GDK: 524.61:62 Model na prostorska predstavitev podatkov popisa gozdov A Model Spatjal Presentation of Forest lnventory Data Janez KRČ· Izvleček Krč, J.: Modelna prostorska predstavitev po~ datkov popisa gozdov. Gozdarski vestnik št. 3/ 1996. V slovenščini s povzetkom v angleščini, cit. lit. 3. Avtor opiše model, ki predstavi podatke popisa gozdov prostorsko, pri čemer ni potrebna digi- talizacija mej prostorskih enot (odsekov), na katere se podatki nanašajo. Model uporablja kombinacijo modulov programskega paketa IDRISI (EASTMAN 1993) ter lastne programske procedure, ki modelne določi površine odsekov v obliki krožnih ploskev okoli centroidov. Po opisanem postopku lahko izdelamo tematske karte, ki jih uporabimo pri na- daljnih prostorskih analizah podatkov popisa goz- dov oz. kot podporo pri sprejemanju odločitev. Ključne besede: model, podatkovne zbirke, algoritem, popis gozdov, prostorski prikaz. 1 UVOD 1 INTRODUCTION Računalniške zbirke podatkov so so- razmerno nepregledni zapisi določenih vrednosti, ki se nanašajo na objekte, osebe, površine in druge subjekte obravnavanja. Subjekti obravnavanja, za ka1ere hranimo podatke, so v večji ali manši meri povezani s specifičnim prostorom oz. okoljem, ki je bistvenega pomena za interpretacijo in nadaljno obravnavo shranjenih podatkov. Značilni predstavniki prostorskih podatkov so podatki o gozdu, saj so gozdovi vedno povezani z določenim rastiščem, le-to pa na določen prostor. Poleg vrednosti po- datka je zato bistvenega pomena 1udi lokacija podatka v prostoru. Prostorska predstavitev podatkov je povezana z do- da1nim določanjem geokoordinat za po· datke (digitalizacija) oz. le-to ni potrebno, ·Mag. J.K., dipl. gozd. inž., Biotehniška fakul- teta, Oddelek za gozdarstvo, Večna pot 83, 1000 Ljubljana, SLO 154 GozdV 54, 1996 Synopsis Krč, J.: A Model Spatial Presentation of Forest lnventory Data. Gozdarski vestnik No. 3/1996. ln Slovene with a summary in English, lit. quot. 3. A model is offering a spatial forest inventory data presentation, where no digitalization of the limits of spatial units (sections) the data relate to is necessary. The model makes use of a combi- nation of the IDRISI program package modules (EASTMAN 1 993) and its own program proce- dure, defining section areas in the form of circular areas around centroids in a model. According to the procedure described, thematic charts can be elaborated, which can then be used in spatial analyses of forest inventory data or asa support in decision-making. Key words: model, data bases, algorithm, for- est inventory, spatial presentation. če so podatki pridobljeni iz geokodiranih osnov daljinskega zaznavanja. Geoko- dirani podatki imajo veliko večji izbor obdelav ter informacijsko vrednost in so še posebej pomembni kot objektivna po- moč pri procesih odločanja. Sodobna raču­ nalniška programska oprema razpolaga z vrsto modulov, ki izdelajo karte geokodi· ranih poda1kov ter omogočajo pridobivanje dodatnih, izvedenih informacij, kot rezultat prostorskih analiz podatkov. Poleg terenskega zbiranja podatkov je časovno najbolj zahtevna digitalizacija, t.j. prostorsko omejevanje in določitev lokacije podatkom. V Sloveniji razpolagamo s tremi gozdarskimi zbirkami podatkov, ki obse- gajo vse gozdove na ravni države in so v določeni meri geokodirane. Prva je ra- čunalniška zbirka podatkov o gozdu - Popis 90, katere osnovne popisne enote so odseki in delne površine. Prostorsko so določeni z vrednostmi Gaus-Kriege~evih koordinat centroidov popisnih enot. Drugi dve podatkovni zbirki s1a Digitalni model reliefa (DMR) in Popis propadanja gozdov (PPG). Pri obeh gre za sistematično pro- Modelna predstavitev podatkov popisa gozdov storsko zajemanje podatkov (DMR na mreži 1 OO x 1 OO m, PPG pa na mreži 4 x 4 oz. 16 x 16 km.). Model obravnava podatke Popisa 90, ki je