System GIS-TPN.pdf

Marcin Guzik

Tatrzański Park Narodowy

GIS TPN

SYSTEM GIS-TPN

Streszczenie

System GIS w Tatrzańskim Parku Narodowym zaczął być budowany w 2000 roku, obecnie jego budowa jest n

półmetku. Przebrnięto już przez etap angażujący największe środki (zakup sprzętu i oprogramowania oraz części

danych) i powoli użytkownicy zaczynają korzystać z udogodnień, jakie oferuje im system.

Wstęp

Park Narodowy to najważniejsza obszarowa forma ochrony przyrody w Polsce. Jego zadaniem

jest chronienie różnorodności biologicznej, zasobów, tworów i składników przyrody nieożywionej i

walorów krajobrazowych; przywrócenie właściwego stanu zasobów i składników przyrody oraz

odtworzenia zniekształconych siedlisk przyrodniczych.

Aby dobrze realizować wymienione zadania konieczna jest olbrzymia ilość danych o

środowisku przyrodniczym, historii użytkowania terenu, obecnych zagrożeniach itp. Aby dobrze

zarządzać tymi danymi, usprawnić procesy ich pozyskiwania, przechowywania, przetwarzania oraz

analizowania buduje się w Parkach Narodowych systemy geoinformatyczne.

Tatrzański Park Narodowy od kilku lat prowadzi pracę nad budową systemu informacji

przestrzennej. Początki, to rok 2000, kiedy wyposażono pracowników Parku w odbiorniki GPS, które

wykorzystywane są do zbierania danych przyrodniczych z terenu TPN. Kolejnym etapem było

zatrudnienie pracownika zajmującego się GIS-em w Parku i zakup oprogramowania ArcGIS, które

jest w chwili obecnej podstawowym elementem systemu GIS-TPN. Następny krok w budowie

systemu geoinformatycznego to zakup oprogramowania do analizowania danych rastrowych- ER

Mapper. Obecnie trwają prace nad wdrożeniem Internetowego Serwera Danych Przestrzennych, który

udostępni zgromadzone dane w sieci Internet. Najważniejszym jednak wydarzeniem, jest fakt

wykonania w dniu 24 sierpnia 2004 r zdjęcia satelitarnego obszaru całych Tatr. Zdjęcie to będzie

podstawą do analiz środowiska przyrodniczego Tatr i stworzenia nowych map.

Architektura systemu GIS-TPN

Uprawnienia dostępu do systemu GIS-TPN zostały zhierarchizowane i dostosowane do

wiedzy i umiejętności użytkowników. Najważniejszym miejscem w systemie jest stanowisko

Administratora, wyposażone w mocny komputer, programy do tworzenia nowych danych oraz ich

analizowania (ArcGIS ArcINFO, ER Mapper, Pathfinder Office, Konfigurator ISDP). Stanowisko

Administratora wyposażone jest także w kolorowy ploter hp500ps. Stworzone przez administratora

warstwy tematyczne udostępniane są zaawansowanym użytkownikom systemu na lokalnym serwerze.

Zaawansowani użytkownicy systemu GIS-TPN posiadają stanowiska pracy wyposażone w

program ArcGIS ArcView do tworzenia oraz aktualizacji warstw tematycznych. Stanowiska te

wyposażone są także w przystawki do transferu danych pomiędzy odbiornikiem GPS a komputerem

oraz oprogramowanie Pathfinder Office do obsługi GPS. Zaawansowany użytkownik w zależności od

przydzielonych uprawnień może modyfikować pliki *.shp pobrane z lokalnego serwera. Pliki te po

zmodyfikowaniu wysyłane są do administratora systemu, który po weryfikacji udostępnia je innym

użytkownikom.

System GIS-TPN wyposażony jest w jeszcze jeden ważny element- stanowisko „Natura

2000”. „Natura 2000” to wysokiej klasy komputer wyposażony w skaner A4, drukarkę kolorową A3,

oprogramowanie ArcGIS ArcView, GeoMedia, Pathfinder Office oraz przystawkę do transferu danych

z GPS. Stanowisko to przeznaczone jest dla pracowników terenowych, którzy dzięki niemu mają

możliwość pracy w systemie GIS-TPN i korzystania z wszystkich możliwości oprogramowania GIS.

W chwili obecnej leśniczówki nie posiadają dostępu do Internetu, w momencie, gdy zostanie

zapewniony dostęp do sieci, leśniczowie będą korzystali głównie z komputerów w swoich biurach.

