Analiza czasowa zmian zabudowy na podstawie danych z map

Analiza czasowa zmian zabudowy na podstawie danych z map
glebowo-rolniczych w skali 1:5000
Tomasz Miturski
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach – Państwowy Instytut Badawczy
Zakład Gleboznawstwa Erozji i Ochrony Gruntów
Wstęp
Gleba pełni istotną rolę w funkcjonowaniu ekosystemów. Będąc systemem złożonym i
dynamicznym narażonym na różnego rodzaju zagrożenia (erozja, zanieczyszczenia
wynikające z działalności człowieka), kluczową rolę w jej ochronie i zarządzaniu przestrzenią
pełnią mapy glebowe (Dobrzański, Uziak 1970; Konecka-Betley i in. 1997). Dzięki szeroko
zakrojonym pracom w latach 60-70tych i zaangażowaniu niemal 30 tys. osób wykonano, dla
całego obszaru Polski mapy glebowo-rolnicze w skali 1:5000. Mapy miały stanowić źródło
informacji niezbędnej dla prowadzenia planowanej, zrejonizowanej gospodarki w rolnictwie i
dla intensyfikacji produkcji rolnej (Fedorowski, Nowosielski 1957). Oprócz głównych celów,
którymi były prawidłowa organizacja i intensyfikacja produkcji rolnej na obszarze kraju, stały
się one ważnym materiałem służącym do prac naukowo-badawczych z zakresu agrotechniki i
gleboznawstwa, prowadzonych przez zakłady naukowe w wielu ośrodkach naukowych w
kraju. Podkładem kartograficznym dla kreślonych map, była wówczas mapa zasadnicza w
skali 1:5000. Informacje zawarte na mapach zasadniczych (granice działek rolnych, granice
terenów zabudowanych, drogi itp.) stanowią bardzo dobre źródło historyczne do badań z
zakresu zmian typów użytkowania terenu oraz obszarów zajętych pod zabudowę (KoneckaBetley i in. 1997).
Wraz z rozwojem obszarów wiejskich, w tym technik uprawy roli, czynnik glebowy
(typ gleby) zaczął mieć mniejszy wpływ na charakter i rodzaje produkcji rolniczej.
Historyczne i glebowe uwarunkowania kształtujące na przestrzeni wieków lokowanie
gospodarstw rolnych, mają aktualnie małe znaczenie w procesie rozwoju osadniczego na
terenach wiejskich. Dynamicznie rozwijające się duże ośrodki miejskie, powodują wzrost
nowej zabudowy mieszkaniowej na terenach wiejskich przylegających do granic
administracyjnych dużych ośrodków (Villa 2012). Nie uwzględnianie w procesie wydawania
decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu informacji o walorach gleby,
może powodować wyłączanie z produkcji rolnej żyznych gleb, odgrywających dodatkowo
istotne funkcje środowiskowe, oraz negatywnie wpływać na potencjał produkcyjny obszarów
otaczających miasta. Stąd istotnym wydaje się posiadanie przez administracje publiczną,
informacji o tendencjach i kierunkach zmian obszarów zabudowanych na terenach wiejskich.
Tego rodzaju informacje będą pomocne podczas tworzenia planów zagospodarowania
przestrzennego. Umożliwi to w sposób racjonalny i zrównoważony wyznaczać obszary pod
zabudowę jednocześnie chroniąc najużyteczniejsze gleby i nie zaburzając funkcjonowania
rolniczej przestrzeni produkcyjnej (Freman i in. 2011). Celem niniejszej pracy była analiza
czasowa rozwoju terenów zabudowanych na terenie gminy Sieciechów z uwzględnieniem
jakości gleby.
Obszar badań
Gmina Sieciechów jest gminą wiejską o powierzchni 61,26 km2, należącą do powiatu
Kozienickiego – województwo Mazowieckie. W jej skład wchodzi 16 sołectw,
zamieszkiwanych przez 4251 osób. Udział gleb
Typ gleby
F
FG
Bw
Tn
M
A
Etm
G
Dz
W
Powierzchnia Udział danego
[ha]
typu gleby [%]
3517,61
398,87
253,92
201,87
114,36
84,87
14,74
14,47
4,71
0,35
76,37
8,66
5,51
4,38
2,48
1,84
0,32
0,31
0,10
0,01
Tab.1. Typy gleb występujące na obszarze badań
(opracowanie
własne).
F-mady,FG-mady
glejowe,Bw-gleby
brunatne
wyługowane
i brunatne kwaśne,Tn-gleby torfowe i
murszowotorfowe, M-gleby murszowominerlane
i
murszowate,
A-gleby
bielicowe
i
pseudobielicowe,Etm-gleby torfowo-mułowe,Ggleby
glejowe,Dz-czarne
ziemie
zdegradowane i gleby szare,W-wody.
występujących
na
obszarze
badań
został
przedstawiony w tabeli (tab.1). Dominującym
typem gleb są mady, które występują na 76,4%
powierzchni analizowanego obszaru
. Wykres
(rys.1.) przedstawia informacje o występujących
kompleksach przydatności rolniczej na obszarze
badań.
