Kvalifikovaně provozované a využívané závlahy eliminují negativní dopady nedostatku srážek a jejich nevhodného rozdělení v průběhu roku na zemědělskou produkci. Jsou proto jedinou spolehlivou pojistkou zemědělců proti nepříznivým účinkům klimatického sucha a předpokladem pro stabilizaci výnosů polních plodin na úrovni dosahované ve srážkově nejpříznivějších letech. V tržní ekonomice má stabilita výnosů velký význam z hlediska dodavatelsko-odběratelských vztahů. Producent s nestabilními výnosy je pro odběratele nespolehlivý. Stabilizační funkci závlah jednoznačně prokazují výsledky polních pokusů a provozních šetření provedených řadou odborníků v uplynulých letech.

Jedním z důležitých předpokladů pro kvalifikované řízení provozu a exploatace závlahových soustav je správně založený a vedený informační systém. Jeho základem je podle Slavíka a kol. (2001) primární evidence potřebných údajů, jakými jsou :

1. vlastnosti jednotlivých zavlažovaných pozemků - polí, tj. zejména :

• výměra, tvar, případné překážky,
• hydropedologické vlastnosti půd a z toho odvozené směrné velikosti účinných závlahových dávek,
• pěstovaná plodina, její vláhová potřeba,
• rozmístění plodin ve vztahu k situaci trubní sítě,

2. kapacita trubních řadů, tj. závazný povolený maximální odběr závlahové vody z trubního řadu (l.s^-1) a zajištěný tlak v kritickém místě odběru (MPa) pro sledovaný pozemek,
3. hydrotechnické parametry a prostorové uspořádání stavby, povolený odběr závlahové vody ze zdroje, charakteristiky čerpadel, kapacita zásobních nádrží, apod.
4. provozní parametry a počty používaného závlahového detailu,
5. údaje pro stanovení závlahového režimu - meteorologické prvky v hodnoceném období a území,
6. evidence o provedených závlahových dávkách (zavlažená plocha, spotřebované množství vody) a přehled o odběru vody z vodního zdroje,
7. spotřeba el. energie.

Základním předpokladem účinné a přitom hospodárné a životnímu prostředí neškodné závlahy je odborné řízení závlahového režimu. Řízením závlahového režimu se rozumí stanovení optimální velikosti závlahové dávky a termínu jejího dodání. Z údajů publikovaných v časopisu Amerického sdružení zemědělských inženýrů (ASAE) je zřejmé, že správným řízením závlahy lze snížit spotřebu závlahové vody až o 60 %. Optimalizace spotřeby vody pro závlahy je důležitá z hlediska rentability závlah a minimalizace vyplavování dusičnanů, reziduí pesticidů a jiných cizorodých látek do podzemních vod. Velký význam má zejména v oblastech s deficitními vodními zdroji. V budoucnosti může výrazně narůst v důsledku realizace predikovaných změn klimatu.

Při řízení závlahového režimu je vedle aktuální meteorologické situace, která je dominantní, dále zohledňován druh pěstované plodiny, vodní režim půd a technický způsob realizace závlahy. Pro rozsáhlejší závlahové systémy (se zavlažovanými plochami v řádu stovek hektarů) lze s výhodou pro distribuci provozu závlah využít technik geografického informačního systému (GIS), doplněných metodami výpočtu deficitu půdní vláhy či evapotranspirace plodin.

Vzorový projekt založení a vedení GIS v závlahách byl v roce 2003 zpracován pro závlahovou soustavu Zemědělského obchodního sdružení (ZOS) Kačina o výměře zavlažovatelné plochy 371ha závlahy. Tento projekt je založen na struktuře datového modelu podle koncepce Informačního systému hydromelioračních staveb - ISHMS (Kulhavý Z., Hodovský J. a kol., 2002b). Struktura dat ISHMS ošetřuje územní podklady o existujících hydromelioračních systémech. Správcem informační báze je Zemědělská vodohospodářská správa (ZVHS). Vytvoření plnohodnotného ISHMS zahrnuje několik fází digitalizace podkladů. K úvodní fázi přistoupila ZVHS v roce 2002, kdy zahájila digitalizaci mapových zákresů (v měřítku 1:10 000 resp. 1:5 000). Realizaci následujících fází, v nichž tématika hydromeliorací byla rozpracována pro podporu rozhodovacích činností ve vodním hospodářství v regionálním měřítku i pro účely údržby a provozu v měřítku místním, uvádíme na příkladu drenážních systémů (Eichler J., Kulhavý Z., 2001). Následuje aplikace zpracování tématiky závlahových staveb – jde o funkční příklad pro konkrétního uživatele (ZOS Kačina). Rozsah zpracování reflektoval požadavky praxe a posloužil k ověření funkčnosti v několikaměsíčním zkušebním provozu.

Pro účely řízení provozu závlah jsou digitalizované mapové podklady ZVHS doplněny o obecné topografické informace a o speciální hydrologická, vodohospodářská a zemědělsko-hospodářská témata. Podrobnost zpracování závlahové stavby odpovídá prováděcí projektové dokumentaci. Lokalizace jednotlivých geografických objektů je provedena geodetickým zaměřením aparaturou GPS (globální polohový systém využívající družicovou navigaci) v kombinaci s ortorektifikovanými leteckými snímky, pořízenými u Českého úřadu zeměměřičského a katastrálního.

Předložená práce je výstupem etapy řešení výzkumného záměru (VÚMOP MZE-M07-99-01-14) “Racionální systémy využívání závlah a optimalizace závlahového zemědělství” za rok 2003. Hlavní pozornost je v tomto výstupu věnována rozšíření možností využití nástrojů GIS pro řízení provozu a exploatace závlah. Z metod řízení závlahového režimu, z nichž každá má určité výhody a nevýhody, byla vybrána poměrně jednoduchá metoda - metoda ideálních srážek (Klatt, 1958). Metoda poskytuje prostor pro dokumentaci možnosti využití dnes již dostupných digitálních podkladů a algoritmizace jejich zpracování při popisu různorodosti krajinného prostředí s cílem diferencovat podmínky uplatnění (efektivity) závlah. Na tomto principu byl vytvořen rámec pracovního prostředí. Rozpracování dalších metod stanovení vláhového deficitu a tedy aktuální potřeby zavlažování, které významně závisí na vybavenosti zemědělce měřícími systémy, lze pak vkládat do vytvořené koncepce IS uplatněním příslušného výpočtového postupu. Provozní kritéria, tj. rutinní užívání technologií GIS v zemědělské praxi, jsou zohledněna orientací na mapový server. Ten využívá standardní softwarové prostředí, sloužící k práci s Internetem, který se jako perspektivní a universální nástroj začleňuje do běžného života a veřejnost získává velmi rychle základní dovednosti práce v tomto prostředí. Popsané řešení navíc obsahuje implicitně prostředky pro práci v podnikových sítích, což umožňuje snadné sdílení informací a jejich správu. Jde o významný přínos podobně založených řešení, který se projevuje zejména finanční nenáročností. Mapový server (včetně užívaných databází) je přitom instalován na jediném PC a ostatní účastníci se připojují pomocí standardního Internetového prohlížeče (a tyto databáze případně ve vzdáleném přístupu spravují – viz programy Common Gateway Interface - CGI).

Geografické informační systémy jsou vhodným nástrojem pro přehledné zobrazení prostorových informací, neboť poskytují podklady o poloze daného objektu (stavby), s vymezením jeho plošného či liniového rozsahu. Při založení a vedení informačního systému (IS), je prostředí GIS vhodným rozšiřujícím nástrojem k poskytování informací i o technických parametrech, aktuálním stavu, o vlastnických vztazích, o využívání pozemku, atd. Systémy GIS vyhovují současným nárokům na rychlost a komplexnost poskytování informací. Jednou z aplikací je i předložené zpracování řízení provozu závlah.

Efektivní řízení závlah předpokládá disponovat takovými podklady, které aktuálně v prostoru a čase s dostatečnou vypovídací schopností informují o vláhových potřebách pěstovaných plodin a nabízí technické prostředky tyto potřeby pokrýt. Vláhová potřeba plodin je z pohledu závlah jedním z nejdůležitějších podkladů. Pro její stanovení se používá řada metod, které jsou prvotně závislé na technickém řešení monitoringu zavlažované oblasti.

Meteorologické podklady jsou základním podkladem, při jejichž zohlednění lze již uplatnit některé z jednodušších metod řízení závlah – uplatňují se srážky a teplota vzduchu. Meteorologická situace musí být popisována sítí monitorovacích stanic, majících přímý vztah k závlahové soustavě (např. vlastní srážkoměrná síť, doplněná měřením teploty a vlhkosti vzduchu). Pro podrobnější (a vodohospodářsky efektivnější) systémy řízení závlah je třeba síť rozšířit o monitoring energetických toků (radiační složky bilance Slunečního záření, rychlosti větru a zejména pak bilanci energie porostu v konkrétních podmínkách). Při složitějším monitoringu lze obtížně představit obecně platné řešení, neboť návrh jeho struktury odráží místní specifika, ekonomické možnosti, v neposlední řadě i lidský potenciál při zacházení (údržbě a kontrolách) se složitějšími technickými systémy.

Vedle meteorologických podkladů existuje soubor základních informací, které popisují přírodní prostředí (krajinu) souborem parametrů zpravidla s obecnou platností. Jde o vyjádření morfologie terénu (vrstevnice, svahová orientace a z nich odvozené výšky, svažitosti atd.), půdních vlastností, vodohospodářských podmínek (hydrografická síť, hydrologické podmínky, zdroje závlahové vody, další vodohospodářské systémy), zemědělské podmínky (využití území, pěstované plodiny, velikost a tvar pozemků) a o celou řadu dalších speciálních charakteristik, umožňujících provádět srovnání, bilanční výpočty apod. Výběr se musí zaměřit na informace podstatné, ovlivňující evapotranspiraci jako složku hydrologické bilance, jejíž zohlednění v systému řízení provozu závlah zvyšuje spolehlivost stanovení vláhových potřeb, umožňuje jejich prostorovou diferenciaci a celkově tak zvyšuje efektivitu řízení provozu závlah. Potenciál uplatnění těchto podkladů nástroji GIS je dokumentován v tomto výstupu, neboť v dosavadní praxi se mohl uplatňovat jen obtížně s ohledem na převahu písemných podkladů. Nástroje GIS umožňují provádět průnik informačních vrstev a to současně s podkládáním např. mapovými díly či ortofotosnímky zvyšuje jejich přehlednost.

Posledním článkem v plánu řízení závlah jsou hydrotechnické parametry stavby a organizace provozu. Tyto prvky jsou jednoznačně závislé na polohových dispozicích. K jejichž znázornění lze prostředí GIS úspěšně využívat (informace o ploše, vzdálenostech, kapacitních možnostech trubních systémů atd.).

Předpoklady využívání GIS se v dosavadním pojetí opírají o soubor kvalifikovaných činností, které vykonává správce informačního systému (profesí informatik), resp. uživatel, u něhož se však předpokládá relativně vysoká znalost SW prostředí. Výhodou takového řešení je značná operativnost využití GIS, nevýhodou jsou vysoké personální a finanční nároky (pořizovací náklady – použití universálního, avšak drahého SW, i náklady provozní – mzdy kvalifikované pracovní síly). Vzhledem ke skutečnosti, že práce v zemědělství jsou vázány na snadno geograficky vymezené a dlouhodobě relativně stabilní objekty – pozemky, stavby a technologická zařízení (např. odvodnění, závlahy), lze vytvořit nástroji GIS model území, který bude vyhovovat použití po dostatečně dlouhou dobu. Zpracování takového modelu bude úkolem specializované organizace. Časově se naopak dynamicky mění charakteristiky těchto geografických objektů (parcel, honů), což lze ošetřit správou navázaných databází. Tyto operace lze zajistit buď svépomocí (např. v běžném kancelářském prostředí – např. MS Excel), nebo účelově navrženými programy, které komunikují s uživatelem vhodně volenými dialogy a data aktualizují regulérními (bezkolizními) databázovými operacemi. Rizika zhroucení databází zmírní nastavení programového prostředí IS, kontroly zadávaných či editovaných položek apod.

