šolsko rabo); • Digital Soil Map of Europe 1:1M, Slovenia (del Evropske digitalne podatke tal); • različne podatke o onesnaženjih tal (točkovni podatki).


4

2.2 GEOGRAFSKI INFORMACIJSKI SISTEMI (GIS), GIS TEHNOLOGIJA

Geografski informacijski sistem (GIS) je organiziran sistem po obliki in vsebini različnih podatkov, ki imajo to skupno lastnost, da vsebujejo tudi prostorsko informacijo - so prostorsko opredeljeni v enotnem koordinatnem sistemu. Glavna sestavina GIS-a so poleg računalnikov (strojne in programske opreme), sistema dela, postopkov predvsem podatki. Podatki so najvažnejša (in najdražja) komponenta GIS. Podatki so pravzaprav karte v takšni računalniški obliki, ki vsebuje poleg grafične informacije (črte, točke, območja, celice…) tudi atributno informacijo – podatke, ki grafične elemente opredelijo po vsebini. Na kratko lahko rečemo, da gre za povezavo grafičnih elementov s tabelami v tako imenovane informacijske sloje – digitalne karte. Ena izmed definicij GIS se glasi: "Geografski informacijski sistem je organiziran sistem računalniške strojne in programske opreme, geografsko opredeljenih podatkov, osebja in načina dela, ki omogoča učinkovit zajem, shranjevanje, urejanje, posodabljanje, analizo in različne predstavitve vseh oblik geografsko opredeljenih podatkov." (ESRI,1994).

Slika 1: GIS in informacijski sloji.

V GIS okolju je omogočeno zbrati, povezati in vzdrževati podatke prostora v smiselni celoti, ki v ustrezno urejenem sistemu omogočajo izvajanje in sintezo sekundarnih podatkov. Orodja, ki jih GIS programska oprema vsebuje, omogočajo modeliranje in analizo procesov v prostoru ter ugotavljanje trendov razvoja. GIS je sistem, ki daje odgovore kot so: kje, kaj, koliko, kako, kam. Predvsem pa omogoča vizualizacijo podatkov, prostorsko razumevanje pojavov in procesov, kar mopčno olajša razumevanje dogajanj, ki so vezana na prostor. Z GIS orodji z lahkoto predstavimo podatke in rezultate raziskav v kartografski obliki. (Slika 1, po ESRI 1994) Zmožnost medsebojnega vrednotenje, prikazovanja, izdvajanja in bogatenja podatkov so tiste bistvena prednosti, ki opravičujejo visoke stroške zajema in vzdrževanja podatkov v digitalni – GIS obliki. Bolj kot kjerkoli drugje se na področju hranjenja in obdelave podatkov prostora uresničuje nekoč malce prenapeto reklo: "If it is not into the computer - it doesn't exist!"


5

2.2.1 OSNOVNE DELITVE GIS PODATKOV GLEDE NA OBLIKO V okolju GIS združujemo različne vrste podatkov. V grobem jih delimo na: • vektorske in • rastrske. Vektorsko oblikovane podatke gradijo osnovni grafični objekti /elementi: točka, črta (niz povezanih točk) in območja-poligoni (sklenjene linije, zaprta območja) (Slika 2).

Vrste informacijskih slojev objekti ID koordinate osnovna informacija sloja Točkovni (pedološki profili, točke onesnaženja tal, geološke vrtine, ...itd. )

lokacija točk v prostoru x, y in včasih tudi z

Linijski (cestna, rečna mreža, električna, telefonska omrežja..., itd.)

lokacija črt v prostoru, njihova dolžina in usmerjenost

Poligonalni (pedološka, fitocenološka, geološka karta,,...itd.)

lokacija območij v prostoru, njihovi obsegi in površine

Slika 2: Vrste informacijskih slojev Rastrski podatki so pravzaprav slike, sestavljene iz množice točk (pikslov), ki z različnimi vrednostmi sestavljajo sliko. Spodnja dva primera rastrskih podatkov (Slika 3 in Slika 4) sta »prekrita« z vektorsko - poligonalno obliko podatkov.

Slika 3: Skenirana topografska karta 1:25.000 prekrita s poligoni digitalne pedološke karte; območje Trzina.


6

Slika 4: Poligoni PK25 z rastrsko sliko - satelitski posnetek, Landsat TM, sloji 453, »položen« na 3D model reliefa z ločljivostjo 100x100m; območje Trzina. Primernost oblike podatkov je odvisna od namena, orodij, načinov obdelave, obsega podatkov itd. GIS orodja vsebujejo module za obdelavo rastrskih in vektorskih struktur; pretvarjanje je možno in večinoma neproblematično. Podatki tal, njihova oblika in končni namen rabe opredeljujejo vektorske oblike kot bolj primerne (ISRIC,1995; ESRI,1994).

2.3 Osnovni podatki prostora Med osnovne prostorsko opredeljene podatke prostora Slovenije lahko štejemo vsaj naslednje informacijske sloje: • reliefa Slovenije (Digitalni model reliefa - DMR) • izvedenimi podatki DMR (ekspozicija in naklon pobočij…); • geološki podatki ; • meteorološke podatke; • pokrovnost tal; • raba tal / prostora; • infrastrukturni podatki; • … Med osnovne podatke prostora štejemo tudi karte tal – pedološke podatke. Podatkov je pravzaprav ogromno. V Sloveniji velika večina podatkov fizičnega prostora že na voljo. Lahko jih kupimo za ceno stroškov prepisa na Geodetski upravi Republike Slovenije. Katalog podatkov je dosegljiv na spletni strani http://www.sigov.si/gu/ (GURS) Naslednje slike predstavljajo nekatere primere prostorskih podatkov Slovenije – informacijske sloje v rastrskih in vektorskih oblikah.


