Geoekologija, odnosno pejzažna ekologija, je primjenjena nauka o pejzažu (kao okruženju života i rada čovjeka i drugih organizama) čiji je cilj definisanje ekološki optimalne prostorne organizacije korišćenja i zaštite pejzaža [1].

Geoekologija pruža niz teorija, modela i iskustva u proučavanju pejzaža [2].

Multidisciplinarni pristup savremenom prostornom planiranju opravdano je pokrenuo povećan interes za njegov geoekološki aspekt, posebno u slučaju stručnih studija i analiza, čineći ovo tematsko područje zasebnim istraživačkim poljem. Geoekološki sadržaj se odavno sistematski prikazuje i modelira u ovoj oblasti kroz različite oblike geoekološkog mapiranja [3].

Jedna od praktičnih geoekoloških metoda pogodnih za planiranje optimalnog upravljanja prostorom jeste geoekološka evaluacija. Geoekološka evaluacija je postupak donošenja procjene da li i u kom stepenu prostor ili neka njegova geokomponenta odgovara određenom načinu korišćenja [4]. Putem geoekološke evaluacije, osim određivanja pogodnosti prostora za određeni način korištenja, stvara se i mogućnost otkrivanja nelogičnosti u korišćenju prostora preko upoređivanja dobijenih rezultata sa aktuelnim načinom korištenja [5].

Evaluacija pejzaža, kao prilično nezavisnog elementa prirodnog okruženja, predstavlja prilično težak zadatak. Pejzaž se može posmatrati kao preduslov za vrstu uticaja svih ostalih prirodnih komponenti u prostoru, i kao takav utiče na kvalitativne karakteristike površinskog i površinskog dijela litosfere, klimatske uslove, tlo, vegetaciju itd. Iz gore navedenih razloga često je nemoguće definisati vrijednost pejzaža, jer teorija vrednovanja nije u potpunosti definisala principe i kriterijume vrednovanja [6].

Geoekološka evaluacija važna je za buduće turističko planiranje, uređenje, zaštitu i upravljanje, što podrazumijeva dalji razvoj i promociju turističko-rekreativnih aktivnosti [2]. Postoji više metoda koji vrše geoekološku evaluciju planinskog prostora za potrebe rekreativnog turizma od kojih se najviše koristi kvantitativni metod raznolikosti (V-Wert metod) koji je formulisao Njemački geoekolog Hans Kiemstedt. Evaluacija korišćenjem ovog metoda bila je predmet intezivnih istraživanja poslednjih godina u urbanim područijima Beograd, Novi Sad, Loznica, Trebinje, Niš [7-11], kao i planinskim Ravna planina i Romanija, i Nacionalni park Kozara [12-13]. Metod se pokazao kao pogodan za evaluaciju planinskih područja sa određenim prednostima i nedostacima.

Ovaj rad ima za cilj korišćenjem kvantitativnog metoda raznolikosti (V-Wert metoda) u GIS (Geografski informacioni sitemi) okuruženju saznati u kojoj su mjeri prirodne komponente opštine Mojkovac koja ima planinski karakter povoljne za razvoj rekreativnog turizma.

MATERIJALI I METODE

Istraživano područje

Područje opštine Mojkovac pripada sjevernoj crnogorskoj regiji. Zahvata srednji dio riječnog toka Tare između planina Bjelasice, Sinjajevine i Prošćenskih planina, sa djelovima Nacionalnog parka „Durmitor“ i Nacionalnog parka „Biogradska Gora“. Mojkovac je određen geografskim koordinatama  42°55′ i 43°5′ N geografske širine i 19°20′ i 19°42′ E geografske dužine (Slika br. 1). Ukupna površina opštine je oko 367 km², što čini 2,6% ukupne teritorije Crne Gore, i po površini je jedna od manjih opština u Crnoj Gori. Prema popisu iz 2011. godine ima 8622 stanovnika.

