Opracowanie koncepcji zintegrowanego systemu przetwarzania baz danych dla potrzeb zarządzania przestrzenią planistyczną.
mgr inż. Beata Szafrańska
opiekun naukowy prof. dr hab. inż. Urszula Litwin
CEL PRACY
Dobór danych przestrzennych, ich analiza i implementacja
z różnych poziomów zarządzania przestrzenią w celu wyznaczenia obszarów do
wykonania prac urządzeniowo-rolnych
PLAN PREZENTACJI
1. Określenie problematyki i zasadność podjęcia tematu
2. Schemat bazy danych
3. Pozyskanie, przetworzenie i analiza danych
4. Modelowanie danych przestrzennych
5. Metodyka badań
6. Geowizualizacja
Połączenie teorii z praktyką
Prawo geodezyjne i kartograficzne z dnia 17 maja 1989 r.
(tekst jedn. Dz.U. z 2010 r. Nr 193, poz. 1287 z późn. zm.)
Art. 7c ust.4 ustawy Do zadań marszałka województwa należy w szczególności: 4) „analiza zmian w strukturze agrarnej oraz programowanie i koordynacja prac urządzeniowo-rolnych” 5) „monitorowanie zmian w sposobie użytkowania gruntów oraz ich bonitacji”
Plan Zagospodarowania Przestrzennego Województwa, Strategia Rozwoju Małopolski, Strategia Rozwoju dla Polski Południowej, Małopolskie Studia Regionalne, Programu Ochrony Środowiska Województwa Małopolskiego
CEL NADRZĘDNY
PRACE URZĄDZENIOWO-ROLNE
Prace urządzeniowe są to zabiegi przyśpieszające procesy modernizacji obszarów wiejskich.
Do głównych prac urządzeniowo – rolnych zaliczyć należy : 1. scalanie i wymianę gruntów, 2. wyznaczenie i budowę nowej racjonalnej sieci urządzeń infrastruktury technicznej, w tym dróg
dojazdowych do gruntów rolnych, 3. zabiegi melioracyjne i przeciwerozyjne 4. rekultywację gruntów rolnych, 5. zmianę sposobu użytkowania gruntów, 6. zalesianie gruntów rolnych.
Eliminacja problemów Stworzenie aktualnej numerycznej mapy ewidencyjnej Aktualizacja gleboznawczej klasyfikacji gruntów Regulowanie stanów prawnych Poprawa struktury agrarnej, tym samym gospodarowanie na obszarach rolniczych (dopłaty bezpośrednie) Dostęp każdej działki do drogi publicznej Poprawa infrastruktury drogowej Poprawa warunków melioracyjnych
OD OGÓŁU DO SZCZEGÓŁU
MODEL SYSTEMU
INWENTARYZACJA MONITORING
ANALIZA ZJAWISK
OKREŚLENIE TRENDÓW
PROGNOZY
WSPOMAGANIE PROCESÓW DECYZYJNYCH
SYSTEM
System Informacji Przestrzennej
Systemem informacji przestrzennej nazywa się system pozyskiwania, przetwarzania
i udostępniania danych zawierających informacje przestrzenne oraz towarzyszące im
informacje opisowe o obiektach wyróżnionych w części przestrzeni objętej działaniem
systemu.