7

Relief Slovenije prikazan kot barvna rastrska slika senčenih pobočij. K sliki so še dodane vektorske linij glavnih rek ter poligoni večjih mestnih območij. Slika je izdelana iz podatkov Digitalnega modela reliefa Slovenije 100x100 (Vir DMR 100: GURS).

Opredelitev pobočij v Sloveniji. Rastrski informacijski sloj. Izveden podatek-sloj iz DMR100.


8

Pokrovnost tal / raba prostora: pokritost Slovenije z gozdom. Vektorski informacijski sloj. Vir podatkov: Gozdarski inštitut Slovenije.

Hidrografska mreža Slovenije. Merilo zajetih podatkov 1:50.000. Vektorski, linijski informacijski sloj. V ozadju rastrski relief Slovenije. Vir podatkov: GURS.


9

Meteorološki podatki. Karta povprečnih letnih padavin. Rastrski informacijski sloj izdelan z geostatističnim postopkom iz točkovnih podatkov meteoroloških postaj. Velikost celice v naravi je 1km. Vir: HMZ. Obdelava podatkov: Klemen Bergant.

Skenirana Geološka karta Slovenije malega merila. Avtor dr. Buser. Geokodirana in prenesena v GIS obliko.


10

2.3.1 POTREBNA STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA – PRIMER CPVO V preteklosti so bili potrebno zmogljivi in največkrat zelo dragi računalniki. Z napredkom računalniške tehnologije, pa je GIS postal dostopen na osebnih računalnikih. Za zajem podatkov, digitalizacijo je še vedno potrebna draga oprema, predvsem ustrezni programi (Npr. ArcInfo, ESRI Redlands) Programi za pregledovanje podatkov, izris kart ali pa vrednotenje informacijskih slojev pa so bistveno cenejši (Npr.ArcView, ESRI, Redlands) ali celo zastonj (Npr.ArcExplorer, ESRI Redlands. Http://www.esri.com). Na Centru za pedologijo uporabljamo naslednjo opremo: Strojna oprema. Računalnike Silicon Graphics (z op.sistemom UNIX) in NT delovne postaje z Windows operacijskimi sistemi; vse povezane v lokalni mreži. Digitalizacija poteka z digitalizatorjem GTCO Corporation DIGI-PAD A1. Za izpisovanje in izrisovanje kart uporabljamo risalnika HP DraftPro 7550 A1 in Encad NovaJet III A0 ter različne A4 tiskalnike. Programska oprema. Uporabljamo UNIX WS ArcInfo 7.x in PC ArcInfo 3.4Dplus ter ArcView (ver. 1.0, 2.1, 3.0a (vse ESRI Redlands, ZDA). Ta omogoča vnos, obdelavo, vizualizacijo podatkov, prostorsko iskanje objektov in ugotavljanje povezanosti, dodajanje slik, kot so satelitski in orto-foto posnetki ter izdelavo preprostih pa tudi kompleksnih tematskih kart. Za obdelavo baz podatkov uporabljamo predvsem dBASE IV, dBASE5.0 for Windows (Ashton Tate, ZDA). Izdelana programska oprema. Za zajem, obdelavo in hranjenje atributnih podatkov je bilo potrebno razviti lastno programsko opremo s programskim jezikom Xbase in Clipper5.2 (Computer Associates, ZDA). Za razvoj aplikacij, avtomatizacijo procesov in povezovanje modulov v ArcInfo okolju, uporabljamo programski jezik SML (PC ArcInfo) in AML (WS ArcInfo).


11

2.4 DIGITALNI PEDOLOŠKI PODATKI Pedološka karta (PK) predstavlja evidenco tal kot naravnega vira. PK je ena temeljnih prostorskih podatkovnih zbirk. Digitalna pedološka karta (DPK) je elektronska oblika PK.

2.4.1 DIGITALNE PEDOLOŠKE KARTE V TUJINI V večini držav Zahodne Evrope in Severne Amerike so v osemdesetih letih začeli razvijati talne informacijske sisteme, ki v devetdesetih postajajo operativni (USDA,1979; Bregt,1987). V nekaterih državah so uspeli izdelati DPK velikega merila; v drugih jim je to uspelo le delno. Nacionalna pedološka kartiranja malega merila so v državah EU razen nekaj izjemah končano. Večina PK je v digitalni - GIS obliki, ostale bodo v naslednjih letih (Breuning-Madsen,1995). DPK uporabljajo kot vir podatkov za podporo pri ugotavljanju namembnosti prostora, reševanju ekoloških problematik ter vodenju kmetijske in razvojne politike. DPK EU 1:1M, pedološke podatkovne baze in pedološki modeli kombinirani z ostalimi podatki okolja so osnovni vir informacij projekta MARS (ISRIC,1990,1995; Breuning-Madsen,1995). V zadnjih letih potekajo v institucijah in organih EU intenzivne aktivnosti na področju pridobivanja podatkov tal, vzpostavljanja pedoloških geoinformacijskih sistemov in usklajevanja pedoloških podatkov. V okviru Joint Research Centra, Space Application Institute je bil ustanovljen European Soil Bureau (ESB), ki vodi in koordinira aktivnosti na pridobivanju in uporabi digitalnih podatkov tal v EU. Pod vodstvom ESB je bila izdelana digitalna pedološka karta Evrope v merilu 1:1M. Podatke so prispevala in uskladila vse nacionalne institucije za tla v Evropi. Za območje Slovenije smo karto izdelali na CPVO (Vrščaj, Prus 1998). Pedološka karta 1:1M je v EU postala eden osnovnih informacijskih slojev, ki ga uporabljajo kot vir podatkov za potrebe vodenja kmetijske politike in podporo okoljskim aktivnostim. Najnovejša in novejša zakonodaja članic EU in celotne EU predpisujeta digitalne podatke tal kot obvezne pri vrednotenju prostora in pri različnih okoljevarstvenih študijah, še posebej pri presojah vplivov na okolje. Potrebe po detajlnih podatkih tal naraščajo, zate je bilo odločeno, da vse članice UE pristopijo k izdelavi detajlnejše pedološke karte v merilu 1:250.000 (Georeferenced Soil Database for Europe)

