Přeskočit obsah

Topografická analýza povrchu, reklasifikace rastrových dat

Ve cvičení se naučíte

  • základy analýzy povrchu s využitím topografických funkcí

  • reklasifikovat rastrová data

Základní pojmy

Náplň cvičení

Vaším úkolem bude na základě rastrových dat vybraného území analyzovat lavinové svahy mají. K vyhodnocení lavinového svahu potřebujete znát sklonitost a expozici svahu, nadmořskou výšku či krajinný pokryv. Podmínky pro vznik lavin lze (zjednodušeně) shrnout v následujících bodech:

  1. Nadmořská výška Laviny se zpravidla vyskytují ve vyšších nadmořských výškách. Jako území vhodné pro vznik lavin volte lokality, které se nachází v nejvyšší třetině všech nadmořských výšek v rámci zájmového území.

  2. Sklon svahu Základní předpoklad pro uvolnění laviny je sklon svahu, s jehož růstem se zvyšuje pravděpodobnost a riziko vzniku lavin. Laviny suchého sněhu vzácně vznikají na svazích již od 25° sklonu a se vzrůstajícím sklonem jejich četnost narůstá, zejména ve svazích nad 30° sklonu. Pro účely práce tedy zvolte mezní hodnotu v tomto intervalu.

  3. Expozice svahu Uprostřed zimy bývají kritické zejména stinné svahy v severní expozici. Uvažujme tedy svahy severovýchodní, severní a severozápadní orientace.

  4. Krajinný pokryv Riziko vzniku lavin nastává na otevřených plochách bez většího vegetačního porostu. Hodnoty krajinného pokryvu jsou obsaženy ve sloupci Code 18 (CLC 2018). Vyhovujícími hodnotami jsou 2.X.X a 3.X.X. (vyjma 3.1.1., 3.1.2 a 3.1.3.).

Použité datové podklady

  • DMR 5G
  • CORINE Land Cover 2018

Postup

Řešení popisuje postupné použití jednotlivých nástrojů geoprocessingu, vaším úkolem je těmto funkcím porozumět a úlohu zpracovat v Model Builderu.

1. Po založení nového projektu v ArcGIS a nastavení Křovákova zobrazení, importujte potřebná data: DMR Krkonošského parku a vrstva Velkoplošná chráněná území z ArcGIS Online (poskytuje AOPK ČR).

2. Na základě DMR je nejprve možné vyhodnotit nejvyšší třetinu zájmového území. Rozpětí výšek je možné zjistit ve vlastnostech rastru a stanovit mezní hodnotu nejvyšší třetiny. Pomocí nástroje Reclassify následně proběhne reklasifikace dat: hodnotám menším než mezní nastavíme novou hodnotu 0; hodnotám od mezní výše přiřadíme novou hodnotu 1.

3. Nyní pokročíme k rastrové analýze, která vždy zahrnuje použití jedné z topografických funkcí a následnou reklasifikaci. Těmito funkcemi budou postupně: Slope (podmínka č. 2) a Aspect (podmínka č. 3). Nastavení reklasifikace rastrových výstupů proběhne dle podmínek v zadání; vždy přiřaďte novou hodnotu 0 pro nevyhovující hodnoty (tzn. oblasti nesplňující kritéria lavinových svahů) a hodnotu 1 pro vyhovující.

Pro názornost následuje ukázka zpracování sklonitosti svahu (postup s výpočtem a reklasifikací expozice je analogický).

Slope

Výstupní rastr po použití topografické funkce Slope (na vstupu DMR)

Reclassify

Parametry reklasifikace rastru sklonitosti terénu

Reclassify

Reklasifikovaný rastr sklonitosti terénu indikující hodnoty nad a pod mezní hodnotou

4. Jakmile proběhne analýza DMR, přistoupíme ke zpracování CLC 2018. Jedná se o další reklasifikaci, která byla provedena již v předchozích fázích, avšak na vstupu je CLC 2018 a pravidla pro nastavení reklasifikace jsou obsáhlejší (viz zadání).

 Pozn.

