MORPHOMETRIC ANALYSIS OF THE GRACANICA RIVER DRAINAGE BASIN USING EU-DEM DATA AND GIS TECHNIQUES:(ADRIATIC SEA BASIN, MONTENEGRO


1. INTRODUCTION

Geomorphometry is the measurement and mathematical configuration of the earth’s surface, dimensions, and landforms. (Burrough & McDonnell, 1998 Chorley, Schumm, & Sugden, 1984; Clarke, 1966; Evans, 1984; Horton, 1945; Merritts & Vincent, 1989; Oguchi, 1997; Strahler, 1952; Hengl 2008).

The morphometry of the drainage basin is maintained through geological and geomorphological processes over time, as indicated by various morphometric studies. (Horton, 1945; Strahler, 1964; Shreve, 1969; Chorley 1984).

Estimating morphometric parameters requires the measurement of linear, areal, relief, and gradient parameters of the drainage network to assess the hydrological system’s characteristics in the basin area (Horton, 1932).

Quantitative basin analysis is an essential aspect of basin characterization (Strahler, 1964). The application of quantitative techniques in the morphometric analysis of basins was started (Horton, Strahler, etc.) from topographic maps using manual methods. Outdated manual methods for determining morphometric terrain characteristics have been replaced by the Digital Elevation Model (DEM) and GIS development.

DEM is a digital statistical model of the terrain with a series of known x, y, and z coordinates within an arbitrarily selected system (Miller and Laflamme., 1958).

The process of creating a digital terrain model begins by selecting one of the methods of elevation data collection, sampling points with specific accuracy, density, and distribution, followed by spatial interpolation of collected data in software programs, which provides continuous quantitative terrain data (Hengl et al., 2003; Siljeg., 2013; Wilson and Gallant, 2000).

Open to all Digital Elevation Models (DEM) ASTER, SRTM, AW3D30, EU-DEM medium resolutions have improved geomorphometric analyzes in underdeveloped and developing countries. The last decade has been characterized by many geoportals from which free DEM data of medium resolution can be downloaded.

Morphometric analysis of the drainage basin based on DEM data using GIS was performed by many researchers and scientists for different regions. This combination proved to be a useful tool for generating detailed and updated quantitative data to characterize the morphometric parameters of the drainage basin. (Singh et al., 2014; Hlaing et al., 2008; Javed et al., 2009; Singh et al., 2014; Pankaj and Kumar, 2009; Resmi et al., 2019; Pareta, Kuldeep & Pareta, Upasana. , 2011; Saha et al., 2017).

2. STUDY AREA

The drainage basin of the river Gracanica covers an area of ​​311 km2. It occupies the area of ​​central Montenegro between 42˚ 39 ′ and 42˚ 50 ′ north latitude and 19˚ 12′ and 19˚ 19′ east longitude, as part of the complex hydrographic network of the Skadar Basin, which belongs to the Adriatic Sea Basin (Figure 1). The drainage basin includes the southern part of the Niksicko polje, the northern, northeastern and eastern slopes of the mountains Zirovnica, Prekornica, Miljevac, the southern, southwestern and western slopes of the mountains Maganik, Zurim, and Vojnik.

Figure 1: Location of the study area      

It is believed that the flow of the river Gracanica was determined by a tectonic fissure, which was of crucial importance in the formation. The terrain is represented by alluvial sediments, limestone, and eruptive sites. Due to the different composition of the terrain, the hydrological surface and underground phenomena in the basin of the river Gracanica are also different.

The length of the main course of the river Gracanica is about 29.5 km, of which 21.5 km to the entrance to Niksicko polje. Until entering Niksicko polje, the direction of the river flow is southeast-northwest, and in the plain of the field, after a long meandering, the river stabilized its flow in the north-south direction and flowed into the river Zeta in the southern part of Niksicko polje. The main course of the river Gracanica springs in three tributaries in the form of a broken spring at about 1186 m above sea level. At Jerina’s town, at an altitude of 903 m above sea level. It connects with the stream Susjed (Smrdan), which erupts at the foot of Prekornica at an altitude of 972 m above sea level—forming a constant flow of Gracanica. In the drainage basin of Gracanica, we have a large number of torrents, especially during periods of heavy rains. The river Gracanica, from which the artificial Liverovic Lake is created, has tributaries on the right side: Usovina, Slatisnjak, Macak, Zljebina and Revina, and on the left side are tributaries: Bukovik, Gojusa, and Jablanica. During heavy rains, occasional tributaries are also significant: Mijatov potok, Radulovica potok, Babina rupa and Botanac.