Návrh koncepce využití GIS pro popsané účely při minimálních nárocích na finanční zdroje a s využitím základních znalostí uživatele PC s běžným kancelářským vybavením SW se dělí do dvou částí:

- návrh datového prostředí včetně rámce uživatelského vybavení (tj. popis témat GIS, výpočtových metod a vstupně-výstupních operací),

- rozbor realizačních možností GIS pomocí mapového serveru s ohledem na minimalizaci nákladů pořizovacích i provozních.

Návrh koncepce bude orientován na řízení provozu závlah, současně však bude podporovat související činnosti v zemědělství při evidenci pozemků a při běžných agrotechnických činnostech. Návrhem universálního mapového prostředí se vytvoří podmínky pro každodenní využívání jednotných pracovních nástrojů, což zvýší mimo jiné i možnosti uplatnění náročnějších metod řízení závlahového provozu.

Byly vymezeny následující podmínky, které podporují realizovatelnost IS:

- nízké pořizovací a provozní náklady,

- standardnost řešení pro typ běžného uživatele, seznámeného se základy obsluhy PC (Windows, MS Office),

- universálnost pro přidružené činnosti v zemědělství (evidence půdy a s půdou souvisejících hospodářských operací a technických opatření - plánovaných či realizovaných).

Prostorová lokalizace při správě územně orientovaných dat je ošetřena technologiemi GIS. Navržené řešení využívá struktury datového modelu ISHMS (objekty a databáze). Pod pojmem GIS rozumíme jednak ‘technologii‘, tj. prostředky nevyhnutelné k realizaci a pro provoz aplikací (hardware, software), jednak jako ‘aplikace‘, tj. informační systém geografického typu, který je součástí nástrojů správy informací tématu hydromeliorací. Uplatnění nachází i při vizualizaci témat jednak v části pořizování dat (digitalizace, naplňování databází a verifikaci) – to vše lze pojmenovat jako “vnitřní uplatnění”. Možné je však jeho využití i při zveřejňování dat mapovým serverem pomocí Internetu či intranetu (podnikové sítě) – uplatnění GIS “navenek”. Současně slouží GIS jako sjednocující prvek mezi různými geograficky orientovanými informačními systémy. Prostorové vazby jsou zprostředkovány zobrazením v souřadnicovém systému Jednotné trigonometrické sítě katastrální (S-JTSK).

Pro zlepšení orientace v území jsou využita obecná topografická témata (obce, hydrografická síť, správní členění) včetně leteckých ortofotosnímků.

Zvolené řešení GIS je založeno na systému ArcView, v němž jsou vytvářeny mapové podklady (export do formátu shapefile). ArcView zde slouží pouze k přípravě a zpracování mapových podkladů, které jsou následně předány a využity mapovým serverem. Vzhledem k tomu, že jde o cenově náročný SW, vyžadující kvalifikovanou obsluhu, předpokládá se, že bude využíván pouze v období budování IS (např. zadáním prací specializované organizaci).

Provozní řešení je založeno na síťové aplikaci CGI mapového serveru MapServer – university Minnesota http://mapserver.gis.umn.edu. Toto řešení umožňuje provoz na jednom počítači, nebo v intranetové síti zemědělského podniku s definovanými přístupovými právy při správě obsahu databází (možné je i zveřejnění na Internetu, což se však pro dané typy aplikací nepředpokládá). Výhodou použití tohoto typu mapového serveru jsou minimální pořizovací náklady (zde se jedná o freeware – program je poskytován po registraci zdarma). Individuálně programované uživatelské rozhraní podporuje aktualizaci meteorologických dat, volbu způsobu a inicializaci výpočtu vláhové potřeby pěstovaných plodin, plánování vhodných termínů agrotechnických operací s ohledem na ochranu životního prostředí (zakomponování tzv. nitrátové směrnice). Aktualizace podkladů se provádí změnou obsahu databází příslušných geografických objektů a realizací výpočtových operací nad těmito databázemi.

Výsledkem podrobného zpracování závlahové soustavy jsou:

- obecné topografické vrstvy (sídla, lesní pozemky, komunikace, hydrografická síť a vodní nádrže, rozvodnice, výškopis z map 1:10 000, hranice KÚ, klady mapových listů, černobílé ortofotomapy, mapy evidence nemovitostí a katastrální mapy)

- odvozená témata (využití území, svažitostí, svahové orientace a elevace konstruované z digitálního modelu terénu)

- půdní mapy (bonitované půdní ekologické jednotky, hlavní půdní jednotky, půdní subtypy) a z nich odvozené vlastnosti (rychlost infiltrace srážkových vod do půdy, půdotvorný substrát, erozní ohroženost a vymezení záplavových oblastí)

- zemědělské podklady (hranice hospodářských honů, rozpracování nitrátové směrnice na jednotlivé pozemky – tj. aplikační pásma a termíny zákazu hnojení)

- vodohospodářská témata (existence plošného odvodnění a odvodňovací příkopy s evidenčními údaji, zavlažovatelné plochy, síť meteorologických a hydrologických měření)

- tématika závlah v podrobnosti odpovídající potřebám pro řízení provozu byla zpracována jednak digitalizací prováděcích projektů, jednak doplňujícím průzkumem a geodetickým zaměřením (hydranty, odběrná místa, čerpací stanice, vodní nádrže, trasy závlahového potrubí, zavlažovatelné plochy s řešením přenosného detailu závlahy atd.). Aktuální potřeba závlah pro jednotlivé pozemky je rozpracována v úvodním projektu podle metody ideálních srážek.

Polygony závlah, odvodnění a liniové prvky hlavních melioračních zařízení byly digitalizovány nad souřadnicově připojenými rastry zákresů do základních map měřítka 1:10 000. Prvky detailu – objekty závlahového systému (zavlažená plocha, podzemní závlahové řady, čerpací stanice, odběrné objekty, hydranty atd.) byly digitalizovány nad georeferencovanými rastry projektové dokumentace. Při georeferencování lze využít zaměření bodových prvků závlahového systému pomocí aparatury GPS, nebo geodetické zaměření či přenesení z měřických plánů. Toto řešení poskytuje podklad s dostatečnou přesností pro odečítání vzdáleností, dodatečné vytyčení podzemních objektů apod. Atributy liniových a bodových prvků závlahového systému byly navedeny podle projektové dokumentace.

Půdní vlastnosti byly odvozeny z mapových podkladů bonitovaných půdně ekologických jednotek (BPEJ) provedených VÚMOP Praha. Analýzou kódů BPEJ lze získat hlavní půdní jednotky, hydrologické skupiny půd, substrát, půdní typy a skupiny půd a identifikace záplavových území. Dále poskytuje kód BPEJ informace o klimatickém regionu, sklonitosti a svahové orientaci, skeletovitosti a hloubce půdy. Samostatně je zpracováno je uplatnění tzv. nitrátové směrnice (Směrnice Rady z 12.XII.1991 č.91/676/EHS rozpracovaná do nařízení vlády č.103/2003 Sb.), na jejímž základě jsou vymezena aplikační pásma hnojení. Podle téhož nařízení vlády jsou pro pěstované plodiny (v aktuálních osevních plánech) stanoveny zákazy hnojení organickým a minerálním dusíkem.

Polygony honů byly digitalizovány nad georeferencovaným rastrem zákresu honů do základní mapy (ZM) 1:10000, jejich poloha a tvar byly zpřesňovány prací nad ortorektifikovanými leteckými snímky a rastry map evidence nemovitostí (EN). Atributem honu pro každý zpracovaný rok jsou pěstované plodiny včetně specifikace odrůd (podklady ZOS Kačina). Pomocí bilanční metody řízení závlahového režimu plodin pomocí ideálních srážek se počítá aktuální potřeba závlah jednotlivých honů.

Metodika ISHMS byla výstupem projektu, řešeného s podporou NAZV (ev.č. QC1294) v období VI.2001-XII.2002. Cílem bylo poskytnout vodohospodářské praxi soubor zásad a vymezit odborný rámec pro systematické budování informačního systému s tématikou zemědělských hydromeliorací. Byla navržena struktura datového modelu ISHMS (viz Příloha 1) a byly popsány vhodné metody naplnění databází a geografických objektů i jejich začlenění do IS státní správy.

Informační systém tématu hydromeliorací tak ošetřuje archiv územních podkladů o projektovaných, realizovaných a provozovaných hydromelioračních systémech (opatřeních a stavbách) na zemědělských půdách. Téma zahrnuje odvodňování včetně odvádění vod upravenými drobnými vodními toky či umělými odpady, závlahy, protierozní ochranu, budování souvisejících malých vodních nádrží a mokřadů včetně jejich hrází.

Struktura komplexního informačního systému tématiky hydromeliorací zahrnuje opatření organizační, agrotechnická i technická, s pochopitelným důrazem na objekty stavební pro jejich trvalý charakter, vysokou vodohospodářskou účinnost i pro účely evidence vložených finančních prostředků. Objekty IS jsou charakteru bodového, liniového a především plošného. Stanovení objektivně potřebné úrovně podrobnosti IS je hlavním problémem. Je komplikováno současnou absencí digitalizovaných podkladů z období realizace těchto opatření a značným plošným rozsahem v rámci ČR. Přitom je třeba důsledně diferencovat místní podmínky v souladu s dochovanou projektovou dokumentací. Navržená struktura IS proto popisuje dvě úrovně podrobnosti, které se jeví optimální zejména s ohledem na fáze dodatečného pořízení digitálních dat pro stavby již realizované. Stavby nově projektované již zpravidla vyhoví charakterem zpracování dokumentace (AutoCAD, GIS apod.) požadavkům naplnění ISHMS v podrobnosti popisu objektů i standardům souřadnicového napojení, jak dokazuje praxe zpracování komplexních pozemkových úprav (KPÚ).

Datový model (DM) je základní součástí každého informačního systému pracujícího s daty, které je třeba trvale uchovávat. Lze jej vyjádřit diagramem, který obsahuje entity a vztahy mezi těmito entitami. Součástí entit jsou atributy.

Datový model popisuje tři základní témata: odvodnění, závlahy a protierozní ochranu. Pro respektování širších vazeb na vodní hospodářství jsou do ISHMS začleněny i drobné vodní toky, včetně malých vodních nádrží a mokřadů, řešené prvotně v rámci IS ZVHS.

Datový model je dělen do tří úrovní (viz Příloha 1). První úroveň popisuje jednotlivá témata v úrovni dokumentace stavby jako celku a vytváří základní souhrnný informační rámec o stavbě a projektu. Na tyto entity navazují entity druhé úrovně, které již podrobněji popisují dílčí objekty staveb (např. odvodnění určité plochy, označené v projektu jako samostatný objekt – jedna stavba se pak skládá z několika dílčích objektů se specifickými vlastnostmi; geograficky ani funkčně spolu nemusí souviset). První dvě úrovně DM jsou zobrazovány v podrobnosti, odpovídající mapovým podkladům měřítek 1:10 000, 1:5 000 případně 1: 25 000. Poslední úroveň popisuje detaily jednotlivých částí stavby a odpovídá mapovým listům či projektům měřítek 1:2 000, 1:1 000 nebo 1:2 880. Tato úroveň podrobnosti je společná pro všechna témata. Některé entity jsou specifické pro konkrétní téma a v číselníku (viz Příloha 5) jsou podle toho rozděleny.