2.4.2 DIGITALNA PEDOLOŠKA KARTA V SLOVENIJI V sedemdesetih letih so v jugoslovanskem okviru zasnovali za tiste čase sodoben talni informacijski sistem. Grafični del ni bil realiziran predvsem zaradi nezadostnih računalniških strojnih in programskih zmogljivosti; shranjevali so samo podatke pedoloških profilov v alfanumerični obliki (Pedološki informacioni sistem Jugoslavije,1979; Miloš,1987). Same karte so bile klasične - tiskane. Razvoj sistema je v osemdesetih zamrl. Podatki, ki so jih republike pošiljale v sarajevski center, so večinoma izgubljeni. Pedološko kartiranje v merilu 1:25.000 je v Sloveniji po zmanjšani intenzivnosti v sedemdesetih in deloma osemdesetih letih v devetdesetih spet steklo z večjo hitrostjo. Vzporedno s kartiranjem je potekala tudi digitalizacija pedološke karte (Vrščaj,1994,1996). Celo ozemlje Slovenije je pokrito z DPK koncem v začetku leta 1999. Namen digitalizacije pedološke karte je izdelati pedološko karto kot sodoben, računalniško podprt dokument, ki bo omogočal uporabo in vrednotenja z modernimi računalniškimi postopki, načini in orodji GIS. Baza podatkov tal, ki je nastala, predstavlja tisti vir podatkov, ki je za mnoge prostorske analize in načrtovanje nujno potreben. Z digitalno pedološko karto in spremljevalnimi informacijskimi sloji je Slovenija pridobila potrebne podatke, saj je njihova uporaba je deloma že uzakonjena, deloma pa verjetno še bo, saj zakonodaja EU predpisuje uporabo podatkov tal tudi na drugih področjih (npr. Direktiva 85/337 1985).


12

2.4.3 POSTOPEK DIGITALIZACIJE PEDOLOŠKE KARTE Izdelava DPK zajema naslednje vsebine in postopke: Pridobivanje, interpretacija in osnovna obdelava podatkov Pridobivanje podatkov tal lahko na kratko strnemo v naslednje točke: • Pedološko kartiranje zajema terensko delo kot je pregledovanje terena ter opisovanje in

vzorčenje pedoloških profilov. Ob namenu ugotavljanja onesnaženosti tal na terenu tla vzorčimo, opisujemo po za to prirejenih postopkih (Lobnik et all,1989,1992).

• Laboratorijska analiza tal. Talne vzorce analiziramo v analitskem laboratoriju, kjer s standardnimi analitskimi metodami in postopki (ISSSO/SIST) določamo kemijske in fizikalne lastnosti tal.

• Interpretacijo in vrednotenje analitskih podatkov in na njihovi podlagi dopolnitev, potrditev ali popravek terenskih opazovanj in zapisov.

• Izris avtorskega originala pedološke karte. Digitalizacija meja pedokartografskih enot. Čiste in nepoškodovane TK1:25.000 (avtorske originale z vrisanimi in označenimi pedokartografskimi enotami) digitaliziramo kot linije - meje pedokartografskih enot. Po potrebi jih dopolnimo /popravimo ter dodamo tako imenovane 'label-points' /centroide – točke z kodo, ki označuje poligon. Pretvorba v Gaus-Kruegerjevo projekcijo. Ob digitalizaciji je karta v enotah digitalizatorja (cm). Te je potrebno prevesti v slovenski uradni koordinatni sistem Gaus Krueger s sredinskim poldnevnikom projekcije je 15'' vzhodno od Grenwicha. Ta poteka približno čez sredino Slovenije. Enote projekcije so metri. Izgradnja topologije. Z izgradnjo topologije povežemo atributni in grafični del podatkov v celoto – informacijski sloj. Z ustreznimi ArcInfo podprogrami 'odrežemo' vse tako imenovane viseče linije, in sestavimo 'sestavimo' poligone, izračunamo površino in obseg, določimo zaporedno številko in jih označimo z identifikacijo, ki smo jo v fazi digitalizacije vnesli kot 'label-point' oznako. Na ta način je ustvarjen informacijski sloj s poligonalno topologijo. Vsak poligon je zaprt in ima kot objekt svojo identifikacijsko številko. Urejanje robov - ujemanje kart. Medsebojno ujemanje meja pedokartografskih enot na sosednjih kartah zagotavljamo s posebnimi programi. Pri tem je potrebno preveriti ujemanje linij in vsebine samih pedokartografskih enot. Izris DPK kart. Pedološke karte lahko izrišemo direktno na topografsko karto ali na poljubni papir.


13

3 OPREDELITEV IN STRUKTURIRANJE PEDOLOŠKIH PODATKOV Pedološki podatki so razdeljeni v tri skupine - tri informacijske sloje: 1. Digitalna pedološka karta: pedološke kartografske enote (PKE)

Atributne datoteke: • Pedokartografske enote (PKE); • Pedosistematske enote(PSE).

2. Fizikalne in kemijske lastnosti tal: pedološki profili (PP)

Atributne datoteke: • podatki lokacij profilov; • opisni podatki horizontov; • analitski podatki horizontov: • standardna pedol. analiza; • razširjena pedol. analiza.

