Praktické využití GIS: lesy a krajina pod dozorem

Tags: Geodis | Konference | Mendelova univerzita | Reportáž

Až půjdete někdy lesem a nad hlavou vám začne bzučet podivný osmivrtulový brouk, tak se, prosím, nelekejte. Půjde zřejmě o tzv. monitoring biotického poškození korun lesního porostu například kůrovcem. Do korunové části stromů nebývá moc dobře vidět, a tak se k onomu monitoringu, dnes digitálnímu snímání porostu, používají tzv. kvadrokoptéry nebo oktokoptéry, jakési dálkově řízené malé bezpilotní vrtulníčky kolmo startující např. z mýtiny, vybavené citlivými kamerami.

Tyto bezpilotní prostředky, anglicky zvané Unmanned Aerial Vehicle (UAV), se staly jakýmsi hitem letošní, v pořadí už třetí konference Praktické využití GIS v lesnictví a zemědělství, která se pod patronací spol. Geodis Brno, Mendlovy univerzity v Brně a nadace Partnerství konala ve dnech 21. až 22. února na Novotného lávce v Praze. A časopis CAD byl při tom.

Smyslem této konference byla výměna informací, nápadů a používaných postupů z různých profesních skupin, zejména pak lidí z praxe a akademické sféry. Jak nám potvrdil Martin Klimánek z Ústavu geoinformačních technologií Lesnické a dřevařské fakulty Mendlovy univerzity v Brně, oproti druhému ročníku se polarizace účastníků poněkud proměnila – nyní se účastnilo více lidí z praxe – více zemědělců než lesníků a velkou pozornost praktickému využití geografických informačních systémů v krajině věnovali i reprezentanti státní a veřejné správy.

Vladimír Plšek

„Mezi přednášejícími jsou i kolegové ze Slovenska, konkrétně z Lesnického výzkumného ústavu ve Zvolenu, se kterými dlouhodobě spolupracujeme," zdůraznil Martin Klimánek a dodal:

„Letošní skladba účastníků byla zřejmě dána konkrétním tematickým zaměřením konference a zájmem lidí o jednotlivé projekty, technologické postupy a možnosti využití tzv. dálkového průzkumu pomocí nových bezpilotních prostředků.

Vyšší počet lidí z praxe je pro nás jevem pozitivním, v akademické sféře si poznatky vyměňujeme plynule prostřednictvím článků a publikací, rešeršní činnosti, naše spolupráce funguje jinak, kdežto lidé z praxe nemají potřebu publikovat, a proto je takovéto setkání pro nás všechny velmi zajímavé."

GIS je velmi široký pojem pro práci s vizualizací prostorové informace. Proto byla konference zaměřena především na praktické využití GIS v krajině, kde lesy, vodní a zemědělské plochy tvoří její nedílnou součást. Už první den zaznělo několik příspěvků věnovaných erozi, konkrétně pak ohrožení krajiny vodní erozí, včetně využití GIS prostředků k identifikaci ohrožení kulturních památek před povodněmi a vodní erozí, či zanášení vodních útvarů splaveninami při povodních a podobně.

Vladimír Plšek

Vlastníky půdy jistě zaujaly přednášky věnované metodice dálkového průzkumu (leteckého i družicového snímkování zemského povrchu) např. pro identifikaci variability pozemků při lokálně cíleném hospodaření na půdě či využití ruční submilimetrové satelitní aparatury v zemědělství.

Řada příspěvků ukázala na perspektivy využití průběžně zpracovávaných prostorových informací porostů při tzv. precizním hospodaření (precision farming), umožňujícím mj. minimalizaci vstupů umělých hnojiv či pesticidů podle aktuálního stavu rostlin, což znamená výrazný posun k efektivitě hospodaření s přírodními zdroji.

„Takovéto hospodaření," konstatuje Martin Klimánek, „včetně úspory hnojiva a jiných vstupů, se logicky promítá do ekonomických výsledků vlastníka či uživatele půdy, což ve svém důsledku vede k tzv. »Udržitelnému hospodářství« a efektivnímu působení člověka v krajině."

I k tomu, podobně jako u lesních porostů, se používá snímkování v různých částech spektra z bezpilotních prostředků.

„Zatím používáme upravené velkoformátové kamery, snímkujeme ve viditelném nebo blízkém infračerveném světle," říká Vladimír Plšek ze společnosti Geodis.