GPS

Global Positioning System (GPS) to system oparty na satelitarnych sygnałach radiowych

wysyłanych z 24 satelitów NAVSTAR. Sygnały te po dotarciu do odbiornika naziemnego pozwalają

na wyznaczenie dokładnej pozycji, prędkości i czasu, w każdym miejscu kuli ziemskiej, niezależnie

od pory dnia i nocy oraz warunków pogodowych. Autoryzowani użytkownicy systemu otrzymują z

satelity poprawną informację na temat swojej lokalizacji, natomiast inni szyfrowaną depeszę z tzw.

błędem selektywnym (SA), który w początkowym okresie dochodził do ±100 m. Na mocy decyzji

Prezydenta USA z dnia 1.05.2000, zakłócanie sygnału zostało poważnie ograniczone, a średni błąd

określania pozycji waha się w granicach kilku metrów. W celu wyeliminowania błędu SA i

zwiększenia precyzji pomiaru stosuje się w TPN tryb pomiaru różnicowego DGPS ( Differential GPS ).

Korekcja może być dokonywana w czasie rzeczywistym (satelita geostacjonarny LANDSTAR)-

odbiornik ProXRS, lub w trybie post-processing tj. po zakończeniu pomiarów (przy wykorzystaniu

danych ze stacji bazowej TPN: N 49°17’05.83’’; E 19°58’19.44’’; 955.5 HAE)

TPN na początku 2000 roku zakupił jeden odbiornik Pathfinder ProXRS firmy Trimble z

rejestratorem polowym TSC1 i wymienną pamięcią typy flash 48 MB, 13 odbiorników GPS

GeoExplorer- przeznaczonych dla pracowników terenowych oraz stację bazową GPS (ProXRS).

Przy prowadzeniu pomiarów GPS w wysokogórskim terenie, konieczne jest przed każdą

poważną sesja pomiarową zaplanowanie misji. Odpowiednie zdefiniowanie horyzontu a co za tym

idzie możliwości śledzenia przez odbiornik satelitów gwarantuje powodzenie pomiarów. W wysokich

położeniach górskich, gdy horyzont jest odsłonięty odbiorniki GPS potrafią śledzić naraz 10 satelitów,

w wąskich i głęboko wciętych dolinach widoczność satelitów spada nieraz do zera (dlatego tak

ważnym elementem jest planowanie misji w przypadku gdy idzie się w trudny teren).

W czasie pomiarów pracownicy TPN korzystają z przygotowanych słowników, które ułatwiają

zbieranie atrybutów mierzonych obiektów. W chwili obecnej istnieją następujące słowniki:

¾ Hodowla

¾ Pomnik

¾ Szkody

¾ Sanitarne

¾ Flora

¾ Fauna

¾ Orografia

¾ Lawiny

¾ Remonty

¾ Szlaki

¾ Kultura

¾ Budynki

¾ Zanieczyszczenia

GPS wykorzystuje się najczęściej przy projektowaniu remontów szlaków, do pomiaru

powierzchni przeznaczonych do zabiegów hodowlanych, do określenia lokalizacji obiektów (nory

świstaków, drzewa pomnikowe, stanowiska florystyczne) a także przy pomiarach wyznaczania tras

narciarskich na Kasprowym Wierchu.

Zebrane dane są korygowane w trybie post-processing a następnie eksportowane do postaci

*.shp i dalej obrabiane w oprogramowaniu ArcGIS.

W związku z wykorzystywaniem w pracach GPS-ów (pracujących w układzie UTM) oraz

chcąc budować wspólny system GIS ze słowackim TANAP-em zdecydowano, że dane gromadzone

będą w odwzorowaniu UTM strefa 34N opartym na elipsoidzie WGS 84. Do transformacji danych z

układu „1965” oraz „1992” do WGS 84 wykorzystywany jest program TraKo otrzymany z DG LP, a

zmiana odwzorowania z WGS 84 do UTM 34N odbywa się w programie ArcGIS.

ArcGIS

Podstawowym GIS-owym programem, który jest wykorzystywany w pracach w Tatrzańskim

Parku Narodowym jest ArcGIS. TPN w chwili obecnej wyposażony jest w licencję sieciową

oprogramowania ArcGIS ArcINFO w wersji 8.3 wraz z rozszerzeniami (3D Analyst, Spatial Analyst,

Geostatistical Analyst), a także 3 licencje sieciowe oraz jedną pojedynczą programu ArcGIS ArcView

8.2. Podczas prac w terenie wykorzystywany jest także program ArcPad zainstalowany na palmptopie.

Oprogramowanie ArcGIS w TPN wykorzystywane jest w trzech głównych celach:

¾ tworzenie map,

¾ wizualizacja zjawisk przestrzennych, oraz

¾ analizy przestrzenne.

Do wizualizacji bardzo często wykorzystywany jest rozszerzenie 3D Analyst. Przy użyciu

ArcScene wykorzystując ortofotomapę i NMT tworzone jest przestrzenne zobrazowanie terenu.

Wygenerowany w ten sposób obraz bardzo wiernie oddaje ukształtowanie terenu i pozwala spojrzeć

na Tatry z powietrza lub z miejsc, które normalnie są niedostępne.

