Uvod
U radu se prezentira razvoj modela za valorizaciju zemljišta u GIS-u za traženje optimalne trase saobraćajnice. GIS (Geografski Informacioni Sistem) je po općoj definiciji skup integriranih dijelova računarskih alata, korisničke programske podrške, a u svrhu skupljanja, organizovanja, rukovanja, analize, modeliranja i prikaza prostornih podataka, s ciljem rješavanja složenih problema analize i planiranja. Selekcija putanje podrazumjeva rješavanje višekriterijalnog, a često i višeciljnog optimizacionog problema (reljef, namjena zemljišta, naselja itd.). Sve pomenute komponente, uključujući i geografski položaj utiču kao faktori na proces odabira optimalne rute. Varijable koje figurišu u ciljnoj funkciji, korištenoj za optimizaciju trase se mogu reprezentovati diskretnim vrijednostima mrežnih ćelija raslojenih prema odabranim kriterijima. Koristeći tehnike mrežne geoprostorne analize kreira se model za evaluaciju alternativnih trasa.
Pored prezentacije tehnika geoprostorne analize za generisanje modela valorizacije, rad adresira i problem odabira kriterija za vrijednovanje zemljišta.
Infrastrukturni sistemi kao osnova međusobnog povezivanja svih funkcija prometa roba, kapitala, radne snage i usluga unutar prostora, predstavljaju osnovu razvoja jedne regije. Infrsrukturne sisteme čine prometni podsistemi koji su uglavnom vezani za cestovni, željeznički, telekomunikacijski i cijevni promet. Svi ovi podsistemi, posebno cestovni promet, veliki su korisnici prostora. Zbog toga je potrebno posvetiti veliku pažnju vođenju prometnih koridora tako da osiguraju dobro povezivanje, ali istodobno da što manje ugrožavaju vrijednosti prostora.
U doba globalizacije, informacije postaju jedan od ključnih resursa razvoja. Istraživanja su pokazala da oko 80 % informacija ima svoju prostornu dimenziju. Da bi efikasno i brzo obradili veliku količinu informacija i na osnovu njih napravili analize nameće se potreba za uvođenjem GIS tehnologije.
Geografski informacioni sistem (GIS) je po općoj definiciji skup integriranih dijelova računarskih alata, korisničke programske podrške, a u svrhu skupljanja, organizovanja, rukovanja, analize, modeliranja i prikaza prostornih podataka, s ciljem rješavanja složenih problema analize i planiranja. Kompjuterska kartografija, izraz često pripisan GIS-u, samo je mali dio tehnologije.Upravo zbog njihove složenosti, teško je dati jednu, sveobuhvatnu definiciju GIS-a. Geometrija i atributi povezani u GIS-u daju vrlo moćan alat za pristup prostornim informacijama svih tipova. Analize i mogućnosti modeliranja u GIS-u daju sposobnost unapređenja mnoštva funkcija lokalnog upravljanja kao što su kapaciteti i infrastrukturni menadžment, te projektovanje, planiranje i menadžment prostora.
Iz predhodnih definicija proizilaze sastavni dijelovi svakog geoinformacionog sistema:
• hardver
• softver
• korisnik
• podaci
Od navedenih elemenata GIS sistema, najvažniji su, svakako, podaci – bez odgovarajućih podataka nema ni GIS-a.Grafički prikazano kao na sl.1.
Prikupljene neophodne podatake za formiranje prostorne (grafičke) i atributne (alfanumeričke) baze podataka GIS kao softverski sistem integriše u jedinstvenu bazu podataka, zahvaljujući vezama ostvarenim između objekata crteža i atributa. Upravo ova veza, između dvije različite baze podataka, omogućava da se GIS koristi kao alat za geo-prostornu analizu.
Presudna komponenta GIS-a je da može korisniku grafički prikazati različite podatke integrirane unutar njega samog. Različite mape i podaci napravljeni i obrađeni unutar GIS-a mogu biti grafički prikazani omogućavajući tako korisniku (donosiocu odluka) vizualizaciju, a s time i bolje razumijevanje rezultata napravljene analize ili simulacije.
Sve ovo gore navedeno korisnicima GIS-a omogućava donošenje kvalitetnijeg rješenja problema s kojim se susreću.
Sjedište Tuzlanskog kantona je grad Tuzla kao izraženi regionalni centar. Dosadašnja istraživanja provedena na području TK pokazala su da je najveće saobraćajno opterećenje na pravcu sjever-jug i istok-zapad gdje je najveća koncentracija naselja i aktivnosti. Tendencija razvoja ekonomije pokazuje da će mala i srednja preduzeća u budućnosti biti dominantna i kao takva birat će najbrže i najekonomičnije načine transporta, što ukazuje na potrebu modernizacije i razvoja cestovnog transporta.
Da bi se odabrale optimalne trase potrebno je razviti model za valorizaciju zemljišta u GIS-u za traženje optimalne trase saobraćajnice.
Selekcija putanje podrazumjeva rješavanje višekriterijalnog, a često i višeciljnog optimizacionog problema (reljef, namjena zemljišta, naselja itd.). Sve pomenute komponente, uključujući i geografski položaj utiču kao faktori na proces odabira optimalne rute. Varijable koje figurišu u ciljnoj funkciji, korištenoj za optimizaciju trase se mogu reprezentovati diskretnim vrijednostima mrežnih ćelija raslojenih prema odabranim kriterijima. Koristeći tehnike mrežne geoprostorne analize kreira se model za evaluaciju alternativnih trasa.
Pored prezentacije tehnika geoprostorne analize za generisanje modela valorizacije, rad adresira i problem odabira kriterija za vrijednovanje zemljišta.
Ulazni podaci za višekriterijalno vrednovanje zemljišta u GIS-u u svrhu odabira optimalne trase
Ulazni podaci korišteni u višekriterijalnoj analizi predstavljaju vrijednosti površina odgovarajućih klasa zemljišta prema utvrđenim kriterijima. Klase su dobijene klasifikacijom zemljišta na osnovu morfološke i kronometrijske analize, te obradom agropedoloških karata i satelitskih snimaka.
Digitalni model terena Tuzlanskog kantona, na osnovu kojeg je izvršena klasifikacija nadmorskih visina, ekspozicija i nagiba zemljišta, je generisan na osnovu definisane mreže (30x30m) i skupa poznatih visinskih tačaka terena (XYZ fajl).
Nagib terena
Nagib ili pad terena dobijen je kao rezultat morfometrijske analize. Površine nagiba terena klasificirane su u šest klasa :
•ravno zemljište sa padom od 0-2%,
•zemljište malog nagiba sa padom od 2-4%,
•zemljište umjerenog nagiba sa padom od 4-10%
•strmo zemljište od 10-20%
•vrlo strmo zemljište 20-30%
•usponi preko 30%
Ekspozicije terena
Ekspozicije terena objasnjavaju izloženost površine reljefa suncu. Ekspozicije terena klasificirane su u pet klasa :
•Horizontal (veoma povoljno za poljoprivredu)
•Istok (slabije povoljno za poljoprivredu)
•Zapad (slabije povoljno za poljoprivredu)
•Sjever (nepovoljno za poljoprivredu)
•Jug (povoljno za poljoprivredu)
Visinska dostupnost terena
Visinska udaljenost od najniže tačke u posmatranom prostoru dobijena hipsometrijskom analizom reljefa, a koja se tretira i kao indikator termičkog režima.
Prilikom klasifikacije relativnih visina koristene se 3 klase (visinske zone) koje definišu indikator termičkog režima za stanovanje, po slijedećim klasama:
•ravničarska zona (0 – 300 m.n.v. ) povoljan termički režim
•brdska zona (300 – 700 m.n.v. ) manje povoljan termički režim
•planinska zona (preko 700 m.n.v. ) nepovoljan termički režim
Prostorna dostupnost
Dostupnost u odnosu na postojeći centar naselja, uzimajući u obzir prirodne prepreke koje na to utiču, korišteni su podaci dobijeni na osnovu kronometrijske analize u GIS-u. Površine prostorne dostupnosti su klsificirane u pet klasa:
•veoma blizu centru naselja, do 5 minuta vožnje automobilom koji se kreće brzinom 40-50 km/h,
•blizu centru naselja, do 10 minuta vožnje automobilom koji se kreće brzinom 40-50 km/h,
•prihvatljivo daleko od centra naselja, do 15 minuta vožnje automobilom koji se kreće brzinom 40-50 km/h,
•daleko od centra naselja, do 20 minuta vožnje automobilom koji se kreće brzinom 40-50 km/h,
•veoma daleko od centra naselja, do 30 minuta vožnje automobilom koji se kreće brzinom 40-50 km/h.