The study area is characterized by transitional features between the Mediterranean and continental climates. The relief and altitude strongly influence the climate. The average annual air temperature is 10.9 °C; in January, it is 1.3 ° C, in July 21.1 ° C. Temperatures are highest in July and August and lowest in January and February. The average annual rainfall is 1,993 mm. The maximum amount of precipitation is in November and December, while the minimum is in July and August. Snow falls on average for 19 days and lasts 29 days a year in Niksicko polje, while in the mountains and surrounding areas, it lasts up to six months. The average relative humidity is 68.6%. The dominant winds are north and south.

Gracanica has a rain-snow regime. The highest water level is in the spring, due to heavy spring rains and intense snowmelt. The lowest water level is in the summer months when there are little precipitation and high temperatures. The lowest flows are in the period July-September, and the highest in November and December.

Figure 2. Drainage basin of the river Gracanica
 

3. MATERIALS AND METHODS

3.1. Data

The paper uses the EU-DEM model of the European Environment Agency, which covers the European Union’s territory of 32 member states and six collaborating countries (Bashfield and Keim., 2011).

The model is of medium quality, with a spatial resolution of 25 m. It has similar characteristics to the ASTER and SRTM model. EU-DEM validation due to vertical properties and radio usage with SRTM DEM and ASTER GDEM data shows that this model has higher vertical accuracy and improved hydrological parameters (Bashfelid and Keim., 2011; Mouratidis and Ampatzidis., 2019).

The accuracy of EU-DEM was evaluated using various reference values ​​such as trigonometric points, LIDAR data, and NEXTmap data. Therefore, the approximate value of the square error for EU-DEM’s vertical accuracy is about 7m (Bashfelid and Keim., 2011; Mouratidis and Ampatzidis 2019; Josa et al., 2014). Data were downloaded for the geoportal (https://land.copernicus.eu/imagery-in-situ/eu-dem) within the COPERNICUS program.

3.2. Methods

Figure 3: Methodology for morphometric analysis of drainage basin
Source: http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.3/printBooks_topics.cfm?pid=6050

Manually physically extracting the drainage basin, network and assigning flow order from topographic maps and georeferenced satellite data for a large area is a time-consuming and laborious process.

Automatic extraction methods were applied using the EU-DEM model to estimate the drainage basin’s morphometric parameters such as areal, linear, and relief aspects using ArcGIS 10.5.1 software for raster and vector analysis. Raster analysis is based on complex algorithms and many other features that can be done with Hydrology tools in Spatial Analysis Tools. After raster data processing, vector tools were received to calculate some morphometric parameters. The method followed during this research is shown in the following flowchart model Figure 3.

4. RESULTS AND DISCUSSION

The quantitative morphometric analysis provides consistent information for assessing and understanding the hydrological characteristics of basins. Morphometric parameters of linear, surface, and relief aspects are discussed in detail in Table 1.

Tab. 1. Morphometric parameters of linear, surface, and relief aspects

MORPHOMETRIC PARAMETERS 
     
DRAINAGE SYSTEMFormulaResultUnitRefererence
Drainage NetworkHierarchical rank  Strahler (1952)
Stream order (Su)GIS analysis57,42kmStrahler (1952)
Strahler IGIS analysis23,69kmStrahler (1952)
Strahler IIGIS analysis20,16kmStrahler (1952)
Strahler III𝐿𝑢 = 𝐿1 + 𝐿2 +⋅⋅⋅+𝐿n101kmStrahler (1964)
Stream length (Lu) km𝑁𝑢 = 𝑁1 + 𝑁2 +⋅⋅⋅+Nu27 Horton (1945)
Stream number (Nu)Lur =Lu/(Lu-1)0,85 Strahler (1964)
Stream length ratio (Lur) 2/3 orderLur =Lu/(Lu-1)0,41 Strahler (1964)
Stream length ratio (Lur) 1/2 orderRb= Nu/Nu+11,17 Strahler (1964)
Bifurcation ratio (Rb) II/III orderRb= Nu/Nu+12,42 Strahler (1964)
Bifurcation ratio (Rb) I/III orderGIS analysis29,41km 
Main channel length (C1)GIS analysis28,07km 
Minimum main channel distance (C2)K= Cl/C01,04Horton (1945)
     