Úroveň 1 datového modelu

Základní entitou je STAVBA, která popisuje hydromeliorační stavbu (případně soubor hydromelioračních opatření) jako celek. Entita uchovává základní popisné údaje jako je základní zařazení stavby a pojmenování. Podrobný popis položek datového modelu uvádí tabulková Příloha 5.3 Metodiky (2002), navazující číselníky jsou předmětem Přílohy 5.4 Metodiky (Kulhavý Z., Hodovský J. a kol., 2002). Číselníky obsahují seznamy kódů, používané pro identifikaci textových řetězců jednotlivých atributů. Označení tabulek číselníků slouží k lepší orientaci v rámci struktury DM. v elektronické verzi je na tomto místě využito hypertextových odkazů.

Na entitu STAVBA se váže entita PROJEKTDOK, která sumarizuje informace o jednotlivých projektech, které byly v rámci stavby provedeny. Jedna věta záznamu uchovává informaci o jednom projektu, vytvořeném pro danou stavbu. U projektu je evidován zpracovatel, do jaké míry byl projekt realizován a odkazy na jednotlivé digitální záznamy příslušných provedených průzkumů, které byly v rámci projektové dokumentace vytvořeny.

Úroveň 2 datového modelu

První popisnou entitou druhé úrovně je CASTSTAVBY. Entita uchovává dílčí stavby, které se vážou na celkovou stavbu uloženou v entitě STAVBA. Entita obsahuje především technicko-provozní informace, které nejsou závislé na konkrétním druhu stavby.

Na této úrovni dochází k rozčlenění na jednotlivá témata, kterými jsou odvodnění (entita ODVODNENI), závlahy (entita ZAVLAHA), protierozní ochrana půd - PEO (entita EROZE). Dále jsou napojena další vedlejší témata, která se vážou na vodní hospodářství a vyjadřují tak vztah hydromeliorací a vodního hospodářství - nádrže (entita NADRZ), upravený úsek toku (entita UPRTOK), spravovaný úsek toku (entita TOKSPR).

Entity odvodnění, závlahy, eroze a nádrží uchovávají konkrétní informace specifické pro dané téma. Atributy mají povahu především technického rázu a nejčastěji se vztahují ke kapacitě stavby. V menší míře jsou zastoupeny atributy, popisující technologickou stránku stavby. Tyto atributy jsou zařazeny především ve třetí úrovni.

Entity upraveného a spravovaného toku se vážou na nadřazenou entitu TOK, která uchovává informace o celkovém toku. Entita spravovaného toku pak rozděluje tok podle správce a entita upraveného toku eviduje jednotlivé úpravy na toku.

Posledním druhem entit v této úrovni jsou entity provozního charakteru.

Úroveň 3 datového modelu

Jde o nejnižší a nejdetailnější úroveň popisu stavby. Entity jsou společné pro závlahy, odvodnění a eroze. Vyskytují se však i atributy, které jsou charakteristické pro určité téma, a které nemají opodstatnění u jiných témat. Pod společné atributy jsou však zahrnuty z menšinového důvodu. Tato úroveň člení stavbu na plochy, linie a body čemuž odpovídají i entity PLOMEL, LINMEL a BODMEL. Plochy popisují charakter stavby či melioračního opatření v ploše, který má stejné atributy (například způsob uložení jednotlivých stavebních prvků, stejný druh opatření apod.). Linie popisují jednotlivé liniové prvky, jejich typ a materiál. Konkrétní technologické parametry byly zahrnuty do entity PARAMLIN. Posledním zmíněným prvkem jsou body, které zahrnují nejširší oblast. Entita BODMEL nejprve zavádí samotné rozčlenění a identifikaci bodů. Pokud body k sobě logicky náleží, je možné přiřadit vazbu na sousední bod a vytvořit tak určitý druh grafu. Na entitu BODMEL se dále vážou entity PARPOSTRIK, PARAMETRB a CERPST. Entita PARAMETRB je ještě obecného charakteru a je zde možné specifikovat určité parametry, které budou společné pro větší počet bodů. Entity PARPOSTRIK a CERPST se vážou již na konkrétní typ bodu. Entita CERPST zachycuje informace o jednotlivých čerpacích stanicích. Na tuto entitu má vazbu CERPAGR, kde jsou uchovány parametry použitých čerpacích agregátů. Entita PARPOSTRIK zachycuje informace o parametrech postřikovačů, které mohou být společné pro více bodů.

Podrobnost v této úrovni datového modelu může být z praktického hlediska u některých entit problematická, neboť se více přibližuje systémům řízení vlastního provozu stavby. Součástí entit 3 úrovně jsou i entity příčného profilu vodního toku (PRICPROF). Tato entita má vazbu na liniové objekty, upravený tok a tok. Na entitu PRICPROF se váže doplňková entita čáry příčného profilu.

Jednotlivá témata a jejich atributy jsou podrobně uvedeny v Příloze 5, jejich praktické rozpracování pro potřeby řízení závlah je uvedeno v Příloze 6.

Ideální srážky jsou takové přirozené srážky, jejichž množství a časový výskyt odpovídá požadavkům rostlin pro zabezpečení požadovaného výnosu (Slavík L., 1973). Jde o jednu z nejstarších, přitom ověřených a stále doporučovaných jednoduchých metod. Určení měsíčních ideálních srážek vychází z analýzy srážkoměrných pozorování v letech, kdy bylo dosaženo vysokých výnosů. V Příloze 2 jsou uvedeny tabulky ideálních srážek pro polní plodiny podle Klatta (1958) a Hemerky (1965), které byly použity v uživatelském programu mapového serveru řízení závlah. Ideální srážky jsou vázány na klimatické faktory (průběh teplot) a na půdní poměry. Vyrovnání teplot je prováděno k měsíčnímu normálu.

Bilanční metoda je založena na operativním (denním, pentádním, dekádním apod.) hodnocení vláhové potřeby plodin, vyjádřené ideální srážkou. Výpočet je prováděn v denním kroku, zpracovávají se databáze: vývoj počasí (denní úhrny srážek, průměrná teplota vzduchu pro aktuální rok, průběžně aktualizovaný na základě meteorologických pozorování), zemědělské charakteristiky oseté části honu (plodina, její ekvivalent v tabulce ideálních srážek – viz Příloha2, datum zasetí, aplikovaná velikost závlahové dávky resp. její celkový úhrn za vegetační období) a půdní charakteristiky honu (půdní druh, korespondující s tabulkou ideálních srážek – viz Příloha 2).

Ideální srážky odpovídají podmínkám středně těžkých půd při měsíčním teplotním normálu. Korekce na půdní druh se provádí lineárně (-15% u těžkých půd, +15% u lehkých půd) a je zahrnuta v tabulce Přílohy 2. Korekce na teplotu se provádí podle skutečných teplot v posuzovaném období (±5mm na 1°C teploty vzduchu; vyšší teplota zvyšuje vláhovou potřebu, nižší teplota ji naopak snižuje). Průběžným porovnáváním naměřených srážek s ideálními srážkami, upravenými pro bilancované období, se zjišťuje deficit či přebytek srážek. Tyto rozdíly se průběžně sčítají.

Plánování závlahového režimu nelze z provozních důvodů přizpůsobit ideálnímu stavu, kdy deficit vláhy vykrývá závlahová dávka příslušné velikosti a v odpovídajícím čase. Realističtější je plánovat provoz závlah podle dosažení kritického deficitu.

Provedený bilanční výpočet k aktuálnímu dni překlasifikuje atributy deficitu vláhy pro jednotlivé plošné objekty, vymezené jednotlivými hony, či jejich předem stanovenými částmi. Zobrazení pomocí mapového serveru poskytne grafický přehled o bilančním zhodnocení stupně vláhové potřeby (vypočtenou hodnotou D = vláhový deficit) jako podklad pro harmonogram řízení závlah. Např. Slavík L. definuje (1973) čtyři stupně naléhavosti závlahy. Tato metoda byla modifikována pro řešený příklad s uvedením limitů vláhových deficitů takto:

1 – závlaha nutná (kritický stav) – pro hodnoty D > 50 mm

2 – závlaha naléhavá – pro hodnoty D od 25 do 50 mm

3 – závlaha vhodná – pro hodnoty D od 10 do 25 mm

4 – závlaha přípustná – pro hodnoty D < 10 mm

Uvedené meze je vhodné upravovat zohledněním relevantních prognóz (meteorologických, ekonomických, konkrétní zemědělské praxe apod.) a v programu je lze průběžně uživatelsky měnit.

Z těchto podkladů se operativním řízením provozu závlah v podmínkách daného zemědělského podniku stanoví termín zavlažování a velikost závlahové dávky (harmonogram závlah). Zhodnotí se současně provozní hlediska, vodohospodářské podmínky s předpokládaným vývojem meteorologické situace (prognóza), přípustné kritické stavy, hospodářské záměry a další rizika, související s provozem závlah.

Velikost závlahové dávky by měla být korigována zejména fyzikálními vlastnostmi půd, aby nebyla překročena infiltrační schopnost půdního povrchu a aby se optimálně využívala retenční schopnost (vododržnost) půdního profilu a tak se podpořila efektivita využití závlahové vody, příp. se eliminovaly negativní dopady závlah na půdu a okolní prostředí.

Použitou metodu ideálních srážek lze doporučit pro větší rozlohy provozovaných závlah. Pro ostatní případy může sloužit jako orientační či kontrolní metoda, avšak spíše se předpokládá rozpracování vyhovující metody pro konkrétní aplikaci. Vzhledem k tomu, že výpočtová metoda je samostatným CGI (EXE) programem, který pouze ošetřuje stávající databáze GIS, je výběr, adaptace či rozšiřování počtu metod výpočtu snadné a jeho zapracování do struktury provozního mapového serveru řízení závlah proveditelné.

Web je jednou ze služeb Internetu a umožňuje zobrazovat stránky s textem a grafickými objekty (obrázky) na monitoru počítače (PC), připojeného do datové sítě. Princip webu spočívá především v klientském programu (prohlížeči), který je spuštěn na PC uživatele. Dalším principem je uplatnění hypertextu, jenž využívá odkazy na další existující dokumenty. Web používá pro tvorbu informačních stránek Hypertext Markup Language (HTML) – jde o výhradně textový formát s definovanou knihovou příkazů. Pro zobrazení existujících webových stránek se používá standardní prohlížeč, který je dnes již součástí dodávaného operačního systému PC. Univerzálnost využití tohoto nástroje vytváří podmínky pro jeho mohutný rozvoj, používání a tedy i všeobecnou “gramotnost” většiny uživatelů PC.

Běžné dokumenty HTML poskytované serverem WWW jsou statické a nereagují na požadavky uživatele. Aby bylo možné vytvářet programy, reagující na tyto požadavky, byl vytvořen standard CGI (Common Gateway Interface). Ten umožňuje komunikaci externích aplikací s informačními servery. CGI je jednou z možností, jak zavést dynamiku do statických WWW stránek. CGI je implementován jako součást serveru WWW. Umožňuje spouštět libovolné programy a předávat jim parametry. Spuštěný program pak vstupní data zpracuje a výsledek předá prostřednictvím WWW serveru zpět prohlížeči. WWW server je tedy další podmínkou funkce CGI programu. Pokud je cílem vytvořit intranetovou (podnikovou) síť, nebo provozovat v tomto případě mapový server na samostatném PC, je třeba, aby byl nejprve nainstalován právě WWW server. Řešením je využití např. Server Apache, který funguje na platformách Windows i Unix a jde o tzv. ‘open source software‘ (viz http://www.apache.org).

Tento stručný úvod kapitoly osvětluje prostředí, v němž je mapový server provozován. Pro uživatele však nemusí být znalost těchto principů důležitá, neboť po správné konfiguraci systému je uživatelské prostředí intuitivní a umožňuje plnohodnotné využívání.