[Gaździcki 1990]
szczegółowość i dokładność informacji przestrzennej
Brak informacji przestrzennej mała duża
SYSTEMY INFORMACYJNE
INNE SYSTEMY INFORMACYJNE
SYSTEMY INFORMACJI PRZESTRZENNEJ
GIS SIT
SCHEMAT BAZY
EGIB
TBD
BDO
PRG
inte
gra
cja
i h
arm
on
izac
ja d
anyc
h
Hurtownia GIS
Analizy i modelowanie
geowizualizacja
ANALIZA DANYCH
ANALIZA DANYCH
Zastosowanych procedur
obliczeniowych i technologii GIS
Aktualności danych
Wiarygodności i kompletności
atrybutów
Dokładności geometrycznej i
poziomu uogólnienia (skali)
danych przestrzennych je
opisujących
MODELOWANIE KARTOGRAFICZNE
Model danych jest uporządkowanym opisem służącym do reprezentacji wybranych cech świata rzeczywistego. [Longley i in.,2006] Modelowanie jest procesem doboru określonych elementów i cech, poprawnie oddających istotę rzeczywistości geograficznej zależnie od przyjętego poziomu uogólnienia, przeznaczenia tworzonego systemu i czynników kontekstowych [Makowski, 2005]
Źródło: zdjęcia firma ProGea
GIS-U SIĘ NIE KUPUJE,
GIS SIĘ TWORZY
Użytkowanie terenu, Wielkość i liczba gospodarstw (działek),
Aktualna mapa glebowo-rolnicza,
Sieć dróg i cieków wodnych,
Tereny nizinne i podgórskie
WARSTWY TEMATYCZNE
EWIDENCJA GRUNTÓW I BUDYNKÓW
Podmioty ewidencyjne zaliczone do 7 grupy rejestrowej dzieli się na następujące podgrupy: 1) podgrupa 7.1 — osoby fizyczne — właściciele i władający gruntami wchodzącymi w skład gospodarstw rolnych,
2) podgrupa 7.2 — osoby fizyczne — właściciele i władający gruntami niewchodzącymi w skład gospodarstw rolnych.
§ 18. Rozporzndzenia Ministra Rozwoju Regionalnego i Budownictwa z dnia 29 marca 2001 r. w sprawie ewidencji gruntów
i budynków (tekst jedn. Dz.U. z 2001 r. Nr 38, poz. 454 z późn. zm.)
§ 7d ust.4 ustawy Prawo geodezyjne i kartograficzne
Do zadań starosty należy w szczególności: „… prowadzenie powiatowego zasobu geodezyjnego i kartograficznego, w tym ewidencji gruntów i budynków…”
Ustawa z dnia 15 listopada 1984 r. o podatku rolnym (Dz. U z 2006 r. (tekst jednolity) Nr 136, poz. 969) §2. 1. Za gospodarstwo rolne uważa się obszar gruntów, o których mowa w art. 1, o łącznej powierzchni przekraczającej 1 ha lub 1 ha przeliczeniowy, stanowiących własność lub znajdujących się w posiadaniu osoby fizycznej, osoby prawnej albo jednostki organizacyjnej, w tym spółki, nieposiadającej osobowości prawnej
0
1000000
2000000
3000000
4000000
5000000
1
2
2071983
51
4052284
100%
Liczba działek ewidencyjnych gruntów gospodarstw
Ogólna liczba działek ewidencyjnych
EWIDENCJA GRUNTÓW I BUDYNKÓW
0
50000
100000
150000
200000
Liczba gospodarstw rolnych o
powierzchni od 1 do 2 ha
Liczba gospodarstw rolnych o
powierzchni od 2 do 5 ha
Liczba gospodarstw rolnych o
powierzchni od 5 do 10 ha
Liczba gospodarstw rolnych o
powierzchni większej od 10 ha
Liczba gospodarstw
rolnych o
powierzchni od 1 do 2 ha
Liczba gospodarstw
rolnych o
powierzchni od 2 do 5 ha
Liczba gospodarstw
rolnych o
powierzchni od 5 do 10 ha
Liczba gospodarstw
rolnych o
powierzchni większej od 10 ha
Serie1 150875 114809 24594 4481
EWIDENCJA GRUNTÓW I BUDYNKÓW
NAZWA OPIS KOD_TERYT
Liczba działek
ewidencyjnych
w gminie
Liczba działek
ewidencyjnych
gruntów gosp.
indywidalnych
Liczba gosp.
rolnych
1,0001- 2.0 ha
Liczba gosp.
rolnych
2,0001- 5.0 ha
Liczba gosp.
rolnych
5,0001- 10.0 ha
Liczba gosp.