najpodrobnejša in hkrati najobežnejša gozdarska zbirka po- datkov. Prirejena in smiselna uporaba modela je mogoča tudi za prostorsko predstavitev podatkov PPG. Vizuelna predstavitev podatkov ima po- vsem specifiqne lastnosti dojemanja in zaznavanja. Ze sama po sebi je dovolj pomembna, da se ji poskušamo v čim večji meri približati in uporabiti vse njene pred- nosti. Kolikor razpolagamo z digitaliziran imi mejami odsekov oz. popisnih enot, lahko dokaj preprosto naredimo vektorske ali rastrske datoteke, pri čemer gre v bistvu za tematske karte, katerih osnova so podatki popisa gozdov. Postopki izdelave tematskih datotek, kjer gre za povezavo podatkovnih in prostorskih zbirk podatkov, so v različnih programskih paketih različni, vendar za izkušenega uporabnika ne pred- stavljajo bistvenega problema. Popis goz- dov zajema vse slovenske gozdove, hkrati pa so le posamezne gozdnogospodarske enote, ki se lahko po hvalijo z digitaliziranimi mejami gozdarske razdelitve svojih goz- dov. Na državni ravni imamo na voljo mo- del izdelave tematskih kart iz podatkov Popisa 90, kjer je najmanjši podatkovni nosilec 25 ha površina, v katero so zdru- žene informacije vseh odsekov (popisnih enot Popisa 90) (MIKULIČ & SOD. 1991 ). Pripadnost odsekov modelnim površinam je določena s položajem njihovih centroidov. Predstavitev podatkov Popisa 90 na 25 ha površinah je zelo groba in ima zato na nižjih ravneh (GGO, GGE, revir, gra- vitacijsko polje) za večino analiz zgolj informativno vrednost. Za prostorske analize in izdelavo te- matskih kart na ravni GGO, GGE in revirja smo razvili model, ki naredi mnogo podrob- nejše tematske karte iz podatkov Popisa 90 in hkrati ne zahteva digitalizacije mej po- pisnih enot (odsekov, delnih površin). 2 OPIS MODELA 2 MODEL DESCRIPTION Model uporablja module programskega paketa IDRISI in preprost program, ki je napisan v programskem jeziku CLIPPER (ali Dbase). V prvem koraku naredimo s programsko proceduro vektorsko datoteko točk, ki so razporejene okoli centroidov odsekov oz. površin, na katere se nanašajo podatki Popisa 90. Točke so okoli centroidov raz- porejene v obliki krožnih ploskev s pol- meram, ki je sorazmeren površini odseka. r=~P*~OOOO r = polmer modelne krožne povrsme odseka [m]/ radius of a model circular section area P = površina odseka [ha]/ section area Algoritem procedure sekvenčno bere po površinah sortirano (v padajočem za- poredju) datoteko Popis 90 ter za vsak zapis (odsek) doda niz točk v vektorsko datoteko. Gostota točk na ploskvi okoli centroida odseka je usklajena z resolucijo rastrske datoteke oz. s površino enote površine, ki jo rastrska celica predstavlja. Oznake točk v vektorski datoteki so iden- tična z zaporednimi številkami zapisov v datoteki Popis 90 (polje ID). Oddaljenost rastrske celice od centroida odseka, ki še pripada modelni površini odseka, lahko poljubno, vendar enotno uravnavama s programom, kjer določimo tudi druge kri- terije za dodajanje točk v vektorsko da- toteko. Modelne površine lahko določimo le za tiste odseke, ki so porasli z gozdom (vrsta zemljišča = 1 (gozdno obraslo)). Vektorsko datoteko nato rastriramo (mo- dul POINTRAS, IDRISI) v "prazno" ras- trsko datoteko (vse točke rastra imajo enako vrednost in sicer nič), ki ima po- ljubno resolucijo in pravilno določen koor- dinatni sistem. Zaradi modelnega približka, ki sleherno popisno površino predstavi kot krožno ploskev, prihaja do prekrivanja sosednjih modelnih površin v krožnih pre- sekih. Programski algoritem je narejen tako, da najprej poišče večje odseke (zato zaporedje po padajočem vrstnem redu površin), ter le-te tudi najprej rastrira. Tako se izognemo možnosti, da bi veliki odseki v celoti prekrili sosednje, manjše odseke in bi s tem prišlo do izgube informacij. Gozd V 54, 1996 155 Modelna predstavitev podatkov popisa gozdov Rezultat