Weryfikacja i aktualizacja bazy klaso-użytków EGIB w oparciu o analizy chmury punktów z lotniczego skanowania laserowego na przykładzie wsi Tuklęcz w województwie świętokrzyskim

• Autorzy: Wężyk P. , Gęca T.

Warianty tytułu

EN

Revision and update of the EGIB land-use database using the airborne laser scanning point cloud – the case study of Tuklęcz village in świętokrzyskie voivodeship

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Transformacja ustrojowa, jaka miała miejsce w Polsce ponad 20 lat temu, a także przystąpienie naszego kraju do UE, pociągnęły za sobą liczne zmiany, m.in. w rolnictwie (likwidacja PGR, porzucanie upraw roli, wolny rynek zbytu czy wzrost konkurencyjności producentów) oraz w gospodarce prowadząc do głębokich przemian społeczno – ekonomicznych. Skutki tych transformacji zauważalne są także w przestrzeni rolniczej, najczęściej w przemianach krajobrazu. Zmiany te mają zazwyczaj charakter procesu wtórnej sukcesji leśnej zachodzącej na działkach rolnych. Tempo wkraczania i rozszerzający się z roku na rok zasięg terytorialny wtórnej sukcesji, najczęściej nie jest przedmiotem zainteresowania odpowiednich agencji lub urzędów. Technologią, która może wspomagać określanie zmian ilościowych (powierzchni, liczby działek rolniczych podlegających zmianom) i jakościowych (typ sukcesji – zbiorowiska roślinnego) przebiegających w krajobrazie - jest lotnicze skanowanie laserowe (ang. Airborne Laser Scanning; ALS). Prezentowane w pracy badania objęły 79.87 ha gruntów rolnych wsi Tuklęcz (gm. Rytwiany, powiat Staszów, woj. świętokrzyskie). W pracach wykorzystano dane EGiB (PODGiK w Staszowie) oraz dane ALS w postaci 2 zestawów chmur punktów ALS o gęstości: 2 pkt/m2 (RZGW Kraków; XI.2009r.) oraz 4 pkt/m2 (ISOK; XI.2012r.). Detekcję wtórnej sukcesji leśnej przeprowadzono stosując 4 warianty różniące się wysokością roślinności (odpowiednio: 0.4m, 1.0m, 2.0m oraz 3.0m ponad wygenerowanym NMT). Uzyskane wyniki wskazują, iż w każdym wariancie, na 50% liczby działek z użytkiem rola („R”; 60.54% całego obszaru) koncentrowało się ponad 70% wtórnej sukcesji leśnej. W zależności od jej wysokości nad gruntem, pokrywała ona od 61.05% do 31.38% klasoużytku „R” oraz od 67.03% do 34.93% pastwisk („Ps”) co świadczy o dynamicznych przemianach zachodzących na tym terenie. Cykliczne pozyskiwanie danych ALS w odpowiednich porach roku (zestaw danych ISOK wykazywał znaczący brak informacji o zadrzewieniach liściastych gatunków) bądź też stosowanie alternatywnych technologii (np. stereo-matching ze zdjęć lotniczych czy zobrazowania radarowe), stwarza szanse na zarządzanie i monitorowanie zmian zachodzących na obszarach rolniczych w Polsce. Jest to istotne ze względu na sporządzanie miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego czy też wdrażanie Krajowego Programu Zwiększania Lesistości (KPZL), zakładającego osiągnięcie poziomu 30% lesistości w Polsce w roku 2020 oraz 33% w roku 2050. Nie należy zapominać o ogromnym potencjale biomasy zgromadzonej na obszarach wtórnej sukcesji nie ujętej w bazach EGiB czy LMN PGL Lasów Państwowych a stanowiącej istotny czynnik w dobie handlu emisjami CO2 czy wdrażania dyrektyw UE o energiach odnawialnych.

