LESNICKÉ MAPY - Od obrázků k digitálním technologiím

Ing. Richard Slabý - Ústav pro hospodářskou úpravu lesů, Brandýs n. L.

Lesnické mapy jsou v rámci účelových map vydávaných pro potřeby určité profese, či oboru lidské činnosti velice specifické. Nejen že je koncový uživatel používá prakticky denně a těžko si lze jeho práci bez této nezbytné pomůcky představit, ale aktuálnost mapového díla se, např. na rozdíl od mapy geologické, poměrně rychle mění. V lese se budují nové účelové komunikace a mění se i vlastní lesnický detail, porostní skupiny, které mají v čase velice proměnlivé hranice, resp. s věkem některé zanikají a jiné je nutno vylišit. Kvalitní lesnická mapa musí tyto změny vyjadřovat. Proto se ustálilo pravidlo aktualizovat tyto mapy zpravidla po deseti letech.

"DÁVNÁ" HISTORIE

Mapy jsou pro lesnictví, jako oboru lidské činnosti zabývající se správou majetku a hospodařením ve volné krajině, nepostradatelnou pomůckou již několik staletí. Nutnost zachytit obraz reálného světa byla jednak vyvolána potřebou vlastníka, nebo správce orientovat se na vlastněném, či spravovaném území, ale také snahou správních orgánů po kvalitním vybírání daní. Od počátku cílevědomého hospodaření v lesích v podmínkách střední Evropy, které zde sahá do poloviny 18. století, byly lesnické mapy pevnou součástí "lesních hospodářských plánů" (LHP), výsledku práce hospodářské úpravy lesů (HÚL). Vznik HÚL je výsledkem snah po odborném a cílevědomém hospodaření s potřebou udržet trvalost lesní produkce a zabránit obavám z hrozícího nedostatku dřeva. První lesnické mapy se podobají spíše "obrázkům" než mapám v dnešním pojetí. Často to byly tzv. "sporné mapy", které se předkládaly k soudním sporům. Tyto mapy většinou zobrazovaly jen příslušné zájmové území, bez jakékoliv návaznosti na okolní svět.

S rozvojem katastrálního mapování se již za Rakousko-Uherska začaly některé účelové lesnické mapy tvořit nad státním mapovým dílem. Tím postupně rostla jejich vypovídací schopnost. Na té se však podílela hlavně vlastní náplň těchto map. Vedle prvních vyobrazení různých typů lesních porostů se postupně přešlo k plošným značkám s rozličnými barevnými kombinacemi. Jednotlivé úrovně lesnického rozdělení byly vyjádřeny v mapě nejen příslušným alfanumerickým označením, ale i různými liniovými značkami, které vyjadřovaly ohraničení pro tu kterou úroveň prostorového rozdělení. Tyto prvky se postupně ujednotily a jsou dnes neodmyslitelnou součástí standardních lesnických map. Jinou součástí lesnických map byly doprovodné texty, zeměpisné růžice, či různé erby a rodové značky charakterizující příslušné panství. Tyto prvky, na rozdíl od předešlých, z lesnických map po r. 1948 vymizely. S návratem lesů původním majitelům, kde často jde o slavné rody s dlouhou lesnickou tradicí, se podobné prvky do našich standardních map postupně vracejí.

Tak, jak se rozvíjela a rozšiřovala oblast HÚL, rostly potřeby i na vypovídací schopnost lesnické mapy. Bylo potřeba v ní zachytit nejen umístění porostů, resp. porostních skupin, jejich věk a případně i stav, ale i plánované zásahy a hospodářská opatření, únosnost a stabilitu pozemku a v neposlední řadě byla i snaha o mapové vyjádření půdních typů, na kterých příslušné porosty rostou. Jelikož mapa, která by toto vše obsahovala, by byla zcela jistě velice nepřehledná, vznikly postupně různé druhy lesnických map. Když se však dnes díváme na některé staré porostní mapy, často si musíme říci, že ačkoli dnes máme k dispozici nejmodernější počítačovou techniku, něco tomu stále schází. Na menších majetcích byly používány často přímo rýsované originály, jinde se tisklo kvalitním hlubotiskem. Po 2. světové válce se přešlo vzhledem k požadovaným nákladům na tisk ofsetem.