V-Wert metod i korišćeni ulazni podaci za kriterijume

Geoekološka evaluacija izvršena je korišćenjem kvantitativnog metoda raznolikosti (V-Wert metoda) primjenom alata za kartografsku algebru u QGIS 3.14. softveru prema sledećoj formuli [14]:

V= ((W+G*3+R+N) *1000) *K

Gdje je: W – ivice šuma (m/m²) , G – ivice voda (m/m²) , R – energija reljefa (-), N – način korišćenja (-), K – klimatski faktor (-).

Nakon implementacije geoekološke evaluacije primjenom kartografske algebre po definisanoj formuli dobijene su vrijednosti povoljnosti. Kako bi dobili konačnu kartu prema stepenima povoljnosti vrijednosti su klasifikovane u četri kategorije prema Tabeli br. 1 [14].

Kategorije	Klase	Raspon
I	Nepovoljno	V<3,72
II	Uslovno povoljno	3,72 < V < 7,44
III	Povoljno	7,44 < V < 11,16
IV	Veoma povoljno	V > 11,16

Na početku je formirana GRID poligonska vektorska mreža dimenzija 1000×1000 m, kojom je obuhvaćeno šire proučavno područje opštine Mojkovac sa 590 ćelija, odnosno površinom od 590 km². 

Prvi kriterijum koji koristi ovaj metod je dužina ivice šume (W). Ivice šuma su nosioci kontrasta i promjena u prostoru koje djeluju na čula posmatrača i predstavljaju tipične  elemente  kulturnog  pejzaža [2].  Presudnu ulogu u ocjeni turističke vrijednosti jednog pejzaža imaju zelene površine, koje u velikoj mjeri doprinose kretanju turista i osnova su razvoja održivog turizma [15-16]. Kako bi se odredile ivice šume korišćeni su podaci iz digitalne prostorne baze podataka Copernicus Forest type product za 2018. godinu (Slika br. 2) [18]. Geoprostorna analiza izvršena je mjerenjem dužine ivice za šumske klase za svaku ćeliju posebno.

Ivice voda (G) je drugi kriterijum koji koristi ova metoda. Ivice voda značajno povećavaju  turističku  vrijednost pejzaža, čine ga atraktivnijim i sa rekreacijskog aspekta primamljivijim jer pogoduju razvoju većeg broja rekreativnih i turističkih aktivnosti [7-11]. Izvor podataka za ovaj kriterijum su podaci iz Open Street Map baze, poboljšani na osnovu javno dostupnog ortofoto snimka iz 2018. godine nekadšnjeg Ministarstva održivog razvoja i turizma (Slika br. 3) [18-19]. Kao za prvi kriterijum i za ovaj kriterijum izmjerena je dužina ivice za svaku ćeliju.

Kao treći kriterijum ovaj metod koristi energiju reljefa odnosno vertikalnu raščlanjenost. Vertikalna raščlanjenost reljefa predstavlja potencijalnu energiju određenog dijela topografske površine definisanu visinskom razlikom najviše i najniže visinske tačke [20]. Uticaj reljefa na razvoj i razmještaj turizma ogleda se u tri osnovna vida, i to: rekreativnom, estetskom i lokacionom [21]. Ovaj kriterijum dobijen je primjenom zonalne statistike korišćenjem podataka EU-DEM 25m modela (Slika br. 4) [22], a nakon toga dobijene vrijednosti klasifikovane su prema skali za dobijene vrijednosti prema Tabeli br. 2.

Visinska razlika	Vrijednost
10-20	220
20-30	300
30-60	400
60-100	590
100-250	860
250-500	1200

Kriterijum koji se odnosi na korišćenje zemljišta dobija se na osnovu procentualnog učešća u ćeliji i množenjem sa odgovarajućim težinskim koeficijentom iz Tabele br. 3. Kao izvor podataka za ovaj kriterijum korišćeni su podaci iz COPERNICUS CORINE Land Cover baze (Slika br. 5) [23].