EN

Dynamic economic and social changes taking place for the past 20 years in Poland, effects often of such loss of extensive agriculture and abandonment of agricultural activities particularly on small and narrow plots, usually on the soils of poor grading. Even before the Polish accession to the EU, set-aside and fallow areas cover approx. 2.3 million ha (in 2002), but in subsequent years the area drastically decreased from 1.3 million ha (in 2004), by 1.0 million ha (2005) to 0.4 million hectares (2011). As a result of cessation of mowing meadows, grazing pastures and agricultural measures, we can observed the phenomenon of secondary forest succession (plant communities of a forest properties) leading to changes in land use and land cover classes structure. Recording changes in the agro-forestry space, update reference registers of the land and building (EGiB) and control granted to farmers subsidies (direct EU payments) requires an efficient and automated technology acquisition, processing and analysis of spatial data. In addition to the used by ARiMR (in the LPIS system) vector data and aerial orthophotomaps, there is still a need to strengthen the decision-making process such as update of current ranges of land-use classes. One of the GI technologies that could be a real breakthrough is the Airborne Laser Scanning (ALS). The study area cover 137.17 ha in the village Tuklęcz (commune Rytwiany, Staszów County, Świętokrzyskie Voivodeship). The EGiB geodata came from PODGiK in Staszów. They were two ALS point cloud data sets: one provided by the RZGW in Krakow (from airborne campaign Nov. 2009; density ~2 pts/m2) and the second from ISOK project (Nov. 2012; density ~4 pts/m2). The Terrasolid and FUSION (USDA Forest Service) and ArcGIS Esri software were used in the study. Detection of vegetation was carried out in 4 variants differ in the “height above ground” of the class "succession" (thresholds: from 0.4m, 1m, 2m and 3m). The results indicate that in each scenario (variant), in the area of arable land ("R")- class (covering 60.55% of the analyzed area) were over 70% of all detected secondary forest succession polygons, covering more than 50% of agricultural land. Secondary succession occupied from 31.38% to 61.05% the land-use "R" and from 34.93% to 67.03% of the land-use Pastures’ ("Ps"), which shows the high economic transformations taking place in the area. The use of wide-scale ALS data in Poland, has been made possible by the ISOK project assuming execution to the end of 2013 for an area of about 191.000 km2 of classified ALS point cloud (cloud density: 4 pts/m2 – Standard I for agricultural areas; 12 pts/m2 - Standard II for urban areas), digital terrain model (DTM) and the digitals (topographic) surface model (DSM). In addition, the aerial photographs are obtained in the ISOK project for coloring of ALS point clouds or for orthophoto generation purpose. Observed in the years 2002 -2010 decrease by 26% the number of farms in Poland (up to 1 ha area) is some indication that the problem of abandonment of agricultural land has not yet been closed. Regular ALS campaigns or the use of alternative technologies such as stereo-matching of aerial photographs or radar technologies, it gives a good chance to manage and monitor the changes in rural areas. This retrieved data can be used in the construction of development plans of communes or management plans of Natura2000, which largely depend on properly conducted agricultural economy (Special Protection Areas - SPA) means eg mowing overgrown meadows and pastures. On the other hand, since 1995, the National Afforestation Programme (KPZL) exist, which implies achieving 30% forest cover in Poland in year 2020 and 33% in year 2050.

Słowa kluczowe

PL

EGiB; sukcesja leśna; sukcesja wtórna; lotnicze skanowanie laserowe; ALS; projekt ISOK; analiza przestrzenna; GIS

EN

EGiB; forest succession; secondary succesion; Airborne Laser Scanning; ALS; ISOK project; spatial analyses; GIS

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. Spec.
• Strony: 97--108
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Wężyk P.

• Laboratorium Geomatyki, Katedra Ekologii Lasu, Wydział Leśny, Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie

autor

Gęca T.

