Marián Šabo, Jozef Minár 

Práva vznikla na základe výsledkov rigoróznej práce a bola publikovaná v:

Šabo, M., Minár, J. 2015. Morfograficko-morfometrická typizácia Západných Karpát a Slovenska pre potreby geoekologických aplikácií. [Morphographic-morphometric typification of the Western Carpathians and Slovakia for geoecological application use]. In: Geomorphologia slovaca et bohemica. 2015, roč. 15, č. 2, s. 20-40. ISSN 1337-6799. Dostupná aj na na stiahnutie v .pdf

 

Abstract

In the contribution we present new comprehensive database of elementary topographic units for the territory of the Western Carpathians and Slovakia in the scale 1 : 100 000. The Western Carpathians cover the territory of Slovakia, Hungary, Austria, Czech Republic and Poland. In the first step we made morphographic-morphometric typification of study area, i.e. delimitation of morphographic types (plain, flat wold, rugged wold, flat highlands, rugged highlands, flat mountains rugged mountains and upper mountains). For the delimitation of spatial units we used expert method, i.e. visual detection of the most significant discontinuities in the image of morphometric characteristics (like expert division of objects from space and aerial photography). The units were typified on the basis of vertical dissection and drainage density. In the second step we made division more detailed by using of traditional geomorphological units. In the third step we computed set of morphometric variables (average altitude, vertical dissection, drainage density, slope gradient and aspect,) and other environmental characteristics (average annual precipitation, temperature, abundance of forest and farmland, etc.) for delimited units. Results can be used for the evaluation of particular landscape ecological characteristics (ecological stability, resistance, susceptibility, vulnerability, etc.), for the creation of territorial systems of ecological stability, natural hazard assessment, morphostructural analysis, analysis of barrier effect or availability analysis and another types of geographical, geoecological and geomorphological regionalizations.

Key words: Western Carpathians, morphographic-morphometric typification, vertical dissection, drainage density.

 Úvod

Pre štúdium vlastností krajiny využívame v geografii najčastejšie dva základné prístupy. Je to buď prístup založený na vnímaní vlastností krajiny ako poľa (kontinuálny model), na ktorom je založená všeobecná geomorfometria (Evans 1972, Krcho 1973) alebo objektovo orientovaný prístup (diskrétny model), ktorý popisuje špecifická geomorfometria. Prístup poľa vyjadruje vlastnosti geografickej sféry pomocou gridu, ktorý je charakterizovaný priestorovou spojitosťou (pre lepšie znázornenie hodnôt sa niekedy využívajú izolínie). Naproti tomu diskrétny model predstavuje súbor regiónov, vyčlenených podľa určitého klasifikačného kritéria. Hranice regiónov sú definované na základe priebehu najväčšej zmeny vybranej vlastnosti prírodného prostredia a regióny sa vyznačujú nespojitosťou, pričom je pravdepodobné, že na hraniciach sa mení charakter geografického prostredia. V určitej mierke a pre danú rozlišovaciu úroveň sú dané areály homogénne (majú vnútornú homogenitu). Ako hranicotvorný faktor sa vo fyzickej geografii najčastejšie volí georeliéf alebo určitá jeho vlastnosť pretože georeliéf má úzky vzťah s rôznymi endogénnymi aj exogénnymi procesmi.

Na základe objektovo orientovaného prístupu sme vytvorili databázu elementárnych prírodných jednotiek (prirodzených indivíduí) pre územie celých Západných Karpát v referenčnej mierke 1 : 100 000, ktorá môže byť využiteľná v geoekologických aplikáciách. Vyhraničené elementárne jednotky majú charakter tradičných morfografických typov georeliéfu. Sú to regióny s podobným vzhľadom metrikou a vplyvom georeliéfu na priebeh prírodných procesov.

Kvôli potrebe cezhraničného hodnotenia a rešpektovania prirodzených hraníc prírodného prostredia má databáza nadregionálny charakter a prekračuje umelé, administratívne hranice jedného štátu a zasahuje na územie Slovenska, Rakúska, Česka, Poľska a Maďarska. Bola vytvorená pre oblasť Západných Karpát v širokom slova zmysle, ktorých hranice boli definované v práci Minár et al. (2011) s okrajovou zónou 5 kilometrov. Aby mohla byť databáza využiteľná aj na analýzy vykonávané na území Slovenska, bolo navyše spracované aj celé územie Podunajskej a Východoslovenskej nížiny (obr. 1). Z databázy je možné vyselektovať akúkoľvek časť územia, bolo by však vhodné, aby vyrezané územie rešpektovalo hranice elementárnych jednotiek, aby tak nevznikali neprirodzené areály.

 

Teoretické a metodologické východiská

Z prác, ktoré sa venujú morfologicko-morfometrickej typizácií prevládajú dnes vo svetovej literatúre tie, ktoré využívajú automatizované postupy vykonávané v geografických informačných systémoch. Je to napr. práca autorov Dobos et al. (2007), v ktorej autori vyvinuli kvantitatívnu metódu na definovanie terénnych jednotiek. Vznikla tak databáza SOTER (World SOil and TERain Digital Database). Autori využili 4 základné vrstvy odvodené z DEM (nadmorská výška, sklon, vertikálna a horizontálna členitosť), ktorých kombináciou získali elementárne jednotky. Existuje však aj množstvo ďalších sofistikovanejších algoritmov na generovanie morfometrických objektov z DEM (Drăgut, Eisank 2011, Drăgut et al. 2011, Niekerk 2010, Hay et al. 2005, Macmillan et al. 2000, JASIEWICZ et al., 2014), interpretácia ich výsledkov však často nie je tak priamočiara ako pri jednoduchom využití základných drstnostných charakteristík georeliéfu.

V príspevku je prezentovaný výsledok jednoduchého expertného GIS-om podporovaného spôsobu segmentácie. Relevantné dátové vrstvy a to hlavne grid vertikálnej členitosti boli odvodené z DEM, aby sme tak v čo najväčšej miere eliminovali subjektivitu pri stanovovaní typov reliéfu. Pri vyhraničovaní priestorových jednotiek sme však použili expertnú metódu – vizuálnu detekciu najvýraznejších nespojitostí v obraze morfometrických charakteristík (obdoba expertného vyhraničovania objektov z kozmických a leteckých snímok). Takto vyčlenené jednotky (morfografické typy) však nie sú ideálne na použitie v detailnejších geokologických analýzach. Napr. morfografický typ rovina predstavoval na celom území len niekoľko plošne veľmi rozsiahlych areálov, pričom tieto zasahovali príliš hlboko do pohorí a mali veľmi úzky a pretiahnutý tvar. Kvôli tomuto sme morfografické typy detailnejšie rozčlenenili pomocou databázy tradičných geomorfologických jednotiek (na úrovni celkov a podcelkov), aby sme tak definovali individuálne jednotky, ktoré majú odlišný charakter ako zvyšné okolité územia (odstránenie výbežkov rovín z nížin až do kotlín). Porovnali sme celkové zastúpenie morfografických typov na území Slovenka, koeficient plošnej korelácie a vzťah geomorfologických jednotiek k morfografických typov s výsledkami prác: Mazúr (1980a) a Tremboš, Minár (2002). Posledným krokom metodického postupu bolo naplnenie databázy morfometrickými charakteristikami (priemerná nadmorská výška, vertikálna a horizontálna členitosť, sklon, orientácia, atď.) a inými charakteristikami prírodného prostredia (priemerný ročný úhrn zrážok, priemerná teplota vzduch, podiel poľnohospodárskej alebo lesnej pôdy, atď.).

Pokúsili sme sa takto nielen o priestorové rozšírenie, ale aj o vylepšenie tradičných prác, ktoré sa venovali členeniu georeliéfu Slovenska na základe vertikálnej členitosti. Prvou bola mapa Energie reliéfu (Mazúr 1980a; Mazúr, Mazúrová 1965), v ktorej boli areály definované na základe izolínií (izaritiema je čiara s rovnakou relatívnou výškou) reklasifikovaných hodnôt vertikálnej členitosti (vertikálna členitosť bola využitá ako hranicotvorný faktor). Takýmto spôsobom vyhraničené areály však nemajú prirodzené hranice. V mape Morfologicko-morfometrických typov reliéfu (Tremboš, Minár 2002) bola vertikálna členitosť využitá až ako charakterizačný faktor, t. j. autori najskôr definovali hranice elementárnych jednotiek pomocou najkontrastnejších reliéfových hrán (ako podklad slúžili analógové mapy v mierke 1 : 50 000) a následne areály charakterizovali vertikálnou členitosťou. Tento postup sme sa snažili objektivizovať s využitím GISov. Na rozdiel od analógových máp použitých v spomínaných prácach sme využili voľne dostupný digitálny model reliéfu SRTM (Jarvis et al. 2008). Postup z práce Tremboš, Minár, (2002) sme obohatili o charakteristiku vyhraničených areálov pomocou zonálnej štatistiky. Aj keď Mazúr, Mazúrová (1965) použili na výpočet vertikálnej členitosti analógové mapy mierke 1 : 25 000, ktoré sú presnejšie ako náš digitálny model, ich vyjadrenie vertikálnej členitosti je priestorovo menej homogénne. Prekryv kruhov, v ktorých sa počítala členitosť, bol totiž v práci Mazúr (1980a) relatívne malý. My sme použili výrazne väčší prekryv –  stredy kruhov, pre ktoré sa počítala vertikálna členitosť boli od seba vzdialené len 78 metrov. Získali sme tak oveľa viac  kontinuálny obraz  oproti práci Mazúr (1980a) charakteristickej skokovitými zmenami hodnôt členitosti.