Način korišćenja zemljišta	Težinski koeficijent
Oranične površine i bašte	6
Voćnjaci i vinogradi	8
Livade i pašnjaci	15
Šume i šumsko zemljište	19
Pustare, goleti i zone rijetke vegetacije	21
Antropogeni tereni i nepolodno zemljište	21
Vodene površine	50

Klimatski kriterijum je poslednji element koji koristi ovaj metod. Kiemstedt je vrijednosti za ovaj kriterijum predložio za studijsko područje Njemačke [14]. Kako su vrijednosti predložene za prostor Njemačke teško je definisati vrijednosti za druga područja. Pregledom predloženih klimatskih vrijednosti iz Tabele br. 4 u ovom radu uzeta je vrijednost 1,4 za cijelo istraživano područje na osnovu Kepenove klasifikacije za prostor Crne Gore [24].

Klimatski tip	Težinski koeficijent
Urbana klima	0,62-0,80
Klima basena	0.70-0,90
Klima sjeverno Njemačke nizije	0.90-1,10
Obalna klima (Baltičko i Sjeverno more)	1,10-1,20
Klima subplaninske zone	1,20-1,40
Klima visokih planina	1,30-1,50
Klima središnjih Alpa	1,30-1,80

REZULTATI I DISKUSIJA

Podaci sa konačne karte povoljnosti (Slika br. 6) obračunati su i dobijeni su rezultati evaluacije na osnovu kojih su predstavljeni  stepeni  povoljnosti različitih dijelova razmatranog područja za potrebe rekreativnog  turizma. Evaluacija je sprovedena na nešto širem području u odnosu na administrativne granice opštine Mojkovac i obuhvata granične oblasti sa drugim opštinama, pa je umjesto površine od 367 km² evaluacija izvršena na području od 419 km². Razlog tome je veličina GRID jedinice 1000×1000 m, pa da bi se pravilno izvršila evaluaciji nisu odsječeni dijelovi teritorije koji se nalaze u drugim opštinama. Stepeni povoljnosti pokazuju da nepovoljne površine zauzimaju 67 km² (16%), uslovno povoljne 89 km² (21%), povoljne 176 km² (42%) i veoma povoljne 87 km² (21%). OdređenI dijelovi planinskih prostora Sinjajevine prepoznati su pod nepovoljnom kategorijom. Planinski prostori gdje imamo nešto manje prisustvno šumske vegetacije u GRID jedinici uslovno su povoljni. Pod povoljnom i veoma povoljnom kategorijom za razvoj turističko-rekreativnih sadržaja prepoznat je veći dio opštine, posebno gradska oblast Mojkovca i seoska naselja u podnožju Sinjajevine, Bjelasice, Prošćenskih planina, Zabojsko jezero, prostor Tare i njenih pritoka na cijelom potezu kroz mojkovačku opštinu.

Rezultati se mogu smatrati dobrim, jer je pod povoljnom i veoma povoljnom kategorijom prepoznata većina prostora kao u Strateškom planu razvoja opštine Mojkovac 2012-2019 i Prostorno-urbanističkom planu opštine Mojkovac do 2020. godine [26-27]. Izuzetak su dijelovi Sinjajevine koji se prema ovih dokumentima smatraju uslovno povoljni ili povoljni, a ovim metodom svrstani su u nepovoljnu kategoriju.

Prema Strateškom planu razvoja opštine Mojkovac 2012-2019 istaknuto je da su smještajni kapaciteti lošeg kvaliteta sa niskim kvalitetom smještaja i nedovoljnom infrastrukturnom opremljenošću [26]. Saobraćajna povezanost sa ostalim opštinama sjevernog regiona relativno je zadovoljavajućeg karaktera i oslanja se na postojeću mrežu regionalnih i magistralnih puteva. Takođe, istaknuto je da turisti koji posjete Mojkovac su mahom turisti u tranzitu, čija su krajnja destinacija nacionalni parkovi „Durmitor“ i „Biogradska gora“.

Trenutni razvoj nije u skladu sa realnim mogućnostima i potencijalima koji postoje. Uprkos značajnom prirodnom pejzažnom potencijalu, koji prepoznaje i ovaj metod svi oblici turizma u opštini su nerazvijeni što potvđuje i Analiza objektivnih pokazatelja razvijenosti turizma u Crnoj Gori [28]. Potencijali planinskih pejzaža u zimskoj i ljetnjoj sezoni su do sada nedovoljno ekonomski valorizovani u funkciji razvoja turističke privrede, iako su Prostornim planom Crne Gore do 2020. godine i u okviru Strategije razvoja turzima u Crnoj Gori do 2020. godine, Prostorno-urbanističkim planom opštine Mojkovac, Strateškim planom razvoja opštine Mojkovac 2012-2019, visoko rangirani i svrstani u prioritetna težišta razvoja [26-30].