"NEDÁVNÁ" HISTORIE

Již bylo řečeno, že lesnické mapy byly vždy nedílnou součástí LHP, ale vlastní LHP se stává pro vlastníky lesa povinné až od r. 1893. Oblastí HÚL se zabývaly různé menší taxační kanceláře (Lichtensteinská, Schwarzenbergská atd). Teprve od r. 1935, kdy byla ustavena samostatná Lesní taxační kancelář, základ dnešního Ústavu pro hospodářskou úpravu lesů (ÚHÚL) v Brandýse n. L., lze hovořit o postupném sjednocování podoby lesnických map, tak jak je dnes známe. ÚHÚL byl od 50. let jediným zpracovatelem LHP a tedy i lesnických map, což vedlo k sjednocení technologie, jak vlastní HÚL, tak i lesnického mapování a následného tisku map. Lesnické mapy jsou vyhotovovány nad státním mapovým dílem, a to nejčastěji nad Státní mapou odvozenou (SMO) v měřítku 1:5000. Vzniká nám tak základní lesnická mapa 1:5000, nad kterou se také zjišťují plochy porostních skupin pro výpočet hmot porostů.

Vznik mapy SMO se datuje kolem r. 1946, kdy byla vyhotovována zmenšením katastrální situace a stolovým nebo fotogrammetrickým měřením napojena na jednotnou trigonometrickou síť. Výškopis byl převzat z topografických map. I přes nedokonalosti SMO většina lesnických map vyhovuje technickým požadavkům a svojí přesností vyhovuje svému účelu. Od 50. let probíhalo postupné ověřování těchto map, jejich doplňování a začaly vznikat i nové lesnické mapy s napojením na systém jednotné trigonometrické soustavy katastrální (S-JTSK) na základě fotogrammetrického měření.

Ze SMO se do lesnických map překreslovaly obrysy lesa, upravené na aktuální stav katastru nemovitostí, hranice obcí a komunikace. Od r. 1985 dochází k soutisku lesnické situace se situací mimo les převzatou z SMO, čímž získaly lesnické mapy "punc" opravdového mapového díla. Mohlo se také začít s tiskem přímo v kladu SMO. Základní (hospodářská) mapa je tištěna v měřítku 1:5000, tedy stejném jako SMO. Ostatní lesnické mapy jsou tištěny v měřítku 1:10000. Podklad této mapy tvoří vždy čtyři příslušné SMO. Přes všechny chyby a nedostatky SMO jde o jediné státní mapové dílo, které poskytuje v požadovaném měřítku souvislé zobrazení na ploše celé naší republiky.

Po válce dochází i ke kvalitativní změně v reambulaci vlastní lesnické situace. Vedle klasických terestrických metod měření vstupuje do lesnického mapování fotogrammetrie. Podle potřeb dochází k vyhodnocování situace základního lesnického rozdělení, ale i vlastního lesnického detailu zvláště tam, kde bylo území postiženo během platnosti LHP rozsáhlou větrnou kalamitou. V 80. letech se pracovalo v ÚHÚL již běžně s ortofotosnímky, což jsou letecké snímky, u nichž je eliminovaná centrální projekce běžného snímku. V podmínkách státního vlastnictví lesů se zpracovával LHP a tedy i mapy vždy pro celou organizační jednotku - lesní závod (20-30000 ha lesní půdy). Cyklus LHP byl a i dnes nejčastěji je desetiletý. Mapy se zpracovávaly podle podkladů od venkovních pracovníků na jednotlivých regionálních pobočkách ÚHÚL technologií barevných rozkladů a v Brandýse se vše tisklo ofsetovou technologií. Historickým vývojem došlo postupně ke standardizaci jednotlivých lesnických map a zvláště po využití soutisku se státním mapovým dílem se dospělo k velice kvalitním mapám jednotného obsahu a vyjádření pro celou republiku.

