Geografické informační systémy v odpadovém hospodářství

Geografický informační systém (GIS) slouží k uložení, zpracování a vyhodnocení dat, popisujících prostorově lokalizované objekty a jevy na zemi.

Většinou se pod pojmem GIS zjednodušeně míní software na zpracování prostorových dat. Základní datové prvky GIS obsahují vždy graficky interpretovanou informaci o poloze a tvaru spolu s dalšími atributovými údaji, většinou uloženými v strukturovaných datových tabulkách. Atributy v GIS jsou jednotlivé typy údajů, uložených v strukturovaných datových souborech s textovými, numerickými, datovými, logickými a obrazovými informacemi. Aby se položky staly atributovými, je nutné, aby záznam měl geografickou interpretaci v topologické části GIS.

Pro koncové uživatele je určen ArcVieW - geografický informační systém, který patří do třídy tzv. desktop GIS. Je navržen tak, aby s ním mohl snadno pracovat každý, kdo ke své práci někdy potřebuje mapu. Jako prostorové údaje mohou pro GIS sloužit letecké a družicové snímky, digitalizované mapy, digitální údaje z GPS apod.

Globální polohový systém

GPS (Global Position System) je družicový pasivní dálkoměrný systém. Jde původně o vojenský navigační systém, jehož provozovatelem a garantem je ministerstvo obrany a dopravy Spojených států amerických. Systém GPS tvoří síť družic kroužících na přesně specifikovaných oběžných drahách a vysílajících speciální kódované informace. Tyto informace přijímá uživatel pomocí speciálního přístroje -přijímače GPS, který informace zpracovává, a na jejich základě vypočítává okamžitou pozici uživatele.

Termín pasivní znamená, že uživatel GPS informace pouze přijímá. Za pojmem dálkoměrný se skrývá princip určování polohy, který spočívá v určování vzdálenosti uživatele a družice na základě rozdílu času vyslání a příjmu signálu.

Technologie je dnes využívaná v řadě aplikací na zemi, na moři nebo ve vzduchu. Zjednodušeně lze říci, že pomocí GPS je možné zaznamenávat nebo pořizovat pozice míst v terénu, ke kterým je možné se např. vracet nebo kdykoliv navigovat.

Systém GPS je možné použít kdekoliv ve venkovních prostorách. Frekvence signálu je zvolena tak, aby byla nezávislá na meteorologických podmínkách. Naopak signál neprojde masou hmoty (betonu, skály) -GPS nelze použít v místnostech, v podzemním prostoru, při průjezdu tunelem, ani pod vodou.

Navigační systém NAVSTAR (Naviagtion Satellite Timing and Ranging), tedy GPS, je složen ze tří složek. Systém se skládá z kosmického segmentu (síť družic -obrázek), kontrolní sítě (pozemní monitorovací stanice) a uživatelského segmentu (GPS přijímač).

Kosmický segment představuje 27 satelitů (z toho tři záložní) rozmístěných na šesti drahách stočených o 60 stupňů, ve výšce 20 200 km. Oběžná doba je kolem 12 hodin, družice se pohybují rychlostí 12-13 000 km za hodinu. Příjem signálu ze čtyř satelitů současně je minimem pro výpočet okamžité polohy a výšky. Přístroj přijímá signál z jednotlivých družic (nesoucí časovou značku), které vidí na obloze, spolu s navigační zprávou obsahující parametry dráhy družice a další informace pro určení polohy a sledování stavu systému. Z těchto informací a při znalosti času vyslání a příjmu signálu je přijímač schopen vypočítat přibližnou vzdálenost uživatel-družice (tzv. pseudovzdálnost). Družice GPS proto musí být vybaveny vysoce přesnými atomovými hodinami.

Bezproblémový chod celého systému zabezpečuje kontrolní segment. Je tvořen pěti kontrolními stanicemi, které jsou umístěny na jednotlivých kontinentech.

Uživatelský segment je tvořen přijímačem GPS a odborně zainteresovanými firmami, které se zabývají výzkumem, vývojem a produkcí GPS technologie.

Systém GPS je poměrně složitá technologie, proto negativních faktorů působících na přesnost určení polohy je poměrně velké množství: ionosferická a troposferická refrakce, vícecestné šíření signálu (multipath -odražený signál), nepřesnost chodu hodin v přijímači GPS, nepřesné určení parametrů dráhy družice, počet viditelných satelitů, geometrie rozložení družic na obloze, záměrná degradace přesnosti signálu pro civilní složky (SA-Selected Avaibility, selektivní dostupnost).

Moderní technologie

Využití moderních technologií může být v odpadovém hospodářství různorodé. V průběhu roku 2001 probíhala inventarizace černých skládek na okrese Most pro potřeby zpracování primárních dat pro Koncepci odpadového hospodářství Ústeckého kraje. Tato primární data byla pomocí programu ArcVieW 3.2 vnášena do prostředí GIS.

Systém GPS byl využit v terénu v rámci práce, která vyhledávala a inventarizovala černé skládky.

K dispozici byl GPS přijímač GeoExplorer III (12kanálový, integrovaný v jedné schránce s anténou a datovým záznamníkem, s postprocesní diferenční korekcí 1-5 m). S požitím programu Pathfinder Office byla do samotného přijímače nahrána zkrácená verze evidenční karty skládky. Díky tomu bylo možné v terénu pomocí GPS zaznamenat nejen přesnou polohu černé skládky, ale i základní informace o ní (číslo skládky, rozlohu, její stav atd.). Tyto údaje byly postupně ukládány do paměti GeoExploreru III.

Při měření byla využita metoda diferenčního měření, která je založena na principu relativního měření dvou GPS přijímačů. GIS umožnil pořízení rozmanitých zobrazení a vyhodnocení prostorových dat spolu s modelováním a tvorbou datových souborů a mapových výstupů na základě analýzy původních dat.

V aplikaci Microsoft Access byla pak vytvořena tabulka s položkami téměř shodnými s evidenční kartou černé skládky, v níž byly údaje zjištěné v terénu pomocí GPS a z vyplněné evidenční karty.

Microsoft Access je kompatibilní s programem ArcView GIS 3.2 a na základě shodných atributů (kód obce s evidenčním číslem skládky) lze takto vytvořenou strukturalizovanou tabulku propojit s geografickou informací v topologické části GIS. Touto geografickou informací byla vytvořená bodová síť černých skládek a geodetická data přenesená do prostředí GIS z přístroje GPS.

Vytvořená databáze respektuje specifické stránky problematiky, dává podmínky pro pružnou reakci na případný vývoj poznatků a změn v čase. Takto vytvořený projekt umožňuje rychlé vyhledání jednotlivé skládky v mapě, poskytuje o této skládce datové informace i fotodokumentaci, a to pouhým označením této skládky na digitalizované mapě v prostředí GIS. Jednoduchá je i aktualizace a rozšiřování databáze.

Další možnosti využití

V prostředí GIS je možné vést jednoduše, přehledně a aktivně evidenci o zařízeních k odstraňování odpadů, o uložených pokutách apod. Systém také umožňuje vyhodnocování závislostí, např místo výskytu černé skládky v závislosti na počtu obyvatel či blízkosti většího města, závislost na geografickém umístění skládky. Může pomoci i při vyhledávání lokalit pro stavbu nových skládek, modelování tras svozu komunálního odpadu nebo kontrole přejezdů svozových automobilů.

Ing. Renata Nováková