Tworzone mapy, bazujące na danych pozyskanych przy wykorzystywaniu technologii GPS,

fotogrametrii i teledetekcji, stanowią obiektywny materiał do badania zmian, jakie zachodzą w

środowisku przyrodniczym Tatr i dostarczają rzeczowych argumentów do dyskusji na ten temat (np.

ograniczenia przestrzenne uprawiania narciarstwa w rejonie Kasprowego Wierchu). Wizualizacja

niektórych zdarzeń lub procesów pozwala w lepszy sposób dotrzeć do odbiorcy i wpłynąć na jego

decyzje (wypadki śmiertelne w Tatrach, przebieg gradacji kornika).

ER Mapper

Oprogramowanie ER Mapper jest w posiadaniu TPN od końca 2003 r. Głównym zadaniem

tego programu jest praca z obrazami rastrowymi i takie było założenie w chwili jego zakupu. W

przeciągu tego roku oprogramowanie to wykorzystywano głównie do: kompresji danych rastrowych

(ECW) i mozaikowania map. Wykonano także pierwsze próby ortorektyfikacji archiwalnych zdjęć

lotniczych oraz klasyfikacji obrazów satelitarnych. Próby wypadły pomyślnie i w najbliższym okresie

planowane jest przy pomocy tego programu wykonanie ortofotomapy TPN ze zdjęć lotniczych z lat

1955-56.

Program ER Mapper posiada bardzo interesującą metodę kompresji ECW, która pozwala na

zmniejszenie wielkości plików z obrazami nawet kilkadziesiąt razy (np. mozaika 26 arkuszy mapy

1:10.000 zajmowała przed kompresją 3,68 GB, a po kompresji tylko 37,1 MB). Darmowe „wtyczki-

plug-ins” pozwalają na wykorzystywanie skompresowanych plików w programach GIS-owych (np.

ArcGIS), graficznych (np. Photo Shop) oraz biurowych (np. MS Office).

ISDP

Internetowy Serwer Danych Przestrzennych (ISDP) jest aplikacją przeznaczoną do

udostępniania danych geograficznych w środowisku Internet/Intranet. ISDP to specjalistyczny serwer

mapowy, który umożliwia dowolnej liczbie użytkowników korzystanie z zasobów danych

przestrzennych w postaci interaktywnych map, zestawień danych oraz wyników analiz za

pośrednictwem ogólnodostępnych i popularnych przeglądarek WWW – Internet Explorer, Opera,

Netscape, Mozilla .

ISDP umożliwia wykonywanie szerokiego zakresu czynności związanych z prostym w

obsłudze i efektywnym korzystaniu z Systemu Informacji Geograficznej poprzez zintegrowane

aplikacje.

Aplikacja podglądu mapy jest podstawową aplikacją ISDP, która umożliwia m.in.

przeglądanie warstw tematycznych, generowanie prostych zapytań do bazy danych, wykonywanie

analiz przestrzennych, tworzenie buforów, tworzenie raportów i druk mapy.

Aplikacja edytora metadanych umożliwia tworzenie metadanych opisujących zbiór danych

przestrzennych oraz ich modyfikowanie i uaktualnianie. Do przeglądania metadanych

wykorzystywana jest aplikacja przeglądarki metadanych.

Konsola warstw przeznaczona jest do pobierania przez uprawnionego użytkownika

(użytkownik zaawansowany) warstw danych przestrzennych z bazy danych z przeznaczeniem do

podglądu lub edycji oraz do kontroli aktualności warstw danych. W przypadku pobrania warstwy

danych do edycji Konsola umożliwia użytkownikowi ponowne zasilenie warstwy do bazy (np. po

modyfikacji warstwy przeprowadzonej z wykorzystaniem pakietu oprogramowania ArcGIS).

Z myślą o wspomaganiu pracy Parku Narodowego ISDP zostało wyposażone w dodatkowe

aplikacje: ewidencja gruntów i budynków, gospodarka leśna, badania naukowe, edytor zezwoleń,

zdalny zasilacz warstw dla leśniczych.

Dane serwowane przez ISDP już od początku roku dostępne są w sieci lokalnej, a obecnie

trwają prace nad udostępnieniem ich w sieci Internet. Działanie serwera można testować na stronie

www.gis.tpn.pl.

Dane

Zgromadzone w systemie GIS-TPN dane pochodzą z różnych źródeł:

¾ Urząd Marszałkowski Województwa Małopolskiego- mapy topograficzne, fotomapa;

¾ Powiatowy Ośrodek Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej w Zakopanem-

mapy ewidencyjne;

¾ Wojskowe Centrum Geograficzne- archiwalne zdjęcia lotnicze;

¾ Satelitarne Centrum Operacji Regionalnych- zdjęcia satelitarne- Ikonos;

¾ Internet- zdjęcia satelitarne- Landsat,

¾ Biuro Urządzania Lasu i Geodezji Leśnej- opis taksacyjny drzewostanów, mapy leśne;

¾ Opracowania naukowe- prace magisterskie i doktorskie

¾ Plan ochrony TPN.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: