Časoprostorová analýza fragmentace stepních lokalit panonské oblasti

Bc. Eva JELÍNKOVÁ

Bachelor's thesis

Spatiotemporal analysis of the Pannonian steppe sites fragmentation

Abstract:

Cílem práce bylo analyzovat fragmentaci krajiny ve vybraných lokalitách panonské oblasti o celkové rozloze 1 890 km2 ve třech časových obdobích. Jednalo se o období poloviny 19. století (II. vojenské mapování), 50. let 20. století a současnosti. Fragmentace krajiny byla analyzována pomocí výpočtu krajinně-ekologických indexů za využití geografických informačních systémů. V první fázi proběhla příprava vstupních dat pro každé ze tří časových období. Vytvořeny byly vektorové vrstvy využití půdy ve formátu ESRI shapefile, konkrétně vrstva polygonová, klasifikovaná do osmi kategorií podle využití půdy, a dvě liniové vrstvy ? vodní toky a komunikace. Následně byly z připravených vektorových dat počítány vybrané krajinně-ekologické indexy pomocí programových prostředků volně dostupných na internetu. První z nich, extenze V-LATE (Vector-based Landscape Analysis Tools Extension), která zpracovává vektorová data, se v této práci neosvědčila. Zřejmě je vhodná pouze pro zpracování menšího objemu dat. Druhou z extenzí pro ArcGIS, která byla použita k výpočtům základních krajinných metrik z vektorových dat, je extenze Patch Analyst. Tou byly počítány indexy zjišťující hustotu a velikost plošek (počet plošek, průměrná velikost plošky, medián velikosti plošky, koeficient variance velikosti plošky a směrodatná odchylka velikosti plošky), vlastnosti jejich tvaru (průměrný tvar plošky, průměrný tvar plošky v závislosti na rozloze, průměrný poměr obvod-plocha, průměrná fraktální dimenze a průměrná fraktální dimenze v závislosti na rozloze), okrajů (celková délka okrajů, hustota okrajů a průměrná délka okraje plošky) a indexy rozmanitosti (Shannonův index rozmanitosti a rovnováhy). K výpočtu indexu celkového kontrastu hran, který procentuálně vyjadřuje rozdílnost sousedících kategorií využití půdy v závislosti na délce hran mezi těmito kategoriemi, byla využita aplikace FRAGSTATS verze 3.3. Ta však nedokáže pracovat s vektorovými daty, proto musely být vstupní vrstvy převedeny na rastr. Jelikož jsou předmětem zkoumání stepní oblasti, byla při hodnocení výsledků podrobněji analyzována kategorie luk a pastvin. Tyto plochy byly silně narušeny před obdobím 50. let 20. století a v průběhu času byla výrazně změněna jejich struktura. V současné době není travnatých ploch zdaleka tolik, jako jich bylo v době II. vojenského mapování, a jsou poměrně dost fragmentované. Z hodnocení celku vyplývá, že s postupem času se fragmentace krajiny ve vybraném území spíše zvyšuje, což může ohrožovat biodiverzitu, snižovat migrační a kolonizační potenciál krajiny, zvýšit náchylnost částí krajiny k invazím nepůvodních druhů či ke zmenšení loveckých možností místních druhů. Z výpočtu celkového kontrastu okrajů byla zjištěna přibývající rozdílnost sousedících plošek v krajinné mozaice. Ta je podporována rozšiřováním zástavby a stavbou komunikací, což jsou abiotické složky, které pak narušují chod ekologicky významných složek krajiny.

Abstract:

This bachelor thesis describes landscape fragmentation of the Pannonian steppe sites in the Czech Republic. The total area of the studied landscape is 1 890 square km. Fragmentation was determined by calculation of landscape metrics for selected area in three time periods. Firstly it was period of the Second Military Survey (1836-1852), than fifties of the 20th century and finally the current state. The preparation of spatial data was made in ArcGIS environment. As the input data, three shapefiles were created for each of the time periods. They consisted of one polygon shapefile, classified into eight categories according to land use, and two line shapefiles ? watercourses and communications. These vector data were used for calculation of the basic landscape metrics by using V-LATE (Vector-based Landscape Analysis Tools Extension) and Patch Analyst Extension for ArcGIS. These extensions are freely available on the Internet. V-LATE was found to be inappropriate to calculate indices from such a big amount of the input data. Patch Analyst was used to calculate Patch Density & Shape (Number of Patches, Mean Patch Size, Median Patch Size, Patch Size Coefficient of Variance and Patch Size Standard Deviation), Shape Metrics (Mean Shape Index, Area Weighted Mean Shape Index, Mean Perimeter-Area Ratio, Mean Patch Fractal Dimension and Area Weighted Mean Patch Fractal Dimension), Edge Metrics (Total Edge, Edge Density and Mean Patch Edge) and Diversity Metrics (Shannon?s Diversity and Evenness Index). The third of software used for measuring landscape indices in this thesis is FRAGSTATS ? Spatial Pattern Analysis Program for Quantifying Landscape Structure. It was used for calculation of the Total Edge Contrast Index. Unfortunately, FRAGSTATS in version 3.3 cannot work with vector data, so the input shapefiles had to be converted to raster format. Because steppe sites are areas of grassland, the land use category of grassland was analyzed in greater detail. These areas were strongly disturbed before the period of fifties of the 20th century and they changed a lot over time. Nowadays, there is much less grassland, than it was in the period of the Second Military Survey, and they are significantly fragmented. The calculated values of the entire studied area showed that the landscape fragmentation tends to increase over time, which can threaten biodiversity, reduce migration and colonization potential in the landscape, increase the susceptibility of the landscape for invasions of nonnative species and reduce hunting opportunities of local species. The calculation of the Total Edge Contrast Index proved increasing dissimilarity of neighbouring patches in the landscape mosaic. It can be caused by expansion of built-up area and construction of roads that are the abiotic components which disturb the processes of ecologically important elements of the landscape.

Keywords

fragmentace krajiny, v-late, patch analyst, FRAGSTATS, krajinně-ekologické indexy

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 5. 2011

Accessible from:: 20. 5. 2011

Thesis defence

• Date of defence: 9. 6. 2011
• Supervisor: RNDr. Vilém Pechanec, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Geography / Geoinformatics and Geography