MODULARIZACE VÝUKY EVOLUČNÍ A EKOLOGICKÉ BIOLOGIE
CZ.1.07/2.2.00/15.0204
Bi9000
GIS v botanice a zoologii
• Ondřej Hájek
• ohajek@sci.muni.cz
• Tel. 54949 6799
• ÚBZ, kampus Bohunice
budova A31, (koridor)
3. patro, místnost 341,
• 49°10'42"N,16°34'12"E
Cíl předmětu
• Předmět je určen pro začátečníky v oboru GIS
• Cílem je seznámit studenty s technologií Geografických
informačních systémů
• Předmět je vyučován s pomocí software ArcGIS
• Modelové případy pro cvičení jsou vybrány z oboru botaniky a
zoologie
• Primárně je předmět koncipován pro studenty vyšších
ročníků, neplatí zde ale žádné omezení - motivaci musí do
předmětu vložit každý ze studentů sám
Organizace předmětu
• 3 hodiny týdně
• 1 hodina přednášky + 2 hodiny cvičení (přibližně)
• Přednášky - doporučené
• Cvičení - silně doporučené
zápočet:
kolokvium:
• 2 ze 3 domácích úkolů
• Semestrální projekt v ArcGIS (s poznámkami)
• Samostatný test (70%, bez poznámek) + společná diskuze
• Přednášky budou postupně přibývat na is.muni.cz
• Data pro cvičení budou obsahovat návod
Osnova přednášek
1. Co je to GIS
2. Základní datové modely v GIS (vektor, rastr)
3. GIS = 1. vstup, 2. správa, 3. analýza a 4. prezentace
geografických dat
4. Analýza ve vektoru
5. Analýza v rastru
6. Analýzy povrchu
7. Data pro GIS v ČR
8. Tematická kartografie, symbologie
9. Dálkový průzkum Země (DPZ)
10. Databáze, GIS software
11. Technologie GPS
Osnova cvičení
1. Seznámení s prostředím ArcGIS (ArcCatalog, ArcMap,
ArcToolbox)
2. Atributové a prostorové dotazování, výběr prvků
3. Analýza v rastru
4. Analýza ve vektoru
5. Analýzy povrchu
6. Vektorizace
7. Data pro GIS v ČR
8. Vizualizace dat, tematická kartografie, symbologie
9. Semestrální projekt
Přístup k ArcGIS na MU
• Celouniverzitní licence (Site Licence), informace zde
• http://www.muni.cz/services/software#GIS
• ArcGIS 10.2
• Terminálový server
http://www.muni.cz/ics/services/ups/tserver
• V jak rozsáhlém areálu žije vydra v oblasti Třeboňské pánve?
Ovlivňuje její životní prostor spíše hustota sítě vodních prvků v
krajině, nebo skladba landuse?
• Jak vybrat místo pro vzorkování makrozoobentosu v říčním dně?
Jak velká část řečiště bude zaplavena alespoň 75% roku. Jaká
plocha bude zaplavena při 5-letém průtoku?
• Jak modelovat rozšíření botanické asociace pro území ČR? Pro
území střední Evropy? Jaké parametry prostředí do modelu
zahrnout?
• Jak rychle postupuje povodňová vlna po toku řeky? Mění se tato
rychlost v závislosti na skladbě landuse v říční nivě?
• Lze pro účely sběru botanických dat najít s přesností na
centimetry totožné místo v terénu po deseti letech?
• Které z typů vápnitých hornin mají vliv na rozšíření kterého rostlinného
druhu?
• Lze modelovat oblasti fenologických fází na území Moravského krasu na
základě Digitálního modelu terénu? Kolik fenologických snímků pro
každý typ reliéfu je třeba zpracovat, aby model fungoval správně?
• Jak vytipovat oblasti výskytu invazních druhů v povodí Dyje a Svratky v
závislosti na klimatických (teplota vzduchu, srážky) a topografických
(orientace a sklon svahu) podmínkách?
