Analiza poti v Krajinskem parku Rožnik, Tivoli in Šišenski hrib

Lidar digital terrain model based path analysis in the Park Rožnik, Tivoli in Šišenski hrib

APLIKACIJA: Kartografija, načrtovanje prostora, kartiranje poti s pomočjo podatkov laserskega skeniranja

SODELUJOČA SREDNJA ŠOLA: Srednja gradbena, geodetska in ekonomska šola Ljubljana

RAZISKOVALNA SKUPINA: Anja Judež, Nina Kranjec

MENTORJI: Marinka Potočar, prof., Nataša Đurić, Center odličnosti Vesolje-SI

Plakat, ki je bil predstavljen na konferenci Small Satellites Systems and Services – The 4S Symposium v Portorožu od 4. do 8. junija 2012.

Natančno in hitro pridobivanje podatkov o zemeljskem površju, ne da bi z njim prišli v neposreden stik, je v zadnjih letih omogočila tehnika laserskega skeniranja. Laserski skener, ki je nameščen bodisi na stativu bodisi na dnu letala ali helikopterja, je aktivni instrument, ki proti opazovanim predmetom pošilja kratke laserske pulze. Pri tem hkrati opazujemo in beležimo odbito elektromagnetno valovanje. Surove ali obdelane podatke laserskega skeniranja uporabimo v najrazličnejših aplikacijah – v gozdarstvu za opazovanje višin dreves, v arheologiji za odkrivanje in kartiranje nahajališč, pri opazovanju urbanih površin za pridobivanje trirazsežnih modelov stavb.

Slika 1: Zračno lasersko skeniranje ali tehnologija LIDAR (Vir: Kokalj in sod.,Uporaba lidarskega daljinskega zaznavanja v preučevanju preteklih kulturnih pokrajin).

Zračno lasersko skeniranje oziroma t.i. tehnologija LIDAR trenutno predstavlja tudi najbolj natančno tehniko za izdelavo trirazsežnih digitalnih modelov višin in površja. Digitalni model višin predstavlja zapis nadmorskih višin z nepretrgano (zvezno) ploskvijo. Takšen sloj omogoča izvedbo raznovrstnih prostorskih analiz.

Digitalni model višin z velikostjo celice 0.5 m, ki sva ga uporabili v raziskovalni nalogi, je bil pridobljen iz podatkov laserskega skeniranja, ki ga je za Mestno občino Ljubljana izvedlo podjetje Flycom dne 24.3.2011. Obsega območje krajinskega parka Rožnik, Tivoli in Šišenski hrib. Območje krajinskega parka je bilo sicer v okvirih prostorskega načrtovanja ter vrednotenja naravne in kulturne dediščine celovito obravnavano v publikaciji Krajinski park Tivoli, Rožnik in Šišenski Hrib (Smrekar in sod., 2011), vendar podatki zračnega laserskega skeniranja za potrebe krajinskega urejanja doslej še niso bili uporabljeni in izkoriščeni.

Slika 2: Lega krajinskega parka v Mestni občini Ljubljana (levo). Državni ortofoto krajinskega parka (desno).

V tej raziskovalni nalogi sva se zato odločili analizirati poti v krajinskem parku. Smrekar in sod. navajajo, da je skupna dolžina različnih tipov poti v parku prb. 85 km. Takšna prepredenost poti ob odsotnosti upravljavca ter neurejenem lastniškem statusu predstavlja svojevrsten problem za zavarovano območje parka. Neusmerjeno gibanje obiskovalcev parka ima neposreden učinek na naravno okolje, saj so območja, kjer spontano nastajajo neurejene steze, najbolj izpostavljena eroziji in razgaljanju korenin.

Postavili sva si tri hipoteze, ki sva jih preverili s pomočjo lidarskega DMV-ja, obdelavo podatkov in primerjave meritev GPS in LIDAR, ter izvedeno anketo neposredno na terenu.