Medzinárodnou geografickou úniou (in Bezvodová et al. 1985) boli na základe hodnôt vertikálnej členitosti definované tieto morfografické typy: rovina „plain“ (0 – 30 m), plochá pahorkatina „flat wold“ (31 – 75 m), členitá pahorkatina „rugged wold“ (76 – 150 m), plochá vrchovina „flat highlands“ (151 – 200 m), členitá vrchovina „rugged highlands“ (201 – 300 m), plochá hornatina „flat mountains“ (301 – 450 m), členitá hornatina „rugged mountains“ (451 – 600 m) a veľhornatina „upper mountains“ (viac ako 600 m).

Pre územie Slovenska je zaužívaná morfografická typizácia autorov Mazúr, Mazúrová (1965) resp. Lukniš (1972). Najväčší rozdiel v hodnotách vertikálnej členitosti jednotlivých morfografických typoch zaužívaných na území Slovenska oproti medzinárodnej klasifikácií sú hodnoty pre určenie pahorkatín. Na Slovensku je to rozpätie 31 – 100 m, pričom vo svete sa používa rozpätie 31 – 150 m. Rozpätie určil Mazúr, Mazúrová (1965) na základe zálomov na hodnotách sumačnej krivky vertikálnych členitostí pre územie Slovenska. V novšej klasifikácii sa Tremboš, Minár (2002) priklonili k medzinárodnej klasifikácií. v tejto práci sme sa však rozhodli použiť na Slovensku zaužívanejšiu klasifikáciu Mazúr, Mazúrová (1965).

Keďže študované územie zasahuje na územia piatich štátov, v ktorých sa využívajú rôzne súradnicové systémy, zvolili sme ako referenčný systém WGS 1984 UTM Zone 34N. Stredový pás zobrazenia pre tento systém prechádza približne stredom záujmového územia. Pre transformáciu dát zo systému S-JTSK (napr. máp Energie reliéfu, Morfologicko-morfometrické typy georeliéfu) sme využili v prostredí ArcGIS 9.3 transformačný kľúč 1 (Hrdina 1997).

Najdôležitejšou podkladovou vrstvou bol digitálny model reliéfu, ktorý sme získali z geoportálu CGIAR-CSI (http://srtm.csi.cgiar.org) (Consultative Group for International Agricultural Research – Consortium for Spatial Information), ktorý je poskytovateľom SRTM dát (Shuttle Radar Topographic Mission) vytvorených organizáciou NASA (National Aeronautics and Space Administration) (Jarvis et al. 2008). Digitálny model bol v rozlíšení 90 x 90 metrov a s vertikálnou odchýlkou menej ako 16 metrov. Dáta boli stiahnuté ako 4 datasety vo formáte GeoTiff a v súradnicovom systéme WGS84. Tieto sme exportovali do gridu a spojili pomocou funkcie Mosaic to New Raster (Data Management Tool – Raster – Raster Dataset – Mosaic to New Raster). Pri zmene súradnicového systému z WGS 1984 do rovinného systému WGS 1984 UTM Zone 34N (Data Management Tool – Projections and Transformations – Raster – Project Raster) došlo k zmene rozlíšenia na 78×78 metrov.

Keďže pri použití takto získaného a upraveného digitálneho modelu v procese automatického generovania údolníc (pre výpočet horizontálnej členitosti) dochádzalo k tvorbe zhlukov údolníc – ich  nereálnej siete (najmä zhlukovanie v rovinných územiach, priamočiare vodné toky, ktoré nerešpektujú predispozície reliéfu) digitálny model sme upravili, aby bol čo najviac hydrologicky korektný. Hydrologicky korektný model zaručuje, že sieť vodných tokov vytvorená nad týmto modelom bude konzistentná, vodné toky nebudú neprirodzene končiť v bezodtokových oblastiach (pokiaľ nie sú prirodzené) a nebude dochádzať k vytváraniu nereálnej siete. Na úpravu sme využili metódu Topo to raster (Spatial Analyst Tool – Interpolation – Topo to Raster), ktorá bola využitá napr. v prácach Šilhavý (2010) alebo  Hronček, Košický (2007). Do výpočtu sme zaradili body s hodnotami nadmorskej výšky a vrstevnice ktoré sme vytvorili z pôvodného digitálneho modelu (Conversion Tools – From Raster – Raster To Point a Spatial Analyst Tools – Surface – Contour). Ďalej bola pridaná sieť vodných tokov, ktorú sme získali z Catchment Database (Voght et al. 2007). Avšak ani touto úpravou sa nám nepodarilo odstrániť vznik nereálnej siete údolníc v rovinatých oblastiach (Podunajská a Východoslovenská nížina). Preto nebolo možné detailnejšie rozčleniť morfografický typ roviny pomocou hodnoty horizontálnej členitosti.

V samotnom procese vyhraničovania morfografických typov sme v prvom kroku nášho výsledného postupu získali z upraveného digitálneho modelu vrstevnice s rôznymi intervalom (10, 20 a 50 metrov). Pomocou nich sme mohli definovať hranice nespojitosti a najväčšej zmeny v charaktere georeliéfu (úpätnice a terénne hrany). V druhom kroku sme vytvorili grid vertikálnej členitosti, ktorý sme vypočítali pomocou nástroja Focal Statistic (Spatial Analyst Tools – Neighborhood) ako rozdiel najvyššej a najnižšej nadmorskej výšky pre kruh s priemerom 2 km, resp. 1 950 metrov (pri rozlíšení DMR 78 x 78 metrov sme použili pre definovanie daného priemeru 25 pixlov). Testovali sme aj použitie gridu vertikálnej členitosti vypočítaného pre priemery kruhov 1, 3, a 4 km, podobne ako v práci Mazúr, Mazúrová (1965). Potvrdili sa nám závery z danej práce, že použitie kruhu s priemerom 1 km pre sa javí ako najvhodnejšie pre vykreslenie menej členitejších území, ako sú roviny a pahorkatiny. Takéto nastavenie však splošťuje základnú vertikálnu členitosť územia Slovenska. Na modelovom území v okolí Turčianskej kotliny podľa tohto nastavenia prevládajú vyššie vrchoviny, pričom podľa Mazúr, Mazúrová (1965) aj Tremboš, Minár (2002) má územie charakter vyšších hornatín až veľhornatín. Pri použití kruhu s priemerov 3 a 4 km vznikali nedostatky opačného charakteru. Z celého územia sa takmer úplne vytratila kategória rovín a v ostatnom území prevládala kategória hornatín (nižších a vyšších) až veľhornatín. Ako najvhodnejšie sa preto javilo použitie priemeru 2 km, ktorý na jednej strane dovoľuje vyjadriť hrubé členenie územia do makroforiem, resp. základných typov reliéfu a na druhej strane umožňujú v odpovedajúcej miere znázorniť ich vnútornú rozmanitosť (obr. 2).

Sieť vodných tokov (Voght et al. 2007) sme využili pri vyhraničovaní rovín – nív, ktoré sa nachádzali v kotlinách. V prípadoch, keď podľa gridu vertikálnej členitosti už nešlo o rovinu, ale podľa priebehu vrstevníc a prítomnosti vodného toku sme dokázali určiť, že sa jedná o nivu širšiu ako 500 m zaradili sme ju do kategórie rovín. Vyhraničovanie ostatných morfografických jednotiek prebiehalo na základe expertného odhadu naložením vrstvy vertikálnej členitosti a vrstevníc, ktoré boli vygenerovné v niekoľkých intervaloch (10, 20, 50 a 100 metrov). Pokiaľ by jeden z faktorov bol braný ako hranicotvorný, napr. grid vertikálnej členitosti, mohli by sme získať areály, ktoré nerešpektujú prirodzený charakter ohraničenia jednotiek. Je to spôsobené aj tým, že sa pole hodnôt vertikálnej členitosti v niektorých miestach nemusí vyznačovať náhlymi zmenami a naše kategórie teda nemusia predstavovať prirodzené hranice (obr. 3). Minimálna šírka areálu bola stanovená na 500 metrov, minimálna veľkosť areálu bola stanovená na 2 km².