3. Onesnaženje tal (OT):

Atributne datoteke: • podatki lokacij vzorčenja; • organske substance v tleh; • anorganske substance v tleh: • kislinsko topne in izmenljive; • anorganske substance v

rastlinskih vzorcih.

ter spremne datoteke in šifranti

Šifranti: • atributov pedosistematskih enot; • atributov opisnih podatkov

horiz.; • laboratorijskih analitskih metod; • rastlinskih delov; • matične podlage; • pooblaščenih laboratorijev.

Informacijski sloji, podatki, spremne datoteke in šifranti, programska in strojna oprema ter ustaljeni postopki in načini dela sestavljajo Talni informacijski sistem Slovenije. Ta je še vedno v fazi dopolnjevanja in prilagajanja trenutno potekajočim spremembam na področju pedološke informatike v EU in v svetu, spremembam pedoloških klasifikacij in načinu opisovanja pedoloških podatkov.


14

3.1 Informacijski sloj: PEDOLOŠKE KARTOGRAFSKE ENOTE (PKE) - DIGITALNA PEDOLOŠKA KARTA 1:25.000 (PK25)

3.1.1 NAMEN IN UPORABNOST INFORMACIJSKEGA SLOJA Digitalna pedološka karta merila 1:25.000 (PK25) predstavlja temeljno evidenco talnega fonda na nivoju države, regij, občin ali večjih območij. PK25 s podatki, ki jih vsebuje, omogoča gospodarjenje s tlemi kot virom, vrednotenje primernosti tal za kmetijsko in drugo rabo; predstavlja podatkovno osnovo pri načrtovanju posegov in spremembo namembnosti rabe prostora. Je eden izmed potrebnih izvorov podatkov za načrtovanje rabe prostora kakor tudi obvezen vir podatkov za usmerjanje okoljevarstvenih aktivnosti (EU direktiva 85/337, 1985). Za potrebe meril 1:100.000 in več, je natančnost PK25 preveč detajlna in jo je potrebno z ustreznimi postopki generalizirati. Podatki digitalne PK25 so še vedno uporabni pri vseh obdelavah v bolj detajlnem merilu od 1:20.000. Pri vrednotenjih pod merilom 1:10.000, pa lahko služijo le kot dobra aproksimacija.

3.1.2 DEFINICIJA OBJEKTA INFORMACIJSKEGA SLOJA: POLIGONA PKE Definicija PKE: Pedokartografska enota (PKE) predstavlja osnovno kartografsko enoto pedološke karte. PKE je sestavljena iz ene ali več pedosistematskih enot (PSE), ki v naravi značilno nastopajo skupaj in jih zaradi merila karte ni mogoče ločeno prikazati. PKE tako sestavljajo do tri PSE, njihova zastopanost v skupni površini pa je opredeljena s % (Prus,1994). Definicija PSE: Pedosistematska enota (PSE) je enota tal (=talni tip) v določenem sistemu klasifikacije z značilnimi lastnostmi, ki se bistveno razlikujejo od lastnosti drugih tal (druge pedosistematske enote) (Prus,1994).

3.1.3 TOPOLOŠKA OBLIKA IN STRUKTURA SLOJA Informacijski sloj PKE je poligonalni sloj. Poligoni PKE se med seboj razlikujejo po zastopanih pedosistematskih enotah (tipih tal) in njihovem medsebojnem razmerju. Lastnosti PKE lahko določamo na različne načine po različnih ključih. Temeljijo predvsem na povprečnih kemijskih, fizikalnih in biotičnih lastnostih v PKE zastopanih PSE ter na njihovem razmerju v PKE (Slika 2).


15

Slika 2: Navezovanje lastnosti PSE preko PKE na grafični del informacijskega sloja

3.1.4 IZVAJANJE LASTNOSTI PKE IZ PODATKOV PSE Lastnosti PKE so izvedene iz lastnosti PSE pri čemer je upoštevana proporcionalna zastopanost PSE v PKE. Osnovne atribute pedosistematskih enot/talnih tipov vsebuje datoteka PSEK. Navezovanje lastnosti PSE na PKE poteka preko različnih modelov, ki so prilagojeni posamezni lastnosti. Povezovanje in pretok podatkov s PSE na PKE, z atributnega na grafični del informacijskega sloja, omogočajo ustrezna računalniška orodja za vzpostavljanje relacij med bazami podatkov (Slika 2).

3.1.5 VZROKI ZA SESTAVLJENE PEDOKARTOGRAFSKE ENOTE Način prehajanja pedosistematske enote v pedosistematsko enoto je lahko v naravi različen. V večini primerov je ta prehod postopen na razdalji od metra pa do nekaj deset (redko celo sto metrov. Tla se v naravi najpogosteje pojavljajo v značilnih združbah. V tem primeru so talni tipi hitro izmenjujejo na majhnem območju in jih glede na merilo ne moremo posebej izdvajati. V tem primeru pedolog na podlagi pregleda terena in sondiranja oceni površino posameznega talnega tipa v kartografski enoti (Slika 3) ter poskuša na terenu določiti in zarisati mejo med pedosistematskimi in/ali pedokartografskimi enotami merilu primerno natančno. Nekatere pedokartografske enote so čiste in vsebujejo samo eno pedosistematsko enoto. Vendar so te v razgibanem slovenskem prostoru dokaj redke. Različnost tal in njihovo hitro prehajanje, predvsem pa merilo zajema 1:25.000 in z njim določena natančnost pedološkega kartiranja, v glavnem omogoča določitev pedokartografskih enot v kateri so zastopane dve ali tri pedosistematske enote.


16

Slika 3: Spreminjanje tal na majhni razdalji. Primer združbe tal na apnencih.