Vrijednost poljoprivrednog zemljišta
Upotrebna vrijednost zemljišta za poljoprivredu i šumarstvo – prema usvojenoj agropedološkoj kategorizaciji, podijeljeno je u tri podklase:
•agrozona 1 ( II – IVa bonitetne kategorije ) zemljište isključivo namjenjeno za poljoprivredu
•agrozona 2 ( IVb – VI bonitetne kategorije ) zemljište koje se može koristiti za građenje uz promjenu namjene
•agrozona 3 ( VII – VIII bonitetne kategorije ) zemljište koje se manje ili nikako ne koristi za poljoprivredu
Biološka vrijednost vegetacijskog pokrivača
Za klasifikaciju biološke vrijednosti zemljišta korišteni su satelitski snimci koji po svojoj rezoluciji odgovaraju nivou regionalnog prostornog planiranja. Biološka vrijednost je dobijena na osnovu rezultata analize satelitskog snimka prema CORINE metodologiji. Kategorije zemljišta dobijene ovom analizom koje se odnose na vegetacijski pokrivač su razvrstane u 5 klasa biološke vrijednosti zemljišta:
•zemljišta sa malom ili bez biološke vrijednosti (pašnjaci, livade)
•zemljišta sa manjom biološkom vrijednošću (vinogradi)
•zemljišta srednje biološke vrijednosti (voćnjaci, polj. površine sa prirodnom vegetacijom, pustopoljine i ledine)
•zemljišta visoke biološke vrijednosti (jednogodišnji i stalni zasadi, obradiva šumska područja, zakržljala vegetacija, prelaz šume u šipražje)
•zemljišta vrlo visoke biološke vrijednosti (listopadne, crnogorične i mješovite šume)
Metodologija korištena u ovom radu, koja se odnosi na istraživanje uticaja gore pomenutih prirodnih faktora na regionalni razvoj u smislu podobnosti prostora za određene namjene, zasniva se na generisanju mreže odgovarajuće rezolucije i dodjeljivanju vrijednosti svakoj jediničnoj površini (pikselu, kvadratu) za svaki od posmatranih kriterija. Zatim se, na osnovu ovih vrijednosti i dodjeljenih težina za kriterije, izvršila kategorizacija prostora.
Na osnovu ovih rezultata dobijena su dva sintezna modela namjene prostora (ekološki i tehnološki model). Konačno, na ovaj način se došlo do prirodnog kapaciteta prostora u odnosu na zadatu namjenu. Ovako određeni prirodni kapaciteti su se iskoristili za ocjenu trenutnog stanja i budućeg prostornog razvoja pojedinih naselja, kao i rangiranja pojedinih naselja a koja gravitiraju brzoj cesti Tuzla-Orašje.
U ovom radu se traže optimalne lokacije za izgradnju pristupnih puteva na brzu cestu Tuzla-Orašje model sa kriterijalnim težinama iz domena definisanog ekološkim i tehnološkim modelom.
Prilikom korištenja ekološkog ili tehnološkog modela za određivanje podobnih površina, postupak se svodi na tematizaciju kategorija namjene zemljišta dobijene na osnovu rezultata bodovanja i datih kriterijalnih težina za ekološki odnosno tehnološki model.
U slijedećem dijelu su opisani koraci koji su primjenjeni u okviru procedure kriterijalnog vrednovanja za odabrane uslove.
Računanje vrijednosti zemljišta i prezentacija rezultata u GIS-u
Koristeći konačan broj faktoriziranih kriterijskih vrijednosti i njihovu klasifikaciju površina prema namjeni, dobićemo rezultat višeslojne analize.
U procesu rangiranja i kategorizacije prostora za izgradnju, namjerno je izostavljena kategorija vrlo neplodnog zemljišta. Za sve vodene površine, kao i za zemljišta sa nagibom premo 30%, uvedena su kriterijalna ograničenja.
Ukupna vrijednost zemljišta za tehnološki model dobivena je na osnovu sljedeće jednakosti;
= (w1 f1 + w2 f2 + w3 f3 – w4 f4 – w5 f5 – w6 f6 + )/( – )
gdje su:
wi težine za pojedine kriterije i=1…6
fi je dodjeljena vrijednost (bodova) za pojedine kriterije, a
i su maksimalna i minimalna vrijednost zemljišta pri čemu je =3.276, a =-3.276.