Međutim, u fazi izrade je Ski centar Žarski koji može biti pokretač rekreativnog turističkog razvoja. Upravo zbog toga buduće planske dokumente i strategije koje su u procesu izrade treba usmjeriti u funkciji razvoja održivog rekreativnog turizma.  Osim toga potrebno je uložiti dodatne napore za razvoj još turisitčko-rekreativnih sadržaja. Današnji turistički trendovi upravo pokazuju da ovakve nevalorizovane destinacije sa očuvanim i raznolikim prirodnim pejzažima dolaze u interes turista različitih kategorija [31]. Za razvoj rekreativnog turizma Mojkovcu nedostaje sinergija sa pratećim ekonomskim dijelatnostima, radna snaga sa iskustvom, kvalitetan smještaj visokog kvaliteta, dobra ponuda tokom cijele godine, jedinstven identitet koji bi promovisao prirodne potencijale, valorizacija i usmjerenost ka potražnji, uz poštovanje principa održivog razvoja.

ZAKLJUČAK

Rad potvrđuje složenost i značaj geoekološke evaluacije u svrhu razvoja rekreativnog turizma. Metod primjenjen u radu pokazao se kao pogodan na istraživanom području. Ipak metod ima nedostatke sa rezolucijom, tačnošću i kvalitetom ulaznih podataka i definisanjem vrijednosti za klimatski kriterijum. Validacija dobijenih rezultata predstavlja složen zadatak za nepoznatno područje i za veliko istraživano područje jer su potrebne relevantne kartografske podloge ili podaci direktno sa terena.

Rezultati geoekološke evaluacije dobijeni u ovom istraživanju pokazuju da nepovoljne površine zauzimaju 67 km² (16%), uslovno povoljne 89 km² (21%), povoljne 176 km² (42%) i veoma povoljne 87 km² (21%). Metod je uglavnom prepoznao planinski prostor Sinjajevine, Bjelasice, Prošćenskih planina, Zabojsko jezero, prostor Tare i njenih pritoka Mojkovca pod povoljnim kategorijama, sa izuzetkom nekih dijelova Sinjajevine. Međutim, rekreativni turizam u Mojkovcu je nerazvijen uprkos značajnom prirodnom potencijalu koji prepoznaje i ovaj metod. Ovaj potencijal u budućnosti potrebno je valorizovati i usmjeriti ka potražnji, uz poštovanje principa održivog razvoja.