Výsledky práce a diskusia

Morfografická typizácia na základe vertikálnej členitosti

Typizácia jednotiek do morfografických typov prebiehala v prostredí ArcGIS pomocou nástrojov Zonálnej štatistiky (definovanie rozpätia, mediánu, priemernej hodnoty, najčastejšie sa vyskytujúcej hodnoty, atď.) na podklade nereklasifikovaného aj reklasifikovaného gridu vertikálnej členitosti. Jednotky patriace do kategórie rovín sme typizovali už pri vyčleňovaní, na základe priebehu vrstevníc (nivy) a prítomnosti vodného toku. Pomocou zonálnej štatistiky sme teda typizovali pahorkatiny, vrchoviny (nižšie a vyššie), hornatiny (nižšie a vyššie) a veľhornatiny. Pri typizácií sme narazili na niekoľko obmedzení, vyplývajúcich z použitia podkladových dát, ktoré sme mali k dispozícií. Pre územie Slovenska sme mali k dispozícií aj presnejšie podkladové vrstvy (napr. mapy v mierke 1 : 10 000), pomocou ktorých by sme vedeli lepšie identifikovať nivy (čím by sme vedeli detailnejšie rozdeliť roviny), nepoužili sme ich však preto, lebo pre ostatné územie neboli rovnocenné mapové podklady k dispozícií. Použili sme voľne prístupný DEM, ktorý bol homogénny pre celé územie, aj keď sme tak stratili časť informácie.

Prvé obmedzenie sa vzťahovalo na oblasť rovín (najmä Podunajská a Východoslovenská nížina), kde je DEM značne nepresný. Na týchto územiach nebolo možné detailnejšie rozčleniť roviny. Tremboš, Minár (2002) vo svoje práci v rámci rovín vyčlenili rovinné depresie (depresie na okraji agradačných valov veľkých riek, staré riečne ramená), nečlenené roviny (fluviálne nivné roviny) a horizontálne rozčlenené roviny (široké pásy meandrov a mŕtvych riečnych ramien pozdĺž väčších tokov). V tomto príspevku by sme roviny detailnejšie vedeli rozčleniť iba na základe ich mapových výstupov, prípadne detailnejších základných máp. Keďže sme rovnaké podklady nemali dostupné pre celé územie, tak sme k tomuto kroku nepristúpili. Ďalšie nepresnosti vznikali pri nivách v kotlinových oblastiach, ktoré sa vyznačovali atypickým tvarom (veľmi úzky, v jednom smere pretiahnutý a s malou rozlohou – do 5 km²). Takéto nivy patria do kategórie rovín, no podľa výpočtu vertikálnej členitosti sa tu roviny nevyskytujú. Je to spôsobené tým, že do výpočtu vertikálnej členitosti (kruh s priemerom 2 km) spadali aj okolité pohoria a preto hodnoty vertikálnej členitosti spadali do kategórie pahorkatín, vrchovín, v extrémnych prípadoch až hornatín. Väčšie nivy, ktoré patria do kategórie rovín (so šírkou minimálne 500 m) sme vyhraničovali na základe priebehu vrstevníc (terénne hrany a úpätnice) a prítomnosti vodného toku. Na základe rovnakého prístupu by sme takto mohli uvažovať aj nad vyhraničením rovín v pohoriach (napr. vrcholové časti), v tomto prípade bol pre nás smerodajný údaj prítomnosť vodného toku.

Typizácia pomocou nereklasifikovaného gridu vertikálnej členitosti

Testovali sme použitie nereklasifikovaného gridu vertikálnej členitosti (pôvodného), v ktorom neboli hodnoty reklasifikované do zaužívaných 7 tried. V tomto gride sa hodnoty vertikálnej členitosti pohybovali od 0 metrov (vodné plochy) po 1 133 metrov (obr. 4).

Výpočet priemerných hodnôt (Zonal Statistic) bol vypočítaný z gridu typu Integer (Spatial Analyst – Math – Integer). Vyskúšali sme niekoľko ukazovateľov ako napr. range (rozpätie), median (medián – stredná hodnota znaku), mean (priemerná hodnota) a majority (najčastejšia vyskytujúca sa hodnota). Priemerné hodnoty vertikálnej členitosti v každej jednotke vypočítané z pôvodného gridu sme reklasifikovali do zaužívaných tried podľa práce MazúaR, Mazúrová (1965) a vizuálne porovnali s mapou Energia reliéfu (Mazúr 1980a) a Morfologicko-morfometrickými typmi georeliéfu (Tremboš, Minár 2002). Najmenej sa zhodovalo vyjadrenie pomocou ukazovateľa range, pri ktorom väčšina študovaného územia spadala do kategórie vyšších vrchovín. Pri použití tohto ukazovateľa dosahovala vertikálna členitosť hodnoty od 10 m po 778 metrov, pri majority 0 – 735 m, pri mediáne 1 – 717 m, a pri priemere 7 – 720 metrov. Ukazovatele median, mean a majority priniesli približne rovnaké zastúpenie morfografických typov v študovanom území.

Typizácia pomocou reklasifikovaného gridu

Grid vertikálnej členitosti sme reklasifikovali do 7 zaužívaných tried podľa práce Mazúr, Mazúrová (1965). Každej triede sme priradili hodnotu od 1 po 7. Týmto sa nám podarilo odstrániť extrémne hodnoty vertikálnej členitosti v súbore dát. Pomocou zonálnej štatistiky sme vyjadrili pre každú jednotku rozpätie, medián, priemernú hodnotu a najčastejšie sa vyskytujúcu hodnotu. Typizácia pomocou každého ukazovateľa priniesla takmer rovnaké výsledky. Rozdiel v zaradení do jednotlivých kategórií sa vyskytol iba v niekoľkých ojedinelých jednotkách. Ako referenčný ukazovateľ pre zaradenie jednotiek do jednotlivých morfografických typov na základe vertikálnej členitosti sme zvolili ukazovateľ majority, teda najčastejšie sa vyskytujúcu hodnotu. Pri porovnaní s prácami Mazúr (1980a) a Tremboš, Minár (2002) je zrejmé, že na študovanom území sa takmer vytratila kategória veľhornatín. Príčinou je zrejme menej presný DEM, ktorý nedokázal zachytiť menší plošný rozsah plôch (pixlov), ktoré vo vrcholových častiach patrili do kategórie veľhornatín.

Morfografická typizácia na základe horizontálnej členitosti

Horizontálna členitosť ako ďalší typizačný prvok bola použitý aj v práci Tremboš, Minár (2002). Pomocou horizontálnej členitosti sme chceli detailnejšie rozdeliť jednotlivé morfografické typy typizované v prvok kroku na základe vertikálnej členitosti. Horizontálnu členitosť sme definovali ako dĺžku údolníc (v km) na plochu elementárnej jednotky (km²). Údolnice sme automaticky vygenerovali z upraveného DEM v prostredí ArcGIS a nástrojov Hydrology Toolset. Problematike automatického generovania údolníc sa venuje veľa autorov, využili sme najmä práce Jedlička, Mentlík 2002; Jedlička, Sládek 2009, Jedlička 2010, Šilhavý 2010 alebo Šinka 2008. V rámci Hydrology toolset sme využili nástroje Sink na identifikáciu priehlbín, bezodtokových oblasti, zníženín alebo depresií, nástroj Fill, ktorý takéto priehlbiny vypĺňa, Flow Direction, ktorý určuje smer prúdenia a Flow Accumulation určujúci akumuláciu prietoku, t.j. určí pre každú bunku koľko do nej vteká ostatných buniek. Vodný tok sa určí pomocou minimálnej, tzv. prahovej hodnoty. Čím je menšia, tým je sieť vodných tokov podrobnejšia a naopak. Táto prahová hodnota závisí od charakteru územia. V práci Jedlička, Sládek (2009) použili autori pre Fatransko-Turčiansky región prahovú hodnotu 205 buniek, čo predstavovalo prispievajúcu plochu 0,15 km². Na našom území sme experimentovali s rôznymi hodnotami (0,15; 0,30; 0,45 a 0,60 km²), nakoniec sme zvolili veľkosť prispievajúcej plochy 0,45 km² a prahovú hodnotu 75. Údolnice v rastri boli definované ta, že sme im priradili hodnotu 1 a ostatným bunkám hodnotu NoData. Do vektorovej podoby sme grid vodných tokov previedli pomocou nástroja Stream to featureDefinovanie. Pre vyjadrenie dĺžky údolníc v jednotke sme využili nástroj Spatial Join (Analysis Tools – Everlay) s prienikom líniovej vrstvy údolníc a polygónovej vrstvy elementárnych jednotiek (Analysis Tools – Everlay – Intersect). Týmto sme rozsekli vodné toky hranicami jednotiek. Dĺžku jednotlivých úsekov sme vypočítali pomocou nástroja Calculate Geometry. Vrstvy sme spojili nástrojom Spatial Join s použitím týchto nastavení: target = polygon, joined = line, join one to one method. Pre input Field Map of Join Features definujeme po pravom kliknutí na myš merge rules (sum) a v match options definujeme contain. Tento príkaz spočíta dĺžku úsekov, ktoré sa nachádzajú v danom polygóne.