DNEŠNÍ STAV Z HLEDISKA ZÁKONA

Po r. 1989 došlo mimo jiné k restitucím cca 40 % lesní půdy a k rozsáhlým možnostem v oblasti výpočetní techniky, která vstoupila i do tak tradiční oblasti, jakou je HÚL. Ačkoli zákon o lesích 289/1995, resp. vyhláška 84/1996 o lesním hospodářském plánování za povinnou součást LHP považuje lesnickou mapu zahrnující všechny vylišené jednotky prostorového rozdělení v měřítku alespoň 1:10000, tedy mapu obrysovou bez barevného vyjádření věku porostních skupin, nejběžnější lesnickou mapou nadále zůstává tzv. mapa porostní, která tyto barvy v závislosti na věku obsahuje. Vyhláška dále vyjmenovává i další nepovinné lesnické mapy, jako je mapa těžební, typologická, dopravní, či mapa dlouhodobých opatření ochrany lesa (DOOL). Některé mapy přešly ze standardní součásti LHP do nového díla v oblasti HÚL, tj. do oblastních plánů rozvoje lesů (OPRL), jde zejména o mapu typologickou a mapu DOOL.

Již od r. 1996 ÚHÚL zpracovával lesnické mapy novou počítačovou technologií postavenou na programu TopoL. Došlo tak ke skloubení snah po moderním geografickém informačním systému (GIS) a kvalitních analogových map jako jednoho z produktů této technologie. Kromě prvních verzí programu TopoL, který vznikl v ÚHÚL v r. 1989, veškeré vývojové práce na počítačových programech a jejich nadstavbách používaných v našem rezortu pro potřeby HÚL vznikají v úzké součinnosti tvůrců technologie s programátory ze soukromých firem. Přechod ÚHÚL na novou technologii (od LHP s platností k 1. 1. 1996), kdy již vše bylo možno zpracovávat na jednotlivých regionálních pobočkách, vyžadovalo pro dodržení jednotnosti výstupů jednotné programové vybavení, resp. takové nadstavby nad obecné programy, které by toto zajistily. S novou kvalitou informací při přechodu na GIS musela být zachována tradiční kartografická kvalita map, která je rozhodující pro hlavního uživatele.

Pro editaci grafických dat LHP byla vyvinuta technologie a podle ní nadstavba nad tradiční lesnický počítačový program TopoL, tzv. TopoL "Terén". Pro tvorbu vrstev v OPRL podle vyhlášky MZe 83/1996 byla vyvinuta nadstavba ToPMed (TopoL Modul Editor). ToPMed je nadstavba poněkud obecnější. Je to dáno větší šíří celé problematiky. Základní rozdíl je v tom, že nadefinování příslušných omezení a nastavení má v ruce do velké míry tvůrce technologie, který pomocí modulu "Správce" sestaví řídící soubor. Vlastním pracovníkům, kteří se zabývají editací, se dostává do ruky modul "Editor", který pracuje podle pokynů řídícího souboru. Pro tisk lesnických map se používá program Orbis Mapper, při jehož vývoji firma Topol Pro vycházela z požadavků ÚHÚL.

LHP je dnes nástrojem vlastníka lesa a tvoří je na základě výše uvedeného zákona od r. 1998 soukromé taxační kanceláře. Pokračující rámcovou jednotu výstupů LHP dnes zajišťují počítačové programy vycházející z ověřených technologií. Navíc je jednotnost podpořena dotačním příspěvkem MZe na LHP vytvořeným v digitální podobě (D-LHP) v souladu s informačním standardem lesního hospodářství (IS LH).

OPRL vyhotovuje ÚHÚL pro Přírodní lesní oblasti a slouží mimo jiné jako podklad pro oblastně diferencované uplatňování státní lesnické politiky a jsou rámcovým doporučením pro zpracovatele vlastních LHP. Standardní sestavu OPRL dnes tvoří kromě textové části 10 druhů map, v měřítcích od 1:10000 do 1:50000. I zde byly použity zkušenosti z tvorby digitální technologie LHP.