Obr.1 Princip funkce CGI skriptu

Dynamické zobrazení map ve webovém prohlížeči je tedy umožněno programovými prostředky umístěnými na straně serveru. Zde jsou uloženy geografické informace a webovými komunikačními protokoly jsou zobrazovány na straně klienta. Z tohoto je zřejmý oboustranný přesun dat mezi serverem a klientem (viz Obr.1). Výstupem mapového serveru je pouze vygenerovaný obraz (virtuální dokument). Nejsou tedy předávána zdrojová data, pro jejichž zobrazení by byl potřeba speciální program. Často by práci v síti omezoval i značný objem přenášených dat, která odpovídají velikosti celého zdrojového souboru; klientův dotaz však často využívá jen zlomek celkového souboru. Tato skutečnost zrychluje práci i v síti Internetu a výkonové i softwarové nároky přesouvá na stranu mapového serveru.

Schéma komunikace vyjadřuje následující posloupnost operací: Klient žádá virtuální dokument. Jeho dotaz vygeneruje příslušné parametry programu, který server vykoná. Výsledek předá server klientovi jako bitmapový soubor.

Přestože je tato technologie vyvíjena pro práci v síti Internetu, s výhodou ji lze využít i pro intranetové (podnikové) sítě, resp. pro jediný osobní počítač (PC). Přínosem takovéhoto řešení je standardní grafické prostředí, které nevyžaduje od uživatele speciální znalosti práce s nástroji GIS, ale užívá základní dovednosti, získané při práci s Internetem. Další nespornou výhodou je výrazně nižší pořizovací cena (využití tzv. freeware resp. open-source programů).

Použitý MapServer je vyvíjen na University of Minnesota (UMN). Je dostupný pod licencí open-source na adrese http://mapserver.gis.umn.edu/. Ve vzorovém projektu byla využita aktuální verze MapServeru 3.6.3 s uživatelskými úpravami, provedenými O.Mašínem, Z.Kulhavým a Š.Kafkou (Kulhavý Z., Hodovský J., Žaloudík J. a kol., 2002).

Mezi důležité vlastnosti tohoto mapového serveru patří například podpora prostorového indexování shapefile do čtyřstromu (quadtree). Podpora tohoto rekurzivního indexování je velkou výhodou zvláště pro objemná vektorová data (velikosti blížící se 10 MB). Pro tvorbu vyvážených a z estetického hlediska vzhledných map je důležité zakomponování algoritmů pro umísťování popisů a objektů v závislosti na měřítku a aktuálním rozmístění objektů ve výřezu mapy. S tím souvisí i podpora TrueType fontů pro popisky. Program dále generuje například legendu k zobrazovaným datům. Zároveň umožňuje vlastní definici symbolů a mapových značek.

MapServer je možno provozovat na platformě UNIX i pod operačním systémem Windows 2000/NT/98/95. Základní charakteristiky programu jsou následující:

Je možné implementovat další vektorové a rastrové formáty pomocí volně šířitelných knihoven OGR (vektory) a GDAL (rastry).

Obecná aplikace mapového serveru je jádrem řešení, ke kterému jsou doplněny uživatelské aplikace, orientované na řízení provozu závlah. Těmito aplikacemi jsou: síťový přístup k databázím a jejich vzdálená editace (osevní postupy na zemědělských honech, deník závlah, meteorologické charakteristiky), spouštění uživatelských výpočtů podle zvolených metod – ve formě CGI skriptů (výpočet deficitu vláhy), pro závlahové potřeby upravený systém poskytování informací – výpis charakteristik geografických objektů a vyhledávání v databázích (tabulkové přehledy s tématikou: základní polohopis, mapové podklady, půda, hospodářsko-zemědělské informace). Tyto informace jsou poskytovány v tabulkové a grafické podobě k místu, zadanému kurzorem myši v obrazovce mapového serveru.

Využívány jsou tři typy datových zdrojů: geografické vrstvy ve formátu shapefile (obsahují trojici souborů shodného názvu s příponami: DBF, SHP, SHX), samostatné databáze (formátu dBASE IV) obsahující číselné údaje, textové řetězce a úplné cesty hypertextových odkazů na grafické přílohy (skenované listy projektové dokumentace atd.) a georeferencované rastry - obrazové dokumenty (formátu TIFF, JPEG), např. ortofotosnímky, mapy a projektové výkresy. Struktura dat je uvedena v Příloze 6 částech b, c. Pro využití nástrojů GIS jsou hlavními datovými zdroji geografické objekty (bodové, liniové a plošné) s navázanými atributy – použity jsou soubory shapefile (standardu ESRI). Tyto podklady jsou pořizovány zejména digitalizací písemností (map, plánů), případně jsou pořízeny přímo v digitální formě (zaměření geodetickými přístroji, využití družicových snímků apod.). V podmínkách závlahových staveb je hlavním nástrojem pořízení digitálních podkladů digitalizace, neboť projektová dokumentace těchto staveb byla zpracována a je archivována v písemné podobě.

Digitalizaci mapových podkladů provádí speciálně vybavená pracoviště (SW i HW). Jednotlivé fáze digitalizace podkladů IS na sebe navazují a proto následná fáze zároveň slouží vedle zvýšení podrobnosti zpracování i ke korekcím fáze předcházející. Při digitalizaci mapových podkladů je třeba zajistit vhodné metody kontrol správnosti – v části geografické i obsahové. Verifikace územních dat, spravovaných v prostředí GIS, je zabezpečena v několika úrovních:

• Polohové zařazení podle mapových standardů. Geografické objekty jsou připojeny s přesností, klasifikovanou podle tabulky Tab.1 v době pořízení digitálního podkladu. Třída přesnosti je průběžně upravována podle výsledků prováděných následných kontrol a měření.
• Polohové přiřazení ve vyšší třídě přesnosti může být provedeno u povrchových objektů s využitím fotomap (ortorektifikované letecké snímky, pořízené v měřítku a rozlišovací schopnosti odpovídající zpracovávanému tématu) – např. koryta DVT, nádrže, šachtice a jiné nadzemní stavební prvky atd. a zejména geodetickým zaměřením bodových polí.
• Polohové přiřazení objektů podpovrchových využívá všech výše uvedených úrovní podkladů, avšak podmínky přesnější lokalizace jsou nepoměrně složitější a jsou determinovány řadou vnějších vlivů (přírodní podmínky – půdní vlastnosti, typ vegetačního krytu, ekonomické podmínky – cena průzkumných prací, dostupnost dokumentace, termín průzkumu atd.).

Tab.1 Klasifikace tříd přesnosti připojení geografických objektů podle atributu TPPI (viz číselník 27 struktury datového modelu ISHMS)

Při verifikaci polohy evidovaných geografických objektů (bodů, linií, polylinií / polygonů) byly pro potřeby hydromelioračních staveb ověřeny technologie družicové geodézie (GPS, resp. DGPS). Umožňují pro daný účel rychlé a dostatečně přesné geodetické zaměřování prostorových dat s přesností řádu jednotek mm až jednotek cm v závislosti na typu přístroje a metodě využití. Zpracovaná měření jsou přímo použitelná v GIS – souřadný systém WGS84 / S-JTSK. Uvedený způsob pořízení dat pro identifikaci hydromelioračních systémů je vhodný pro rozšíření činností správce IS. To však nevylučuje i jiné způsoby pořízení geodetických plánů (svépomocí i subdodavatelsky) klasickými měřickými metodami.

Tab.2 Zdroje dat a orientační jednotkové pořizovací náklady (na plochu 1 ha)

Tab.3 Průzkum trhu s nabízenými finálními geografickými produkty (aktualizováno k XII.2003)

Využívání mapového serveru je závislé na rozsahu, podrobnosti a aktuálnosti obsažených dat. Část dat je vkládána či aktualizována vlastními silami provozovatele, poměrně značný objem dat je však třeba pořídit či zadat u specializovaných GIS-ovských pracovišť. Tato potřeba je zřejmá na počátku vytváření prostředí GIS. Proto je třeba zvážit disponibilitu jednotlivými digitálními podklady, resp. kalkulovat finanční náročnost na pořízení chybějících podkladů. K orientaci poslouží tabulka Tab.2 s uvedenými jednotkovými cenami (po převodu na 1 ha). K dispozici jsou podklady hotové (zpracované pro celé území ČR – viz Tab.3), řadu podkladů je však třeba pro účel aplikace GIS pořídit nově. Pořízení podkladů zahrnuje jejich digitalizaci (skenování archivovaných plánů, transformaci do zvoleného prostoru, případně navádění atributů v databázi), v některých případech je třeba připočíst náklady na jejich pořízení (geodetické zaměření apod.). Ceny prací při digitalizaci písemných podkladů jsou uváděny jako rámcové a budou u některých témat záviset na složitosti místních podmínek (tj. na složitosti digitalizovaného mapového podkladu a počtu digitalizovaných objektů). V takovém případě může být digitalizace účtována zpracovatelem ve vztahu k časové náročnosti prací.

Grafické prostředí mapového serveru vychází z obecných potřeb zobrazení témat hydromeliorací a bylo vyvíjeno současně s koncepcí ISHMS (Kulhavý Z., Hodovský J., Žaloudík J. a kol, 2002a).

Obr.2 Kompozice obrazovky mapového serveru

Pro účely řízení závlah byla nově modifikována struktura menu, doplněny byly volby pro zobrazení zemědělsko-hospodářských témat, přidána byla tlačítka umožňující přímou editaci databází (deník závlah, meteorologická data, podklady o monitoringu jakosti vod, editace parametrů honů) a pro spouštění výpočtu aktuálního vláhového deficitu. Přidány byly dialogy pro stanovení termínů zákazu hnojení podle “nitrátové směrnice” (resp. nařízení vlády č.103/2003).

Rozvržení obrazovek mapového serveru v prostředí WWW prohlížeče (browseru) znázorňuje Obr.2. Obrazovka je navržena jako HTML dokument. Konkrétní řešení pro vzorové zpracování ZOS Kačina je uvedeno v Příloze 3.

Obsah jednotlivých obrazovek je následující:

- Standardní nástrojová lišta MS Internet Exploreru – její obsah je definován uživatelským nastavením tohoto programu (pohledy: vpřed, vzad, zastavit, aktualizovat obrazovku, domů – myšleno přepnutím na titulní obrazovku, řádek adresy, okno: min., max., zavřít apod.).

- Popis Mapového Serveru – uvádí název zpracovaného území, odkazy na zemědělský podnik či provozovatele závlahové sítě, informace o zpracovatelích aplikace, poskytuje kontaktní adresy.

- Lišta uživatelského rozhraní s příkazovými tlačítky – tlačítka jsou rozdělena do tří kategorií:

- Přehledná mapa celé zpracované oblasti zlepšuje orientaci v situaci zobrazením aktuálního výřezu na pozadí celkové situace. Výřez se zobrazuje ve formě červeného rámu, který odpovídá oblasti, zobrazené v hlavní zobrazovací ploše.

- Okno rozvinovacího a rolovacího stromového menu (obdoba MS Exploreru – Průzkumníku), s využitím symbolů “+” pro rozvinutí menu , “–” pro svinutí menu a případně svislé posuvné lišty (standardy Windows). Vhodná struktura menu je základním tématem koncepce Mapového Serveru s tím, že musí umožňovat přehlednou orientaci v nabídce možných zobrazení témat. Některé položky menu slouží zároveň jako hypertextové odkazy pro zobrazení nápovědy konkrétních hypertextových odkazů daného tématu. V nápovědě, která se otevírá v samostatném okně, jsou obsaženy popisy obsahu a zdroje dat pro dané téma. Pro úplnost informace jsou jednotlivé položky nápovědy propojeny hypertextovými odkazy na příbuzná témata.

- Hlavní zobrazovací plocha Mapového Serveru s lištou poměrového měřítka, které zlepšuje orientaci v měřítku zobrazení (vybraného detailu) a umožňuje orientační poměřování délek. Tato lišta koresponduje s číselnou hodnotou, uvedenou v obrazovce měřítka zobrazení (vlevo dole). Vlastní zobrazovací plocha by měla být co největší, neboť zobrazuje grafická témata MapServeru. Tento efekt lze upravit výběrem rozlišení v nabídce vpravo dole (viz popis níže).