Slika 3a: Primer prehoda rendzine, rjave rendzine in plitvih pokarbonatnih tal.

Slika 3b: Primer prehoda rendzine in spranih pokarbonatnih tal.

Pri ogledu terena nemalokrat naletimo tudi na tipe tal, ki se le redko pojavljajo v okviru PKE, vendar je ta pojavnost dovolj pogosta, da jih označimo kot inkluzije. Kljub temu, da je inkluzijska PSE ob pregledu terena večkrat odkrita, je površina, ki jo zaseda le v okviru nekaj procentov.

3.1.6 DATOTEKE IN ATRIBUTNI PODATKI. V okviru informacijskega sloja povezujemo PKE in PSEK datoteki atributnih podatkov.


17

3.1.6.1 DATOTEKA PKE PKE je datoteka pedokartografskih enot, ki ima za vsako PKE opredeljene PSE in zastopanost v %. Vsebuje tudi povprečne lastnosti pedokartografskih enot. Te so določene sintetično na podlagi izračuna/ovrednotenja lastnosti PSE in % PSE ter predstavljajo le dober, merilu kartiranja ustrezen približek.

3.1.6.2 DATOTEKA PSEK Datoteka PSEK je seznam in šifrant pedosistematskih enot Slovenije in je relacijsko povezana s PKE datoteko (Slika 2). Vsebuje osnovne lastnosti PSE. Te so povprečne in veljajo za celo Slovenijo, saj so nastale ob primerjavi lastnosti enakega talnega tipa v celem slovenskem prostoru. Tako so lastnosti za isto vrsto tal - PSE, ki se na primer pojavlja na Primorskem in Štajerskem, enake ali se zelo malo razlikujejo. Podane so v kategorijah, ki so tako grobe, kolikor jih dopušča oziroma narekuje merilo kartiranja 1:25.000 (CPVO,1993; Rupreht 1994; Prus 1993) .

Preglednica 1: Nekateri podatki PSE v šifrantu PSEK kot so zasnovani v TIS. POLJE TIP ENOTE VSEBINA PSE N Koda po šifrantu Številčna koda pedosistematske enote RAZ C Vpis Razred tal po veljavni klasifikaciji TIP C Vpis Pedosistematska enota, tip tal POD C Vpis Podtip VAR C Vpis Varieteta OBL C Vpis Oblika FAO C Oznaka FAO oznaka pedosistematske enote PRO C Vpis Profil tal - običajni vrstni red horizontov v profilu PSE MAK C Koda po šifrantu Matična podlaga na katerih se PSE pretežno pojavlja VEK C Koda po šifrantu Običajna vegetacija kjer PSE pojavlja TST N Število od 7-100 Talno število kot potencial rabe tal glede na kmetijsko proizvodnjo

(primernost tal za kmetijsko rabo) BOT N Koda po šifrantu Bonitetne točke GLO N Koda po šifrantu Povprečna globina PSE FGL N Koda po šifrantu Povprečna fiziološka globina PSE VOR N Koda po šifrantu Vodne razmere tal TRZ N Koda po šifrantu Povprečna tekstura (zrnavost) PSE DIE N Koda po šifrantu Distričnost / Evtričnost PSE PH1 N Koda po šifrantu Povprečni pH prvega horizonta PH2 N Koda po šifrantu Povprečni pH drugega horizonta OS1 N Koda po šifrantu Organska snov prvega horizonta OS2 N Koda po šifrantu Organska snov drugega horizonta SK1 N Koda po šifrantu Skeletnost prvega horizonta SK2 N Koda po šifrantu Skeletnost drugega horizonta

3.1.7 IZVAJANJE LASTNOSTI PKE IZ PODATKOV PSE Lastnosti PKE so izvedene iz lastnosti PSE pri čemer je upoštevana proporcionalna zastopanost PSE v PKE. Osnovne atribute pedosistematskih enot/talnih tipov vsebuje datoteka PSEK. Navezovanje lastnosti PSE na PKE in s tem pretok podatkov iz datoteke PSEK preko datoteke PKE in na grafični del informacijskega sloja, kar omogočajo ustrezna računalniška orodja za vzpostavljanje relacij med bazami podatkov (Slika 2).

3.1.8 RELACIJSKE POVEZAVE Lastnosti pedokartografskih enot (PKE) so določene na podlagi lastnosti pedosistematskih enot (PSE) in sicer v razmerju zastopanosti PSE v PKE. Osnovne atribute pedosistematskih enot


18

vsebuje baza PSEK. Relacijske povezave in s tem dostop do atributnih podatkov je potrebno ustvariti z ustreznimi programi za povezovanje datotek in dostopanje do atributnih podatkov.

3.2 Informacijski sloj: PEDOLOŠKI PROFILI (PP) - FIZIKALNE IN KEMIČNE LASTNOSTI TAL

Pedološki profil je navpičen presek tal, v katerem določimo in opišemo pedološke horizonte. Profili so izkopani v okviru pedološkega kartiranja ali drugih raziskav tal. Iz vsakega horizonta (identificiranega sloja v profilu – Slika 4) vzamemo vzorec, ki ga v laboratoriju analiziramo in določimo glavne kemijske in fizikalne lastnosti tal. Opisi pedoloških profilov skupaj z analitskimi podatki horizontov v največji meri predstavljajo lastnosti talnega tipa - pedosistematske enote. Analitski podatki horizontov se ločijo na standardno in razširjeno pedološko analizo.

3.2.1 DEFINICIJA OBJEKTA INFORMACIJSKEGA SLOJA PEDOLOŠKI PROFILI PEDOLOŠKI PROFIL (TALNI PROFIL) je navpičen presek skozi vse horizonte tal, od površine do matične podlage. Lastnosti tal so podane s terenskim opisom horizontov in analitskimi podatki horizontov. Lokacija profila je določena z GK koordinato (Prus,1994).