BASIN GEOMETRY 
Basin Area (km2) (A)GIS analysis311km2 
Basin Perimeter (P)GIS analysis619kmSchumm (1956)
Basin Length (Lb) (km)GIS analysis35kmSchumm (1956)
Form ratio (Ff)Ff = A / Lb20,25kmHorton (1932)
Elongation ratio (Re)Re= 2√(A/π)/L0,86Schumm(1956)
Texture ratio (Rt)Rt=N1/P3,93Horton (1932)
DRAINAGE TEXTURE (DT)Dt=Nu/P0,05Horton (1932)
Drainage density (Dd)Dd=Lu/A0,32km/km2Horton (1932)
      
RELIEF CHARACTERIZATION 
Minimum Basin Height (z) (m) GIS software analysisGIS analysis606m 
Maximum Basin Height (Z) (m)GIS analysis2097m 
Total Basin relief (H) (m)H = Z – z1491mStrahler (1952)
Relief Ratio (Rhl)H/Lb42,6mSchumm (1956)
Average river slopeGIS analysis  28% 
Average basin heightGIS analysis1309m 
Hypsometric integral (Hi)Hi= Hsr-z/ Z-z0,47 (Perez-Pena i dr., 2009

Linear aspects of the drainage system reveal watercourses’ characteristics and indicate the basin’s lithological and structural characteristics. The hierarchical order is the initial step in basin analysis. According to Strahler’s hierarchy, the first order’s length of watercourses is 57.42 km, of the second-order 23.69 km, of the third order, 20.16 km. The total length of all watercourses is 101 km. The bifurcation ratio, the coefficient of river flow development, and the stream length ratio show that the basin’s drainage is under the influence of tectonic geological structures.

Surface aspects show the two-dimensional properties of the drainage basin. The drainage basin has an irregular oval shape. The shape factor indicates that the pool is elongated. The drainage texture for this basin indicates the rough drainage texture. This basin is characterized by highly permeable limestone rocks, eruptive, and easily erodible alluvium. This mainly affects the resistance of rocks and soil to erosion and the ability to infiltrate.

The ratio of the amplitude of the relief in the basin to the basin’s length speaks of the basin’s incredible steepness, i.e., the tremendous potential erosion in the basin. The relief characteristics indicate an excellent water flowability and high runoff in the primary and secondary precipitation periods. The hypsometric integral indicates that the relief is in a mature phase.

5. CONCLUSION

In this research, quantitative morphometric estimates and analyses of linear, surface, and relief aspects of the drainage basin are presented. This paper contributed to the knowledge about the drainage basin of the river Gracanica and showed the possibility of using EU-DEM data and GIS techniques to assess morphometric parameters. The development of reliable DEM data and similar methods can play an essential role in planning and conducting hydrological activities.