rolnych od
10.0001 ha
Bochnia gmina wiejska 120102_2 28266 9940 1666 933 113 15
Drwinia gmina wiejska 120103_2 15545 7568 768 444 58 8
Lipnica Murowana
gmina wiejska 120104_2 14166 10357 398 553 294 42
Łapanów gmina wiejska 120105_2 11578 5712 849 791 209 9
Nowy Wiśnicz gmina wiejska 120106_5 17836 9903 975 805 175 14
Rzezawa gmina wiejska 120107_2 17711 6023 1064 504 45 12
Trzciana gmina wiejska 120108_2 7804 4682 475 544 132 6
Żegocina gmina wiejska 120109_2 7132 4198 308 414 83 2
51% 39%
8% 2%
EWIDENCJA GRUNTÓW I BUDYNKÓW
0
20
40
60
80
Średnia
powierzchnia
gospodarstwa
w przed. 1-2
ha
Średnia
powierzchnia
gospodarstwa
w przed. 2-3
ha
Średnia
powierzchnia
gospodarstwa
w przed. 3-4
ha
Średnia
powierzchnia
gospodarstwa
w przed. 4-5
ha
Średnia
powierzchnia
gospodarstwa
w przed. 5-6
ha
12%
65%
19%
3% 1%
Średnia pow. gosp. w przedziałach obszarowych
26
36
29
42
24
15
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0,11-0,20 0,21-0,40 0,41-0,60 0,61-0,80 0,81-1,00 1,01-1,42
Średnia powierzchnia działki w gosp.
EWIDENCJA GRUNTÓW I BUDYNKÓW
15726 46576
272773
469510
232295
107716
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
500000
gr. rolne I
klasy
bonitacyjnej
gr. rolne II
klasy
bonitacyjnej
gr. rolne III
klasy
bonitacyjnej
gr. rolne IV
klasy
bonitacyjnej
gr. rolne V
klasy
bonitacyjnej
gr. rolne VI
klasy
bonitacyjnej
Powierzchnia gruntów rolnych poszcz. klas bonitacyjnych
1,37 4,07
23,83
41,02
20,29
9,41
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
% udział gr.
rolnych I klasy
bonitacyjnej
% udział gr.
rolnych II
klasy
bonitacyjnej
% udział gr.
rolnych III
klasy
bonitacyjnej
% udział gr.
rolnych IV
klasy
bonitacyjnej
% udział gr.
rolnych V
klasy
bonitacyjnej
% udział gr.
rolnych VI
klasy
bonitacyjnej
% udział gr. rolnych poszczególnych klas bonitacyjnych
MAPA ZMIAN UŻYTKOWANIA TERENU 1985-2011
MAPA EROZJI WODNEJ AKTUALNEJ
„Opracowanie ilościowej i jakościowej oceny nasilenia erozyjnej degradacji gleb”
METODYKA BADAŃ
ANALIZA SKUPIEŃ
ANALIZA SKUPIEŃ
Metody hierarchiczne
Metody niehierarchiczne
Metody rozmytej analizy skupień
Procedury aglomeracyjne
Procedury deglomeracyjne
Analiza skupień jest to podział zbioru obserwacji na podzbiory (klasy), tak że obiekty (obserwacje) w tej samej klasie są do siebie podobne. Jest to pojęcie z zakresu eksploracji danych.
Badany zbiór n obiektów (gmin) O = (O1, O2, …, On) oraz odpowiadający im zestaw cech diagnostycznych tworzą macierz obserwacji rozmiaru n ˣ m, gdzie n oznacza liczbę obiektów, a m zestaw cech X1, X2, …, Xm, przy czym Xj = (x1j, x2j, …, xnj), gdzie xij to dane empiryczne j-tej cechy dla i-tego obiektu. Zatem obiekt Oi jest m-wymiarowym wektorem w przestrzeni Rm , którego współrzędnymi są odpowiednie wartości cech: Oi = (xi1, xi2, …, xim), i = 1, 2, …,n, j = 1, 2, …, m; gdzie m, n > 1.
Macierz ta ma postać:
nmnn
m
m
xxx
xxx
xxx
X
...
............
...
...
21
22221
11211
jx
js
j
n
x
x
n
i
ij
j
1
_
2
1
2 )(1
n
i
jijjj xxn
ss
ijij
ij
xx
xxx
minmax
min
Statystyczne metody badań struktur przestrzennych
0
,0
ln
1
dla
dlayW
1...21
............2
...121
1...