"TOPOL" DIGITALIZACE GEOGRAFICKÝCH VRSTEV

Jak již bylo řečeno, pro editaci digitální podoby lesnických map se v našem oboru nejčastěji používá ryze Český produkt "TopoL". Při tvorbě nadstavby pro editaci byl vytknut cíl maximálně zjednodušit uživatelský přístup k obecným prostředkům TopoLu a zamezit nepřípustným operacím. Snahou bylo, aby obsluha u počítače na obrazovce viděla editované body, linie a plochy, tedy budoucí mapové dílo, již v takové podobě, v jaké se bude tisknout, resp. v takové podobě, v jaké jsou na pracovní mapě, ze které se prvky do počítače snímají. Současné lesnické mapy, LHP i OPRL, vznikají v počítači postupným překrýváním vrstev, (bloků). V každé vrstvě se mohou vyskytovat jak body, linie, plochy, tak i texty. Základní snahou bylo jednotné uspořádání dat, což umožnilo nejen automatizovat jednotlivé operace již při tvorbě jednotlivých vrstev, ale bylo to nutnou podmínkou i pro následné operace, např. pro poloautomatický tisk a převod dat do výměnného formátu IS LH.

Snaha po usnadnění práce na standardních a jednotných datech vede automaticky ke ztrátě určité "svobody" při vlastní tvorbě dat, na kterou jsme zvyklí z obecných programů. Pokud některý z uživatelů potřebuje rozšířit spektrum tvořených vrstev, je nutno tak učinit v obecném TopoLu, který slouží k editaci některých nestandardních vrstev a k přípravě rastrových podkladů pro vlastní editaci základního lesnického detailu. Zúžená možnost přístupu k parametrům systému a příslušných editačních operací je zdůvodněna sjednocením vytvářených dat, což úzce souvisí s jejich další užitnou hodnotou.

Při tvorbě D-LHP se postupnou vektorizací nad rastrem podkladových map, či ortofotosnímků a následným plochováním získají plochy základního rozdělení. Tyto plochy je nutno vyrovnat na známé výměry z pozemkové evidence. Mnozí větší vlastníci si dnes nechávají zdigitalizovat kromě lesnické situace i podkladové linie z katastrální mapy, které se sice do finální lesnické mapy obvykle netisknou, ale slouží k lepšímu přehledu o majetku. Veškerou databázi, která byla vyplněna již při základním rozdělení, program při snímání lesnického detailu automaticky načítá, čímž se velmi sníží možnost chyb. Automaticky se také provádí, v závislosti na technologii, přesun linií mezi vrstvami a další rutinní záležitosti. To vše umožňuje nadstavba TopoL "Terén". Pro aktualizaci lesnického detailu, zvláště tam, kde proběhla kalamita je opět vhodné využít leteckých snímků. Venkovní šetření se tak na těchto plochách značně urychlí. Po návratu venkovních pracovníků - taxátorů z terénu, nastane fáze doplňování zjištěného detailu do sítě základního rozdělení pomocí tabletu, nebo opět z rastrů. Postupně se zvektorizují všechny porostní skupiny v rámci jednotlivých oddělení, provede se zaplochování s následným vyrovnáním na již známé výměry oddělení, očíslují se plochy bezlesí a vytisknou se "prozatímní mapy" v měřítku 1:10000.

Následuje etapa kartografického zpracování. Toto se částečně provádí v obecném programu TopoL. Po dokončení této etapy je možno vytisknout porostní mapu v měřítku 1:10000. V počítači mezi tím po spojení mapových údajů s databází k jednotlivým porostním skupinám, zjištěným v terénu taxátorem, vzniká základ pro lesnický GIS - nová forma dat s ještě nedoceněnými možnostmi.

Součástí LHP jsou však i další mapy. Nad obrysovou mapou postupně vzniká obarvením ploch podle databázového atributu mapa porostní, doeditováním dalších vrstev mapa těžební, či mapa typologická, ke které je možno využít údaje z OPRL. Za použití této technologie je možno předat mapové náležitosti vlastníkovi lesa v prvním čtvrtletí prvního roku platnosti LHP.