• Lze v oblasti bez podkladových map vytvořit pouze z digitálního modelu
terénu mapu vodních toků a jejich povodí?
• Která místa ve Slezsku mají 700-800mm srážek za rok, průměrnou roční
teplotu vzduchu 8-9°C a půdy s vysokým rizikem acidifikace?
• Kolik hnízdišť výra velkého se v CHKO Žďárské vrchy nachází do
vzdálenosti 2 km od nějakého sídla. Která to jsou sídla a kolik v nich
celkem žije obyvatel? Ovlivňují sídla preference při výběru místa pro
hnízdění?
• Kolik procent plochy NPR Děvín-Kotel-Soutěska se změnilo v letech
1938-1990 z orné půdy na TTP (trvalé travní porosty)?
• Jaký spád má řeka na vzorkované lokalitě? Jak se liší hodnota
spádu naměřená na lokalitě od hodnoty spádu z GIS-ového modelu?
• Jaké nepřekonatelné bariéry brání lososům v cestě proti proudu?
Která z řek je na tom v tomto ohledu nejhůř?
• Jak se změnilo rozšíření druhu Arnica montana v NPR Rašeliniště
Jizery v letech 1983-2004? Proč došlo ke změně?
• Na kterém z jižně orientovaných svahů v NP Podyjí nesvítí 31.5.
slunce více než 1 hodinu?
• Jak kombinací sklonu svahu, landuse a půdních typů určit místa s
v\sokým rizikem půdní eroze?
• Byl(a) jsem terénu s GPSkou a teď mám nějaké souřadnice, ale
jsou to úplně jiná čísla než souřadnice na maps.google.com
• Získal(a) jsem lesácká data ale nejde mi to otevřít v GISu.
• Jak mám dostat tabulku souřadnic bodů z excelu do GISu?
• Naskenoval(a) jsem si mapu z terénu, mám si ji georeferencovat,
ale nevím, co to znamená.
• Potřeboval(a) bych do diplomky (bakalářky) nějakou pěknou
mapku
• …..
• …..
…a něco praktického
je organizovaný systém
počítačové techniky,
programového vybavení,
geografických dat,
metod a
lidí
navržený tak, aby mohl všechny druhy geograficky vztažených informací
získávat,
ukládat,
aktualizovat,
analyzovat a
zobrazovat
DEFINICE: Co je to GIS?
GIS je součástí oboru Geomatika
• GIS - geografické informační systémy
• DPZ - dálkový průzkum Země (včetně fotogrammetrie)
• GPS - globální určování prostorové polohy na zemském
povrchu
• zeměměřictví (geodézie a kartografie)
• databázové systémy
• počítačová grafika a vizualizace dat
GIS
Geomatika
geografie
geodézie
kartografie
DPZ
fotogrametrie
GPS
Matematika
geometrie
statistika
matematické
modelování
IT
programování
databáze
grafika
Tematický obor
biologie, meteorologie
hydrologie, geologie
pedologie, archeologie
lesnictví….
Nasazení GIS v oblastech:
• Biologie, Ekologie a Ochrana přírody
• Zemědělství – precizní zemědělství
• Obchod – analýzy nalezení nejvhodnější lokality pro nový
obchod, síťové analýzy rozvozu zboží
• Obrana (a útok) – vojenská kartografie, prostupnost terénu
• Distribuční společnosti – databáze kabelů, plynovodů, vodovodů
analýzy sítí, směrování v sítích
• Ochrana proti pohromám – krizový management, modelování
povodní
• Státní správa, městské úřady – dopravní analýzy, analýzy kriminality,
volby, sčítání lidu
• Zdravotnictví – modely šíření epidemií
• Lesnictví – zdravotní stav lesních porostů
• Těžební průmysl – 3D modelování důlních oblastí, výpočty objemu
materiálu
• Oceánografie – modelování mořských proudů a vírů
• Telekomunikace – šíření signálu mobilních operátorů
• Doprava – GPS navigace
• Vodní hospodářství – modely šíření znečištění v tocích, modelování
přehrad
Nasazení GIS v oblastech:
• Kartografie, mapové služby – mapové portály, vyhledávání
nejkratší trasy
• Klimatologie, meteorologie – modelování klimatických prvků
• Archeologie – vytipování míst pro arch. výzkum
Nasazení GIS v oblastech:
Přístupy k použití GIS
• Kartografická koncepce - klade důraz na tvorbu map, ať už
v analogové, či digitální podobě
• Databázová (evidenční) koncepce - klade důraz na
zpracování a uchování dat
• Analytická koncepce - klade důraz na analytické
prostředky
Typy analýz
• Analýza překryvu několika vrstev, např: Existuje místo s požadovanými
klimatickými a geologickými podmínkami? A kde? Kolik takových míst je?