121
mr
mr
mrr
mrr
R
ks
js
kX
jX
jkr
),cov(
))(
1
(1
),cov(k
xik
xn
i
xij
xnk
Xj
X
2
1
)()( kj
m
j
ijkjij xxxxd
Metody porządkowania obiektów
)(
)(
)(
max
)(
min
,...,2,1
,...,2,1
j
jij
j
ijj
j
ijijni
j
ni
ij
Xrg
x
Xrg
x
Xrg
xx
Xrg
ijx
ijx
z
m
j
iji zm 1
1
0
,0
ln
1
dla
dlayW
Zmienna: X2, Rozkład: Normalny
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Udział gruntów należących do grupy rejestrowej 7.1 w stosunku do grupy 7.2(dana pierwotna)
0
20
40
60
80
100
120
140
Lic
zba
ob
serw
acj
i
Zmienna: X2', Rozkład: Normalny
-0,4267-0,2133
0,00000,2133
0,42670,6400
0,85331,0667
1,28001,4933
1,70671,9200
2,13332,3467
2,56002,7733
Udział gruntów należących do grupy rejestrowej 7.1 w stosunku do grupy 7.2(dana przekształcona)
0
5
10
15
20
25
30
35
Lic
zba
ob
serw
acj
i
Wartości własne (korelacje)
Tylko zmienne aktywne
24,84%
20,46%
14,15%
7,78%6,55%
5,58%4,38%4,27%
3,16%2,66%1,81%1,64%
1,06%,68%,44%,29%,25%
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Numer wart. własnej
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0W
art
ość w
łasna
24,84%
20,46%
14,15%
7,78%6,55%
5,58%4,38%4,27%
3,16%2,66%1,81%1,64%
1,06%,68%,44%,29%,25%
Wykres osypiska – kryterium doboru czynników
Metoda Liczba
skupień
Poziom
aglomeracj
i
M7 M8 M27 M29 M37 M39
Warda
9 0,5 0,1889 0,2632 0,7403 0,5412 0,2552 0,4862
13 0,4 0,1506 0,1919 0,7753 0,5671 0,1942 0,3384
15 0,35 0,1433 0,1919 0,7369 0,5275 0,1944 0,3638
k-średnich
9 – 0,1843 0,3076 0,6759 0,4864 0,2727 0,6324
13 – 0,1567 0,2632 0,6025 0,4339 0,2601 0,6066
15 – 0,1369 0,3076 0,6141 0,4399 0,2229 0,6992
Zastosowanie metod taksonomicznych w analizie czynników głównych
Wyniki metody bezwzorcowej
1. B. Szafrańska, „Scalenia gruntów w Małopolsce", "Europejskie wzorce kompleksowego urządzania obszarów wiejskich", Przegląd Geodezyjny, nr 12/2009, poz. 936.
2. U. Litwin, B. Szafrańska, „Analiza wyboru obszarów wymagających sporządzenia planów miejscowych dla gminy Opoczno”, XVIII Międzynarodowa Konferencja Naukowa „Infrastructure and Environment”, Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi PAN w Krakowie Stowarzyszenie Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, Kraków 2011, str.161-170. poz 599, cz.B (wykaz czasopism MNiSW), 6 pkt, Dobczyce, 20-22 czerwiec 2011r.
3. U. Litwin, B. Szafrańska, „Analiza zmian kierunku użytkowania gruntów we wsi Rodaki w gminie Klucze”, V Ogólnopolska Konferencja Doktorantów, Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołłątaja w Krakowie, Kraków 12 marzec 2011r. EPISTEME: czasopismo naukowo-kulturalne, poz. 455, pkt.6
4. B. Szafrańska, „Scalenia infrastrukturalne – fundamentalnym narzędziem naprawczym dla zdezorganizowanej przestrzeni planistycznej przeciętej budowaną autostradą”, I Ogólnopolskie Sympozjum Młodych Naukowców Budownictwa i Transportu, Politechnika Krakowska im. Tadeusz Kościuszki w Krakowie, Kraków, 25-26 marzec 2011r. czasopismo techniczne, poz.358,
5. B. Szafrańska, „Bazy danych glebowych – niezbędnym elementem budowy regionalnej infrastruktury informacji przestrzennej w Małopolscy”, XVII Międzynarodowe Polsko-Czesko-Słowackie Dni Geodezji, Stowarzyszenie Geodetów Polskich, Kraków, 19-21 maj 2011r.