REFERENCES

  1. Bashfield, A., and Keim, A. (2011). Continent-wide DEM Creation for the European Union. 34th International Symposium on Remote Sensing of Environment. The GEOSS Era: Towards Operational Environmental Monitoring. Sydney, Australia 10–15 April 2011.
  2. Burrough, P. A., & McDonnell, R. A. (1998). Principles of geographical information systems. New York, NY: Oxford University Press Inc.
  3. Chorley R.J., Schumm S.A., Sugden D.E. (1984). Geomorphology. Methuen, London
  4. Chorley, R.J., Schumm, S.A., & Sugden, D.E. (1984 ). Geomorfology (str. 605 ). London : Methuen & Co .
  5. Clarke, J. I. (1966). Morphometry from maps, Essays in geomorphology (pp. 235–274). New York, NY: Elsevier.
  6. Evans, I. S. (1984). Correlation structures and factor analysis in the investigation of data dimensionality: Statistical properties of the Wessex land surface, England. In: Proceedings of the Int. Symposium on Spatial Data Handling, Zurich. GeographischesInstitut (pp 98–116). Universitat Zurich-Irchel.
  7. Hengl, Tomislav & Reuter, Hannes. (2008). Geomorphometry. Concepts, Software, Applications.
  8. Horton, R. E. (1945). Erosional development of streams and their drainage basins: Hydro-physical approach to quantitative morphology. Geological Society of American Bulletin, 56, 275–370.
  9. Merritts, D., & Vincent, K. R. (1989). Geomorphic response of coastal streams to low, intermediate, and high rates of uplift, Mendocino junction region, northern California. Geological Society of American Bulletin, 101, 1373–1388.
  10. Mouratidis, A., Ampatzidis, D. (2019). European Digital Elevation Model Validation against Extensive Global Navigation Satellite Systems Data and Comparison with SRTM DEM and ASTER GDEM in Central Macedonia (Greece). ISPRS Int. J. Geo-Inf., 8, 108.
  11. Pareta, Kuldeep & Pareta, Upasana. (2011). Quantitative morphometric analysis of a watershed of Yamuna basin, India using ASTER (DEM) data and GIS. International Journal of Geomatics and Geosciences. 2.
  12. R. E. Horton. (1932). Drainage basin characteristics, Transactions of American Geophysics Union, vol. 13, pp. 350–361.
  13. Radojičić, B. (2005). Vode Crne Gore. INSTITUT ZA GEOGRAFIJU, Nikšić.
  14. Radojičić, B. (2008). Geografija Crne Gore – regije. DANU, Podgorica.
  15. Radojičić, B. (2010). Opština Nikšić – priroda i društveni razvoj. Filozofski fakultet, Nikšić.
  16. Resmi, M.R., Babeesh, C. & Hema, A. (2019). Quantitative analysis of the drainage and morphometric characteristics of the Palar River basin, Southern Peninsular India; using bAd calculator (bearing azimuth and drainage) and GIS, Geology, Ecology, and Landscapes, 3:4, 295-307, DOI: 10.1080/24749508.2018.1563750.
  17. Shreve, R.W.  (1969)  Stream  lengths  and  basin  areas  in  topologically  random  channel  networks. J  Geol 77:397–414.
  18. Šiljeg, A., Barada, M., & Marić, I. (2018). Digital Terrain Modelling. University of Zadar – Alfa d.d., Zagreb.

Remark:

The paper was published in:

Vujović F (2020): MORFOMETRIJSKA ANALIZA DRENAŽNOG BASENA RIJEKE GRAČANICE PRIMJENOM EU-DEM PODATAKA I GIS TEHNIKA: (JADRANSKI MORSKI BASEN, CRNA GORA); Conference: 5 KONGRES GEOGRAFA BOSNE I HERCEGOVINEAt: Sarajevo,

UPOTREBA GIS-a U PROSTORNOJ ANALIZI IZDANAČKIH ŠUMA U BOSANSKO PETROVAČKOM ŠUMSKOPRIVREDNOM PODRUČJU


MATERIJAL I METODE ISTRAŽIVANJA

Objekt istraživanja

Istraživanja za  potrebe ovoga rada obavljena su na teritoriji šumskoprivrednog područja „Bosansko-Petrovačko“, kojim gazduje Podružnica „Šumarija“ (PŠ) Bosanski Petrovac (Slika 1), pod okriljem Šumskoprivrednog društva „Unsko- Sanske šume“.

Slika 1: Terirorija kojom gazduje Podružnica „Šumarija“ Bosanski Petrovac

Površina teritorije kojom gazduje PŠ Bosanski Petrovac iznosi oko 70.967,63 hektara. Šumskoprivredno područje „Bosansko-Petovačko“ spada u oblast unutrašnih Dinarida. Klimu ovog područja karakterišu umjereno kontinentalna i izmijenjeno kontinentalna klima, koja sa visinom poprima karakter planinske. Prema podacima iz važeće šumskoprivredne osnove, srednja godišnja temperatura vazduha je 7,85 oC, a njena vrijednost u toku vegetacionog perioda je 14,07 oC.

Visina godišnjeg atmosferskog taloga je 1.291 mm. Područje je uglavnom izgrađeno od krečnjaka i dolomita, te zemljišta obrazovanih na ovakvim supstratima kao što su: kalkomelanosoli, kalkokambisoli, luvisoli na krečnjaku, a manje rendzine na dolomitu, distrični kambisol itd. Šumska zemljišta su suha, skeletna i plitka.