U slijedećoj tabeli su date rangirane vrijednosti prema kojima je izvršena klasifikacija namjene površina:
Kategorija namjene površina za gradnju Opis
kategorije Rangirana vrijednost
izvanredno podobna kategorija površina namjenjena pretežno za rekonstrukciju od 0.75 do 1.00
vrlo podobna kategorija intenzivna urbanizacija sa kolektivnim i individualnim stanovanjem, industrijom i rekreacijom od 0.50 do 0.75
podobna kategorija ekstenzivna urbanizacija sa individualnom gradnjom od 0.25 do 0.50
nepodobna kategorija zemljište namjenjeno za poljoprivredu od 0.00 do 0.25
Na osnovu rangiranih vrijednosti izvršena je tematizacija (vizualizacija) ukupnih vrijednosti z u GIS-u, pri čemu je svakom rangu (klasi) namjene zemljišta dodjeljena posebna boja.
Rezultati tematizacije, tj. dobijene tematske karte za tehnološki i ekološki model su prikazane ispod.
Rezultati tematizacije, tj. dobijena tematska karta za tehnološki model je prikazana na Slici 2.
Ukupna vrijednost zemljišta za ekološki model dobivena je na osnovu sljedeće jednakosti;
= (w1 f1 + w2 f2 + w3 f3 – w4 f4 – w5 f5 – w6 f6 + )/( – )
gdje su:
wi težine za pojedine kriterije i=1…6
fi je dodjeljena vrijednost (bodova) za pojedine kriterije, a
i su maksimalna i minimalna vrijednost zemljišta pri čemu je =3.276, a =-3.276.
Rezultati tematizacije, tj. dobijena tematska karta za ekološki model je prikazana na Slici 3.
Usvajanjem evropskih perspektiva u prostornom razvoju i smjernica za izradu prostornih planova u zemljama članicama EU, kao i u zemljama proširenja EU i uzimajući u obzir sve veću ograničenost prostora kao prirodnog resursa, demografski rast stanovništva, razvoj saobraćaja i potreba za transportom, rast gradova, uticaj čovjeka na okolinu i druge ulazimo u period veoma brzih promjena, gdje se traže brze reakcije i odgovori. Prostorno planiranje bi po svom karakteru trebalo biti ekološki orijentisano, što zahtjeva operacionalizaciju postavki održivog razvoja i mogućnost implementacije principa zaštite okoline.S obzirom da smo mi zemlja u tranziciji još uvijek je potrebno pored ekološkog modela analizirati i tehnološki model. Analizom tehnološkog i ekološkog modela, zajedno, dobijamo potencijalne lokacije za budući razvoj naselja što je prikazano na slici 4.
Uzimajući u obzir niz drugih faktora (prirodne resurse, broj stanovnika, postojeće putne komunikacije, …)kao i centre postojećih naselja i gore dobijene potencijalne lokacije naselja dobijamo ulazne parametre za planiranje priključaka na autoput Tuzla – Orašje.
Analiza gore navedenih parametara rezultirala je sa tri priključka na autoput Tuzla – Orašje, prikazana na slici 5.
Zaključak
Cilj ovog rada je da se pokaže mogućnost GIS-a da filtrira različite nizove informacija i upotrijebi iste po potrebi ili zahtjevu. To omogućuje brže pravljenje različitih tematskih karata što zadovoljava potrebe korisnika. Međutim, GIS ide dalje – obzirom da su podaci čuvani u kompjuteru postoje mogućnosti različitih analiza i modeliranja.
Kako selekcija putanje podrazumjeva rješavanje višekriterijalnog, a često i višeciljnog optimizacionog problema (reljef, namjena zemljišta, naselja itd.), praktično je pokazano kako se pomoću GIS-a isti rješavaju. Sve pomenute komponente, uključujući i geografski položaj utiču kao faktori na proces odabira optimalne rute. Varijable koje figurišu u ciljnoj funkciji, korištenoj za optimizaciju trase su reprezentovane diskretnim vrijednostima mrežnih ćelija raslojenih prema odabranim modelima. Pomoću mrežne geoprostorne analize kreiran je model za evaluaciju alternativnih trasa.
Literatura i korišteni alati
1.Prostorni plan TK
2.Primjena genetičkog algoritma u optimizaciji modela multikriterijalne valorizacije površina u prostornom planiranju (magistraki rad M.Sc.,B.Sc.Deod. Mirza Ponjavić )
3.www.gis.ba
4.MapInfo Professional (Gauss d.o.o. Tuzla )
5.Vertical Mapper ( Gauss d.o.o. Tuzla )
Autori:
Elvir Ferhatbegović
Amra Avdić
Nedreta Kikanović