Aj keď sme použili upravený DEM, ktorý by mal byť hydrologicky korektný, v rovinatých územiach ako je Podunajská a Východoslovenská nížina stále vznikali nepresnosti vo vygenerovanej siete údolníc (vznik zhlukov a nereálnej siete vodných tokov).

Kvôli tomuto sme horizontálnou členitosťou netypizovali roviny. V Mazúrových prácach (Mazúr 1974, Mazúr 1980b) autor definoval 5 stupňov horizontálnej členitosti (0,0 – 0,49; 0,50 – 1,25; 1,26 – 1,75; 1,76 – 2,50; >2,50), Tremboš (1994) definoval 6 kategórií (0,00; 0,01 – 0,50; 0,51 – 1,25; 1,26 – 1,75; 1,76 – 2,50; >2,50). V príspevku sme nepoužili konkrétne intervaly, pretože hodnoty sú ovplyvnené dolinovou sieťou, ktorá vstupuje do výpočtu. Hodnoty vertikálne členitosti vypočítané pomocou nášho postupu sa pohybovali v rozmedzí od 0 – 3,74 km/km². Znázornenie hodnôt v celom území do piatich tried zobrazuje obr. 5.

Finálna morfografická typizácia Západných Karpát

Pre definovanie mofrografického typu každej jednotky na základe vertikálnej členitosti sme použili štatistický ukazovateľ „majority“ (najčastejšie sa vyskytujúca hodnota) vypočítaný z reklasifikovaného gridu. Na území Západných Karpát majú roviny, pahorkatiny, nižšie vrchoviny a vyššie vrchoviny približne rovnaké percentuálne zastúpenie plochy (22,8%; 24,1%; 21,1%; a 21,3%), nižšie hornatiny zaberajú 8,9 %, vyššia hornatiny 1,5% a veľhornatiny len 0,2%).

Morfografické typy definované vertikálnou členitosťou sme na základe hodnôt horizontálnej členitosti rozdelili do troch tried pomocou metódy kvantilov (netypizovali sme typy roviny a veľhornatiny). Do každej triedy bolo zaradených rovnaký počet jednotiek, ktoré však mali mierne odlišné zastúpenie plochy. Napr. pri pahorkatinách tvoria pahorkatiny so slabou horizontálnou členitosťou 29.5 % plochy, so strednou 42,4 % a silnou 28,1 % plochy, pri nižších vrchovinách zaberajú jednotky so slabou horizontálnou členitosťou 28.8 %, so strednou 42,5 % a so silnou 28,7 %. Hodnoty pre ostatné morfografické typy sú uvedené v tab. 1. Obr. 6 a 7 predstavuje rozloženie morfografických typov na území Západných Karpát spolu s definovaním jednotlivých tried vertikálnej členitosti.

 

Analýza morfografických typov

Pre územie Slovenska sme porovnali výsledky morfografickej typizácie s výsledkami prác Mazúr, Mazúrová, (1965) a Tremboš, Minár (2002). Aj keď sú v metodikách všetkých troch prác menšie rozdiely, výsledné informácie o priestorovom rozložení morfografických typoch by však mali byť rovnaké. Mazúr, Mazúrová (1965) používajú vertikálnu členitosť ako hranicotvorný faktor, Tremboš, Minár (2002) ako charakterizačný prvok. Aj intervaly vertikálnej členitosti sú mierne odlišné. V analýze sme použili na reklasifikáciu gridu vertikálnej členitosti intervaly zhodné s prácou Mazúr, Mazúrová (1965). Tremboš, Minár (2002) definovali pahorkatiny vertikálnou členitosťou v rozmedzí 31 – 140 metrov (nie 31 – 100 m ako v práci Mazúr, Mazúrová 1965), vrchoviny v rozmedzí 141 – 310 m, pričom Mazúr, Mazúrová (1965) ich rozdelili na nižšie vrchoviny (101 – 180 m) a vyššie vrchoviny (181 – 310 m) (tab. 2). Pri analýze sme dve kategórie vrchovín zlúčili do jednej aby sme tak dostali čo najpodobnejšie rozpätie.

 

Celkové zastúpenie na území Slovenska

Porovnávali sme celkovú rozlohu morfografických typov georeliéfu na území Slovenska (tab. 2). Najväčšie rozdiely môžeme pozorovať pri kategórií pahorkatín. U práci Mazúr (1980a) predstavujú 18,4 % rozlohy, v našej práci 15,8 % a v práci Tremboš, Minár (2002) až 31,2 %, čo je spôsobené hlavne väčším rozpätím vertikálnej členitosti. Pokiaľ spočítame rozlohu nižších a vyšších vrchovín v práci Mazúr (1980a) dostaneme hodnotu 37,9 %, v našej práci 42,5 % a v práci Tremboš, Minár (2002) iba 25,2 %. Menšie zastúpenie vrchovín v práci Tremboš, Minár (2002) je spôsobené nižším rozpätím tohto morfografického typu v porovnaní s našimi výsledkami alebo prácou Mazúr (1980a). V prípade, že spojíme morfografický typ rovina s vrchovinami (resp. nižšími a vyššími vrchovinami) dostaneme vo všetkých troch prácach rovnaké rozpätie (31 – 310 m). Rozloha takto definovaného typu je takmer rovnaká, čo poukazuje na metodologickú jednotnosť všetkých troch prác (naše výsledky: 58,3%, Mazúr 1980a: 56,3% a Tremboš, Minár 2002: 56,4%). V našich výsledkoch pozorujme menšie zastúpenie plochy pri vyšších hornatinách, ktoré tvoria podľa Mazúra (1980a) a práce Tremboš, Minár (2002) zaberajú približne rovnakú plochu (4,7 % a 4,2 %), pričom v našej práci zaberá táto kategória iba 2,9 % plochy územia Slovenska. Menšie zastúpenie v našej typizácií majú aj veľhornatiny (0,5 %), v práci  Mazúr (1980a) predstavujú 1,7 % plochy územia a v práci Tremboš, Minár (2002) 2,1 % plochy.

Koeficient plošnej korelácie

Na porovnanie výsledkov našej klasifikácie s výsledkami z prác Mazúr (1980a) a Tremboš, Minár (2002) sme použili koeficient plošnej korelácie (CLC – Coefficient of Areal Correspondence (Hanzalová et al. 2007), ktorý je založený na prekryvnej analýze. Areál_A predstavuje plochu areálu z prvej vrstvy, bez jeho prekryvu s areálom z druhej vrstvy. Areál_B plochu areálu z druhej vrstvy bez jeho prekryvu z prvej vrstvy a Areál_C plochu areálu vzniknutého prienikom (prekryv) oboch vrstiev. Hodnoty tohto parametra sa pohybujú v rozmedzí od 0 (najmenšia korelácia) po 1 (najväčšia korelácia) a sú počítané podľa nasledovného vzorca:

CAC = Areál_C / (Areál_A + Areál_B + Areál_C)

Prienik sme vyjadrili pomocou nástroja Union (Spatial Analyst) pri použití ktorého obsahuje nová vrstva všetky kombinácie vstupných vrstiev. Vypočítali sme zastúpenie jednotlivých typov areálov (Areál_A, Areál_B, Areál_C) (tab.3).

Koeficient plošnej korelácie je najnižší v kategórií veľhornatín. Prekryv nami vyčlenených veľhornatín s prácou Tremboš, Minár (2002) dosahuje hodnotu 0,23 a prekryv s prácou Mazúr (1980a) 0,24. V kategórií vyšších hornatín je prekryv s prácou Tremboš, Minár (2002) 0,27 a s prácou Mazúr (1980a) len 0,22. Najvyšší prienik nastal pri rovinách, kde v prenik s prácou Tremboš, Minár (2002) nadobúda hodnotu 0,78 a s rovinami vyčlenenými v práci Mazúr (1980a) hodnotu 0,71 (tab. 3). Podobne ako pri analýze celkového zastúpenia predpokladáme silný prienik v prípade spojenia kategórie pohorkatín a vrchovín.

Vzťah geomorfologických jednotiek a morfografických typov

Analyzovali sme tie geomorfologické jednotky, ktoré v názve obsahujú morfografický typ pahorkatina alebo vrchovina (Cerová, Kysucká, Laborecká, Ľubovnianska, Ondavská, Oravská, Podbeskydská, Revúcka, Šarišská a Turzovská vrchovina a Bodvianska, Chvojnícka, Myjavská, Podunajská a Východoslovenská pahorkatina). Analýza bola robená na úrovni celkov, t. j. napr. v prípade Podunajskej pahorkatiny boli zahrnuté aj podcelky Nitrianska alebo Žitavská niva.