6. B. Szafrańska, „The problems of accuracy and acquiring of register data in programming of arrangement - agricultural works (Problematyka dokładności i pozyskania danych ewidencyjnych w programowaniu prac urządzeniowo-rolnych)”, IV Ogólnopolskie Seminarium Doktorantów Dyscypliny Geodezja i Kartografia, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Olsztyn, 9-10 czerwiec 2011r.,
7. B. Szafrańska, Ł. Borowski, „The issue of the legal status of the lands situated on the area of A4 highway illustrated with an example of Kłaj Commune (Problematyka stanu prawnego gruntów znajdujących się na obszarze autostrady A4 na przykładzie gminy Kłaj)”, IV Ogólnopolskie Seminarium Doktorantów Dyscypliny Geodezja i Kartografia, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Olsztyn, 9-10 czerwiec 2011r.
DOROBEK NAUKOWY
8. Ł. Borowski, K. Maciuk, P. Lewińska, B. Szafrańska, „Centimeter Geoid – the theoretical and practical issues regarding the fetermination of the earth’s shape”, Second International Geoscienes Student Conference, Akademia Górniczo - Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Kraków, 9-12 lipiec 2011r.
9. Piotr Wężyk, Marcin Pierzchalski, Beata Szafrańska, Gustaw Korta, „Aktualizacja numerycznej mapy glebowo-rolniczej z wykorzystaniem klasyfikacji obiektowej zobrazowań satelitarnych”, VI Sympozjum Geoinformacyjne, Sekcja Kartografii Komitetu Geodezji PAN, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie oraz Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Polanica-Zdrój, 22-24 wrzesień 2011r. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji,
10. Beata Szafrańska, „Problematyka i możliwości aktualizacji mapy glebowo-rolniczej w skali 1:5000”, I Międzynarodowa Konferencja Doktorantów, VI Ogólnopolska Konferencja Doktorantów, Wielokierunkowość Badań w Rolnictwie i Leśnictwie, Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołłątaja w Krakowie, Kraków, 24 marzec 2012r.
11. Wojciech Drzewiecki, Piotr Wężyk, Marcin Pierzchalski, Beata Szafrañska „Quantitative and qualitative assessment of soil erosion risk for Malopolska Voivodeship (Poland) based on updated land cover and soil maps using remotely sensed data, 21 th Cartographic School – Main Problems of Contemporary Cartography 2012 – Satellite technologies in GIS and cartography, University of Wrocław, Wrocław, 28-30 marzec 2012 r.
12. Beata Szafrańska „Zastosowanie zobrazowań teledetekcyjnych oraz analiz przestrzennych GIS w procesie aktualizacji numerycznej mapy glebowo-rolniczej”, Konferencja „Interdyscyplinarność-domena młodych naukowców”, Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach, Kielce, 26-27 kwiecień 2012r.
13. Beata Szafrańska „Zastosowanie metody taksonomii struktur w analizie zmian struktury agrarnej województwa małopolskiego", V Ogólnopolska Konferencja Doktorantów, Dyscypliny Geodezja i Kartografia, WIG WAT Warszawa 17-18 maj 2012r.
14. Beata Szafrańska „Analiza możliwości programowania prac urządzeniowo-rolnych na przykładzie gminy Kozłów”, III Międzynarodowa Konferencja Naukowa z cyklu „Rola geodezji w przebudowie struktury przestrzennej obszarów wiejskich w Polsce”, Wyższa Szkoła Inżynieryjno-Ekonomiczna z siedzibą Rzeszowie, Wydział Przedsiębiorczości w Rzeszowie, Katedra Geodezji i Obrotu Nieruchomościami, Rzeszów, 23-25 maj 2012 r.
15. Referat Beata Szafrańska „Analiza możliwości programowania prac urządzeniowo-rolnych na przykładzie gminy Kozłów”, III Międzynarodowa Konferencja Naukowa z cyklu „Rola geodezji w przebudowie struktury przestrzennej obszarów wiejskich w Polsce”, Wyższa Szkoła Inżynieryjno-Ekonomiczna z siedzibą Rzeszowie, Wydział Przedsiębiorczości w Rzeszowie, Katedra Geodezji i Obrotu Nieruchomościami, Rzeszów, 23-25 maj 2012 r.
DOROBEK NAUKOWY
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ
mgr inż. Beata Szafrańska
Prof. dr hab. inż. Urszula Litwin