Rys.1. Udział procentowy powierzchni poszczególnych kompleksów przydatności rolniczej gleb (opracowanie
własne).1-Kompleks pszenny bardzo dobry,1z-użytki zielone bardzo dobre i dobre,2-kompleks pszenny dobry,2zużytki zielone średnie,3z-użytki zielone słabe i bardzo słabe,4-kompleks żytni bardzo dobry,5-żytni dobry,6kompleks żytni słaby,7-kompleks żytni bardzo słaby,8-kompleks zbożowo-pastewny mocny,9-kompleks zbożowopastewny słaby,Ls-Las,N-nieużytki rolnicze,RN-gleby rolniczo nieprzydatne,Tz-teren zabudowany,W-wody,WNwody nieużytki.
Metody badań
Do badań wykorzystane zostało 30 arkuszy aktualnych (2013r.) map zasadniczych w
skali 1:5000 oraz 19 arkuszy mapy glebowo-rolniczej (1965r.) w skali 1:5000. Mapy zostały
pozyskane z powiatowego ośrodka dokumentacji geodezyjnej i kartograficznej w formie
rastrowej. Następnie arkusze zostały poddane procesowi kalibracji w celu przypisania układu
współrzędnych w formie cyfrowej. Treść map została zdigitalizowana do formatu
wektorowego wraz z utworzeniem bazy danych zawierającej opisową część treści mapy. W
procesie digitalizacji wykorzystane zostało oprogramowanie firmy ESRI ArcGIS 10.0 oraz
QGIS 2.0. Otrzymane warstwy wektorowe zostały poddane analizom geoprzestrzennym w
ArcGIS 10.0. Za pomocą narzędzia „Identity”, utworzona została nowa warstwa wektorowa
zawierająca obszary, które występują na obu analizowanych mapach. Kolejnym krokiem było
określenie obszarów na których nastąpił przyrost zabudowy, do tego celu wykorzystano
narzędzie „Intersect”. Warstwą wynikową są obszary, dla których nastąpił przyrost
powierzchni zabudowanej. Dane z mapy glebowo-rolniczej (typ gleby, kompleks
przydatności rolniczej) zostały nałożone na otrzymaną warstwę, w celu określenia typów i
jakości gleb zajmowanych pod nową zabudowę. Następnie został obliczony wskaźnik
przekształcenia
kompleksów
gleb
użytków
rolnych
(Wpk),
opracowany
przez
Stuczyńskiego(2007) w celu uzyskania miarodajnej i porównywalnej charakterystyki zmian
użytków na cele nie rolnicze.
Wartość wskaźnika oblicza się na podstawie wzoru:
gdzie:
Wpk - wskaźnik przekształcenia kompleksów gleb użytków rolnych w inne funkcje
Kp1 – procentowy udział danego kompleksu w łącznej powierzchni wszystkich gruntów
przekształcanych na daną funkcję
Kp2 – procentowy udział całkowitej powierzchni kompleksu w ogólnej powierzchni użytków
rolnych.
Według Stuczyńskiego(2007), wartość wskaźnika Wpk bliska 1 lub Wpk = 1 świadczy o
przekształcaniu rozpatrywanego kompleksu w określoną funkcję w stopniu odpowiadającym
jego udziałowi w pokrywie glebowej rozpatrywanego obszaru. Gdy Wpk < 1intensywność
przemian jest niska, co może świadczyć o ochronie dobrych gleb przed konwersją,
Wpk > 1wielkość przemian jest bardzo duża.
Wyniki
Na wykresie (rys.2) zostały przedstawione wyniki przyrostu zabudowy na
kompleksach przydatności rolniczej gleb. Największy przyrost wystąpił na kompleksie 4 (21
ha) oraz w kompleksie 1 (13 ha).W tabeli (tab.2) zaprezentowano powierzchnie typów gleb
zajętych pod nową zabudowę. Gleby typu mady (51,4 ha) oraz gleby brunatne wyługowane i
brunatne kwaśne (9 ha), stanowią razem 96 %
z wszystkich typów gleb zajętych pod
zabudowę. Wynika to z dominacji tych dwóch typów gleb na badanym obszarze (tab.1).
Powierzchnia zabudowy obliczona na podstawie danych z mapy glebowo-rolniczej wynosi
125 ha, na podstawie mapy zasadniczej 184 ha. Daje to przyrost wielkości 59 ha powierzchni
zabudowanej w ciągu 48 lat.