Vychádzali sme z geomorfologického členenia Slovenska (Mazúr, Lukniš 1978), v ktorom autori rozčlenili územie Slovenska do povrchových jednotiek ako neopakovateľných indivíduí na základe komplexného vnímania reliéfu a syntézy poznatkov v danom období. Porovnávali sme priestorové zastúpenie morfografických typov (teda kategórií vertikálnej členitosti) definovaných podľa našej práce, práce Tremboš, Minár (2002) a Mazúr (1980a). Nepredpokladali sme, že by mal mať každý celok 100% zastúpenie morfografického typu, ktorý je v jeho názve, daná kategória by však mala prevládať.

Pri analýze vrchovín sme v našom prípade a u Mazúra (1980a) spojili kategóriu nižších (101 – 180 m) a vyšších (181 – 310 m) vrchovín do jednej (s hodnotu vertikálnej členitosti 101 – 310 m), pretože v práci Tremboš, Minár (2002) kategória vrchovín nie je rozdelená a je definovaná vertikálnou členitosťou v rozmedzí 141 – 310 m. Pri väčšine celkov môžeme konštatovať, že priestorový výskyt vrchovín v našom príspevku a v práci Mazúr (1980a) zväčša koreluje s názvami geomorfologických jednotiek avšak v práci Tremboš, Minár (2002) morfografický typ vrchovina s názvami celkov zväčša nekoreluje. Je to evidentne dané iným výškovým rozpätím vrchovín v práci Tremboš, Minár (2002). Napr. u Šarišskej vrchoviny  je podľa tohto príspevku a práce Mazúr (1980a) zastúpenie vrchovín takmer 100 %, v práci Tremboš, Minár (2002)  len 50 % (podobne je to aj pri Turzovskej, Podbeskydskej a Cerovej vrchovine). Približne rovnaké zastúpenie morfografického typu vrchovín (80%) v rámci všetkých troch typizácií sledujeme iba pri Ľubovnianskej vrchovine (82 %). Žiadny celok nemá podľa práce Tremboš, Minár (2002)  väčšie zastúpenie vrchovín ako podľa našich výsledkov, prípadne podľa práce Mazúr (1980a) (tab. 4 a obr. 8).

Pri pahorkatinách sledujeme opačný trend. A to taký, že podľa práce Tremboš, Minár (2002) zvyčajne zaznamenávame väčší podiel pahorkatín v jednotke ako v našich výsledok, prípade podľa práce Mazúr (1980a), čo je opäť spôsobené najmä iným rozpätím hodnôt vertikálnej členitosti. Napr. pri Myjavskej pahorkatine je rozdiel najväčší (90 % zastúpenie podľa Tremboš, Minár 2002, 33 % podľa našej klasifikácie a 26 % podľa Mazúr 1980a). Podobne ja to aj pri Bodvianskej pahorkatine. Rovnaké zastúpenie podľa všetkých troch autorov má napr. Chvojnícka pahorkatina (71 %). Zastúpenie pahorkatín na Podunajskej pahorkatine je tiež približne rovnaké (50 %) (tab. 4 a obr. 8).

Analýzou vzťahu názvov geomorfologických jednotiek a kategórií vertikálnej členitosti, ktoré by ich mali tvoriť sme chceli poukázať na to, že morfografická typizácia sa dá použiť pri revízií názvoslovia geomorfologických jednotiek. Na problém nesúladu názvov geomorfologických celkov (v tomto prípade pahorkatín a vrchovín), v ktorých by mal prevládať daný morfografický typ sa môžeme pozerať z dvoch rôznych pohľadov. Ak nastane nesúlad, môžeme si povedať, že nesprávne sú názvy jednotiek, alebo že nesprávne sú definované hodnoty vertikálnej členitosti, ktoré definujú morfografický typ. Keďže Mazúr (1980a) bol autor morfografickej typizácie a aj jedným z autorov geomorfologického názvoslovia súlad názvov a typov sa dá logicky predpokladať. V prípade vrchovín je tento súlad zrejmý (takmer všetky jednotky majú viac ako 70 % zastúpenie vrchovín podľa Mazúr (1980a) i nášej typizácie), pri pahorkatinách je výrazný nesúlad iba v prípade Myjavskej pahorkatiny, ktorú tvorí podľa Mazúr (1980a) len 34 % pahorkatín a podľa našich výsledkov dokonca len 27% pahorkatín. V práci Tremboš, Minár (2002) pozorujeme (vzhľadom na iné definičné hodnoty) systematicky podhodnotené zastúpenie vrchovín, na druhej strane výraznejšie zastúpenie pahorkatín je tu adekvátne názvom najmä Bodvianskej a Myjavskej  pahorkatiny.

Rozčlenenie areálov

Morfografické typy nie sú vždy vhodné na použitie v geoekologických aplikáciách ako databáza elementárnych jednotiek. Rozčleňovali sme roviny, pri ktorých nastávajú dva problémy. Buď zaberajú jednotky veľmi rozsiahle územia (napr. na Podunajskej a Východoslovenskej nížine), alebo zasahujú hlboko do pohorí vo forme úzkych pretiahnutých areálov (najmä údolie Váhu, a Hrona). Je to spôsobené na jednej strane nepresným DEM a následným nepresným výpočtom gridu vertikálnej členitosti (grid nebol dostatočne detailný v rovinatých územiach). Aby sme získali databázu vhodnejšiu pre geoekologické analýzy, bolo potrebné tieto areály ďalej rozčleniť (individualizovať regióny). Ako najvhodnejšie sa zdalo použitie databázy geomorfologických jednotiek jednotlivých štátov. Geomorfologické členenie je typ regionalizácie reliéfu, ktoré je najviac zaužívané aj v okolitých krajinách a je v stredných mierkach často využívané ako databáza elementárnych jednotiek pre rôzne geoekologické aplikácie. Ako klasifikačné kritérium pri vyčleňovaní geomorfologických jednotiek nie je zvyčajne zvolené jedno kritérium, ale súbor viacerých (hovoríme vtedy o syntéze poznatkov v čase vyčleňovania).

Pre územie Slovenska bolo geomorfologické členenie vykonané autormi Mazúr a Lukniš (MAZÚR, Lukniš 1978), ktorí sa snažili o vymedzenie povrchových jednotiek ako neopakovateľných indivíduí na základe komplexného vnímania reliéfu. Vychádzali z analytickej regionalizácie s cieľom klasifikovať a vymedziť geomorfologické povrchy ako neopakovateľné indivíduá do taxonomického systému. Individualita každého prvku tohto systému je daná jeho tvarovou náplňou a polohou. Finálnej fáze vymedzenia geomorfologických indivíduí predchádzala objektivizačná operácia, ktorou bola typizácia. Je to proces symplifikácie a generalizácie, ktorý umožňuje objektivizáciu diferenciačných kritérií a triedenie povrchov na báze klasifikačných princípov. Ako klasifikačné kritéria pre určenie hraníc geomorfologických jednotiek boli použité rôzne líniové rozhrania: úpätnice, doliny, terénne hrany, prielazy, priehyby, ako aj iné morfoštruktúrne a morfoskulptúrne línie. V príspevku sme využili toto členenie, ktoré je v súčasnosti dostupné aj v digitálnej podobe v referenčnej mierke 1 : 500 000 (Urbánek et al. 2009). Pre územie Českej republiky sme vychádzali z geomorfologického členenia Balatka (1972), ktoré bolo zdigitalizované do mierky 1 : 100 000 v práci Utíkalová (2001). Pre územie Maďarska sme mali k dispozícií geomorfologické členenie spracované autorom Pécsi (Pécsi 1970). Pre územie Poľska sme využili mapu fyzickogeografických regiónov Poľska (Kondrackij 1978). Dáta sú dostupné na serveri Poľského geologického inštitútu. Tieto sme v programe Corel Draw zjednotili do jednej rastrovej vrstvy, ktorú sme zdigitalizovali. Pre územie Rakúska sa nám geomorfologické členenie nepodarilo získať, ide však o plošne zanedbateľné územie.

Pomocou naloženia hraníc geomorfologockých jednotiek a morfografických typov sme snažili zosúladiť priebeh hraníc nami vyčlenených morfografických typov s geomorfologickými jednotkami na úrovni celkov, príp. podcelkov. Je to spôsob verifikácie, zahustenia a dočistenia databázy, pretože geomorfologické jednotky využívajú pri svojom členení komplexné vlastnosti georeliéfu a preto by hranice mali byť približne rovnaké. Pokiaľ nenastala zmena v charaktere vrstevníc alebo vertikálnej členitosti, snažili sme sa pri rovinách hranice morfografických typov zjednotiť s geomorfologickými jednotkami (obr. 9).