U Šumskoprivrednom području Bosansko- Petrovačkom najzastupljenije su gazdinske klase 1205 (Šume bukve i jele sa smrčom na pretežno dubokim zemljištima na krečnjacima i/ili dolomitima), 4501 (Izdanačke hrastove šume kserotermnih staništa, šume cera, medunca, crnog jasena, crnog i bijelog graba, na plitkim zemljištima na krečnjacima i/ili dolomitima) 4106 (Sekundarne izdanačke šume bukve (čiste i sa drugim liščarima) na pretežno dubokim zemljištima na krečnjacima i/ili dolomitima) i 1104 (Sekundarne visoke šume bukve na pretežno dubokim zemljištima na krečnjacima i/ili dolomitima zemljištima krečnjacima i/ili dolomitima).

U ovom radu su analizirane gazdinske klase 4106 i 4501, koje predstavljaju izdanačke šume u Bosansko-Petrovačkom šumskoprivrednom području. Ukupna površina gazdinske klase 4106 je 3.780,74 ha. Ukupna površina gazdinske klase 4501 je 6.902,35 ha (Slika 2)Pored ove  dvije gazdinske klase izdanačkih šuma postoji gazdinska klasa 4105 ali je njena površina jako mala i rezultati njene prostorne analize nebi uticali na ukupne rezultate, stoga ova nije analizirana.

Slika 2: Izdanačke šume u ŠPP Bosansko- Petrovačko

Istraživanje za potrebe ovoga rada nastalo je iz želje da se stvori GIS baza podataka, o gadinskim klasama za Bosansko- Petrovačko šumskoprivredno područje. Sam proces izrade mapa gazdiskih klasa može da se radi na dva načina: upotrebom satelitskih snimaka ili digitalizacijom klasičnih „papirnih“ mapa gazdinskih klasa. Izrada GIS baze, gazdinskih klasa uz pomoć Sentinental ili Landstat satelitskih snimaka je značajno jednostavnija i brža, ali rezultati tumačenja ovih snimaka su neprecizni i zavise od iskustva i poznavanja terena one osobe koja radi na izradi mapa. Stoga je u ovome slučaju korišćena metoda digitalizacije klasičnih mapa gazdinskih klasa.

Prilikom digitalizacije korišćena je karta razmjere 1 : 25.000. Digitalizacija je vršena pomoću alata Georeferencer u softveru QGIS 2.18.15.  Razlog upotrebe ovoga softvera leži u činjenici da je QGIS  otvoreni (opensource) softver napisan u C++ programskom jeziku, a radni interfejs je obezbjeđen korišćenjem KT TrollTech grafičke biblioteke. Pošto je QGIS opensource program izvorne datoteke kodova su slobodne i omogućavaju programerima širom svijeta da rade na njihovom konstantnom usavršavanju. Razvoj ovoga programa se naročito obavlja u aplikacionom programskom interfejsu za programski jezik C++ i Python. (Poizot i Mear 2009). Dodatne opcije u QGIS-u su omogućene pomoću različiti dodatnih mehanizama (Plugin-a), koji se mogu preuzeti tokom same radne sesije. Dakle QGIS je softver koji je lako dostupan,  jednostavan za korišćenje i ne zahtjeva dodatne licence.

Prilikom digitalizacije iscrtani su svi odjeli i gazdinske klase u ŠPP Bosansko – Petrovačkom. Za svaki odjel vezane su informacije o površini i omjeru smjese (Slika 3). U planu je pravljenje potpune baze podataka, u kojoj će pored ovih informacija biti dodane informacije o bonitetu staništa, zapremini i zapreminskom prirastu po vrstama drveća, zatim informacije o planiranom obimu siječa i sjekoredu, takođe planira se uraditi i digitalizacija putne mreže sa svim ostalim raspoloživim informacijama. Svaka gazdinska klasa predstavljena je posebnim Shape (shp) fajlom, sa pripadajućim informacijama, tako da je moguće samostalno učitavanje i analiza bilo koje gazdinske klase.