Psevdoglej Evtrična rjava tla na laporju Rendzina na apnencu Slika 4. Profili nekaterih talnih tipov v Sloveniji.

3.2.2 OBJEKTI INFORMACIJSKEGA SLOJA PP Posamezni objekti v sloju predstavljajo točke izkopanih profilov, ki so prostorsko opredeljene z X, Y in Z koordinato. Točka kot grafični objekt je povezana preko ID z atributnimi podatki talnih profilov, ki se nahajajo v različnih datotekah. Topološko gledano je PP točkovni informacijski sloj (Slika 5).


19

Slika 5. Lokacije Pedoloških profilov, kot so trenutno zajete v informacijskem sloju PP. BIOTEHNIŠKA FAKULTETA, AGRONOMIJA; Jamnikarjeva 101 Ljubljana; Center za pedologijo in varstvo okolja, tel.: (061) 123 11 61, fax.: (061) 123 10 88 OPIS PEDOLOŠKEGA PROFILA IN REZULTATI ANALIZ HORIZONTOV Profil:13T , kraj:DANJARSKA PLANINA, GK X=426610.00,Y=122520.00, TK25000:ZALI LOG nad.viš.:1400m naklon: 0%, ekspozicija:/ relief:VRTAČASTA PLANOTA mati~na podlaga : APNENEC raba tal:GOZD vegetacija:PICEETUM SUBALPINUM ========================================================================================================== ->TIP TAL:RENDZINA NA APNENCU, RJAVA horizonti:Ol-Oh-A-C(B)rz ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- horizont Ol:0.5-0 cm; mahovi,smrekove iglice,suha trava in zelišča,redko bukovo listje ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ->horizont: Oh globina:0-8cm barva:10YR 3/1 tekstura:I struktura: ZELO DROBNO GRUDIČASTA ->izražena: / ->obstojna: / konzistenca:RAHEL, NEKOLIKO FILCAST organska snov:ORGANSKI prekoreninjenost:GOSTE skelet:/ vlaga:SVEŽ novotvorbe:/ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ->horizont: A globina:8-30cm barva:10YR 5/4 tekstura:MGI struktura: OREŠKAST ->izražena: / ->obstojna: / konzistenca:RAHEL, DROBLJIV organska snov:HUMOZEN prekoreninjenost:GOSTE skelet:/ vlaga:SVEŽ novotvorbe:/ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ->horizont: C(B)rz globina:30-60cm barva:10YR 4/2.5 tekstura:MGI struktura: POLIEDRIČEN ->izražena: / ->obstojna: / konzistenca:DOBRO ZLOŽEN, DROBLJIV organska snov:HUMOZEN prekoreninjenost:GOSTE skelet:50% DO 20CM vlaga:SVEŽ novotvorbe:/ =========================================================================================== -pH vrednost- grobi fini skup. razred -mg/100g- raz HORIZONT H2O KCl acet PESK MELJ MELJ MELJ GLIN TEKST. P2O5 K20 %OS %C %N C/N Oh 3.7 48.8 17.8 20.8 38.6 12.6 I 13.1 26.8 50.90 29.5 1.47 20.1 A 4.4 13.1 19.2 38.2 57.4 29.5 MGI 7.30 4.2 0.29 14.5 C(B)rz 7.2 15.9 13.5 40.3 53.8 30.3 MGI 4.70 2.7 0.24 11.3 ------------------------------------------------------------------------------------------- -----baze v meq/100g tal----- --me/100g-- % --------baze v %-------- raz % HORIZONT Ca Mg K Na H S T V Ca Mg K Na H IDG KARB Oh 12.48 2.14 0.46 0.25 32.63 15.33 47.96 32.0 26.0 4.5 1.0 0.5 68.0 A 5.78 0.40 0.12 0.10 24.85 6.40 31.25 20.5 18.5 1.3 0.4 0.3 79.5 C(B)rz 29.55 0.36 0.12 0.28 5.24 30.31 35.55 85.3 83.1 1.0 0.3 0.8 14.7

Slika 6. Primer izpisa podatkov pedološkega profila


20

3.3 Informacijski sloj: ONESNAŽENOST TAL (OT) -VSEBNOST ORGANSKI IN ANORGANSKIH SUBSTANC

Človek s svojimi dejavnostmi vnaša v okolje snovi, ki ga onesnažujejo. Tla so bolj kot zrak in voda tisti del prostora, v katerem se škodljive snovi kopičijo. Zrak in voda se za razliko od tal neprestano izmenjujeta; z ustreznimi ukrepi lahko hitro dosežemo njuno izboljšanje. Tla pa so sistem, v katerem se škodljive anorganske in organske substance zadržujejo; vključujejo se v kroženje snovi, negativno vplivajo na rast in razvoj rastlin in prehajajo v prehajajo v živalsko in človeško prehrano (Hudnik,1994; Lobnik,1994). Zato med zelo pomembne podatke tal uvrščamo tudi podatke o onesnaženju tal in rastlin z različnimi snovmi, ki jih prispevajo industrija, promet, kmetijstvo ter druge človekove dejavnosti (Pintar,1994). V Sloveniji je potekalo in še poteka več projektov pridobivanja podatkov o onesnaženosti tal Med snovi, ki tla onesnažujejo štejemo predvsem: • težke kovine (Pb, Cd, Cr, Zn, Ni, Hg, Mo, itd) (Slika 8); • organske substance (poliaromatski ogljikovodiki, mineralna olja, fenoli, dioksini, itd.); • ostanki fitofarmacevtskih sredstev (DDT, triazinski preparati, itd. ) (Slika 9). Število elementov in substanc se širi in dopolnjuje. kar ima za posledico dopolnjevanje podatkovnih struktur z novimi polji in drugačnimi analitskimi postopki.