Charakteristika elementárnych jednotiek

Vyjadrenie fyzickogeografických charakteristík (zvyčajne ako priemerných hodnôt v elementárnej jednotke) môže slúžiť napr. na hodnotenie prírodných hrozieb a rizík (Šabo et al. 2012), prípadne môže byť databáza využitá v rôznych geoekologických aplikáciách. V príspevku sme mapovo vyjadrili iba niektoré fyzickogeografické charaketeristiky, ostatné sú súčasťou databázy.

Hodnoty vertikálnej členitosti boli použité ako jeden z hranicotvorných faktorov pri vyčleňovaní morfografických typov a taktiež ako charakterizačný prvok v morfografickej typizácií. Priemerné hodnoty vertikálnej členitosti v elementárnych jednotkách sa pohybujú v rozmedzí od 0 po 735 metrov (vypočítané z gridu pomocou štatistického ukazovateľa majority). Hodnoty horizontálnej členitosti (obr. 5) sa na území pohybovali v rozmedzí od 0 – 3,74 km/km². Boli použité pri morfografickej typizácií, no kvôli nepresnému výpočtu údolníc z DEM sme ich nepoužili pre typizáciu rovín. Hodnoty absolútnej nadmorskej výšky sa v krajine prejavujú najmä cez vplyv na klímu, vegetáciu a ostatné geografické zložky. Nadmorskú výšku sme vypočítali z DEM a vyjadrili ako priemernú hodnotu pre každý elementárny areál (v m n m.). Hodnoty sme reklasifikovali podľa práce Lukniš (1972), kvôli porovnaniu percentuálneho zastúpenia plochy jednotlivých kategórií (nížina, nízka vysočina, stredovysočina, vysoká vysočina) na území Slovenska. Plocha jednotlivých kategórií (tab. 5) je pre Slovensko v našej analýze  takmer rovnaká ako v práci Lukniš (1972), nevyskytli sa žiadne extrémne rozdiely.

Nekvalitné mapové výstupy z práce Lukniš (1972) nám nedovolovali analyzovať aj priestorový prekryv. Sklon v smere spádnice určuje okamžitú intenzitu gravitačne podmienených geomorfologických procesov. Od jeho hodnoty závisí normálová sila, pritláčajúca hmotnú časticu (balvan, sneh…) k povrchu svahu a tým zvyšujúca silu trenia pri jej pohybe po ňom (so zväčšovaním sa sklonu svahu sa zmenšuje), ako i sila, pôsobiaca v smere sklonu svahu proti stabilite častice a indukujúca jej pohyb nadol (zväčšuje sa so zväčšeným sklonom). Sklon má teda vplyv na celý rad procesov, ktoré sa v krajine odohrávajú. Na vyjadrenie priemerného sklonu v elementárnej jednotke sme použili nástroj Slope (Spatial Analyst Tools – Surface). Takéto vyjadrenie môže znamenať, že vo vnútri areálu sa môžu vyskytovať aj plochy s odlišným sklonom. Pre grafické vyjadrenie vypočítaných hodnôt sme použili škálu ktorá sa podľa práce Lacika (1999) využíva v prácach komplexného geografického alebo environmentálneho charakteru: 1. stupeň: 0° – 3°; 2. stupeň: 4° – 7°; 3. stupeň: 8° – 12°; 4. stupeň: 13° – 18°; 5. stupeň: 19° – 45° a 6. stupeň: nad 46° (obr. 10).

Hodnoty orientácie (vypočítané ako priemerné hodnoty v rámci jednotky) majú veľký význam z hľadiska pôsobenia usmernených procesov v krajine. Hlavne príjem priameho slnečného žiarenia (bezprostredne ovplyvňuje napr. rýchlosť procesov zvetrávania) a pôsobenie prevládajúcich vetrov sú silne ovplyvnené orientáciou georeliéfu voči svetovým stranám ako i sklonom georeliéfu. Význam orientácie pritom zväčša stúpa so zväčšovaním sklonu georeliéfu. Podiel lesa a podiel poľnohospodárskej pôdy ovplyvňuje rôzne geomorfologické procesy. Les svojou ochranou funkciou zabraňuje vzniku vodnej erózie pôdy, veternej erózií, povodňovej hrozbe. Areály s vysokým zastúpením poľnohospodárskej pôdy na druhej strane tieto procesy urýchľujú. Percentuálny podiel lesa a poľnohospodárskej pôdy v elementárnej jednotke sme vyjadrili pomocou dát z Corine Land Cover (Corine…, 2010). Európska Environmentálna agentúra poskytuje dáta v rastrovej podobe s rozlíšením 100 x 100 metrov. Na prvej úrovni je definovaných 5 tried krajinnej pokrývky na druhej 15 a tretej 44. Z dát sme vyčlenili na prvej úrovni Lesné a poloprírodné areály a na druhej úrovni lesy spolu s krovinami a trávnatými porastmi. Raster sme upravili tak, že sme týmto areálom priradili hodnotu 100, ostatným areálom 0 a pomocou zonálnej štatistiky sme vypočítali percentuálne zastúpenie lesa v každej jednotke (obr. 11).

Na vypočítanie podielu poľnohospodárskej pôdy sme použili kategóriu poľnohospodárske areály (1. úroveň), pod ktorú patria: orná pôda, trvalé plodiny, areály tráva a heterogénne poľnohospodárske areály. Úhrn zrážok a teplotu vzduchu sme získali z databázy WorldClim (Hijmans et al. 2005), kde sú dáta dostupné vo forme gridu s rozlíšením 1 x 1 km a vyjadrené ako priemerné mesačné teploty a úhrny zrážok za obdobie rokov 1950 – 2000. Pomocou nástroja Raster Calculator sme vypočítali priemerné ročné hodnoty. V záujmovom území sa priemerná ročná teplota pohybu v rozmedzí -2,7° − 11,3°C a priemerný ročný úhrn zrážok v intervale 509 – 1 760 mm (obr. 12).

Priemerné hodnoty vodnej erózie pôdy v elementárnych jednotkách sme získali z programu PESERA (Pan European Soil Erosion Risk Assesment). Na vyjadrenie veľkosti vodnej erózie pôdy bol použitý fyzikálne a priestorovo založený model, ktorý kombinoval vplyv klímy (denné merania zrážok, teploty a potenciálnej evapotranspirácie z programu MARS), pôdnych pomerov (erodovateľnosť pôdy, retenčná kapacita z Európskej pôdnej databázy a vrstva krajinnej pokrývky z Corine Land Cover) a topografie (Kirkby et al. 2004). Vodná erózia je vyjadrená v t.ha.rok^-1. Na študovanom území sa hodnoty pohybovali v rozmedzí 0 – 33 t.ha.rok^-1 (obr. 13).

Priemerné hodnoty makroseizmickej intenzity sme získali z programu GSHAP (Global Seismic Hazard Assessment Program) (Giardini et al. 1999), v rámci ktorého boli dostupné v hodnotách špičkového zrýchlenia na skalnom podloží. Keďže pre naše územie sa častejšie využíva makroseizmická intenzita previedli sme pôvodné hodnoty do stupnice MSK. Detailnejší popis tohto metodického postupuje je uvedený v práci Šabo (2012). Hodnoty sa pohybujú v rozmedzí 0 – 7,6 ° MSK (obr. 14).

Percentuálny podiel svahových deformácií bol použitý v práci (Šabo et al. 2012) na vyjadrenie hrozby svahových deformácií (obr. 15), ktoré sú v študovanom území pomerne rozšírené a predstavujú veľkú hrozbu. Vychádzali sme z predpokladu, že areály s najvyššou koncentráciou svahových deformácií sú najnáchylnejšie na ich vznik aj v budúcnosti. Pre tento účel sme spojili národné databázy svahových deformácií a následne sme vyjadrili ich plochu na plochu elementárnej jednotky (Šabo et al. 2012, Holec et al. 2013).

Percentuálny podiel lavínových dráh sme na území Slovenska vyjadrili pomocou databázy lavínových dráh (Žiak 2012), na území Poľska sme použil zvektorizovanú mapu lavínových dráh autorky Marie Klapowej (KlapowA 1969). V práci Šabo et al. (2012) bola takýmto spôsobom vyjadrená hrozba snehových lavín.

Záver

Vytvorená databáza morfografických typov obsahuje takmer 3 100 areálov. Databáza elementárnych jednotiek, ktorá vznikla jej detailnejším rozčlenením pomocou geomorfologického členenia obsahuje viac ako 3 500 jednotiek pri celkovej ploche územia 105 000 km². Hranica Západných Karpát bola definovaná na základe práce Minár et al. (2011). Kvôli celistvosti databázy pre územie Slovenska sme doplnili aj územie Podunajskej a Východoslovenskej roviny. Študované územie teda zaberá územie Slovenska ale aj časť Poľska, Česka, Maďarska a Rakúska.