LITERATURA

• Bognar, A., Lozić S., Saletto M. (2008): Geoekologija: skripta. PMF-Zavod za geografiju i prostorno planiranje. Zagreb.
• Pecelj, M. R., Pecelj-Purković, J., Pecelj, M. (2015): Geoekologija. Geografski fakultet. Beograd.
• Nikolić G. Systematization of geoecological maps and their role in spatial planning. XV Symposium in engineering Geology and Geotechnics, Beograd. 2016.
• Crnogorac Č., Spahić M. (2012): Osnovni geoekologije. ARTPRINT. Banja Luka.
• Čirjak B.R., Mamut M., Geoekološko vrednovanje reljefa otoka Hvara s aspekta poljodjelske valorizacije.Socijalna ekologija, Zagreb, 2017, 25(3), 211-234, doi: 10.17234/SocEkol.25.3.1.
• Lješević M. Ocena prirodnih abiotičkih uslova za potrebe istraživanja optimuma poljoprivredne proizvodnje. Zbornik radova – Geografski fakultet Univerziteta u Beogradu, 1992, 39, 125-141.
• Pecelj R. M., Vagic N., Pecelj M., & Djuric D. Geoecological evaluation of Belgrade and environmet for the purposes of rest and recreation. Archives for Tehnical Sciences, 2015, 14(1), 63–72, doi: 10.7251/afts.2016.08142.063P.
• Pecelj R. M., Lukić M., Pecelj M., Srnić D., Đurić D. Geoecological evaluation of Novi Sad and environment for the purposes of health tourism and recreation. Archives for Tehnical Sciences, 2017, 17(1), 89–97, doi: 10.7251/afts.2017.0917.089P
• Pecelj M., Lukić M., Vučičević A., De Una-Alvarez E., Esteves da Silva CGJ., Freinkin I., Ciganović S., Bogdanović U. Geoecological evaluation of local surroundings for the purposes of recreational tourism. Journal of the Geographical Institute “Jovan Cvijić”, 2018, 68(2), 215-231, doi: 10.2298/IJGI1802215P.
• Lukić M., Filipović D., Pecelj M. Vrednovanje predela u funkciji razvoja sportsko-rekreativnog turizma – primer grada Trebinja, Ecologica, 2018, 25(92), 821-827.
• Manić M., Milovanović M., Đorđević M. Geoecological evaluation of Niš landscape for the purpose of sport and recreational tourism. Serbian Journal of Geoscience, 2019, 5, 7-12.
• Pecelj R., M, Šušnjar S., Lukić M., Evaluacija predela za potrebe turizma- studija slučaja jugo-zapadnih padina planine Romanija. 6. Medjunarodni naucni skup „Nauka i praksa poslovnih studija“: Banja Luka, 2018, 705–717. doi: 10.7251/ZUPS1806705P.
• Popović D., Doljak D., Kuzmanović D., Pecelj R.M. Geoecological evaluation of protected area for recreation and tourism planning – The evidence from Bosnia and Herzegovina National Park. Journal of the Geographical Institute “Jovan Cvijić” SASA, 2018, 68(1), 119-131, doi: 10.2298/IJGI1801119P.
• Kiemstedt, H. (1967): Zur Bewertung der Landschaft für die Erholung [To assess the landscape for recovery]. Hannover: Contributions to Land Conservation.
• Mihajlović D., Maksimović M., Urošević S. Ekološka dimenzija održivosti ruralnog turizma Stare planine. Ecologica, 2016, 23(82), 336-340.
• Đukin A., Mihailović M., Petrović J., Stavretović N. Značaj rekreacionog potencijala Stare Planine za unapređenje održivog turizma. Ecologica, 2018, 25(89), 169-174.
• Forest type — Copernicus Land Monitoring Service [Internet]. Copernicus.eu. 2018 [cited 2021 Sep 30]. Available from: https://land.copernicus.eu/pan-european/high-resolution-layers/forests/forest-type-1
• OBLIQUO Multiview demo of Montenegro [Internet]. Gov.me:3800. [cited 2021 Sep 30]. Available from: http://www.geo.mrt.gov.me:3800/www/?fbclid=IwAR26S3-BL0w2g-Pvglw6pSDt_uUh2Db6r_iQGDoF90WY89SZCcU-0dKK0jI
• OpenStreetMap [Internet]. OpenStreetMap. 2021 [cited 9 October 2021]. Available from: https://www.openstreetmap.org/
• Dragicevic, S. Filipovic, D. (2016): Prirodni uslovi i nepogode u planiranju i zaštiti prostora – drugo dopunjeno izdanje. Geografski fakultet. Beograd.
• Kadušić, A., Smajić, S., Mešanović Dž. (2018): Turistička geografija: fizičkogeografske i društvenogeografske osnove turizma. OFF-SET Tuzla.
• EU-DEM v1.1 [Internet]. Copernicus. 2019 [cited 2021 Sep 30]. Available from: https://land.copernicus.eu/imagery-in-situ/eu-dem/eu-dem-v1.1
• Corine Land Cover 2018 — Copernicus Land Monitoring Service [Internet]. Copernicus.eu. 2018 [cited 2021 Sep 30]. Available from: https://land.copernicus.eu/pan-european/corine-land-cover/clc2018
• Burić D., Ducić V., Mihajlović J. The climate of Montenegro: Modificators and types-part two. Bulletin of the Serbian geographical society, 2014, 94(1), 73-90. doi: 10.2298/GSGD1401073B.
• Hoffmann, G. (1999): Tourismus in Luftkurorten Nordrhein-Westfalens, Bewertung und Perspektiven [Tourism in Luftkurort North Rhine-Westphalia, Evaluation and Perspectives]. PhD Thesis. der Universität-Gesamthochschule, Paderborn.
• Strateški plan razvoja opštine Mojkovac 2012-2019. Opština Mojkovac. Mojkovac 2011.
• Prostorno-urbanistički plan opštine Mojkovac do 2020. godine. Jugoslovenski institut za urbanizam i stanovanje – JUGINUS. Beograd-Bijelo Polje-Mojkovac 2015.
• Milošević S. Analiza objektivnih pokazatelja razvijenosti turizma u Crnoj Gori. Tims. Acta, 2017, 11(1), 31-43.
• Strategija razvoja turizma u Crnoj Gori do 2020. godine. Ministarstvo turizma, DEG, GTZ. Podgorica 2008.
• Prostorni plan Crne Gore do 2020.godine. Montenegroinženjering, IAUS, Urbanistički inštitut Republike Slovenije. Podgorica 2008.
• Panfilov A. V., Vernikova, V. D. Global development trends in organization of tourist and recreational areas. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, 775(1).