rastriranja vektorske datoteke točk je datoteka geografske definicije (Ge- ographic definition file), ki prostorsko določi položaj podatkom v zbirki Popis 90. Vred- nosti rastrskih točk v datoteki geografske definicije so identična z vrednostmi v polju ID datoteke Popis 90, ki je namenjeno ključu za povezavo med podatkovnimi zbirkami in rastrskimi datotekami. Vrednost vsake ras- trske celice ima svoj par v polju ID enega od zapisov v datoteki Popis 90. Datoteka geografske definicije je prvi posrednik, ki omogoča izdelavo različnih tematskih da- totek iz podatkov popisa gozdov. 3 POSTOPEK IZDELAVE TEMATSKIH DATOTEK 3 THEMATIC FILE ELABORATION PROCE- DURE - Poleg datoteke geografske definicije imajo vlogo posrednika tudi datoteke atri- butivnih vrednosti (attribute value file). To so tekstovne ASCII datoteke, ki so se- stavljene iz dveh stolpcev podatkov. Levi stolpec je vedno niz celih števil, ki ozna- čujejo šifrirana imena elementov (v našem primeru odseke oz. zaporedne številke odsekov v datoteki popisa gozdov). V desnem stolpcu je vsakemu elementu pripisan atributivni znak v celoštevilčnem, realnem ali znakovnem zapisu. ldrisijev modul DBIDRIS prenese podatke iz DBF datotek v nove atributivne datoteke vred- nosti. Sestavo desnega stolpca definiramo poljubno (polje v bazi popisa gozdov), levi stolpec pa ostaja vedno enak in je se- stavljen iz zaporednih številk zapisov v datoteki odsekov popisa gozdov (polje ID). Vrednosti v levem stolpcu so hkrati iden- tična z vrednostmi v rastrski datoteki geografske definicije. V zadnjem koraku izdelave tematskih datotek iz podatkov popisa gozdov upo- rabimo idrisijev modul ASSIGN, ki iz dveh vhodnih datotek (datoteke geografske definicije in atributivne datoteke vrednosti) naredi novo datoteko tako, da vrednostim v datoteki geografske definicije določi nove vrednosti, kot so določene v atributivni datoteki vrednosti. Zaradi enakih vrednosti točk rastra, ki pripadajo posameznim od- 156 GozdV 54, 1996 sekam v datoteki geografske definicije, imajo tudi tematske rastrske datoteke homogena vrednosti znotraj odsekov. 4 NATANČNOST MODELA 4 MODEL' S ACCURACY Natančnost modela smo preskusili na primeru GGE Jezersko, zanjo smo imeli na voljo tudi digitalizirane meje odsekov. Izdelali smo modelne tematsko datoteko skalovitosti terena (slika št. 1). Odločili smo se za prostorsko ločljivost 50 X 50 m. Osnovni nosilec informacije v datoteki Popis 90 - odsek - je s tem razdeljen na mrežo rastrskih celic velikosti 1/4 ha. Na osnovi podatkov o skalovitosti (kontinu- irana lestvica od O do 1 OO%) smo vse odseke najprej razvrstili v trinajst razredov skalovitosti terena (skalovitost terena do 60 % v razrede po 5 % in vse odseke s skalovitostjo nad 60 % v skupni razred) (preglednica 1). Primerjali smo podatke o dejanskih se- števkih površin (podatki v datoteki Popis 90 o velikosti odsekov) z modelne ve- likostjo površin po razredih skalovitosti terena, ki smo jo ugotovili s številom rastrskih celic v posameznem razredu. Vsaka rastrska celica v tematski datoteki označuje 1/4 ha. Skladnost velikosti modelnih površin s podatki popisa gozdov je sorazmerno velika (84%). Modelne tematske datoteke omogočajo dokaj natančen prikaz pro- storske porazdelitve podatkov popisa goz- dov. Opozoriti je potrebno, da gre pri primerjavi modelne prostorske predstavitve s podatki popisa gozdov za razlike med modelnimi in osnovnimi vrednostmi po- datkov v podatkovnih zbirkah. Stopnja ujemanja tematskih datotek z dejanskim stanjem v naravi s tem ni ugotovljena, saj je le-ta v veliki meri odvisna od natančnosti in točnosti podatkov v datoteki Popis 90. Pretežni del razlik med modelnimi in površinami iz popisa gozdov je pojasnjen s prekrivanjem modelnih krožnih površin v presekih krožnih ploskev, ki predstavljajo popisne enote (odseke) (slika 2). Modelna