Na vytvorenie databázy elementárnych jednotiek pre územie Západných Karpát sme v príspevku použili manuálny, ale GIS-om podporovaný spôsob segmentácie. Regióny sa vyznačujú podobným vzhľadom, metrikou a vplyvom georeliéfu na priebeh prírodných procesov.  V prvom kroku bola uskutočnená morfologicko-morfometrickú typizáciu územia do siedmich typov: rovina, pahorkatina, nižšia vrchovina, vyššia vrchovina, nižšia hornatina, vyššia hornatina a veľhornatina. Pri samotnom vyhraničovaní priestorových jednotiek sme použili expertnú metódu – vizuálnu detekciu najvýraznejších nespojitostí v obraze morfometrických charakteristík (obdoba expertného vyhraničovania objektov z kozmických a leteckých snímok). Relevantné dátové vrstvy a hlavne grid vertikálnej členitosti boli odvodené z DEM, aby sme tak v čo najväčšej miere eliminovali subjektivitu pri stanovovaní morfografických typov.

Pri typizácií morfografických jednotiek na základe vertikálnej členitosti sme testovali použitie niekoľkých štatistických ukazovateľov (rozpätie, stredná, priemerná, najčastejšia hodnota) vypočítaných z reklasifikovaného, prípadne nereklasifikovaného gridu. Ako referenčný ukazovateľ sme použili najčastejšie sa vyskytujúcu sa hodnotu vypočítanú z reklasifikovaného gridu. Roviny sme definovali už pri vyčleňovaní areálov na základe prítomnosti vodného toku a rovinatého charakteru územia odčítaného na základe priebehu vrstevníc. Konfrontovali sme výsledky s tými prácami, z ktorých metodických postupov sme vychádzali a boli spracované pre naše územie. Teda s mapou Morfolgicko-morfometrických typov georeliéfu (Tremboš, Minár 2002) a mapou Energia reliéfu (Mazúr, Mazúrová 1965 a Mazúr 1980a). V práci Tremboš, Minár (2002) bola vertikálna členitosť použitá ako charakterizačný prvok, v práci Mazúr, Mazúrová (1965) a Mazúr (1980a) ako hranicotvorný prvok, podstatnú informáciu o morfografických typoch na území Slovenska by však obe práce mali mať rovnakú. Porovnávali sme celkové zastúpenie a koeficient plošnej korelácie. Celkové zastúpenie je takmer totožné, rozdiely vznikali pri pahorkatinách a vrchovinách, pri ktorých Tremboš, Minár (2002) používa iné definičné rozpätie. Pri analýze plošnej korelácie bol prienik plôch u všetkých troch prác takmer rovnaký.

Takto vyčlenené typologické jednotky nie sú optimálne pre geoekologické aplikácie, pretože roviny tvoria plošne rozsiahle areály a zasahujú hlboko do pohorí v podobe úzkych, jednostranne pretiahnutých areálov. Rozčlenili sme ich preto pomocou databázy tradičných geomorfologických jednotiek a následne sme jednotky charakterizovali celým radom fyzickogeografických charakteristík (vertikálna členitosť, nadmorská výška, sklon, orientácia, podiel lesa a poľnohospodárskej pôdy, priemerný úhrn zrážok a teploty vzduchu, priemerné hodnoty vodnej erózie pôdy, makroseizmickej intenzity, percentuálny podiel svahových deformácií a lavínových dráh).

Databáza môže byť využiteľná na hodnotenie krajinnoekologických vlastností (ekologickej stability, únosnosti, citlivosti, zraniteľnosti a pod.), pri tvorbe územných systémov ekologickej stability, hodnotení prírodných hrozieb, morfoštruktúrnej analýze, analýza bariérového efektu, prípadne analýze dostupnosti. Tak isto môže byť využitá pri regionalizáciách rôzneho typu (geografická, geoekologická, geomorfologická). Referenčná mierka pre použitie databázy je 1 : 100 000.

Prvá verzia databázy bola použitá na syntetické hodnotenie prírodných hrozieb a rizík v oblasti Západných Karpát (Šabo 2012, Šabo et al. 2012). V týchto prácach bolo nutné vytvoriť databázu elementárnych jednotiek slúžiacu ako zjednocujúci prvok pre vyjadrenie čiastkových prírodných hrozieb (hrozba zemetrasenia, hrozba svahových pohybov, špecifické hrozby krasovej krajiny, hrozba snehových lavín, hrozba vodnej erózie pôdy, povodňová hrozba a hrozba silných vetrov) a v konečnom dôsledku aj pre definovanie hrozbových regiónov v procese syntetického hodnotenia. V elementárnych jednotkách boli vyjadrené priemerné hodnoty ukazovateľov, ktoré determinujú vznik prírodnej hrozby (napr. % zastúpenie plochy lavínových dráh, ktoré určuje lavínovú hrozbu), pretože vyhraničené jednotky sú v danej mierke za homogénne a teda rovnako náchylné na vznik hrozieb.

Možnosti využitie databázy pre regionalizačné účely, napr. pre úpravu geomorfologického názvoslovia sme načrtli v časti príspevku, v ktorej sme zhodnotili percentuálny podiel pahorkatín a vrchovín v geomorfologických jednotkách, ktoré vo svojom názve obsahujú daný typ (napr. Podunajská a Východoslovenská pahorkatiny, Šarišská, Laborecká vrchovina).

POĎAKOVANIE

Tento príspevok bol podporený Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. APVV-0625-11