• Laboratorium Geomatyki, Katedra Ekologii Lasu, Wydział Leśny, Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie

Bibliografia

• Axelsson P., 2000. DEM generation from laser scanner data using adaptive TIN models. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIII/4B, Amsterdam, s. 110 – 117
• Esri 2012. Podręczna pomoc program ArcMap Esri. ArcGIS Desktop Help
• Faliński J. B., 1986. Sukcesja roślinności na nieużytkach porolnych jako przejaw dynamiki ekosystemu wyzwolonego spod długotrwałej presji antropogenicznej. Wiadomości Botaniczne, Część 1: 30.1, s. 12 – 50
• GUS 2012. Główny Urząd Statystyczny. Leśnictwo. Warszawa
• Kaliszewski A., Kwiecień R., 2009. Synteza pracy pt. „Aktualizacja Krajowego Programu Zwiększania Lesistości 2009”. IBL Zakład Ekonomiki i Polityki Leśnej. Sękocin Stary
• McGaughey R., 2012. FUSION/LDV: Software for LiDAR Data Analysis and Visualisation. USDA
• MRiRW 2006. Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Raport Rolnictwo i Gospodarka Żywnościowa w Polsce. Warszawa
• MRiRW 2011. Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Raport Rolnictwo i Gospodarka Żywnościowa w Polsce. Warszawa
• Petrie G., Toth C.K., 2008. Airborne and Spaceborne Laser Profilers and Scanners. Topographic Laser Ranging and Scanning. Pronciples and Processing. CRC Press, London s. 50
• Szostak M., Wężyk P., Tompalski P., 2013 - Aerial Orthophoto and Airborne Laser Scanning as Monitoring Tools for Land Cover Dynamics: A Case Study from the Milicz Forest District (Poland). Pure and Applied Geophysics, Vol. 170, No. 4, DOI: 10.1007/s00024-013-0668-8
• Ustawa 2001. Rozporządzenie Ministra Rozwoju Regionalnego i Budownictwa z dnia 29 marca 2001, w sprawie ewidencji gruntów i budynków. Rozdz. 3, art. 44 i 54 oraz Rozdz. 4, art. 66 i 67
• Wężyk P., 2006. Wprowadzenie do technologii skaningu laserowego w leśnictwie. Roczniki Geomatyki, 4(4): 119-132
• Wężyk P., de Kok R., 2005. Automatic mapping of the dynamics of forest succession on abandoned parcels in south Poland. [In:] Strobl et al. (Eds.) Angewandte Geoinformatik 2005. Herbert Wichman Verlag. Heidelberg: 774 – 779
• Wężyk P., Mackiewicz M., 2011. Monitorowanie stanu wybranych zbiorowisk łąkowych obszaru Natura 2000 w Krakowie metodą analizy chmury punktów lotniczego skaningu laserowego. [W:] XVII Ogólnopolskie Sympozjum Naukowe „Nowoczesne metody pozyskiwania i modelowania danych w fotogrametrii i teledetekcji”. 80 Lat Polskiego Towarzystwa Fotogrametrii i Teledetekcji. Wrocław, 23-25.09.2010, Streszczenia referatów: 74-75
• Wężyk P., Szostak M., Tompalski P., 2009. Porównanie dokładności metody „FOTO” z automatyczną analizą danych lotniczego skaningu laserowego dla celów kontroli dopłat bezpośrednich. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 20, s. 445 – 456
• Wężyk P., Wójtowicz-Nowakowska A., Pierzchalski M., Młost J., Szafrańska B. 2013. Mapa zmian pokrycia terenu Małopolski 1986-2011 wykonana w oparciu o klasyfikację obiektową obrazów satelitarnych LANDSAT oraz RapidEye. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji. Praca w druku.
• Woźniak P., 2012. Bazy danych georeferencyjnych w ISOK. Pobrano z lokalizacji: http://www.konferencja-isok.pl/prezentacje/5_P_Wozniak_Bazy_danych_georeferencyjnych_w_ISOK.pdf