Hipoteze:

S pomočjo lidarskega digitalnega modela reliefa lahko učinkovito identificiramo poti (natančna upodobitev linijskih objektov).
Digitalni model reliefa nam omogoča izdelavo višinskih profilov in oceno težavnosti poti.
Obiskovalci imajo v parku preveč svobode in povzročajo kaotično gibanje vsepovsod.

Na teren sva se odpravili dvakrat, in sicer 19. ter 26.1.2012. Cilj terenskega dela je bilo merjenje poteka poti in kartiranje oziroma določitev poligonov poti. Za beleženje poti sva uporabljali Garmin ročno napravo Oregon 550, ki omogoča avtonomno določanje položaja, shranjevanje točk ter kartiranje poti v obliki linijskih objektov.

Slika 3: Meritve GPS (levo) in Garmin ročna naprava Oregon (desno).

Poudariti je potrebno, da sva se za terensko delo morali odločiti pozimi, saj je takrat natančnost GPS-ja boljša, saj drevesa še niso olistana. Goste in strnjene krošnje namreč onemočajo ali otežujejo ustrezno povezavo s sateliti. Na podlagi danih pogojev je bila dosežena natančnost GPS-ja od 5 do 10 m.

Za kartiranje sva izbirali različne kategorije poti – glavne utrjene sprehajalne poti, širše neutrjene poti, steze ter najožje slabo utrjene spontane steze. Skupna dolžina prehojenih poti je znašala 8,2 km.

Slika 4: Prikaz sloja prehojenih poti (rumena pikčasta linija) v spletni aplikaciji Geopedia.

Med delom sva poti tudi fotografirali. Fotografije nam v kasnejši fazi omogočijo primerjavo med identificiranimi potmi na lidarskem DMV-ju in linijskim slojem, ki je bil pridobljen z meritvami GPS.

Digitalni model višin v dvodimenzionalnem prikazu ne daje dovolj nazorne predstave o razgibanosti površja; svetli toni prikazujejo višja območja, temni pa nižja. Podrobnosti se pokažejo šele, ko model osenčimo.

Slika 5: Digitalni model reliefa v rastrski obliki (levo) in senčen model reliefa.

Na naslednjih fotografijah prikazujeva različne primere identifikacije poti na senčenem lidarskem modelu višin in njihovo pojavnost v naravi. V vseh primerih sva se lahko prepričali, da lidarski model reliefa omogoča zaznavanje izredno slabo utrjenih kot tudi najširših sprehajalnih poti. Pomoč pri identifikaciji poti nama je omogočil vektorski sloj, pridobljen iz meritev GPS, s čimer sva se lahko prepričali, da je izbran objekt na lidarskem reliefu zagotovo pot in ne morda kak drug linijski sloj (jarek ipd.)

Slika 6: Identifikacija različnih vrst poti na lidarskem modelu reliefa (levo na vsaki izmed slik) in pot v naravi (desno).

Izris višinskih profilov, kjer prikažemo spremembe nadmorske višine v odvisnosti od razdalje lahko predstavlja orodje za oceno težavnosti poti, saj lahko v vsaki točki poti izračunamo njen naklon oziroma strmost.

Slika 7: Potek izbrane poti v krajinskem parku (levo) in pripadajoč višinski profil (desno).

Izsledke najine raziskovalne naloge bi bili lahko v pomoč Mestni občini Ljubljana za nadaljnjo analizo posegov in razvojnih možnosti ter oskrbo v krajinskem parku. Možnost kartiranja poti s pomočjo podatkov laserskega skeniranja lahko predstavlja ustrezno izhodišče analiz ranljivosti okolja in študij umeščanja učnih, rekreacijskih in naravoslovnih poti, saj bi le-te lahko določili glede na vrsto kriterijev, kot so naklon in zahtevnost terena. Z uporabo lidarskega reliefa bi se lahko izognili večkratnemu preverjanju poti na terenu, vendar bi za učinkovito izkoriščenost sloja reliefa seveda predhodno morali oceniti smotrnost stroškov lidarskega snemanja na eni in terenskih ogledov na drugi strani.

Najpomembnejše rezultate raziskovalne naloge si lahko pogledate v tem dokumentu.