Jakou mají plochu?
• Analýza vzdáleností, např: Které lokality se nacházejí do 500m od
hranice jehličnatého lesa? Které z nich jsou od sebe vzdáleny aspoň 1km?
• Analýza v síti, např: Kolik zdrojů znečištění leží na vodním toku nad
přehradou a jaká je jejich vzdálenost od hráze, měřená po toku.
• Analýza prostorové distribuce, např: Jak jsou mapované prvky
rozmístěny v prostoru? Rovnoměrně, náhodně, ve shlucích?
• Analýza modelu reliéfu, např: Kde leží místa, kam v zimním půlroce
nesvítí vůbec slunce? Kde jsou naopak místa s nejvyšší roční sumou
slunečního záření?
• Geostatistické analýzy, např: Jaké je rozložení modelované veličiny
v celé ploše zkoumaného území na základě měření na několika vybraných
lokalitách?
• Atributové a prostorové dotazování, např: Které smrkové porosty
v mýtním věku leží v katastru dané obce?
Co je dobré si uvědomit:
• Není dobré GIS přeceňovat
nevykoná složité analýzy sám od sebe
nezvládne modelovat jevy, o kterých nic nevíte
je třeba pečlivě interpretovat vstupní data - často bývají s
chybami (než špatně změřená data, to raději dobře
odhadnutá…)
• Není dobré GIS podceňovat
není to program na vytváření barevných mapek, k tomu
slouží jednodušší a levnější software
není to CAD (computer aided drawing)
GISová data - geodata
• Atributová data - data dosud prostorově nijak neurčená, v
převážné většině případů (prý 80%) však prostorově určitelná.
• Prostorová data - data obsahující prostorové určení
(geometrii) a prostorové vztahy (topologii) objektu (prvku).
• Geografická data (geodata) - propojená atributová a
prostorová data.
Vedení grafické dokumentace
vědecko-výzkumných projektů a studií
- kompilace a editace vstupních dat,
garance topologické i atributové
čistoty dat, aktualizace, příprava dat
pro analýzu,
K čemu slouží GIS v
botanice a zoologii?
K čemu slouží GIS v botanice a zoologii?
Pracovní integrující prostředí, ve kterém jsou shromažďovány všechny získané
údaje a které umožňuje rychlým způsobem získat požadovanou informaci
(pomocí dotazování), průběžně doplňovat a měnit existující údaje podle
aktuálních změn = DATOVÝ SKLAD
K čemu slouží GIS v botanice a zoologii?
Nálezové databáze s připojením doplňujících charakteristik
(např. Česká fytocenologická databáze)
K čemu slouží
GIS v botanice a
zoologii?
Nástroj pro popis a
analýzu krajiny.
Analýza
K čemu slouží GIS
v botanice
a zoologii?
K čemu slouží GIS v botanice a zoologii?
Modelování prostorových jevů (objektů a procesů)
K čemu slouží GIS v botanice a zoologii?
Tvorba nových informačních vrstev (map) ze získaných údajů s možnou
modelací alternativních scénářů v případě zájmových střetů a rizik v krajině.
K čemu slouží GIS v botanice a zoologii?
Tvorba počítačových map a řady grafických digitálních výstupů