Velkým problémem byly zpočátku při digitálním zpracování dat LHP hromadné mapové výstupy. Pro klasický offset jsou dnešní počty tištěných map malé a cena jedné mapy je tudíž značně vysoká. ÚHÚL používal v letech 1996-1997 elektrostatické plottery firmy OCE. V té době to byla jedna z mála cest, jak dosáhnout produkčního tisku s vodostálým a světlostálým výsledkem. Byly však velké problémy s ovládacím driverem i s kvalitou papíru. Dnes, v podmínkách soukromých taxačních kanceláří se jeví, jako nejlepší řešení moderní injetové plottery firmy Hewlett Packard.

"ORBIS MAPPER" - TISK MAP

Pokud je vše překontrolováno a opraveno, je možno přistoupit k tisku jednotlivých lesnických map. Pro tento účel je v našem oboru nejčastěji používaný počítačový program Orbis Mapper, který na základě příslušné šablony umožňuje automatické sestavování mapových kompozic pro jednotlivé druhy map. Program využívá ÚHÚL pro tisk map OPRL, ale i většina taxačních kanceláří pro tisk map LHP. I zde bylo základním cílem vyvinout prostředek, který maximálním způsobem usnadní vlastní přípravu tisku a kterým bude moci v základních rysech dosáhnout jednotnosti výstupů.

V zájmu jednotnosti bylo nutno stanovit i jistá pravidla v kladu map. V r. 1996 byl přijat v ÚHÚL jednotný klad lesnických map (tzv. Synkův klad), pro mapy 1:10000 (4 SMO). Pro OPRL bylo nutno klad rozšířit i pro mapy 1:25000 a 1:50000. Práce s tímto kladem se stala i součástí programu Orbis Mapper, který s klady automaticky pracuje.

Po obsluze programu Mapper je požadováno pouze zadání, ze kterých dat se tiskne, výběr tištěného prostoru (v daném kladu mapových listů) a určení druhu mapy (výběr šablony mapového listu). Pak již program zařídí vše sám. Odpadá tím složité skládání vrstev, je tím zajištěn jednotný klad v rámci celé ČR a vyřešil se tím i tisk tzv. "mimorámových údajů". Mimorámové údaje, kterými jsou např. klad SMO, hranice katastrů, hranice okresů, či čísla sousedních map a doprovodné texty, zpřehledňují celé mapové dílo a slouží k lepší orientaci na daném majetku. Program je doplňuje podle předem navolené šablony automaticky. Některé údaje se zobrazují zcela automaticky, jde zejména o sousední mapy a klad SMO, jiné se načítají z klasických "topolovských" vrstev, které je nutno předem vytvořit. Část vytištěných mapových listů se pro potřeby venkovního provozu dále upravuje. Slepují se do větších celků, lesnických úseků, či revírů a především se pro zvýšení životnosti pokrývají fólií.

ZÁVĚR

Přechod HÚL na novou technologii nebyl jednoduchou záležitostí. Svou dotační politikou a ustanovením komise pro informační standard v lesním hospodářství tuto novou podobu dat podporovalo však i MZe ČR. Lesnictví se tím v oboru informatiky dostalo ve srovnání s ostatními na velmi slušnou úroveň.

Tvorba LHP i ve své analogové podobě byla vždy důmyslně vypracovanou metodou sběru a zpracování informací. Vznik informatiky v českém lesnictví lze tedy hledat již v dobách, kdy na území sídla dnes světoznámé firmy Microsoft ve státě Washington na severozápadě USA byly neproniknutelné pralesy jedlovců, thují a douglasek a vládl zde legendární indiánský náčelník Seattle.

Na editační a tiskové počítačové programy navazují další, které umožňují digitálně zpracované mapy společně s numerickými údaji LHP obohatit o informace lesní hospodářské evidence (LHE) a využívat je jako GIS. Podobné systémy dnes všude na světě umožňují dělat řídícím pracovníkům rychlá a kvalifikovaná rozhodnutí. Lesnictví tak dnes má přes všechny peripetie ucelenou a v základech jednotnou technologii včetně programového vybavení pro sběr, tisk a využívání digitálních geografických dat.

Pozn.: Mapy k článku pocházejí z archivu ÚHÚL, firmy Lesprojekt východní Čechy, s. r. o. a Lesy České republiky, s. p.
Článek po odborné stránce redigovali: Ing. Josef Fryml a Ing. Petr Fencl.