Slika 3: Gazdinske klase u ŠPP Bosansko- Petrovačkom

Za prostornu analizu izdanačkih šuma korišćen je digitalni visinski model terena (DEM), veličine ćelije 20 x 20 m. Ovaj model je preuzet sa slobodne baze EarthExplorer (https://earthexplorer.usgs.gov). Potrebni raster podaci o ekspozicijama i nagibima terena dobijeni su direkno iz ovoga modela.

Nakon učitavanja gazdinske klase i DEM-a, prvo je urađeno isjecanje DEM-a po konturi date gazdinske klase uz pomoć alata „Extraction – Cliper“, a potom su izdvajane visinske zone u intervalima od od 200 m (0-200 m, 200- 400 m, 400-600 m, 600-800 m, 800-1000 m itd.), uz pomoć alata „Raster Calculator. Svaka zona predstavljala je zasebni rasterski oblik podataka. Budući da je trebalo izvršiti mjerenja površina određenih zona rasterski podaci su morali da budu konvertovani u vektorski oblik. Za ovu konverziju korišćen je alat „Polygonize“. Nakon dobijenih vektora u atributnoj tabeli izvršeno je računanje površina pojedinih zona.

Isti princip korišćen je i kod analize nagiba terena i ekspozicija. Prilikom analize nagiba terena korišćeni je interval od 10o (0-10o, 10-20o, 20-30o i 30-40o).

Za vizualizaciju i grafički prikaz dobijenih podataka korišžen je softver Microsoft Excel 2010.

REZULTATI I DISKUSIJA

Analiza gazdinske klase 4106

Analiza rasprostranjenosti nadmorskih visina u gazdinskoj klasi 4106 pokazala je da se najveći dio površine gazdinske klase nalazi u rasponu nadmorskih visina od 800 do 1000 metara. (Grafikon 1) Iznad ove zone na nadmorskoj visini od 1000 do 1200 metara se nalazi oko 11% od ukupne površine gazdinske klase. Ovo se objašnjava činjenicom da u većini ŠPP od ove visinske zone počinju mješovite šume bukve, jele i smrče te mješovite šume jele i smrče, koje nisu podložne degradaciji i stvaranju izdanačkih šuma. Male površine se nalaze i u visinskoj zoni od 400-600 metara, što se objašnjava orografskim karakteristikama terena. Na ovoj nadmorskoj visini nalaze se površine poput krških polja koje najčešće nisu obrasle šumskom vegetacijom.

Grafikon 1: Analiza nadmorskih visina u gazdinskoj klasi 4106

Analiza nagiba terena u gazdinskoj klasi 4106 pokazala je da se 49% površine ove gazdinske klase nalazi na nagibima terena od 10-20o, takođe veliki dio površine se nalazi na nagibima terena  od 0-10o (Grafikon 2). Ovi nagibi terena su dosta pristupačni i omogućavaju laku eksplataciju, što je kroz istoriju omogućilo veliki obim sječa i stvaranje degradiranih izdanačkih šuma. Ovi tereni se nalaze u blizini okolnih naselje čime se objašnjava povećanja eksplatacija. Mali dio površine gazdinske klase se nalazi na strmim i teško pristupačnim terenima (preko 30o) što upravo potvrđuje prethodnu konstataciju. Na nagibima većim od 30o nalazi se oko 315 ha ili 8% od ukupne površine.

Grafikon 2: Analiza nagiba terena u gazdinskoj klasi 4106

Sekundarne izdanačke šume bukve (čiste i sa drugim liščarima) na pretežno dubokim zemljištima na krečnjacima i/ili dolomitima, u Bosansko- Petrovačkom šumskoprivrednom području su najzastupjenije na hladnijim ekspozicijama. Ovo se objašnjava samom bioekologijom vrste. Bukva je polusciofitna vrsta, što znači da je najčešće rasprostranjena na slabije osunčanim ekspozicijama terena. Najveći dio gazdinske klase 4106 se nalazi na sjevernoj i sjeveroistočnoj ekspoziciji. Takođe značajno učešće imaju i zapadna i sjeverozapadna ekspozicija, dok se na toplim južnim i jugoistočnim ekspozicijama nalazi svega 10% od ukupne površine gazdinske klase (Grafikon 3).