3.3.1 DEFINICIJA OBJEKTA INFORMACIJSKEGA SLOJA ONESNAŽENOSTI TAL Objekt: točka vzorčenja onesnaženja tal OT Definicija: PROFIL ONESNAŽENJA TAL je navpičen presek idealiziranih tal od površine do globine 5 cm, 5 do 20 in 20 do 30 cm. Vzorci posameznih globin (slojev) so reprezentativni povprečni vzorci globin šestih profilov izkopanih v krogu premera 100 m. Lokacija središča kroga je opredeljena z X,Y GK koordinatama (Prus,1994). Ker je točka središče kroga vzorčenja in opazovanja s premerom 100 m, lahko sklepamo, da dobljeni podatki predstavljajo povprečne vsebnosti substanc in lastnosti tal na površini približno 0.8ha (Slika 7).

Vzorčenje v krogu. Končni vzorec vsake globine je sestavljen iz šestih podvzorcev iste globine.

Vzorčenje treh globin tal ne glede na meje horizontov: 0-5cm, 5-20cm in 20-30cm.

Slika 7: Vzorčenje tal: prostorska razporeditev podvzorcev in globine vzorčenja.

3.3.2 ATRIBUTNI PODATKI Na grafične objekte so navezane datoteke z atributi: · lokaciji in posebnosti pri vzorčenju onesnaženja tal; · analitskimi podatki organskih substanc v tleh (pesticidi ...);


21

· kislinsko topnih anorganskih substanc v tleh (težke kovine); · izmenljivih anorganskih substancah v tleh; · anorganskih substancah v rastlinskih vzorcih, nabranih na področju lokacije vzorčenja.

Slika 8. Arzen v tleh. Slika 9. DDT v tleh. Podatki onesnaženosti tal so predstavljeni tudi na http:// www.bf.uni-lj.si/CPVO.

3.4 SKLEPNA BESEDA Digitalni podatki tal predstavljajo nujno potreben vir informacij za mnoga načrtovanja v prostoru, kmetijsko pridelavo, snovanje in usmerjanje okoljevarstvenih aktivnosti ter mnoge druge posege in dejavnosti. Digitalna oblika prostorsko opredeljenih pedoloških podatkov v GIS okolju ponuja mnogotere možnosti vrednotenja podatkov in skupne presoje z ostalimi podatki prostora. Digitalna pedološka karta je ena temeljnih zbirk podatkov o tleh kot naravnemu viru in kot taka potreben dokument. Podatki tal dajejo v interdisciplinarnih vrednotenjih z drugimi prostorskimi informacijami celovitejšo sliko prostora in pripomorejo k boljšim rezultatom. Podatkovne zbirke podatkov tal na Centru za pedologijo in varstvo okolja predstavljajo osnovni vir informacij o tleh Slovenije. Celo območje Slovenije je že pokrito s pedološko karto 1: 25.000. Podatke uporabljajo v mnogih aktivnosti in raziskavah na različnih institucijah. Število uporabnikov pedoloških podatkov se močno povečuje. V bližji prihodnosti naj bi po predvidevanjih dopolnili potrebne atributne podatke, olajšali dostop do podatkovnih baz preko računalniških komunikacij in uresničili zasnove Talnega informacijskega sistema.


22

REFERENCE IN LITERATURA 1. BREGT, A. K, J. DENNEBOOM, J. Van RANDEN, E. ROSE, 1987: Gebruikershandleiding bodemkundig

informatiesysteem, Stichting voor bodemkartering, Wageningen. 2. BREUNING-MADSEN H., JONES R. J. A. : Soil profile Analytical Database for European Union, Geografisk Tidsskrift,

Danish Journal of Geography, 1995, s. 49-58. 3. CPVO-Center za pedologijo in varstvo okolja, 1994: Strokovne podlage predpisa o mejnih in kritičnih imisijskih vrednostih

snovi v tleh, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, Ljubljana, 1994. 4. CPVO-Center za pedologijo in varstvo okolja, 1994: Nacionalni program namakanja Republike Slovenije, Poglavje 3.11:

Pedologija; raziskovalno poročilo, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, Ljubljana, 1993. 5. ČIRIЖ, M., 1984: Pedologija, SOUR Svijetlost, Sarajevo, 311 s. 6. ESRI-Environmental System Research Institute, Inc., 1994: Understanding GIS - The ARC/INFO Method, Version 7 for

UNIX and Open VMS, Redlands, Ca, USA. 7. HUDNIK V., ZUPAN M., LOBNIK F., KOZAK-LEGIŠA Š., 1994: Bioavailability Assessments of Cd, Zn and Pb in

Polluted Soils with Indicator Plant Plantago lanceolata L., Biogeochemistry of Trace Elements, A special issue of Environmental Geochemistry and Health, Volume 16, University of Bradford, UK, 1994, s. 39-51.

8. ISRIC-International Soil Reference and Information Centre, 1990: Guidelines for the description and coding of soil data, Revised edition, Juliy 1988, s. 31.

9. ISRIC-International Soil Reference and Information Centre, 1995: Global and National Soils and Terrain Digital Databases (SOTER), Procedure Manual, p115.