- Doplňující informace charakteru: aktuálního datumu, verze zpracování programu, pomůcky pro uživatele apod. Toto okno neubírá prostor stromovému menu, neboť je podle potřeby odsouváno dolu.

- Měřítko zobrazení – zobrazuje aktuální číselnou hodnotu zobrazení (případně tisku). Hodnota koresponduje s lištou měřítka v mapové ploše.

- Menu pro rychlý výběr zobrazení oblasti – slouží pro rychlou navigaci na jednotlivé významné objekty závlahové stavby. Objekty tohoto menu se zadávají předem spolu s příslušným souřadnicovým vymezením rámce zobrazení.

Tab.4 #9; Příklady grafického řešení příkazových tlačítek ve vzorovém příkladu

- Tlačítko zobrazení legendy. V legendě jsou dynamicky zobrazována zvolená témata (viz zaškrtnuté položky stromového menu) včetně klasifikačních tříd. Jednotlivým tématům jsou přiřazeny symboly, styly čar, barvy, výplně ploch. Legenda není zobrazována trvale (z důvodů úspory místa na obrazovce), zobrazí se v samostatném okně poklepáním na tlačítko legendy. Legenda je automaticky zakomponována v rozvržení stránky pro tisk.

- Tlačítko zobrazení nápovědy. Slouží k zobrazení nápovědy (pomoci) pro ovládání Mapového Serveru, zobrazí se v samostatném okně. Podává základní informace pro práci, vysvětluje funkce tlačítek, hypertextovými odkazy lze procházet obsah, zdroj a formu zpracování jednotlivých témat MapServeru pro řízení závlah. Prostřednictvím stránky nápovědy jsou nabídnuty další odkazy k řešeným tématům včetně úplného znění tohoto výstupu.

- Tlačítko zobrazení struktury datového modelu ISHMS. Tlačítko slouží pro přímý přístup k podkladům, popisujícím strukturu dat v informačním systému (např. ve formě diagramu – viz Příloha 4 nebo v tabulkové podobě – viz Příloha 5 - ta uvádí jen část datové struktury). Nabídka se otevírá v samostatném okně a je zpracována v hypertextové podobě pro aktivní pohyb ve všech navázaných tabulkách (např. seznamech a číselnících).

- Volba rozlišení obrazovky se odvíjí od standardních možností grafické karty a vhodné rozlišení pro konkrétní monitor lze vybrat z roletového menu. Pro větší zobrazovanou plochu je vhodnější vybrat pokud možno nejvyšší rozlišení. Tato volba má vliv i na velikost písma stromového menu (se zvyšujícím se rozlišením se písmo zmenšuje, naopak velikost hlavní zobrazovací plochy se zvětšuje). Pro optimální využití plochy monitoru je doporučeno po spuštění MapServeru maximalizovat okno procedury tlačítkem F11 (tato funkce potlačí zobrazení stavových řádků MS Internet Exploreru i programového řádku Windows; návrat do původního režimu umožní opětovné stisknutí tlačítka F11 na klávesnici PC nebo pohyb kurzoru myši dolů).

Navrženou strukturu dat zveřejňovaných mapovým serverem při ošetření tématiky závlah uvádí následující tabulka Tab.5.

Základní polohopis. V tématu jsou obsaženy vrstvy pro základní územní orientaci a přiřazení objektů hydromeliorací do mapových podkladů. Využity byly podklady poskytnuté Okresním úřadem v Kutné Hoře (dále značeny /^OKU) ještě v době jeho existence – dnes by je mohl poskytnout krajský úřad. Data jsou ve formátu shapefile v souřadnicovém systému JTSK. Téma obsahuje další zobrazitelné vrstvy:

Sídla. Polygonová vrstva sídel (intravilánu) /^OKU. Vrstva neobsahuje polygony malých základních sídelních jednotek. Názvy sídel nemusí odpovídat územně informačnímu registru Ministerstva vnitra ČR. Data byla částečně revidována a doplněna o některé chybějící obce.

Katastrální území. Polygonová vrstva hranic katastrálních území /^OKU. Základní atributy jsou kód katastrálního území, kód obce, kód okresu a název katastrálního území.

Les. Polygonová vrstva lesů. /^OKU

Hlavní vodní toky. Liniová (polygonová) vrstva vodních toků popisuje hlavní toky povodí 4.řádu a vyšších. Vrstva byla přejata z Výzkumného ústavu vodohospodářského TGM Praha (dále označeno /^VUV) http://www.vuv.cz, vznikla digitalizací vodohospodářské mapy měřítka 1:50 000. Popisuje hlavní toky povodí 4.řádu a vyšších. Vrstva slouží pro grafické zvýraznění významných vodních toků (v kombinaci s polygonovou vrstvou, u níž je vyznačena proměnlivost šířky koryta mezi břehovými čarami).

Podrobná hydrografická síť. Liniová vrstva podrobné hydrografické sítě vedle hlavních vodních toků zahrnuje i drobné vodní toky a jejich přítoky /^VUV. Vrstva vznikla digitalizací vodohospodářské mapy měřítka 1:50 000, případně byly převzaty další zpřesňující podklady od ZVHS.

Vodní plochy. Polygonová vrstva vodních ploch /^VUV. Data nejsou aktualizována a jsou orientační. Vodní plochy, přímo související se závlahovou stavbou byly převzaty z projektové dokumentace a polohově byly transformovány podle ortofotosnímků.

1.úroveň menu	2.úroveň menu	3.úroveň
+ Základní polohopis	Sídla
	Katastrální území
	Les
	Hlavní vodní toky
	Podrobná hydrografická síť
	Vodní plochy
	Výškopis
	Silnice
	Železnice
+ Mapy, letecké snímky	Povodí- rozvodnice
	Katastrální mapy
	Fotomapy
	+ Klady mapových listů	1: 1 000
		1: 2 000
		1: 2 880
		1: 5 000
		1: 10 000
		1: 25 000
		1: 50 000
+ Závlaha	ID + Rok kolaudace stavby
	Zavlažovaná plocha
	Liniové prvky detailu
	Bodové prvky detailu
	Další objekty detailu
	Aktuální potřeba závlahy (IS)
+ Odvodnění	Identifikace okresním číslem
	Rok kolaudace stavby
	HMZ ve správě ZVHS
+ Půdy	+ Kód BPEJ- úplný	HPJ - půdní typ
		Půdní subtyp
		Půdotvorný substrát
		Klimatický region
	+ Erozní ohroženost	Vodní erozí
		Větrnou erozí
		Záplavová území
	Infiltrace do půd
+ Protierozní ochrana půd	PEO zpracována
	Plošné prvky
	Liniové prvky
+ Zemědělské plodiny	Hony, plodiny
	Produkční bloky (AJAX)
	+ Nitrátová směrnice	Zranitelné oblasti(katastr)
		Aplikační pásma (I. a III.)
		Ohroženost půd erozí
		Zákaz hnojení organic.N
		Zákaz hnojení minerál. N
+ Monitoring	Průtoky
	Srážky
+ Aplikace	Maximální sklonitost
	Svahová orientace
	Výškové členění- elevace
Nápověda k použití programu (vně menu) – hypertextové odkazy k jednotlivým tématům

Tab.5 Tabulka struktury menu mapového serveru

Výškopis. Liniová vrstva vrstevnic vzniklých digitalizací z map 1:10 000 /^OKU. Vrstevnice jsou barevně ”škálovány” ve volitelných krocích (např. po 20 m ve třídách: do 220-240-260-280-300 m n.m) v barvách od světle zelené po tmavě hnědou. Popis vrstevnic v m n.m. se zobrazuje v závislosti na měřítku zobrazení, od měřítka 1:5 000 je popis zobrazen u každé vrstevnice. Pozn.: Pro vymezené oblasti byl vypracován digitální model terénu a z něj byly stanoveny sklonitosti terénu v % a odvozeny mezilehlé vrstevnice v kroku 0,5m.

Silnice. Liniová vrstva silnic 1. a 2. třídy doplněná o vybrané silnice 3. třídy. /^OKU

Železnice. Liniová vrstva popisuje železnice a bodová vrstva železniční zastávky. Vrstva byla přejata a modifikována z DMU200. Vzhledem ke generalizaci a rozlišovací úrovni vojenských topografických map měřítka 1:200 000 může být vymezení zatíženo neodhadnutelnou chybou, rozsahově odpovídá stavu před cca 25ti roky. Data nejsou aktualizována.

Hranice ČR. jsou základní liniovou vrstvou zobrazovanou trvale. Význam by měla pro příhraniční oblasti.

Příklady zobrazení tohoto a dalších témat jsou v Příloze 7 - pro zpracovanou lokalitu ZOS Kačina uvádíme otisky vybraných obrazovek (při zvolené kombinaci zobrazovaných témat), doplněné případně odpovídající legendou.

Mapy, letecké snímky. V tématu jsou obsaženy doplňující vrstvy pro zpřesnění podmínek existence a využití hydromelioračních soustav či objektů. Využity byly různé datové zdroje, blíže specifikované u jednotlivých zpracovaných geografických vrstev. Data jsou ve formátu shapefile (ArcView) v souřadnicovém systému JTSK. Data nejsou aktualizována.

Povodí-rozvodnice. Polygonová vrstva povodí /^VUV. Vrstva vznikla digitalizací vodohospodářské mapy měřítka 1:50 000

Katastrální mapy. Rastrová vrstva (TIFF) skenovaných a polohově transformovaných mapových podkladů. [Byly pořízeny nákupem z Katastrálního úřadu Kutná Hora.]

Fotomapy. Rastrová vrstva černobílých leteckých snímků (TIFF). [Pro vybrané části území byly zakoupeny od Katastrálního úřadu v Kutné Hoře.]

Klady mapových listů. Listoklad 1 : 1 000, Listoklad 1 : 2 000, Listoklad 1 : 2 880, Listoklad 1 : 5 000 - Vrstvy obsahují klad listů státní mapy odvozené v měřítku 1:5 000. Atribut je název mapy. V ISHMS jsou zobrazeny pouze klady těch listů, na kterých je graficky vyznačen rozsah závlah resp. hospodářské působnosti ZOS Kačina.

Listoklad 1 : 10 000, Listoklad 1: 50 000 - Vrstva obsahuje klad listů základních map systému JTSK v měřítku 1:10 000. Atribut databáze obsahuje název mapy

Listoklad 1 : 25 000 - Vrstva obsahuje klad listů vojenských map systému Gauss – Krüger v měřítku 1:25 000. Atribut databáze obsahuje název mapy. 

Závlaha. V tématu jsou obsaženy vrstvy, pořízené digitalizací zákresů pracovníků ZVHS do map 1:10 000 resp. 1:5 000. Využity byly podklady poskytnuté ZVHS v Kutné Hoře a v Hradci Králové. Převod do formátu shapefile v souřadnicovém systému JTSK byl prováděn na pracovišti VÚMOP Praha v Pardubicích, stejně tak i napojení datových atributů. Další podklady byly vytvořeny digitalizací výkresů projektové dokumentace. Digitalizace a ortorektifikace byly provedeny ve VÚMOP Praha, na pracovišti v Pardubicích.

IDč + Rok kolaudace stavby. Identifikační číslo stavby (bylo použito okresní číslo podle ZVHS, které umožňuje vyhledat informace o projektové dokumentaci stavby v registru ZVHS (projektová dokumentace byla předána vlastníkovi závlahy); rok kolaudace stavby byl jako atribut zavlažované plochy převzat z databáze ZVHS).

Zavlažovaná (resp. zavlažovatelná) plocha. Polygonová vrstva vymezuje podrobný rozsah závlahy, vymezený projektem. Plocha byla digitalizována v lokálních souřadnicích nad rastrem z projektové dokumentace. Transformace do systému JTSK byla provedena nad rastrem příslušných listů ZM 1:10 000. Pro ostatní obrazovky MapServeru je využito zapínání této vrstvy bez jiných atributů pouze pro zvýraznění zavlažovatelných poloh.