LITERATÚRA

• BALATKA, B., CZUDEK, T., DEMEK, J., IVAN, A., KOUSAL, J., LOUČKOVÁ, J., PANOŠ, V., SLÁDEK, J., STEHLÍK, O., ŠTECL, O. 1971. Regional division of the relief of the Czech Socialist Republic. Map in scale 1:500 000. Appendix. In: Studia geographica 23, Československá akademie věd, Geografický ústav, Brno, 1972.
• BEZVODOVÁ, B., DEMEK, J., ZEMAN, A. 1985. Metody kvarterně geologického a geomorfologického výzkumu. Praha : Stát. pedag. naklad., 1985. 211 s. – skriptá.
• Corine Land Cover 2000 raster data (version 13). 2010. The European Topic Centre on Land Use and Spatial Information, European Environment Agency. Dostupné na internete: http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/corine-land-cover-2000-raster (citované 20.05.2010).
• DOBOS, E., DAROUSSIN, J., MONTANARELLA. 2007. A Quantitative Procedure for Building Physiographic Units for the European SOTER Database. In: Digital Terrain Modelling: Development and Applications in a Policy Support Environment. Springer Berlin Heidelberg, s. 227-258.
• DRĂGUT, L., EISANK, C. 2011. Object representations at multiple scales from digital elevation models. In: Geomorphology 129. 2011, s. 183-189.
• DRĂGUT, L., EISANK, C., STRASSER, T. 2011. Local varience for multi-scale analysis in geomorphometry. In: Geomorphology 130. 2011, s. 162-172.
• EVANS, I. S. 1972. General geomorphometry, derivates of altitude and descriptive statistics. In: Spatial Analyst in Geomorphology. London: Methuen, s. 17-90.
• GIARDINI, D., GRÜNTHAL, G., SHEDLOCK, K., ZHANG, P. 1999. The GSHAP Global Seismic Hazard Map. In: Annali di Geofisica 42 (6), 1999, s. 1225-1228. Dostupné na internete: http://www.seismo.ethz.ch/static/GSHAP/global/global.html (citované 01.02.2011).
• HANZALOVÁ, M., HORÁK, J., HALOUNOVÁ, L., ŽIDEK, D., HELLER, J. 2007. Překryvné analýzy rastrových dat typu využití a prekryvu území. In: GIS Ostrava 2007, s. 153-164.
• HAY, J. G., CASTILLA, G., WULDER, A. M., RUIZ, R. J. 2005. An automated object-based approach for the multiscale image segmentation of forest scenes. In: International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 7. 2005, s. 339–359.
• HIJMANS, J. R., CAMERON, E. S., PARRA, L. J., JONES, G. P., JARVIS, A. 2005. Very high resolution interpolated climate surface for global land areas. In: International Journal of Climatology, 25, 2005, s. 1965-1978.
• HOLEC, J., BEDNARIK, M., ŠABO, M., MINÁR, J., YILMAZ, I., MARSCHALKO, M. 2013. A small-scale landslide susceptibility assessment for the territory of Western Carpathians. In: Natural Hazards, Vol. 69, Issue 1, 2013, s. 1081-1107.
• HRONČEK, S., KOŠICKÝ, D. 2007. Záverečná správa DMR20-SK_1 (online), (citované 10.6.2011). Dostupné na internete: <http://www.esprit-bs.sk/stranka_data/subory/dem-zaverecna-sprava.pdf>.
• HRDINA, Z. 1997. Transformace souřadnic ze systému WGS-84 do systému S-JTSK. Praha : České Vysoké učení technické, Fakulta elektrotechnická, Katedra radioelektroniky, 1997. 21 s. – Vysokoškolské skriptá. Dostupné na: http://www.geospeleos.com/Mapovani/index.htm (citované 14.04.2010).
• JARVIS, A., REUTER, H.I., NELSON, A., GUEVARA, E. 2008. Hole-filled SRTM for the globe Version 4, available from the CGIAR-CSI SRTM 90m Database: http://srtm.csi.cgiar.org (citované 01.09.2010).
• JASIEWICZ, J., NETZEL, P. & STEPINSKI, T. F. 2014. Landscape similarity, retrieval, and machine mapping of physiographic units. In: Geomorphology. 221, 104-112. ISSN 0169-555X.
• JEDLIČKA, K. 2010. Geomorfologický informační systém. Hornicko-geologická fakulta, Institut geoinformatiky Ostrava. 2010. 148 s. – Dizertačná práca.
• JEDLIČKA, K., MENTLÍK, P. 2002. Hydrologická analýza a výpočet základních morfometrických charakteristík povodí s využitím GIS. In: Sborník Geoinformatika z XX. Zjazdu ČGS v Ústí nad Labem 2002. Ed.: Balej, M., Oršulák, T., Ústí nad Labem. 2002, s. 46-58. ISBN 80-7044-410-X.
• JEDLIČKA, K., SLÁDEK, J. 2009. Automatization of the base surface delimitation – Case Study in Fatransko-Turčiansky region. In: Geomorfologický sborník 8. Brno: Tribun EU s.r.o., 2009. ISBN 978-80-7399-746-5.
• KIRKBY, M.J., JONES, R.J.A., IRVINE, B., GOBIN, A, GOVERS, G., CERDAN, O., VAN ROMPAEY, A.J.J., LE BISSONNAIS, Y., DAROUSSIN, J., KING, D., NTANARELLA, L., GRIMM, M., VIEILLEFONT, V., PUIGDEFABREGAS, J., OER, M., KOSMAS, C., YASSOGLOU, N., TSARA, M., MANTEL, S., VAN LYNDEN, G.J. AND HUTING, J. 2004. Pan-European Soil Erosion Risk Assessment: The PESERA Map, Version 1 October 2003. Explanation of Special Publication Ispra 2004 No.73 (S.P.I.04.73). European Soil Bureau Research Report No.16, EUR 21176, 18pp. and 1 map in ISO B1 format. Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg.
• KŁAPOWA, M. 1969. Obserwacje snieznych lawin w Tatrach. Wierchy 38, 1969, s. 137–154.
  KONDRACKI, J. 1978. Physical Geography of Poland. Panstwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa.
• KRCHO, J. 1973. Morphometric analysis of relief on the basis of geometric aspect of field theory. In: Acta geographica Universitatis Comenianae. Seria Geographico-physica 1, s. 7-233.
• LACIKA, J. 1999. Geomorfológia – Návody na cvičenia. Zvolen : Vydavateľstvo Technickej Univerzity vo Zvolene. 1999. 67 s. – Vysokoškolské skriptá.
• LUKNIŠ, M. 1972. Reliéf. In: Slovensko 2 : Príroda. Ved. red. M. Lukniš. Bratislava : Obzor, 1972, s. 124-203.
• MACMILLAN, A. R., PETTAPIECE, W. W., NOLAN, C. S., GODDARD, W. T. 2000. A generic procedure for automatically segmenting landforms into landform elements using DEMs, heuristic rules and fuzzy logic. In: Fuzzy Sets and Systems 113. 2000, s. 81-109.
• MAZÚR, E. 1974. Horizontálna členitosť reliéfu Slovenska. In: Geografický časopis, roč. 26, 1974, č. 4, s.353-358.
• MAZÚR, E. 1980 (a). Energia reliéfu 1:750 000. In: Atlas SSR. Bratislava : Slovenská akadémia vied; Slovenský úrad geodézie a kartografie, 1980, s. 42-43.
• MAZÚR, E. 1980 (b). Horizontálna členitosť reliéfu 1 : 750 000. In: Atlas SSR. Bratislava : Slovenská akadémia vied; Slovenský úrad geodézie a kartografie, 1980, s. 42-43.
• MAZÚR, E., LUKNIŠ, M. 1978. Regionálne geomorfologické členenie Slovenskej Socialistickej republiky. In: Geografický časopis, roč. 30, 1978, č. 2, s. 101-125.
• MAZÚR, E., MAZÚROVÁ, V. 1965. Mapa relatívnej výškovej členitosti Slovenska a možnosti jej použitia pre geografickú rajonizáciu. In: Geografický časopis, roč. XVII, 1965, č. 1, s. 3-18.
• MINÁR, J. 2009. Geografické polia a priestorová organizácia krajiny (pokus o vyjasňovanie základných konceptov). In: Geografický časopis, Vol. 61, No. 3, 2009, s. 179-198.
• MINÁR, J., BIELIK, M., KOVÁČ, M., PLAŠIENKA, D., BARKA, I., STANKOVIANSKY, M., ZEYEN, H. 2011. New morphostructural subdivision of the Western Carpathians: An approach integrating geodynamics into targeted morphometric analysisanalysis. In: Tectonophysics, Vol. 502, No. 1-2, 2011, s. 158-174. ISSN 0040-1951.
• MINÁR, J., EVANS, S. I. 2008. Elementary forms for land surface segmentation: The theoretical basis of terrain analysis and geomorphological mapping. In: Geomorphology 98 (2008), s. 236-259.
• NIEKERK, VAN A. A comparison of land unit delineation techniques for land evaluation in the Western Cape, South Africa. In: Land Use Policy 27. 2010, s. 937-945.
• PÉCSI, M. 1970. Geomorphological regions of Hungary. In: Studies in Geography in Hungary, Vol. 6. Budapest : Geographical Research Institute, Hungarian Academy of Science. 1970. 45 s.
• ŠABO, M. 2012. Syntetické hodnotenie prírodných hrozieb a rizík v oblasti Západných Karpát. Bratislava : Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta, Katedra fyzickej geografie a geoekológie, 2012. 131 s. – Dizertačná práca.
• ŠABO, M., MINÁR, J., HOLEC, J., ŽIAK, M.. 2012. Syntetické hodnotenie vybraných prírodných hrozieb v oblasti Západných Karpát – prvé priblíženie., In: Geografický časopis, roč. 64, 2012, č. 4, s. 335-355. ISSN 1335-1257.
• ŠILHAVÝ, J. 2010. Hydrologické analýzy v distribuovaném prostředí. Západočská Univerzita v Plzni. Fakulta Aplikovaných věd. 85s. – Diplomová práca.
• ŠINKA, K., 2008. Aplikácie geografických informačných systémoch v pozemkových úpravách – erózne a hydrologické modelovania. In: 15 rokov vojenskej geografie na Slovensku (zborník z konferencie, Podbanské, 13.-14.8.2008). Dostupné na internete: http://www.topu. mil.sk/15011/ (citované 15.8.2011).
• TREMBOŠ, P. 1994. Morfometrická typizácia georeliéfu Slovenska pre aplikované účely. In: Acta Facultatis rerum naturalium Universitatis Comenianae, Geographica, Nr. 35, Bratislava : Slovenské pedagogické nakladateľstvo, 1994, s. 129-137.
• TREMBOŠ, P., MINÁR, J. 2002. Morfologicko-morfometrické typy reliéfu 1 : 500 000. In: Atlas krajiny Slovenskej republiky. Bratislava : Ministerstvo životného prostredia SR; Banská Bystrica : Slovenská agentúra životného prostredia, 2002, s. 90-91.
• URBÁNE K, J., BETÁK, J., JÁKAL, J., LACIKA, J., NOVOTNÝ, J. 2009. Regional geomorphological division of Slovakia: Old problem in new perspective. In: Geographia Slovaca, roč. 26, 2009, s. 237-259.
• UTÍKALOVÁ, J. 2001. Vektorizace autorských originálů geomorfologického členění České republiky v měřítku 1:100 000. In: Kartografické listy, č. 9, 2001, s. 73-77.
• VOGT, J., SOILLE, P., JAGER DE A., RIMAVIČIŪTÍM E., WEHL, W., FOISNEAU, S., BÓDIS, K., DUSART, J., PARRACHINI, L. M., HAASTRUP, P., BAMPS, C. 2007. A pan-Europe River and Catchment Database. JRC Reference Reports. ISBN 978-92-79-06941-3. (citované 15.4.2010) Dostupné na internete:
  <http://publications. jrc.ec.europa.eu/repository/handle/111111111/430>.
• ŽIAK, M. 2012. Lavínová hrozba, bilancia energie a hmoty vo vysokohorskom prostredí. Bratislava : Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta, Katedra fyzickej geografie a geoekológie, 2012. – Dizertačná práca (manuskript).