V současné podobě nabízí produkt CORINE Land Cover (CLC) celoevropská data půdního pokryvu a využití půdy se 44 tematickými třídami, od rozsáhlých lesních ploch až po jednotlivé vinice. Produkt je každých šest let aktualizován o nové vrstvy stavu a změn - poslední aktualizace byla provedena v roce 2018. CLC slouží mnoha uživatelům a má téměř neomezené potenciální i reálné využití, včetně monitorování životního prostředí, územního plánování, hodnocení klimatických změn a krizového řízení (land.copernicus.eu).

5. Na závěr přichází stěžejní část celé úlohy: vyhodnotit lavinové svahy. Nyní tedy využijeme dílčí výsledky (reklasifikované vrstvy obsahující pouze hodnoty 0 a 1). Cílem je zkombinovat podmínky a brát v potaz pouze taková místa, kde nastávají právě všechny čtyři. K tomuto účelu lze elegantně využít rastrovou kalkulačku Raster Calculator a sestavit správný algebraický výraz. Matice všech reklasifikovaných rastrů mezi sebou vynásobíme, čímž získáme nový rastr obsahující hodnoty 1 v místech, kde je splněna každá podmínka zadání, a hodnoty 0, kde není splněna žádná podmínka či pouze jedna, dvě nebo tři libovolné (aby byl výsledek roven 0, postačí jediná 0 mezi činiteli). Výstupní rastr tedy indikuje oblasti lavinového nebezpečí dle zadaných podmínek. Nakonec je vhodné nastavit vhodnou barvu pro jednotlivé hodnoty buněk.

6. Alternativní přístup by mohl být reprezentován symbolizací různých úrovní lavinového rizika, kterých lze dosáhnout změnou výrazu v rastrové kalkulačce. Místo násobení hodnot čtyř rastrových vrstev je můžete jednoduše sečíst. Výstup bude tvořit 5 různých hodnot: 0, 1, 2, 3 nebo 4. Následně změňte symbologii rastru tak, abyste podle těchto hodnot označili rostoucí lavinové riziko.

Úlohy k procvičení

Úlohy

K řešení následujích úloh použijte datovou sadu ArcČR 500 verzi 3.3 dostupnou na disku S ve složče K155\Public\data\GIS\ArcCR500 3.3. Zde také najdete souboru s popisem dat ve formátu PDF.

  1. Vytvořte DMT omezené na Ústecký kraj. Jaká je výměra území v ha s nadmořskou výškou větší než 700m?

  2. Jaká je výměra území v ha se sklonem svahu větším než 15 stupňů?

  3. Jaká je výměra území v ha s orientací svahu na sever a zároveň se sklonem větším než 15 stupňů?

  4. Jaká je výměra území v ha s orientací svahu na sever anebo se sklonem větším než 15 stupňů?

  5. Jaká je výměra území v ha, které je viditelné z vrcholu Milešovky [S-JTSK: 986668, 770118] a zároveň má orientaci svahu na sever?

  6. Jaká je výměra území v ha, kde jsou splněny alespoň 2 z následujících podmínek - nadmořská výška nad 700 m, sklon větší než 15 stupňů, orientace na sever?

  7. Jaká je výměra území v ha, které je do 500 m od nejbližší silnice a zároveň má sklon větší než 15 stupňů?

  8. Jak dlouhý úsek silnice E55 v km je vidět z vrcholu Milešovky [S-JTSK: 986668, 770118]?

  9. Jaká ve výměra území v ha, kde nadmořská výška je menší než výraz "10 krát sklon svahu ve stupních"?

  10. Jaká je nadmořská výška vrcholu Milešovky [S-JTSK: 986668, 770118] odvozená z DMT (správně je 836,5 m)?

  11. Jaký je rozdíl celkové délky v metrech silnic 1.třídy měřeného po povrhu a jeho průmětu do roviny?

  12. Jaká je skutečná délka (v km, na jedno des. místo) silnice číslo '112' po povrchu DMT? Uveďte minimální a maximální výšku u této komunikace?