Liniové prvky detailu. Liniová vrstva popisuje stabilní podpovrchové závlahové řády. Jsou to objekty úrovně LINMEL (tj. pořizované z grafických podkladů měřítek 1:1 000 a 1: 2 000). Digitalizují se v lokálních souřadnicích z projektové dokumentace. Transformace do souřadného systému JTSK byla provedena nad rastrem ortofota nebo nad rastrem příslušných listů ZM 1:10 000 a pomocí bodů zaměřených aparaturou DGPS.

Bodové prvky detailu. Bodová vrstva detailu závlah poskytuje informace o hydrantech, čerpacích stanicích a odběrných objektech. Hierarchicky to jsou grafické objekty GIS úrovně BODMEL (tj. pořizované z grafických podkladů měřítek 1:1 000 a 1:2 000). Digitalizují se v lokálních souřadnicích z projektové dokumentace. Transformace do souřadnicového systému JTSK byla provedena nad rastrem ortofota nebo nad rastrem příslušných listů ZM 1:10 000. Alternativní způsob zadání do geodatabáze je jejich zaměření pomocí GPS, transformace měření do souřadnicového systému JTSK, navedení atributů a připojení k bodové vrstvě objektů závlahového systému.

Další prvky detailu. Další pracovní podklady pro řízení závlahy např.: liniová a bodová vrstva závlahového detailu (rozmístění pásových postřikovačů a přenosného potrubí), zaznamenávání míst poruch a provedených oprav atd. Rozlišení zobrazovaných prvků je dosaženo volbou barev a charakteru linií nebo volbou symbolu. Zobrazeny jsou současně.

Aktuální potřeba závlahy. Zobrazení vláhového deficitu, stanoveného z vláhové potřeby pěstovaných plodin zohledněním meteorologické situace za uplynulé vegetační období. Vzorové řešení bylo provedeno podle metody ideálních srážek. Výpočet je prováděn v denním kroku, zpracovávají se databáze: vývoj počasí (denní úhrny srážek, průměrná teplota vzduchu pro aktuální rok, průběžně aktualizovaný na základě meteorologických pozorování), zemědělské charakteristiky oseté části honu (plodina, její ekvivalent v tabulce ideálních srážek – viz Příloha2, datum zasetí, velikost aplikované závlahové dávky resp. úhrn závlahových dávek za vegetační období) a půdní charakteristiky honu (půdní druh, korespondující s tabulkou ideálních srážek). Podklady se aktualizují tlačítkem z nástrojové lišty Mapového Serveru. Provedený bilanční výpočet k aktuálnímu dni překlasifikuje atributy deficitu vláhy pro jednotlivé plošné objekty, vymezené hranicemi honů, či jejich předem vytyčenými díly. Zobrazení pomocí mapového serveru poskytne grafický přehled o bilančním zhodnocení stupně vláhové potřeby (vypočtenou hodnotou D = vláhový deficit) a ten je využit jako zásadní podklad harmonogramu řízení závlah – viz Kapitola 2.3.

Odvodnění. V tématu jsou obsaženy vrstvy, pořízené digitalizací zákresů pracovníků ZVHS do map 1:10 000 resp. 1:5 000. Využity byly podklady poskytnuté ZVHS v Kutné Hoře a v Hradci Králové. Převod do formátu shapefile v souřadnicovém systému JTSK byl prováděn na pracovišti VÚMOP Praha v Pardubicích, stejně tak i napojení datových atributů.

Identifikace okresním číslem. Identifikační číslo stavby - bylo použito okresní číslo podle ZVHS, které umožňuje vyhledat informace o projektové dokumentaci stavby v archivu či registrech ZVHS.

Rok kolaudace stavby. Podklad byl jako atribut odvodněné plochy převzat z databáze ZVHS.

HMZ ve správě ZVHS. Liniová vrstva hlavních melioračních zařízeních vznikla digitalizací nad souřadnicově připojenými rastry zákresů do základních map měřítka 1:10 000 (případně 1:5 000).

Půdy. Tématika pedologie je zpracována v mapovém serveru v několika úrovních. Složka s názvem 'půdy' obsahuje mapové vrstvy s kódy BPEJ, charakteristiky typických rychlostí infiltrace srážkové vody do půdy a erozní náchylnost (ohroženost) půd větrnou a vodní erozí i vymezení historických záplavových oblastí. Podkladem pro uvedené klasifikace je mapa úplných kódů BPEJ, z nichž jsou charakteristiky odvozeny. Využita byla pedologická databáze vymezení bonitovaných půdně ekologických jednotek (BPEJ), poskytnutá VÚMOP Praha. Data jsou ve formátu shapefile v souřadnicovém systému JTSK.

Kód BPEJ úplný. Kód BPEJ je základní mapovací a oceňovací jednotkou bonitační soustavy. BPEJ je definována na základě agronomicky zvlášť významných charakteristik půdy, klimatu, reliéfu terénu a vláhového režimu lokalit zemědělského území. Na základě této ”agronomizace” lze k ní přiřadit parametrizované (normativní) údaje o produkční schopnosti hlavních zemědělských plodin a ekonomické efekty, které na daném stanovišti v určitém časovém úseku přináší. Soustava BPEJ pak zobrazuje všechny charakteristické kombinace základních a v krátkodobém až střednědobém časovém horizontu málo proměnlivých vlastností určitých lokalit zemědělského území, které jsou vzájemně odlišné a poskytují i rozdílné produkční a ekonomické efekty (podle Mašáta a kol., 2002).

Půdně ekologická jednotka (PEJ) je nejnižší rozlišovací jednotka ve smyslu ekotopu, která není na mapách BPEJ zobrazována, ekonomicky sledována a popsána. Respektuje půdně klimatické a reliéfové odlišnosti v rámci daných kritérií.

Struktura kódu BPEJ: Základní kód bonitované půdně ekologické jednotky je 5ti místný, první číslice vyjadřuje příslušnost ke klimatickému regionu, druhá a třetí číslice určuje zařazení půdy do hlavní půdní jednotky klasifikační soustavy, čtvrtá číslice stanovuje sklonitosti a příslušnou expozici ke světovým stranám a jejich vzájemné kombinace, pátá číslice vyjadřuje hloubku půdy a skeletovitost půdního profilu ve vzájemné kombinaci.

Použité označení: x.yy.zw

x kód klimatického regionu (0 – 9)

yy kód hlavní půdní jednotky (01 – 78)

zw 1. číslice (z): sdružený kód skeletovitosti a hloubky půdy (0 - 9)

     2. číslice (w): sdružený kód svažitosti a expozice (0 – 9)

Hlavní půdní jednotka (HPJ) – je syntetická agronomizovaná jednotka charakterizovaná účelovým (agronomickým) seskupením půdních typů, subtypů, půdotvorných substrátů, zrnitosti, hloubky půdy, typem a stupněm hydromorfismu a reliéfem území. Klasifikační soustava bonitace představuje 78 HPJ, které z geneticko-agronomického hlediska tvoří 13 základních skupin:

1. Skupina půd převážně černozemního charakteru
2. Skupina hnědozemí
3. Skupina illimerizovaných půd - luvizemí
4. Skupina půd - rendzin - rendziny a pararendziny
5. Skupina půd na píscích a štěrkopíscích a substrátech jim podobných, včetně slabě oglejených variet (regozemě)
6. Skupina hnědých půd - kambizemě
7. Skupina silně kyselých hnědých půd a rezivých půd mírně chladné a chladné oblasti (kambizemě dystrické, podzoly, kryptopodzoly)
8. Skupina mělkých půd - kambizemě, rankery, litozemě
9. Skupina půd velmi sklonitých poloh
10. Skupina oglejených (mramorovaných) půd - pseudogleje
11. Skupina půd nivních poloh - fluvizemě
12. Skupina lužních půd - černic
13. Skupina hydromorfních půd - gleje jako složky pedoasociací

Hlavní půdně-klimatická jednotka (HPKJ) je vyšší taxonomickou jednotkou bonitační soustavy a je charakterizovaná hlavní půdní jednotkou v kombinaci a příslušným klimatickým regionem. Agronomicky významné vlastnosti, sklonitost, expozice, skeletovitost a hloubka půdy, umožňují členění na úroveň BPEJ. V rámci prováděné podrobné aktualizace vymezení a mapování BPEJ se užívá v současné době asi 300 HPKJ v ČR.

Klimatický region (KR) zahrnuje území s přibližně stejnými klimatickými podmínkami pro růst a vývoj zemědělských plodin. Klimatické regiony byly vyčleněny výhradně pro účely bonitace zemědělského půdního fondu, i když v mapových podkladech zahrnují veškerou plochu ČR. Kolektiv autorů k vymezení KR použil podklady Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) pro tento účel specificky vypracované. Za základní kritéria pro vymezení klimatických regionů, která by měla splňovat shodné podmínky pro růst a vývoj zemědělských plodin, byly vzaty v úvahu tyto údaje:

Doplňujícími indikátory pak bylo hodnocení nadmořských výšek, fénové jevy, expoziční ráz krajiny, místní údaje literárních pramenů, vztahy k dlouhodobým výnosovým řadám apod. V návaznosti na určený počet míst kódu BPEJ bylo v závěru hodnocení vyčleněno pouze 10 klimatických regionů označených 0 – 9.

Erozní ohroženost. Příčinami erozních jevů v našich podmínkách jsou přívalové deště, náhlé jarní tání sněhu a silné větry.

Ohroženost vodní erozí. Stupeň potenciální ohroženosti vodní erozí je naveden jako atribut polygonové vrstvy katastrálních území, která byla získána z DMU200. Data byla zkonvertována do formátu shapefile.

Ohroženost větrnou erozí. Stupeň potenciální ohroženosti půd větrnou erozí je naveden jako atribut polygonové vrstvy katastrálních území, která byla získána z DMU200. Data jsou zkonvertována do formátu shapefile.

Ohroženost záplavami. Ohroženost katastrálního území záplavami se vyjadřuje ve stupních ohrožení : 0 (neohroženo) a 1 (ohroženo). Stupeň ohrožení byl vytvořen jednak ze znalosti výskytu fluvizemí podle pedologického mapování a kódů BPEJ (fluvizemě - aluviony, nivní půdy, lužní půdy - vyznačují z pedologického pohledu přirozené rozlivy řek), jednak z historických záznamů (zkušeností) o výskytu povodní. Na rozdíl od předchozích dvou témat koresponduje vymezení hranic s hranicemi půdních typů a ne s hranicemi katastrů (přestože existuje zpracování ohroženosti půd záplavami, jehož základní mapovou jednotkou je katastr).

Podkladem jsou mapy BPEJ v základním měřítku 1:10 000 aktualizované pro zemědělské půdy (VÚMOP Praha), zpracované podle metodiky (Janeček M., 1997) – projekt NAZV EP 7057 “Způsoby omezení degradace půd erozí a systémy protierozní ochrany”.

Protierozní ochrana půd (PEO). Protierozní ochrana zemědělské půdy tvoří nedílnou složku ochrany životního prostředí a je současně stabilizačním faktorem zemědělské výroby. Z vodohospodářského hlediska je ochrana půdy proti vodní erozi přímo spojena s regulací povrchového odtoku a ochrana půdy před větrnou erozí s vláhovými poměry v půdě.

V praxi se uplatňují protierozní opatření charakteru organizačního či technického.

PEO zpracována. Území, pro která byl zpracován návrh protierozních opatření. Polygonová vrstva ve formátu shapefile. Přehledný podklad o rozsahu zpracování návrhu protierozních opatření z podkladů ÚIS ZVHS (územní informační systém) a z projektů KPÚ (komplexních pozemkových úprav).

