Rastrové analýzy – projekt 01 Analýza historického vývoje krajiny

Načtení rastru službou wms

Transformace rastru

Vektorizace rastru

Analýza vývoje krajiny

RASTR 1

RASTR 1

Obecné zadání a poznámky k projektu

Praktické návody pro ArcGIS PRo

RASTR 1 Technické poznámky obecného charakteru

RASTR 1

Analýza historického vývoje krajiny Zadání: Na vybraném území proveďte analýzu jeho historického vývoje – analýza bude zpracována ručně bez výsledků z automatické klasifikace rastru. • Pro zpracování analýzy použijte 3 (ev.4) časová období (aktuální stav a 2 (ev.3) historické), pro která naleznete archivní letecké snímky nebo aktuální ortofoto snímky. Pro studijní účely nebudeme používat originální data leteckých snímků, ale použijeme snímek detailu obrazovky daného území. Pro aktuální data bude využito ortofoto ČR a katastrální mapa (KM), které do projektu připojíme pomocí WMS služby. • Na těchto připojených datech provedete ve vymezeném území vektorizaci rastru s využitím vektorové kresby KM. Rastr bude vektorizován, tak že budeme vytvářet jednotlivé plochy druhu krajinných prvků. • Po provedení vektorizace aktuálního stavu, připravíme obdobným způsobem i stavy z jiných časových obdobích – pro zachování homogenity kresby budeme vždy editovat novější stav při zpracování předchozího období, s tím, že prvky nezměněné budou plně z novějšího období přebírány. Jednotlivé vektorizované stavy budou ve vymezeném území plnoplošné – vše bude vyplněno nějakou plochou. Vektorizace bude sloužit pro GIS analýzu a její absolutní přesnost pro tyto účely je cca 1 - 2 m v určení polohy bodu. Nejedná se o geodetické zaměření (mapování) oblasti. • Na základě zpracovaných zvektorizovaných rastrů následně pomocí analytických nástrojů provedete analýzu vývoje krajiny. Např. jak se mění procentuální zastoupení jednotlivých prvků v krajině, u jakých prvků dochází ke změnám apod. • Výstupem bude Technická zpráva z analýzy historického vývoje krajiny – šablona je ke stažení na webu

RASTR 1

Ukázka: Archivní letecké snímky ze 4 časových období

Analýza historického vývoje krajiny

RASTR 1

Ukázka vektorizovaných dat z archivních leteckých snímků ze 4 časových období

Analýza historického vývoje krajiny

RASTR 1

Volba území Pro volbu území můžete využít stránky https://kontaminace.cenia.cz/, kde je možné pomocí lišty si postupně měnit stav krajiny ze souřadného stavu na stav z období 30.-50. let minulého století. Zde si můžete prohlédnout jaké změny v oblasti nastaly za posledních cca 80 let.

Analýza historického vývoje krajiny • Zadání: Na vybraném území proveďte analýzu jeho

historického vývoje – analýza bude zpracována ručně bez výsledků z automatické klasifikace rastru

• Postup:

1. Založte si nový projekt „Jmeno_rastr_analyza_krajiny“

2. Jako hlavní vstup využijte:

• platné ortofotomapy (načtete ji pomocí WMS služby http://geoportal.cuzk.cz/WMS_ORTOFOTO_PUB/WMService.aspx

• Aktuální katastrální mapu ve vektorovém formátu můžete stáhnout pro dané katastrální území na http://services.cuzk.cz/dgn/ku/ nebo ji můžete opět načíst pomocí wms služby

RASTR 1

Analýza historického vývoje krajiny 3. Vytvořte si vrstvu definující obvod vybraného

území – plocha s průsvitnou výplní – oblast podle velikosti prvků a vašich schopností cca 300x300m v intravilánu s velkou zástavbou až po 1,5x1,5 km v extravilánu u velkých řešených ploch.

4. Na základě dvou základních vstupních dat vytvořte ve vybraném území vektorovou vrstvu ploch jednotlivé zástavby „stav_2019“ – zástavbu rozčleňte min. do těchto vrstev: • Zástavba s volbou atributů: bydlení, industriální stavba,

stavba občanské vybavenosti, stavba ostatní, prostory veřejného vybavení (náměstí apod.), ostatní výrobní prostory (nezastavěné prostory u výrobních hal apod.)

• Zeleň: travní porost (louky, pastviny apod.), orná půda, zahrady, park, křoviny

• Les: les, stromořadí, soliter

• Vodní plocha a toky: rybník, řeka, potok

• Cestní síť : hlavní silnice, polní cesty, parkoviště apod.