„Existují ovšem i kamery, které UAV rovněž unesou a lze s nimi snímkovat ve specifikovaných pásmech neviditelného spektra, takže se to mnohem víc blíží multispektrálním družicovým snímkům, tak jak jsou dnes využívány v zemědělství nebo lesnictví. Jsme schopni nadefinovat pásma, ve kterých chceme snímat, abychom mohli klasifikovat objekty nebo typy vegetace, které nás zajímají, což z »viditelných« snímků většinou nejde."

Geografická data jsou velmi podrobná. Jde jednak o data výškopisná, ze kterých jsou odborníci schopni udělat digitální model terénu, včetně výšky porostu. Dále mají ze snímků k dispozici data spektrální, která umožňují získat údaje o zdravotním stavu porostu. Např. blízké infračervené světlo velmi dobře vypovídá o tom, zda les začíná schnout – kombinací těchto dat se mohu dostat k parametrům porostu jak kvantitativním, tak kvalitativním. Pak už záleží na rozlišení, zda se pracuje s jednotkou jeden pixel nebo 5 pixelů na cm2. Barevné odstíny mohou navíc pomoci odlišit nejen stupeň zamoření lesa, ale i jednotlivého stromu.

„Zpracování dat z UAV je velmi podobné zpracování fotometrických dat z klasických leteckých snímků, ale mnohem více automatizované a mobilní," konstatuje Vladimír Plšek. „Operátor může na místě snímkování pomocí speciálního softwaru vygenerovat hotovou ortomapu, model povrchu a případně další data, což je velmi důležité např. pro zemědělce, kteří potřebují pro aplikaci hnojení nebo postřiků údaje aplikovatelné během několika hodin, maximálně den, dva, aby to snímkování ještě odpovídalo stavu té plodiny.

Můžeme tak dát agronomovi data, podle kterých stanoví hodnoty hnojení či postřiku.

Tyto údaje umíme získat z naměřeného množství zelené hmoty v rostlinách a na základě toho, že víme, o jakou jde plodinu, je porovnáme s tzv. etalony a jsme schopni říci, kolik hnojiva je třeba na tu kterou konkrétní plodinu aplikovat.

Data jsou velmi přesná i proto, že na rozdíl od družicových snímků dosahujeme rozlišení v řádu centimetrů. Záleží na výšce letu a množství tzv. vlícovacích bodů i požadavcích zákazníka. Lze tak dosáhnout i přesnosti, kterou nedávno zvládaly jen pozemní scannery...!"

Geodis už vlastní i některé bezpilotní prostředky – i tzv. kvadrokoptéru a oktokoptéru, jakési vrtulníky kategorie UAV (přeznívané DRON). Ve firmě jsou poměrně novinkou, odborníci je používají teprve od loňska. Podle Vladimíra Plška jde o jakousi pionýrskou práci.

„Zkoumáme, co všechno tyto nosiče umožňují, zkoušíme různé senzory, metody snímkování, kamery i pro tzv. šikmé snímání zastavěných lokalit venkova i městských částí, včetně technologie zpracování dat.
Dnes už máme projekty i na snímkování stavu fasád např. historických objektů. K tomu jsou UAV velmi vhodné, vrtulníček dokáže nasnímat podrobnosti z pár metrů, což ze země ani z letadla pro tyto účely nelze."

Značná část příspěvků 3. konference Praktické využití GIS v lesnictví a zemědělství byla samozřejmě zaměřena na lesní hospodářství – na práci s prostorovými daty při zkoumání stupně ohrožení lesních porostů – větrem, sněhem, námrazou, škůdci, jako je kůrovec, atd. Bohužel, jak jsme se dozvěděli, nejde zatím o průběžně sledované lesní porosty, pouze o jednotlivé projekty, realizované často ve spolupráci s akademickou sférou. Zatím tedy nelze hovořit o režimu tzv. kontinuálního sledování. Lze ale očekávat, že se to postupně běžnou praxí v lesnictví stane, podobně jako laserové scanování. Opatrně, ale přece obliba zejména monitoringu biotického poškození v lesnictví stoupá.

A klientela? Především státní správa. Velcí vlastníci lesů (např. Lesy města Brna, Hradec Králové, Lesy ČR) chtějí znát např. stadia zalesnění, kvalitu porostů či procentuální úspěšnost jejich obnovy.

Konference potvrdila jednu zásadní věc – že totiž geografické informační systémy dávno vyrostly z plenek, opustily akademickou půdu a dostaly se k těm, které zajímá v prvé řadě jejich ekonomický přínos. Dnes mají poměrně slušně zaručeno, že když už do metodiky GIS vloží značné finance, že se jim to vrátí.