Grafikon 3: Analiza  ekspozicija terena u gazdinskoj klasi 4106

Analiza gazdinske klase 4501

Analiza rasprostranjenosti nadmorskih visina u gazdinskoj klasi 4501 je pokazala da se najveći dio površine ove klase nalazi na nadmorskojvisini od 800-1000 metara.  Na nadmorskim visinama od 200-400 metara nalazi se svega 0,3% površine gazdinske klase (Grafikon 4).  Rezultati analize za ovu gazdinsku klasu podudaraju se sa rezultatima analize za gazdinsku klasu 4106. Velika zastupljenost nadmoraskih visina od 800-1000 metara ukazuje nam, da su upravo ove visinske zone  u ŠPP Bosansko – Petrovačkom najpogodnije za razvoj izdanačkih šuma. Na ovim nadmorskim visinama u izvornoj vegetaciji nalazile su se bukove ili hrastove šume, koje su zbog blizine neaselja i pogodne orografije značajno degradirane i pretvorene u izdanačke šume.

Grafikon 4: Analiza nadmorskih visina u gazdinskoj klasi 4501

Analiza nagiba terena u gazdinskoj klasi 4501  (Grafikon 5) pokazala je da se više površine gazdinske klase nalazi na nagibu terena od 10-20o, što predstavlja i normalne vrijednosti nagiba za ove terens. Inenađujuće je veliko učešće nagiba terena manjih od 10o. Ovaj mali nagib terena primjećen je u rubnim odjelima, koji direktno graniče sa kršim poljima i ravnicana na teritoriji Bosansko Petrovačkog ŠPP. Učešće izrazito strmih terena u ukupnoj površini gazdinske klase iznosi svega 1% od ukupne površine. Ovi tereni su izrazito nepristupačni i otežavaju samu eksplataciju drvne mase.

Grafikon 5: Analiza nagiba terena u gazdinskoj klasi 4501

Kao što je poznato hrast je heliofitna vrsta, te zahtijeva toplije, osunčane ekspozicije. Izdanačke šume kserotermnih hrastova u Bosansko- Petrovačkom ŠPP upravo slijede ovo pravilo. Najveća površina analizirane gazdinske klase se nalazi na jušnoj ekspoziciji (ukupno 24%), takođe veliko učešće imaju i jugozapadna i zapadna ekspozicija. Na jugozapadnoj ekspoziciji se nalazi oko 21% ukupne površine analizirane gazdinske ilase, dok se na zapadnoj ekspoziciji nalazi oko 17% ukupne površine gazdinske klase. Malo učešće u ukupnoj pvršini imaju sjeverozapadna, te istočna i sjeveroistočna ekspozicija (Grafikon 6).

Grafikon 6: Analiza ekspozicija terena u gazdiskoj klasi 4501

ZAKLJUČAK

GIS tehnologija predstalja jako koristan i jednostavan alat za analizu i vizualizaciju različitih prostornih pojava i odnosa.  GIS je veoma koristan alat kako u naučnim, tako i u praktičnim aspektima šumarstva. U ovome je objašnjen način na koji se ova tehnologija može koristi u prostornoj analizi izdanačkih šuma. Iz njega se na jednostavan način može izvesti zaključak o prednostima uvođenja ovakvih sistema u svakodnevnu šumarsku praksu. Formiranjem GIS baze podataka mogu se na jednom mjestu čuvati različite informacije, koje bi se u interakciji sa drugim informacijama i pojavama jednostavno mogle koristiti za planiranje i razvoj različitih segmenata šumarstva. Ovakve baze je moguće praviti na nivou ŠPP, i po potrebi one bi se mogle koristiti za stvaranje šire slike o šumama u cijeloj državi.

Ukoliko posmatramo analizu rasprostranjenosti izdanačkih šuma po nadmorskim visinama, može se zaključiti da su one najzastupljenije na nadmorskim visinama od 800-1000 metara. Ovo jednako važi za bukove i hrastove šume. Najmanju zastupjenost u analiziranim šumama imaju nadmorske visine od 200-400 i 400-600 metara. Na ovim nadmorskim visinama se nalaze kraška polja i naseljena mijesta na kojima nisu prisutne šume. Učešće izdanačkih šuma na većim nadmorskim visinama se smanjuje, budući da se na tim terenima nalaze visoke šume bukve jele i smrče ili šume jele i smrče koje nisu toliko osjetljive na degradaciju kao čiste lišžarske šume.