RASTR 1

Vektorizace – současný stav - ortofoto a KM

RASTR 1

U vektrorizace současného stavu využijeme ortofoto ČR (tzv. trueorto), kde je již odstraněno „odskakování“ střech budov a střechy jsou „posunuty“ nad půdorys budovy. Nicméně na fotografických snímcích vidíte střešní plášť a proto je v hodné jako pomocnou vrstvu využít katastrální mapu (DKM), kde je zaměřen půdorys stavby. Pozor na nesoulad DKM se skutečností v některých případech - chybějící budovy, „černé“ stavby, nesprávně (nepřesně) evidovaná cesta apod., v těchto případech použijte pro vektorizaci ortofoto.

Některé stavby nemusí být pod stromy ani viditelné využijte KM – můžete ověřit pomocí Streetview

Některé stavby nemusí být v KM zaneseny – využijte ortofoto.

Cesta v KM neodpovídá skutečnosti využijte ortofoto

Pro potřeby GIS nepodstatné detaily není nutné zakreslovat

Ověření stavu pomocí Street View nebo Panorama

RASTR 1

Ověření stavby neevidované v KM můžete provést pomocí panoramatických snímků na https://mapy.cz/ nebo na https://www.google.cz/maps pomocí Street View. Upozorňuji, že snímky na Panorama nebo Street View mohou být i pár let staré a nemusí odpovídat současném stavu.

Vlastní vektorizace RASTR

1

Pro lepší přehlednost můžete využívat plochy s průsvitnou výplní, abyste viděli podkladové ortofoto a KM. Vektorizujte celé plochy stejných prvků. Hranice jednotlivých prvků budou na sebe navazovat a nebudou se překrývat (topologicky čisté).

Analýza historického vývoje krajiny RASTR

1

5. Na základě vstupních dat z archivních leteckých snímků si vyberte další 2 resp.3 období ve kterém budete sledovat změnu vývoje krajiny – vytvoříte tak 3 nové vrstvy „stav_xxxx“. V přehledce archivních snímků pomocí wms (rok např. 2003 – zde budete postupovat stejně jako u aktuálního ortofota) nebo v LMS (rok např. 1949) najdete pomocí výběru historické letecké snímky např. z roku 1937, který si stáhnete, zvětšíte si na obrazovce vaši lokalitu + vlícovací identické body a pomocí PrintScreenu si tento detail uložíte na počítač. Tento detail pak na základě identických (vlícovacích) bodů natransformujte do svého projektu (viz dále).

Transformace detailu rastru RASTR

1

Pro transformaci leteckého měřického snímku z období cca 1949 (tyto snímky nejsou na Geoportálu ČUZK georeferencovány a nejsou k dispozici ve službě wms) použijeme identické body ve sledované oblasti. Vybíráme identické body jednoznačně idenifikovatelné. Rozmístění identických bodů by mělo být symetrické v celé oblasti, nejlépe po jejím obvodu i uvnitř. Netvořte shluky identických bodů.

Transformace detailu rastru RASTR

1

Funkcí „Přidat data“ vložte do mapy obrázek archivního leteckého snímku oblasti. Pravým tlačítkem na načtený obrázek si můžete na obrazovce zobrazit data obrázku „Přiblížit na vrstvu“ – obrázek je libovolně umístěn a má libovolné měřítko. Spustíme „Georeference“ v kartě „Obrazová data“.

Transformace detailu rastru RASTR

1

Přes funkci „Přidat řídící body“ budeme spojovat identické body na archivním snímku a body na aktuálním ortofotu. Pro zpracování si zapněte i „Tabulku řídících bodů“, kde budou jednotlivé body zapsány a budou u nich patrné opravy po provedené transformaci. Po zadání minimálně 4 bodů proveďte změnu transformace na transformaci „Projektivní“. V tabulce řídících bodů vidíte v posledním sloupečku hodnoty oprav (v metrech) jednotlivých bodů. Pro naše účely a vzhledem k našim podkladům bychom se měli pohybovat cca do hodnoty 0,80 m. Pokud je u některého bodu velká odchylka, lze jej „odškrtnout“ z tabulky řídících prvků, tím pádem nebude bod pro transformaci použit. Vizuálně si můžete zapínáním a vypínáním vrstvy obrázku archivního leteckého snímku zkontrolovat provedenou transf. Po kontrole „uložte jako“ provedené změny a zavřete georeferenci.

Analýza historického vývoje krajiny RASTR

1

6. Při tvorbě vrstev dřívějších stavů vycházejte ze stavu časově novějšího, který překopírujete a pak budete jen dělat editaci. Budete tak mít identické hranice u prvků, které se vám nemění.

Stav 2019 Stav 2001

nezměněné prvky

Vektorizace – původní letecké snímky

RASTR 1

U vektroizace původního stavu budou využívány letecké snímky bez úpravy na ortofoto a také snímky s menším rozlišením. Budete muset tvar a umístění budov více odhadovat. Nicméně u většiny budov bude zpracován průběh z aktuálního stavu.

