MVK Zborník

Technická univerzita vo Zvolene Lesnícka fakulta

Katedra lesnej ťažby a mechanizácie Katedra hospodárskej úpravy lesov a geodézie

pod záštitou prezidenta Slovenskej republiky Ivana Gašparoviča

Ministerstvo pôdohospodárstvo SR, Sekcia lesného hospodárstva a spracovania dreva, Bratislava

Vojenské lesy a majetky, š.p. Pliešovce Lesy SR, š.p., Banská Bystrica

Vysokoškolský lesnícky podnik TU vo Zvolene

Zborník príspevkov z medzinárodnej vedeckej konferencie

PROGRESÍVNE POSTUPY

SPRACOVANIA NÁHODNÝCH ŤAŽIEB

Zvolen, 2011

PROGRESÍVNE POSTUPY SPRACOVANIA NÁHODNÝCH ŤAŽIEB PROGRESSIVE METHODS FOR PROCESSING OF INCIDENTAL FELLINGS Zborník príspevkov z medzinárodnej vedeckej konferencie Recenzenti:

- prof. dr.sc. dr.h.c. Vlado Goglia - prof. Ing. Jindřich Neruda, CSc. - prof. Igor Potočnik, PhD - prof. Ing. Ján Tuček, CSc. - doc. Ing. Alois Skoupý, CSc. - doc. Ing. Jozef Suchomel, CSc.

Editori:

- prof. Ing. Ján Tuček, CSc. - doc. Ing. Jozef Suchomel, CSc. - Ing. Miloš Gejdoš, CSc. - Ing. Ján Jurica

Grafická úprava:

- Ing. Martin Slančík, PhD. - Ing. Miloš Gejdoš, PhD. - Figová Helena

Počet strán: 275 Náklad: 200 Rok vydania: 2011 © Technická univerzita vo Zvolene Lesnícka fakulta Katedra lesnej ťažby a mechanizácie ISBN 978-80-28-2286-2

OBSAH

VPLYV NÁHODNÝCH ŤAŢIEB NA LESNÍCTVO SLOVENSKA

INFLUENCE OF INCIDENTAL FELLINGS ON SLOVAK FORESTRY

JOZEF SUCHOMEL, MILOŠ GEJDOŠ......................................................................................................... 7

ZMENY ENVIROPODMIENOK LESOV SR V KOTEXTE NÁHODNÝCH ŤAŢIEB

CHANGES OF ENVIRONMENTAL CONDITIONS OF SLOVAK FORESTS CONNECTED

WITH INCIDENTAL FELLING

JAROSLAV ŠKVARENINA ........................................................................................................................22

VÝVOJ NÁHODNÝCH ŤAŢIEB ZA OBDOBIE ROKOV 2006 – 2011 V PODMIENKACH

VLM SR – Š.P., PLIEŠOVCE – VYŢIADANÁ PREDNÁŠKA

DEVELOPMENT OF INCIDENTAL FELLINGS DURING 2006 - 2011 YEARS IN VLM SR

STATE ENTERPRISE PLIEŠOVCE

JÁN JURICA..............................................................................................................................................24

PROGRESÍVNE METÓDY SPRACOVANIA KALAMITY A INTEGROVANEJ OCHRANY

LESA V PODMIENKACH LESY SR, š.p. OZ NÁMESTOVO

PROGRESIVE METHODS FOR PROCESSING OF INCIDENTAL FELLINGS AND

INTEGRATED PROTECTION OF FORESTS IN CONDITIONS OF LESY SR STATE

ENTERPRISE, OZ NÁMESTOVO

JOZEF HERUD, JOZEF BRUNČÁK, FRANTIŠEK POLETA...........................................................................30

MODERNÉ METÓDY USKLADŇOVANIA DREVA Z NÁHODNÝCH ŤAŢIEB

MODERN METHODS FOR STORING OF WOOD FROM INCIDENTAL FELLINGS MILOŠ GEJDOŠ, JOZEF SUCHOMEL, VLADO GOGLIA..............................................................................42

ANALÝZA NÁHODNÝCH ŤAŢIEB OD ROKU 1996

ANALYSIS OF INCIDENTAL FELLINGS FROM 1996 YEAR

ANDREJ KUNCA, MILAN ZÚBRIK............................................................................................................54