V rámci struktury ISHMS jsou rozlišovány dvě úrovně podrobnosti zobrazení, přibližně členěné podle měřítka zdroje geografických podkladů na: úroveň středního měřítka (1:5 000 a 1:10 000) - mapy UIS ZVHS a na úroveň velkého měřítka (1:1 000 a 1:2 000), popisující detailní situaci zpravidla na základě projektové dokumentace.

Plošné prvky. Polygonová vrstva obsahuje plošné prvky, navržené v rámci zpracování projektu PEO. Jde především o návrhy organizačních změn: změna kultury vybraných pozemků (opatření spočívá v zalesnění nebo zatravnění), agrotechnická opatření na zemědělských plochách (bezorebné technologie, návrh postupů údržby stávajících trvalých travnatých porostů případně o hloubkové kypření uvnitř sadů). Z technických opatření jsou zahrnuty zejména existující a navrhované protierozní pásy. Vrstva vzniká digitalizací projektové dokumentace protierozních opatření. Digitalizovaná data jsou přetransformovaná z lokálních souřadnic do souřadného systému JTSK. Transformace bývá provedena nejlépe nad rastrem ZM 1:10000 či na ortofotosnímkem.

Liniové prvky. Liniová vrstva obsahuje navrhované liniové protierozní prvky: průlehy, ochranné přepážky, odpady a záchytné příkopy, osy plošných opatření (vsakovacích pásů, výsadeb apod.), či zákresy liniových projevů eroze.

Zemědělské podklady. Zde je k dispozici soubor podkladů, které mají vztah k provozu v zemědělství. Data jsou ve formátu shapefile v souřadnicovém systému JTSK, další podklady jsou doplňovány do relačně navázaných databází – vazebním identifikátorem je parcelní číslo.

Hony, plodiny. Polygonová vrstva honů vznikla digitalizací nad georeferencovaným rastrem zákresů honů do základních map 1 : 10 000, jejich poloha a tvar byly zpřesňovány prací nad ortorektifikovanými leteckými snímky a rastry map evidence nemovitostí (EN).

Základním atributem je číslo honu, respektive jeho části, výměra honů podle evidence ZOS Kačina. Z prostorového hlediska jde o základní polygonovou vrstvu, na níž se odkazují další databáze, a to pěstovaných plodin pro jednotlivé roky, aplikovaných závlahových dávek, dalších podkladů pro řízení závlah, evidenčních údajů pro zemědělské využívání pozemků atd. Relačně je na vrstvu připojena tabulka osevních postupů a jednotlivé odrůdy. Podle nitrátové směrnice (nařízení vlády č.103/2003) jsou pro pěstované plodiny stanoveny zásady hnojení minerálním a organickým dusíkem. Pomocí bilanční metody řízení závlahového režimu plodin (v první fázi užitím metody ideálních srážek) se počítá aktuální potřeba závlah jednotlivých honů (k aktuálnímu dni).

Produkční bloky (AJAX). Polygonová vrstva produkčních bloků získaná zpracováním dat Dálkového průzkumu Země (DPZ) – podklad fy.Ekotoxa Opava.

Nitrátová směrnice (Směrnice Rady č.91/676/EHS; resp. Nařízení vlády č.103 z 3.III.2003). Stanovení zranitelných oblastí (používání a skladování hnojiv a statkových hnojiv, střídání plodin a provádění protierozních opatření v těchto oblastech). Cílem je:

Zranitelné oblasti (základní jednotka je katastr). Podle §33 zák. č. 254/2001 Sb. o vodách jsou to části území státu, které leží v povodí vod znečištěných nebo vod znečištěním ohrožených. Jsou vymezeny katastrálními územími České republiky uvedenými v Příloze č.1. tohoto Nařízení vlády č.103 (dále jen Nařízení vlády)

Aplikační pásma (I.- III.) (§7 Nařízení vlády ). Způsob používání minerálních dusíkatých hnojiv (to jsou minerální jednosložková dusíkatá hnojiva a minerální vícesložková hnojiva s obsahem dusíku) a hnojiv s rychle uvolnitelným dusíkem (to jsou statková hnojiva a organická a organominerální hnojiva, v nichž je poměr uhlíku k dusíku nižší než 10) u polních plodin, s výjimkou zeleniny, závisí na začlenění zemědělské půdy do jednoho ze tří aplikačních pásem (stupně I až III), která jsou vymezena v tabulkách č. 2 až 4 přílohy č. 2 k Nařízení vlády. Pokud je v rámci jedné parcely nebo parcel zemědělského pozemku, na kterých je pěstována stejná plodina, více bonitovaných půdně-ekologických jednotek patřících do různých aplikačních pásem, začlení se takový zemědělský pozemek s přihlédnutím k převažujícímu zařazení. Při stejném poměrném zastoupení různých aplikačních pásem se použije vždy opatření pro vyšší stupeň aplikačního pásma.

Ohrožení půd erozí  ( § 11, 12 Nařízení vlády). Vhodná agrotechnická protierozní opatření ve zranitelných oblastech, která odpovídají stanovištním podmínkám, se provádějí na půdách ohrožených erozí, jejichž skupiny jsou uvedeny v tabulce č. 5 přílohy č. 2 k Nařízení vlády.

Zákaz hnojení organickým a minerálním dusíkem (§ 6, 7, 8 Nařízení vlády). Období, ve kterých je ve zranitelných oblastech zakázáno používání dusíkatých hnojivých látek, jsou uvedena v tabulce č. 1 přílohy č. 2 k Nařízení vlády.
Období zákazu hnojení podle odstavce 1 neplatí pro hnojení trvalých kultur (vinice, chmelnice, ovocné sady), polní zeleniny a pro hnojení zakrytých ploch (skleníky, fóliovníky).

Jde-li o hnojení polních plodin na orné půdě, s výjimkou zeleniny, minerálními dusíkatými hnojivy a hnojivy s rychle uvolnitelným dusíkem v období od 1. července do začátku období zákazu hnojení uvedeného v tabulce č. 1 přílohy č. 2 k Nařízení vlády, lze tato hnojiva používat v dávce do 40 kg dusíku na hektar v minerálních dusíkatých hnojivech nebo do 80 kg celkového dusíku na hektar ve hnojivech s rychle uvolnitelným dusíkem, a to:
a) v I. a II. aplikačním pásmu pouze

Hnojení tekutými statkovými hnojivy na pozemcích bez přítomnosti porostu nebo slámy k následným jarním plodinám v období od 15. října do začátku období zákazu hnojení podle tabulky č. 1 přílohy č. 2 k Nařízení vlády je možné pouze v I. a II. aplikačním pásmu, a to v dávce do 80 kg celkového dusíku . ha^-1. Tekutá statková hnojiva se nejpozději do 24 hodin od aplikace zapraví do půdy.
Na trvalých travních porostech na zamokřených půdách vymezených hlavními půdními jednotkami 65 – 76 v tabulce č. 4 přílohy č. 2 k Nařízení vlády nelze používat žádné dusíkaté hnojivé látky. Na mělkých půdách a půdách s nevyvinutým půdním profilem vymezených hlavními půdními jednotkami 37 – 39 v tabulce č. 4 přílohy č. 2 k Nařízení vlády je při používání dusíkatých hnojivých látek omezena jednorázová dávka na 80 kg celkového dusíku na 1 ha plochy.

Monitoring. Bodová vrstva situace měrných objektů, vztahujících se k tématice mapového serveru. Monitorované prvky jsou rozlišeny zvolenými grafickými symboly, vrstva GIS je konvertována do shapefile. Struktura monitoringu zahrnuje měření meteorologických prvků, průtoků (vod povrchových, drenážních i závlahových) a kvality vod.

Srážky. Srážkoměrné stanice poskytují informace o časovém a prostorovém výskytu ovzdušných srážek (např. jako úhrn v mm, intenzitu v mm/min apod.). V mapovém serveru jsou evidovány srážkoměrné stanice ČHMÚ a srážkoměrné stanice vlastní (provozované zemědělským subjektem), poskytující podklady pro řízení závlahového provozu. Tyto stanice jsou rozlišeny použitým grafickým symbolem. Bodová vrstva je konvertována do shapefile.

Průtoky. Měrná místa, vybavená průtokoměrem (resp. pro nepřímé stanovení průtoku např. vodoznakem apod.). Zahrnuje měření průtoku povrchových vod v síti drobných vodních toků, HMZ, otevřených odpadů a kanálů, trubních kanálů, měření odtoku vod podzemních (např. drenážních) a odběrů vod pro závlahu a pro další účely. Měření průtoku v potrubí např. v závlahovém systému. Mapový server zobrazuje měrné objekty (v bodové vrstvě), v nichž je průtok měřen kontinuálně (přelivy, měrné trati, trubní průtokoměry, jiné kalibrované měrné objekty apod.) nebo kde je průtok měřen režimově či občasně. Použitými grafickými symboly jsou rozlišována místa měření průtoku. K dispozici jsou základní popisné údaje a identifikační charakteristiky. Je uveden majitel měrného zařízení (zpravidla ČHMÚ, resp. provozovatel závlahového systému).

Ostatní. Měření kvality vod, měření úrovní hladiny podzemních vod, vlhkosti půdy atd. Témata monitoringu jsou určena zaměřením využití mapového serveru.

Aplikace. V oddílu jsou zobrazeny mapové výstupy realizovaných analýz a šetření, které popisují funkci a vazby hydromelioračních systémů či opatření v zemědělsko-lesním povodí. Výstupy jsou cílené k využití v oblasti oborů vodního hospodářství a ekologie zemědělské krajiny. Pro podporu řízení závlahových režimů jsou zpracována nosná témata, odvozená z digitálního modelu terénu (DMT).

Sklonitost terénu. Vyjadřuje sklon povrchu terénu [v %] a ten zobrazuje ve zvolené barevné škále. Sklonitost terénu má významnou roli při všech procesech souvisejících s pohybem vody v terénu. DMT je vytvořen z digitalizovaných vrstevnic ZM 1:10 000, které jsou převedeny na bodové pole. Vzhledem k velkému plošnému rozsahu byla provedena generalizaci bodů tak, že body na jednotlivých vrstevnicích jsou od sebe vzdáleny v průměru o 100 m. Tato vrstva je určena pro hrubou orientaci.

Svahová orientace. Polygonová vrstva jako výsledek aplikace digitálního modelu terénu. Vyjadřuje orientaci svahu ke světovým stranám (tzv. aspekt). K zobrazení využívá zvolenou barevnou stupnici, zvýrazňující severní a jižní orientaci svahů z hlediska přímého ovlivnění zemědělských aktivit.

Výškové členění (elevace). Polygonová vrstva odvozená z vrstevnic. Vyjadřuje nadmořskou výšku terénu v barevném škálování.

Kontrola správnosti dat, vkládaných do vytvářeného IS závlah, je klíčovým faktorem jeho budoucího využití. Kontroly jsou prováděny v úrovni formální (správnost formátu a rozsahu hodnot vkládaných dat, vyžadovaná podrobnost, atd.) a v úrovni věcné. Přednostně se využívá znalost místních poměrů jednotlivými pracovníky zemědělského podniku, formální kontroly jsou realizovány ve dvou úrovních: SW ošetřené operace (editace databází) a neošetřené doplňkové operace (úpravy struktury databází, aktualizace geografických podkladů atd.). Posledně jmenované operace musí provádět osoba seznámená se zásadami správy databází (zpravidla správce PC s instalovaným mapovým serverem), případně odborník informatik, který je seznámen se strukturou mapového serveru a uživatelským nastavením, který umí provádět technicky náročnější upgrade -dat, případně programového prostředí. Pro detailnější informaci o struktuře dat slouží Příloha 6.