Pro stanovení půdorysného rozměru se vychází z velikosti střechy a ta se posouvá do místa průniku zdiva se zemí. Jako pomůcku je vhodné využívat i stíny – tam kde začínají

Do roku 2002 jsou snímky jen černobílé a s horším rozlišením, opět si pomůžeme tím, že editujeme novější stav a ponecháváme průběh pokud se nezměnil.

změna změna

Vlastní vektorizace – archivní letecké snímky

RASTR 1

Provádíme editaci novějšího stavu. Časově urychlujeme práci a navíc docílíme toho, že změny vzniklé v jednotlivých letech můžeme analyzovat bez problémům, které by mohly nastat při nepřesnosti vektorizací (problémy s nesprávnými překryty apod.) – tzn. Ponecháme u vektorizace novějšího stavu vše, co se nemění a změny pouze zeditujeme.

změna

změna

Analýza historického vývoje krajiny RASTR

1

Pomocí vektorizovaných dat je možné provádět i kvantitativní a kvalitativní analýzy vývoje krajiny. S využitím statistických a výpočetních operací v programu ArcGIS a Excelu proveďte:

a) vyčíslení procentuální zastoupení (výměra) jednotlivých krajinných prvků v jednotlivých letech a vytvořte přehledný graf – použijte reklasifikaci dat viz dále.

Ukázka grafů z analýzy procentuálního zastoupení jednotlivých typů druhu krajiny

Analýza historického vývoje krajiny RASTR

1

b) Vyčíslení změněné výměry mezi jednotlivými sledovanými roky

c) Vyberte si nějaký prvek v krajině (rybník, les, část zastavěné oblasti apod.) a udělejte grafické hodnocení vývoje rozlohy tohoto krajinného prvku - jednotlivé výměry vyčíslete a vytvořte grafický výstup - použijte průnik dvou ploch ke stanovení nezměněné plochy.

Postup pro reklasifikaci rastu RASTR

1

Pro hromadné stanovení vzniklých změn v jednotlivých obdobích si provedeme tzv. reklasifikaci jednotlivých zvektorizovaných souborů. V postupu budeme vycházet ze tří období – např. 2019, 2003 a 1945 – máme vytvořeny vrstvy polygonů (ploch) v jednotlivých obdobích – každá plocha je definována typem plochy:

» les » voda » stavba » cesta » apod.

Pro další zpracování musíme připravit tabulku kódů – každý si připraví tabulku dle svého značení. V katalogu založíme novou tabulku „reklasifikace“, kde budete mít dvě pole (sloupce) – typ a kód (1,2,3…) a pro každý typ, který jste v analýze použili vytvoříte kódovou tabulku.

» les = 1 » voda = 2 » stavba = 3 » cesta = 4

Postup pro reklasifikaci rastu RASTR

1

Před vlastní rekasifikací ještě proveďte kontrolu, že součet všech ploch v jednotlivých obdobích je stejný – aby nedocházelo ke dvojeným plochám, překrytům apod.

Vlastní reklasifikace probíhá v atributových tabulkách. Pravým tlačítkem řukněte na jednotlivé vrstvy a dejte „Přidat připojení“ a připojte tabulku „raklasifikace“

Postup pro reklasifikaci rastu RASTR

1

Po připojení se do atributové tabulky daného stavu doplní dva sloupce z tabulky reklasifikace – máme tedy připraven pro každý typ (druh využití krajiny) kód.

V jednotlivých vrstvách přejmenujte pro další přehlednost obecný „kod_typu“ na např. kod_typu_2019 apod.

Nyní budeme jednotlivé soubory spojovat přes geometrické „Sjednocení“.

Tím se vytvoří jednotlivé plochy, kde budou nadefinovány typy dle jednotlivých období a u každého typu bude i kód. Abychom mohli udělat hromadnou analýzu celého území vytvoříme si hromadné kódy změn.

Postup pro reklasifikaci rastu RASTR

1

Sjednocením vznikne tabulka kde budou pro jednotlivé oblasti mimo jiné i 3 kódové sloupce pro jednotlivé roky kod_typu_1945, kod_typu_2003 a kod_typu_2019 Z těchto 3 sloupců budeme vytvářet celkové kódy změn a to dle následujících vzorců:

celkovy_kod = kod_typu_1945 * 100 + kod_typu_2003 * 10 + kod_typu_2019 * 1 zmen_1945_2003 = kod_typu_1945 * 10 + kod_typu_2003 * 1 zmen_2003_2019 = kod_typu_2003 * 10 + kod_typu_2019 * 1

Na těchto kódech je zřejmé, kdy a k jakým změnám dochází a lze přes tyto kódy provést sumarizace a celkové analýzy. Např. celkový kód = 111 znamená, že v uvedené oblasti nedošlo v průběhu let ke změně lesního porostu. zmen_2003-2019 = 12 znamená, že mezi lety 2003 a 2019 došlo ke změně lesa na vodní plochu.