MODULARIZACE VÝUKY EVOLUČNÍ A EKOLOGICKÉ BIOLOGIE
CZ.1.07/2.2.00/15.0204
Bi9009
Geografické informační systémy
v botanice a zoologii II
Cvičení 10
Fragmentace biotopu
0. Zadání
Tématem dnešního cvičení je změna rozlohy biotopů v oblasti okolí Modravy na Šumavě po
ničivém orkánu Kirill v lednu 2007 (resp. po vytěžení popadaných smrků v poničených oblastech).
Vypočítáme nejen změnu rozlohy vzrostlého lesa, ale např. také geometrické vlastnosti fragmentů
lesa nebo změnu poměru vnitřních a okrajových biotopů.
1. Data
Budeme potřebovat vrstvu zobrazující plochy vzrostlého lesa před a po orkánu Kiril. Na serveru
mapy.cz je možnost zobrazit kromě aktuálního ortofota i ortofoto z let 2003 a 2006. Protože se
jedná o poměrně malé území, budeme schopni si situaci před a po orkánu vektorizovat sami. Pro
rok 2011 jsem stažení několika obrázků (tak aby v dostatečném rozlišení pokryly celé zájmové
území) pomocí funkce Print Screen, jejich spojení do jednoho souboru ve Photoshopu, jeho
georefenencování a nakonec vektorizaci částí bez lesa pro vás připravil. S těmito daty budeme
pracovat při cvičení. Pokud budete chtít spočítat charakteristiky biotopů také pro rok 2006 (aby
bylo s čím porovnávat), vytvořte si odpovídající vrstvu znázorňující situaci před orkánem Kirill
samostatně.
2006
2011
2. Vektorizace komunikací
Nejen holiny po těžbě popadaných smrkových porostů, ale také silnice a lesní komunikace tvoří
bariéry, které zmenšují rozlohu jádrových biotopů. Ty budeme vektorizovat sami.
Nový (prázdný) shapefile lze založit v Catalog Window. Dnes si ale ukážeme jinou možnost
vytvoření vrstvy: Aktivujeme si paletu nástrojů Draw. Odtud můžeme do mapy (do Data View i do
Layout View, ovšem do každého z nich zvlášť) přidávat grafické elementy (texty, body, čáry, šipky,
plochy).
Pomocí grafiky nakreslíme všechny komunikace v oblasti ohraničené vrstvou území, která nás
zajímá, a poté využijeme možnosti převést grafické prvky na vrstvu: Drawing > Convert Graphics
To Features
3. Buffer kolem cest
Komunikace máme reprezentované liniemi, budeme o nich ale uvažovat jako o úzkých plochách,
které budeme následně převádět na rastr bezlesí (stejně jako holiny). Nástrojem Buffer tedy
vytvoříme vrstvu bezlesí v místě komunikací (šířka bufferu cca 7m).
4. Environment Settings
Nastavíme si Environment settings: v Current Workspace a Scratch Workspace nastavíme aktuální
složku s daty pro cvičení (tato hodnota teď bude přednastavena v jednotlivých nástrojích). Pro
zmenšení rozsahu rastru na rozsah vrstvy území použijeme nastavení Processing Extend > Extend a
pro oříznutí rastrů vrstvou území (za hranicemi území budou hodnoty rastru NoData) použijeme
nastavení Raster Analysis > Mask.
5. Feature To Raster
Z vektorové vrstvy holin a komunikací (ploch, nikoli linií) vytvoříme nástrojem Conversion Tools >
To Raster > Feature To Raster dva rastry bezlesí (výsledný rastr biotopů bude mít hodnoty 1 pro
bezlesí, 2 pro okrajové zóny a 3 pro jádrové vnitřní zóny). V atributové tabulce vektorů,
převáděných na rastry, by tato hodnota měla být, pokud tam není, vytvoříme nové pole a
spočítáme do něj hodnotu „1“.
6. Mosaic To New Raster
Spojení dvou „jedničkových“ rastrů bezlesí (holin a cest) provedeme nástrojem Data Management
Tools > Raster > Raster Dataset > Mosaic To New Raster. Ten se hodí také na spojování
sousedících rastrů.
7. Union, Buffer a Feature To Raster
„Dvojkový“ rastr okrajových zón vznikne ze 100metrového Bufferu holin a komunikací (lze
Buffrovat každé zvlášť a poté nástrojem Union spojit do jednoho vektoru, a nebo nejdříve
Unionem spojit a poté Buffrovat – výsledek je stejný). Před použitím nástroje Feature To Raster je
opět třeba mít pole s hodnotou, kterou bude mít rastr, tedy „2“.
8. Feature To Raster,
„Trojkový“ rastr (jádrové vnitřní zóny) vznikne tak, že převedeme celé území na rastr (opět je třeba
mít pole s hodnotou „3“.
9. Mosaic To New Raster
Nyní spojíme rastry s hodnotami 1, 2, 3 do jednoho rastru nástrojem Mosaic To New Raster
(Number Of Bands bude 1, Mosaic Oparator podle pořadí rastrů – tak aby trojky byly přepsány
dvojkami a dvojky jedničkami).
10. RasterCalculator
Přestože jsme zadali v Environment Settings > Raster analysis > Mask hranici našeho území pro
oříznutí každého z výsledků rastrových nástrojů, některé nástroje toto nastavení nerespektují.
Raster Calculator ovšem ano a proto ho použijeme pro ořezání výsledného rastru Spatial Analyst
Tools > Map Algebra > Raster Calculator (stačí vybrat rastr k oříznutí, netřeba ho ani násobit
jednou)
11. Region Group
Nástroj Spatial Analyst Tools > Generalization > Region Group vytváří souvislé části rastru
(sousedícím pixelům o stejné hodnotě přiřadí stejné hodnoty), můžeme ho tedy použít pro
vytvoření rastru spojitých fragmentů jádrových vnitřních území (a porovnat jejich počet, velikost a
některé geometrické vlastnosti z období před a po orkánu Kirill). Je vhodné nastavit počet
sousedících pixelů na 8, tak, aby i pokud se pixely dotýkají pouze rohem, byly zařazeny do stejné
skupiny – sníží to počet samostatných (jednopixelových) regionů. Nejdříve je ale třeba připravit
rastr jádrových vnitřních částí lesa. Můžeme použít např. Reclassify.
11. Zonal Geometry as Table
Nástrojem Spatial Analyst Tools > Zonal > Zonal Geometry as Table spočítáme geometrické
charakteristiky fragmentů jádrových území vnitřního lesa. Tabulku poté připojíme k atributové
tabulce fragmentů, které jsme převedli z rastru na vektor nástrojem Conversion Tools > From
Raster > Raster To Polygon.
12. Perimeter /Area
Dalším geometrickým ukazatelem může být např. poměr obvodu a plochy, pro fragmenty můžeme
takový poměr spočítat v atributové tabulce.
13. Zonal Histogram
Také nás může zajímat, jak se změnil poměr jádrových a okrajových částí lesa, spočítáme ho
nástrojem Spatial Analyst Tools > Zonal > Zonal Histogram.
Užitečné odkazy:
 Cesta k WMS službě ortofota na stránkách Geoportálu ČÚZK:
 Cesta k datům globálního DEMu:
http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp
Několik dlaždic lze např. spojit nástrojem Data Management Tools > Raster > Raster Dataset >
Mosaic To New Raster do jednoho rastru a poté zjistit pro bodový shapefile nadmořské výšky
nástrojem Spatial Analyst Tools > Extraction > Extract Values to Points.
 Cesta ke globálním klimatickým datům:
http://www.worldclim.org/