Napomena: Rad je objavljen

FILIP VUJOVIĆ, Mladen Delić ;14th scientific conference Students encountering science – StES 2021 PROCEEDINGS; GEOEKOLOŠKA EVALUACIJA MOJKOVCA U SVRHU RAZVOJA REKREATIVNOG TURIZMA

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.

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.

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

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 SYSTEM	Formula	Result	Unit	Refererence
Drainage Network	Hierarchical rank			Strahler (1952)
Stream order (Su)	GIS analysis	57,42	km	Strahler (1952)
Strahler I	GIS analysis	23,69	km	Strahler (1952)
Strahler II	GIS analysis	20,16	km	Strahler (1952)
Strahler III	𝐿𝑢 = 𝐿1 + 𝐿2 +⋅⋅⋅+𝐿n	101	km	Strahler (1964)
Stream length (Lu) km	𝑁𝑢 = 𝑁1 + 𝑁2 +⋅⋅⋅+Nu	27		Horton (1945)
Stream number (Nu)	Lur =Lu/(Lu-1)	0,85		Strahler (1964)
Stream length ratio (Lur) 2/3 order	Lur =Lu/(Lu-1)	0,41		Strahler (1964)
Stream length ratio (Lur) 1/2 order	Rb= Nu/Nu+1	1,17		Strahler (1964)
Bifurcation ratio (Rb) II/III order	Rb= Nu/Nu+1	2,42		Strahler (1964)
Bifurcation ratio (Rb) I/III order	GIS analysis	29,41	km
Main channel length (C1)	GIS analysis	28,07	km
Minimum main channel distance (C2)	K= Cl/C0	1,04		Horton (1945)
BASIN GEOMETRY
Basin Area (km2) (A)	GIS analysis	311	km2
Basin Perimeter (P)	GIS analysis	619	km	Schumm (1956)
Basin Length (Lb) (km)	GIS analysis	35	km	Schumm (1956)
Form ratio (Ff)	Ff = A / Lb2	0,25	km	Horton (1932)
Elongation ratio (Re)	Re= 2√(A/π)/L	0,86		Schumm(1956)
Texture ratio (Rt)	Rt=N1/P	3,93		Horton (1932)
DRAINAGE TEXTURE (DT)	Dt=Nu/P	0,05		Horton (1932)
Drainage density (Dd)	Dd=Lu/A	0,32	km/km2	Horton (1932)
RELIEF CHARACTERIZATION
Minimum Basin Height (z) (m) GIS software analysis	GIS analysis	606	m
Maximum Basin Height (Z) (m)	GIS analysis	2097	m
Total Basin relief (H) (m)	H = Z – z	1491	m	Strahler (1952)
Relief Ratio (Rhl)	H/Lb	42,6	m	Schumm (1956)
Average river slope	GIS analysis	28	%
Average basin height	GIS analysis	1309	m
Hypsometric integral (Hi)	Hi= Hsr-z/ Z-z	0,47		(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,