10. LOBNIK F. et all: Monitoring onesnaženosti tal in vegetacije v Sloveniji, BF Agronomija, Ljubljana 1992, 322 s. 11. LOBNIK F. et all: Tematska karta onesnaženosti zemljišč celjske občine. BF Agronomija, Ljubljana 1989. A3, 159 s. 12. MILOŠ B. Split 1987, Plevlja 1987, ustni vir. 13. PEDOLOŠKI INFORMACIONI SISTEM JUGOSLAVIJE, KODNI PRIRUČNIK, maj 1978. 14. PROSEN A., 1993: Sonaravno urejanje podeželskega prostora, Katedra za prostorsko planiranje na Fakulteti za arhitekturo,

gradbeništvo in geodezijo, Ljubljana, 169 s. 15. PRUS T. 1994: ustni vir. 16. PRUS T. VRŠČAJ B., 1994: Application of soil information system in the national project of irrigation in Slovenia. Fifth

European Conference on Geographical Information Systems EGIS/MARI'94, Paris March-April 1994, s. 1457-1463. 17. PRUS T., ŠPORAR M., RUPREHT J., VRŠČAJ B., TIČ I., 1996: Primerjalna študija poteka tras AC na osnovi presoje

vplivov na tla kot sestavnega dela okolja in valorizacije pridelovalnega potenciala kmetijskih zemljišč za odsek Cogetinci-Radmožanci, Študija za izbor variante, marec 1996, 28 s.

18. RUPREHT J., PRUS T., VRŠČAJ B., ŠPORAR M., KNAPIČ M., KOČAR I., 1994: Presoja vplivov na tla kot sestavni del okolja z valorizacijo pridelovalnega potenciala kmetijskih zemljišč za avtocestni odsek Arja vas - Vransko, Variantni pododseki: Južna, V1, V2, januar 1994, 25 s.

19. RUPREHT J., PRUS T., VRŠČAJ B., ŠPORAR M., KNAPIČ M., TIČ I., 1994: Presoja vplivov na tla kot sestavni del okolja z valorizacijo pridelovalnega potenciala kmetijskih zemljišč. Detajlna študija za odsek Šentjakob-Domžale, marec 1995, 9 s.

20. RUPREHT J., ŠPORAR M., PRUS T., VRŠČAJ B., KNAPIČ M., KOČAR I., 1994: Presoja vplivov na tla kot sestavni del okolja z valorizacijo pridelovalnega potenciala kmetijskih zemljišč za odsek avtoceste Razdrto-Vrtojba; pododseki Razdrto-Vipava, Vipava-Skrilje, Skrilje-Selo, Poročilo, november 1994, 32 s.

21. ŠKORIЖ A., 1986: Postanak, razvoj i sistematika tla, Sveučilišna naklada, Zagreb, 171s. 22. STRITAR A., 1990: Krajina, krajinski sistemi, Raba in varstvo tal v Sloveniji, Partizanska knjiga, Ljubljana, 173 s. 23. STRITAR A., 1991: Pedologija - Kompendij. 24. Uradni List RS 7/90: Pravilnik o normativih, analitskih postopkih in metodah ugotavljanja onesnaženosti tal in vegetacije ter

pogojih za uporabo nekaterih snovi v kmetijstvu in gozdarstvu. - Ljubljana 1990, s. 416-417. 25. USDA-United States Department of Agriculture, Soil Conservation Service, July, 1979: PEDON Coding System for the

National Cooperative Soil Survey, s. 76 26. VIDIC N., VRŠČAJ B. PRUS T., ZUPAN M,. LOBNIK F. 1998, Genesis of Slovenian Soils, 16th World Congress of Soil

Science, Montpellier, 20-26 August, 1998. 27. VRŠČAJ B., PRUS T., 1994: Soil Information System (SIS/TIS) in Slovenia, Fifth European Conference on Geographical

Information Systems EGIS/MARI'94, Paris March-April 1994, s. 382-390. 28. VRŠČAJ B., ZUPAN M., LOBNIK F.,1989: Računalniška obdelava podatkov v projektu Tematska karta onesnaženosti tal in

zemljišč celjske občine, Zbornik Biotehniške fakultete, supl,13, 1989, str 41 do 58. 29. VRŠČAJ B., 1996: Izdelava modela podatkovnega segmenta Talnega informacijska sistema, 1996, s 81. VRŠČAJ B., PRUS

T., LOBNIK F., 1998: The Soil Information System of Slovenia, International Conference on GIS for Earth Sciernce Application, Ljubljana, 17-21.May 1998, Slovenia, s 207-125.

30. VRŠČAJ B., PRUS T., LOBNIK F., 1998: Digital Soil map of Europe 1:1M - Slovenia, INRA, Orleans - digitalna podatkovna baza, ArcInfo, 1998


23

NAROČILO PODATKOV Naročnik podatkov Organizacija Oddelek ali enota Ulica: Kraj: Tel&fax: WWW: Oseba odgovorna za uporabo podatkov

E-pošta

Uporabnik podatkov (izpolniti samo v primeru da naročnik podatke odda v obdelavo drugim pravnim ali fizičnim osebam) Organizacija Oddelek ali enota Ulica: Kraj: Tel&fax: WWW: Namen uporabe

Znanstveno- raziskovalno delo

Projekt:

Izobraževalno delo Uporabnik: Naslov dela:

Mentor:

Rezultati uporabe podatkov se tržijo

Enkratna uporaba - projekt:

Trajna uporaba - namen:

Proizvodi - rezultati uporabe podatkov:

Drugo Območje opisno zg.desni GK X: , Y sp.levi GK X: , Y Podatki

Pedološki profili Pedološka karta merilo: Podatki (ne)onesnaženja tal in rastlin atributi: Vrednotenje Interpretacija podatkov

Drugo Željena oblika podatkov : ArcInfo Cover ArcInfo E00 DXF drugo:___________

izpisi, izrisi:____________________________________________ Naročam vpisane podatke Prosim za okvirni predračun Prosim za pogoje uporabe Prosim za račun Seznanjen sem s pogoji uporabe podatkov.

Žig Podpis odgovorne osebe Datum ______________ ______________________

digitalni podatki tal

Documents