Při budování a vlastním provozu aplikace GIS pro řízení provozu závlah (založené na MapServeru) je třeba vycházet z obecných zásad při správě geografických databází, která zahrnuje následující okruhy činností:

- vytvoření GIS a realizace uživatelských úprav, tj. pořízení software, jeho přizpůsobení místním podmínkám a konfigurace programového prostředí, pořízení datových vrstev a aktuálních databází. Tato část je úkolem pro specializovaná pracoviště – zahrnuje návrh a správu informačního systému, zpravidla i jako síťovou aplikaci v intranetu (podnikové síti),

- provoz GIS, zahrnující aktualizace a verifikace spravovaných dat, případně systémy poskytování dat dalším uživatelům (uvnitř i vně organizace zemědělského podniku). Tyto práce lze obsáhnout svépomocí v rámci jednoduchého IS. Je třeba dodržovat pravidla, která minimalizují riziko zhroucení IS a údržbu či zásahy do systému povolit jen oprávněným osobám. V jednoduchých strukturách informačních systémů půjde často pouze o formulování pravidel přístupu k databázím a datovým úložištím, která nebudou obsloužena nastavením systému a proto k jejich dodržování musí přistupovat zodpovědně jednotliví uživatelé IS.

V následujícím textu půjde o shrnutí těchto pravidel s ohledem na provoz jednoduchého GIS na jednom počítači resp. v jednoduché intranetové síti:

- Bude zvolena vhodná struktura intranetové sítě s WWW serverem. Je vhodné, pokud bude server sloužit zároveň jako datové úložiště. V případě jediného PC plní tento počítač současně obě úlohy.

- Budou definována přístupová práva k editaci a správě jednotlivých datových úložišť. Struktura datového úložiště je navržena v Příloze 6 (resp. Tab.5) a představuje zde návrh struktury adresářů a názvů skupin souborů (u shapefile jde o skupinu tří souborů se stejným názvem a různou příponou).

- Z důvodů jednoduchosti obsluhy jsou geografické objekty v rámci jednotlivých témat (vrstev GIS) definovány v období budování IS a v průběhu provozu nejsou měněny (mapový server editaci neumožňuje). Pro změnu atributů těchto objektů za provozu slouží naprogramované uživatelské procedury, zahrnující databázové operace s kontrolními mechanismy vkládaných údajů. V praxi to znamená, že počet a tvar geografických objektů (např. tvar pozemku) je po dobu běžného provozu IS neměnný, uživatel však může zasahovat do připojené databáze atributů tohoto objektu (např. změna plodiny, velikost závlahové dávky apod.).

- Pro změnu tvaru a počtu geografických objektů je třeba využít jiného programu (např. ArcView) a výsledek úprav znovu uložit ve formátu shapefile s definovaným názvem a strukturou dat. Seznam dat a strukturu databází popisuje Příloha 6 (platí pro zpracovaný vzorový příklad).

- Databáze lze editovat i v jiném programovém prostředí (MS Excel, MS Access). Je třeba dodržet zásadu, že nebudou měněny názvy polí, pole databáze nebudou rušena (mohou být přidávána, ale MapServer se na ně bez aktualizace úprav nebude odkazovat), jednotlivé položky (řádky) databáze nebudou mazány ani přidávány! Pro české texty bude používáno kódování UNICODE.

- Nesmí být měněny názvy adresářů (resp. celých cest – path). V navržené struktuře mapového serveru je uplatněn následující strom adresářů s tím, že modře zvýrazněné adresáře obsahují data, která mohou být za dodržení výše uvedených zásad editována (viz Obr.3).

Obr.3 Struktura adresářů mapového serveru (včetně WWW serveru) se zvýrazněním archivu dat

- Pro bezpečný provoz IS je třeba provádět zálohování dat. Vhodné je kombinovat režimy zálohování i zálohová média podle režimu využívání serveru (PC): záloha jako otisk adresáře v jiném místě disku, záloha těchto adresářů s daty na jiném médiu (CD-R/RW, ZIP, DVD apod.). Zálohy je vhodné provádět zejména pro adresáře s uživatelskými daty (v Obr.3 jsou vyznačeny modře). Pro efektivní údržbu je účelné disponovat jednou zálohou kompletního adresáře WWW serveru (tj. včetně MapServeru) pro případ, kdy bude omylem smazán některý ze systémových souborů, případně celý adresář – viz kořen adresáře “Apache Group” v Obr.3. Mezi zálohy systému patří i zdrojové soubory WWW serveru a MapServeru v původních verzích, případně jejich ověřené funkční aktualizace.

Pro vlastní užívání mapového serveru lze doporučit:

- Pro optimální využití plochy monitoru je třeba zvolit vhodný režim zobrazení (viz nabídka “Rozlišení obrazovky” vpravo dole). Velikost grafického rozhraní mapového serveru je pak optimalizována pro zobrazení na celé ploše monitoru (lze zapnout/vypnout tlačítkem “F11” na klávesnici) – platí pro MS Internet Explorer.

- V rolovacím menu zvolit pro přehlednost jen nejdůležitější témata pro zobrazení, resp. jejich vhodné kombinace. Pořadí zobrazení vrstev je dáno programovým nastavením v řídícím souboru mapového serveru. Některé nevhodné kombinace mohou proto způsobit zastínění objektů níže ležících. Rastrové vrstvy katastrálních map mají nastavenu průhlednost pro bílou barvu, bylo proto zvoleno umístění nejvýše, ortofotosnímky jsou neprůhledné a jsou umístěny nejníže.

- Pro upřesnění obsahu a původu datových vrstev slouží systém nápovědy. Hlavní nápověda k užívání mapového serveru je k dispozici na tlačítku vpravo dole, informace o obsahu vrstev se zobrazí vybráním podtrženého řádku textu v menu.

- Po novém výběru kompozice témat k zobrazení je třeba použít k aktualizaci mapy (překreslení obrazovky) tlačítko “Překreslit” (vpravo nahoře). Tlačítko není třeba použít po spuštění aplikace, při zvětšování a zmenšování zobrazovaného výřezu.

- Informační tlačítko (“i” v levém horním rohu) je používáno ve dvou krocích. Nejprve je třeba zvolit téma, pro které bude informace poskytnuta – zvolí se zapnutím tzv. “radio” přepínače (má tvar kroužku s černým středem, zapnut je jen jeden ze skupiny menu). Témata jsou: základní polohopis, mapy, půdy, zemědělské podklady. Poté lze kursorem myši zadat v mapě polohu bodu, ke kterému se vypíší informace zvolené kategorie.

- Legenda se symboly a barvami vybraných témat není průběžně zobrazována, lze ji otevřít v samostatném okně poklepem na tlačítko vpravo dole.

- Pro rychlý výběr oblasti slouží předdefinovaná nabídka vlevo dole (roletové menu). V této části obrazovky se nalézá i měřítko zobrazené mapy. Vybranou kompozici lze vytisknout na tiskárně, vytiskne se včetně zadaného nadpisu, poměrového měřítka a legendy (pro vybrané prvky).

- Aktualizace databází lze provádět v režimu, odpovídajícím periodě využívání výpočtových operací (závlahy, režim hnojení). Nemusí tedy být prováděna denně.

- Pro aktualizaci databází o využití pozemků a o vývoji počasí je třeba zvolit příslušné tlačítko a data zadávat v požadovaném formátu. Teprve potom je vhodné provést aktuální výpočet vláhového deficitu pro všechny pozemky současně. Výpočet lze spouštět opakovaně. Důležité je správné nastavení systémového datumu PC. K tomuto datu jsou vztaženy veškeré výpočty.

- Při využití klasifikace termínů zákazu hnojení dusíkatými hnojivy (podle Nařízení vlády č.103 ze dne 3. března 2003 O stanovení zranitelných oblastí a o používání a skladování hnojiv a statkových hnojiv, střídání plodin a provádění protierozních opatření v těchto oblastech) se výpočet vztahuje k aktuálnímu dni nebo ke dni jinému, který se zadá v dialogovém okně. To umožňuje posoudit termín zákazu hnojení s výhledem pro potřeby plánu agrotechnických operací. Zvolena je třístupňová klasifikace termínů s délkou období jeden týden, což umožní přizpůsobit termíny povolené aplikace provozním podmínkám.

Předložený návrh struktury IS zobecňuje požadavky na rozsah zpracování témat GIS pro potřeby řízení závlah. U jednotlivých staveb se však může odlišovat podle místních potřeb a specifik projektového a provozního řešení závlahy. Zpracovaný vzorový příklad (ZOS Kačina) umožnil vytvořit ve spolupráci s provozovatelem závlah, zemědělským podnikem, funkční verzi informačního systému v programovém prostředí mapového serveru university Minnesota.

Těžiště práce je v popisu metod a postupů využití geografických informačních systémů pro podporu řízení závlahového provozu a souvisejících aktivit zemědělského podniku (evidence půdy, plány osevních postupů, ochrana přírodních zdrojů atd.). Aplikace GIS tak poskytuje komplexní informaci o zavlažovaném území, vytvořenou skládáním různých geografických podkladů. Umožňuje obsluze operativně volit zobrazení relevantních informací, odpovídající plánované agrotechnické operaci, což podporuje kvalifikované řízení provozu závlah. Navržené programové prostředí je založeno na volně šířených programech (freeware, open-source) jako je WWW-server (Apache) a mapový server (Minnesota), v prostředí běžných kancelářských produktů (Microsoft Windows, MS Office, případně na platformě UNIX). Tím minimalizuje finanční nároky na nákup dalšího software. Pořízení datových vrstev je v současných podmínkách finančně nejnáročnější etapou budování GIS, přestože základní mapové digitální podklady lze již pořídit za dostupné ceny. S ohledem na tématiku závlah bude nutná individuální digitalizace projektové dokumentace a její transformace do standardních zobrazovacích souřadných systémů (JTSK). Rozsah a podrobnost těchto prací bude závislá na místních podmínkách a potřebách, respektovat bude i ekonomickou rozvahu o efektivnosti takové investice.

Jak se ukazuje z krátkého zkušebního provozu v podmínkách zemědělského podniku, navržený informační systém poskytuje podklady v odpovídajícím rozsahu a je přínosem pro řízení agrotechnických operací včetně řízení provozu závlah. Individuální přizpůsobení místním podmínkám bude zahrnovat úpravy uživatelského prostřední, rámce GIS se však nedotkne. Využití koncepce ISHMS na úrovni provozovatele závlahy, resp. zemědělského podniku je vhodné a bude navazovat na koncepci tvorby IS veřejné správy, což vytvoří předpoklady efektivní výměny aktualizovaných dat.

Navržené prostředí mapového serveru, jako universálního uživatelského rozhraní pro zavádění GIS do zemědělské praxe, je prostředím zcela otevřeným a lze jej dále modifikovat. S ohledem na provoz závlah lze předpokládat doplnění dalších výpočtových metod stanovení potřeby závlah a jejich interpretace v ploše, vytváření statistik a tabulkových či grafických přehledů. Přínosem je jednoznačnost lokalizace ploch se zvolenými charakteristikami (např. deficitu vláhy) a vytvoření podkladu pro územní analýzy a plány řízení provozu.

Poděkování

Děkujeme dalším účastníkům projektu, kteří přispěli k jeho dokončení: ing.Kasalovi, ing.Buňkovi (ZOS Kačina) a pí.Janovské (ZVHS Kutná Hora) za poskytnutí potřebných informací a písemných projektových podkladů, ing.Navrátilovi (ZVHS Hradec Králové) za poskytnutí digitalizovaných zákresů map ještě ve fázi jejich zpracování, ing.Mašínovi (KÚ Pardubice), ing.Kafkovi (HELP SERVICE - Remote Sensing) a p.Deverovi (CDI Praha) za konsultace při nastavení a úpravách mapového serveru a kolegovi ing.Čmelíkovi za pomoc při polních měřeních a při zpracování mapových podkladů a projektové dokumentace.

V Pardubicích 19.12.2003

ostatní použité zkratky (PLOMEL, LINMEL, BODMEL, TOK, UPRTOK, TPPI atd.) jsou součástí Informačního systému hydromelioračních staveb a jsou popsány v Přílohách 4 a 5.