predstavitev podatkov popisa gozdov Preglednica 1: Primerjava površin med modelnim prostorskim prikazom in podatki popisa gozdov po razredih skalovitosti terena Table 1: A comparison of the areas between a model spatial presentation and forest inventory data by terrain rockiness classes Razred skalovitosti terena Sp. meja Zg. meja št. rastrskih Model Dejansko Razlika Twerrain rockiness class Lowerlimit Upperlimit celic Model Actually Difference (%skal.) (%skal.) Gridce/1 (ha) (ha) (%) (rockiness (rockiness number expressed expressed as%) as%) 1 o 5 7665 1916 1996 4,00 2 6 10 1507 377 438 13,98 3 11 ·15 2864 716 843 15,07 4 16 20 1422 356 418 14,95 5 21 25 969 242 294 17,60 6 26 30 1822 456 597 23,70 7 31 35 681 170 198 14,02 8 36 40 720 180 310 41,94 9 41 45 419 105 110 4,77 10 46 50 329 82 74 -11 ,15 11 51 55 110 28 31 11,29 12 56 60 180 45 44 -2,27 13 61 100 1863 466 776 39,98 Skupaj /Total 5138 6129 16,17 Slika 1: Odstotki skalovitosti, prikazani na modelnih površinah popisnih enot datoteke Popis 90 (odsekov) za GGE Jezersko Figure 1: Rockiness expressed asa percentage, presented in the model areas of inventory units of the lnventory 90 file (sections) for the GGE Jezersko (the Jezersko forest management unit) Razred skalovitosti terena -2 3 -~- 5 -6- 7 Im e mm 9 -10 -11 -12 -13 - 6rld Cl) North Gozd V 54, 1996 157 Modelna predstavitev podatkov popisa gozdov Slika 2: Prostorska predstavitev površin odsekov na premosorazmernih krožnih površinah Figure 2: Spatial presentation of section areas in directfy proportional circular areas 5 UGOTOVITVE Prednosti modela prostorske predsta- vitve podatkov v računalniški zbirki Popis 90 so naslednje: • dokaj preprost in hiter postopek izde- lave tematskih datotek, ki so za nekatere primere uporabe v mejah zahtevane na- tančnosti • model uporablja cenovno zelo ugoden programski paket IDRISI, ki obsega vrsto modulov za nadaljnjo prostorsko analizo podatkov • tematske datoteke so objektivna slika podatkov popisa gozdov, saj prikazujejo sleherni podatek iz datoteke Popis 90, ki ima določen centroid • izognemo se monotonemu in dotgo- trajnemu digitaliziranju mej popisnih enot ter pridobimo čas pri večjepovršinskih prostorskih analizah podatkov popisa goz- dov • tematske datoteke so geokodirane, kar omogoča povezavo z obstoječimi gea- kodiranimi podatkovnimi zbirkami, ki so na razpolago za obravnavano območje (DMR, PPG, aerofotoposnetki, satelitski posnetki, različne vektorske datoteke prostorskih, linijskih in točkovnih objektov). Ce potrebujete podatke iz popisa goz- dov, predstavljene prostorsko v obliki te- matskih rastrskih datotek, ter razpolagale 158 GozdV 54, 1996 Prekrivanje modelnih površin v krožnih presekih Overlapping of model areas in circular sections Centroid odseka Section's centroid Meja odseka Section's limit s programskim paketom IDRISI oz. pri- marnim drugim programskim paketom, ki je namenjem delu z geografskimi infor- macijskimi sistemi, lahko uporabite opisani model. Tematske datoteke so primerne za nadaljnjo obdelavo in kartno predstavitev. Predstavljale vam bodo osnovno bazo podatkov, ki jo boste uporabljali za razno- vrstne prostorske analize. Nekatere mož- nosti obdelav so predstavljene v ma- gistrskem delu Model napovedovanja oblik spravila lesa (KRČ 1995). Spoznali boste paleto novih možnosti uporabe podatkov popisa gozdov, ki vam je bila morda do sedaj še nepoznana. VIRI 1. Eastman, J.R., 1993. IDRISI update manu- al, Worcester, Massachusetts, USA, Clare Uni- versity, 209 s. 2. Krč, J., 1995. Model napovedovanja oblik spravila lesa. - Magistrsko delo, Biotehniška fa- kulteta, Ljubljana, 114 s. 3. Mikulič, V., 1990. Oblikovanje in koriščenje skupnih zbirk podatkov. Računalniška obravnava podatkov za potrebe izdelovanja gozdnogospo- darskih načrtov. - Raziskovalna naloga, IGLG, Ljubljana.