Rys. 2.Powierzchnia przyrostu zabudowy w granicach kompleksów przydatności rolniczej gleb. 1-Kompleks
pszenny bardzo dobry,1z-użytki zielone bardzo dobre i dobre,2-kompleks pszenny dobry,2z-użytki zielone
średnie,3z-użytki zielone słabe i bardzo słabe,4-kompleks żytni bardzo dobry,5-żytni dobry,6-kompleks żytni
słaby,7-kompleks żytni bardzo słaby,8-kompleks zbożowo-pastewny mocny,9-kompleks zbożowo- pastewny
słaby,Ls-Las,N-nieużytki rolnicze.
Typ
gleby
Powierzchnia Udział danego
[ha]
typu gleby[%]
A
Bw
F
FG
M
0,45
5,26
51,35
0,95
0,56
0,76
8,98
87,69
1,62
0,95
Tab.2.Typy gleb wykorzystywane pod nową zabudowę (opracowanie własne). F-mady,FG-mady glejowe,Bwgleby brunatne wyługowane i brunatne kwaśne, ,M-gleby murszowominerlane i murszowate,A-gleby bielicowe i
pseudobielicowe.
Wykres (rys.3) przedstawia wartości wskaźnika przekształcenia kompleksów gleb użytków
rolnych. Wartości Wpk > 1 dla kompleksu 4 i kompleksu 7 oznaczają intensywny rozwój
zabudowy na obszarach o słabszej przydatności rolniczej. Wysoka wartość Wpk (1,9) w
kompleksie 1 wynika z przyrostu zabudowy przylegającej do wsi lokowanych na najlepszych
glebach.
Rys.3. Procentowa wartość wskaźnika przekształcenia kompleksów gleb użytków rolnych. 1-Kompleks pszenny
bardzo dobry,1z-użytki zielone bardzo dobre i dobre,2-kompleks pszenny dobry,2z-użytki zielone średnie,3zużytki zielone słabe i bardzo słabe,4-kompleks żytni bardzo dobry,5-żytni dobry,6-kompleks żytni słaby,7kompleks żytni bardzo słaby,8-kompleks zbożowo-pastewny mocny,9-kompleks zbożowo- pastewny słaby,LsLas,N-nieużytki rolnicze.
Wnioski
W pracy przedstawiono wyniki badań nad analizą zmian czasowych rozwoju
zabudowy na terenach wiejskich. Powierzchnia zabudowana zwiększyła się o 59 ha w ciągu
48 lat. Ze względu na występowanie gleb typ mada oraz mada glejowa na 85 % powierzchni
badanego obszaru, wpływa to na otrzymany wynik gdzie 88 % powierzchni zajętej pod nową
zabudowę stanowią gleby typ mada. W tym przypadku analizy danych na podstawie
występowania typów gleb z dominacją jednego z ich typów, nie można stwierdzić czy
lokowanie zabudowy przebiegało w sposób racjonalny z punktu widzenia ochrony gleby.
Miarodajną i porównywalną charakterystyką jest wskaźnik przekształcenia kompleksów gleb
użytków rolnych. Wyniki wskazują na racjonalne wyznaczanie obszarów pod zabudowę
(kompleks 4 i wyższe), jednocześnie pozwalają wnioskować o innych czynnikach, poza
środowiskowymi, determinujących lokalizacje zabudowy (kompleks 1). W pracy wykazane
zostało iż map glebowo-rolniczych w skali 1:5000 mogą stanowić cenne źródło informacji dla
opracowań przestrzennych, nie tylko jako źródło informacji o przestrzennym rozmieszczeniu
gleba ale także jako podstawę do analiz zrównoważenia zmian zachodzących podczas
rozwoju obszarów wiejskich.
Bibliografia
Dobrzański B., Uziak S. (1970), Rozpoznawanie i analiza gleb. Przewodnik do cwiczeń z
gleboznawstwa przeznaczony dla studentów biologii i geografii, PWN, Warszawa.
Fedorowski W., Nowosielski E. (1957), Klasyfikacja gruntów, Państwowe Wydawnictwo
Rolnicze i Leśne, Warszawa.
FREEMAN, C., CLARK, R.D., van HEEZIK, Y. (2011), Creating Ecologically Based Land
Use and Habitat Maps Quickly and Cheaply to Support Conservation Planning at Local
Scales: A New Zealand Example, „Geographical Research“, nr 49 (1), s. 99–111.
Stuczyński T.(2007),Assessment and modeling of land use change in Europe in the context of
soil protection ,Monografie i Rozprawy Naukowe, nr 19, Puławy.
Konecka-Betley K., Janowska E., Czępińska-Kamińska D. (1997), Systematyka i kartografia
gleb, Wydawnictwo SGGW, Warszawa.
Villa, P. (2012), Mapping urban growth using Soil and Vegetation Index and Landsat data:
The Milan (Italy) city area case study, „Landscape and Urban Planning“, nr 107 (3), s.
245–254.