Izdanačke šume u analiziranom ŠPP su najrasprostranjenije na blago nagnutim i nagnutim terenima od 10-20o, dok su jako slabo rasprostranje na izuzetno strmim nagibima terena. Često ovi nagibi terena su jako nepristupačni i onemogućavaju laku eksplataciju šuma, što dovodi do smanjenja mogućnost velikih sječa a samim tim i degradacije šuma.

Analiza zasupljenosti ekspozicija terena u analiziranim izdanačkim šumama, poštuje bioekološke zahtjeve vrsta, koje se u njima nalaze. Tako su bukove šume najzastupljenije na hladnijim i slabije osunčanim ekspozicijama dok su hrastove izdanačke šume najzastupjeije na toplim ekspozicijama. Ukoliko posmatramo zajedno oba tipa šuma ipak se može zaključiti da se izdanačke šume više nalaze na toplijim, prelaznim ekspozicijama.

U prilogu rada že biti postavljene mape koje su nastale kao rezultat oih analiza. Biće prikazana mapa ekspozicije, nadmorskih visina i nagiba terena u izdanačkim šumama ŠPP Bosansko- Petrovačko.

PRILOG RADA

Izdanačke šume u ŠPP Bosansko-Petrovačkom
Mapa zastupljenosti nadmorskih visina u izdanačkim šumama u ŠPP Bosansko-Petrovačkom
Mapa zastupljenosti nagiba terena u ŠPP Bosansko-Petrovačkom
Mapa zastupjenosti ekspozicija terena u izdanačkim šumama u ŠPP Bosansko-Petrovačkom

LITERATURA

Shekar S.,  Xiong  H.  (2007): Encyclopedia of GIS, Springer

Heywood, I., Cornelius, S., Carver, S. (2006):  An Introduction to Geographical Information Systems. Prentice Hall. 3rd edition.

Wise S. (2002): GIS Basics, Taylor & Francis Routledge

Roić M.,  Cetl  V. (2002): Transformacije geometrijskih podataka u katastru,  Geodetski list,  Zagreb

Forest Condition Monitoring in the Republic of Serbia, Annual Report ICP Forest 2004, 2005, Level I, Beograd, December 2005

Memišević Hodžić, M., Mejrić, A., Sejdić, A., Omerović, S. (2016): Karta ugroženosti šuma od požara za ŠGP “Konjičko” i područje krša Konjic;  Akademija Nauka i Umjetnosti Bosne I Hercegovine, Posebna izdanja, Knjiga CLXIX, Odjeljenje prirodnih I matematičkih nauka, Simpoziji: Unaprešenje poljoprivrede, šumarstva i vodoprivrede u krškim brdsko planinskim područjima- Racionalno korišćenje

Petković, V., Marčeta, D., Ljubojević, D., Potočnik, I. (2017): Optimizacija izračunavanja faktora privlačenja drveta na području Š.G. “Prijedor” Prijedor, Glasnik Šumarskog fakulteta Univerziteta u Banjoj Luci,  Univerzitet u Banjoj Luci, Šumarski fakultet

Poizot E., Me´ar Y. (2009): Using a GIS to enhance grain size trend analysis, Environmental Modelling & Software 25, 513–525

Stojanović, LJ., Krstić, M. (2000): Gajeje šuma III, Šumarski fakultet Univerziteta u Beogradu

Govedar, Z., Krstić, M. (2016): Gajenje šuma posebne namjene, Univerzitet uBanjoj Luci, Šumarski fakultet

https://earthexplorer.usgs.gov

https://scihub.copernicus.eu/

NAPOMENA:

RAD JE OBJAVLJEN:

STOJANOVIĆ, M. (2018): USE OF GIS TECHNOLOGY FOR SPATIAL ANALYSIS OF COPPICE FORESTS IN THE FOREST-ECONOMICAL AREA „BOSANSKOPETROVAČKO“;International Symposium „People – Forest – Science“, On the Occasion of 70th Anniversary of the Faculty of Forestry, University of Sarajevo, Book of Abstracts, 124p