ŤAŢBOVÉ TECHNOLOGICKÉ POSTUPY PRI SPRACOVÁVANÍ NÁHODNÝCH ŤAŢIEB

A KVANTITATÍVNE UKAZOVATELE V PODMIENKACH VLM SR – Š.P., PLIEŠOVCE,

LHC SKLENÉ

LOGGING PROCEDURES FOR PROCESSING OF SALVAGE CUTTINGS AND

QUANTITATIVE INDICATORS IN THE CONDITIONS OF VLM SR – Š.P., PLIEŠOVCE,

UNIT SKLENNÉ

JOZEF KRÁL............................................................................................................................................59

POTENCIÁL A PERSPEKTÍVY PRECÍZNEHO LESNÍCTVA

POTENTIAL AND PERSPECTIVES OF PRECIOUS FORESTRY

JÁN TUČEK..............................................................................................................................................64

NÁVRH VYUŢITÍ GIS PRO MULTIKRITERIÁLNÍ HODNOCENÍ ŠETRNÝCH

PŘIBLIŢOVACÍCH TECHNOLOGIÍ V LESNICTVÍ

DESIGN OF GIS USE FOR MULTICRITERIONAL EVALUATION OF SENSITIVE

LOGGING TECHNOLOGIES IN FORESTRY

MARTIN KLIMÁNEK, MICHAL SYNEK, TOMÁŠ MIKITA………………………………………………..72

LESNÍCKY GIS – LESNÍCKY INFORMAČNÝ SYSTÉM NOVEJ GENERÁCIE

FORESTRY GIS: NEW GENERATION INFORMATION SYSTEM ON FORESTS

JAROSLAV JANKOVIČ, RÓBERT CIBULA, IVAN PÔBIŠ, MATÚŠ KAJBA...................................................79

LOKALIZÁCIA A GRAFICKÁ EVIDENCIA NÁHODNÝCH ŤAŢIEB

PROSTREDNÍCTVOM GPS VO VLM SR, Š.P. PLIEŠOVCE

LOCATION AND GRAFICAL EVIDENCE OF INCIDENTAL FELLING WITH USE OF GPS

IN VLM STATE ENTERPRISE PLIEŠOVCE)

MIROSLAV ČONGRÁDY...........................................................................................................................86

VLIV NASTAVENÍ GPS PŘIJÍMAČŦ NA PŘESNOST MĚŘENÍ A JEJICH PRAKTICKÁ

VYUŢITELNOST V LESNICTVÍ

INFLUENCE OF GPS RECIEVER SETTING ON ACCURACY OF MEASUREMENTS AND

ITS PRACTICAL EFFICIENCY IN FORESTRY

PŘEMYSL JANATA, MARTIN KLIMÁNEK…………………………………………………………...…..93

VYUŢITÍ DAT LETECKÉHO LASEROVÉHO SKENOVÁNÍ PRO DIGITÁLNÍ

MODELOVÁNÍ TERÉNU V LESNÍCH POROSTECH

USING OF DATA FROM AEREIAL LASER SCANNING FOR DIGITAL TERRAIN

MODELING IN FOREST STANDS

MILOŠ CIBULKA, TOMÁŠ MIKITA………………………………………………………………….....100

POSÚDENIE PRESNOSTI MERANIA HRÚBKY STROMU POMOCOU POZEMNÉHO

LASEROVÉHO SKENOVANIA

EVALUATION OF ACCURACY DURING THE MEASUREMENT OF TREE DIAMETERS

WITH USE GROUND BASED SCANNING

RÓBERT SMREČEK, JÁN TUČEK............................................................................................................109

AUTOMATIZÁCIA ŤAŢOBNEJ ČINNOSTI NA BÁZE DELTASTATU

AUTOMATION OF TIMBER MINING ACTIVITIES ON THE BASIS OF DELTASTAT

PAVOL BOŢEK, VLADIMÍR ŠTOLLMANN...............................................................................................113

ROZDELENIE PRAVDEPODOBNOSTI VÝSKYTU EXTRÉMNYCH OBJEMOV

NÁHODNÝCH ŤAŢIEB DREVA NA ÚZEMÍ SLOVENSKA

THE PROBABILITY DISTRIBUTION OF EXTREME TIMBER INCIDENTAL FELLINGS

OCCURRENCE IN THE TERRITORY OF SLOVAKIA

JÁN HOLÉCY..........................................................................................................................................124

STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA A MOŢNOSTI PRIESTOROVÝCH DATABÁZOVÝCH

SYSTÉMOV

BRIEF DESCRIPTION AND POSSIBILITIES OF SPATIAL DATABASES SYSTEMS

MATÚŠ KAJBA, IVAN PÔBIŠ, JÁN TUČEK.............................................................................................130

VZNIK NÁHODNEJ ŤAŢBY AKO DÔSLEDOK PASÍVNEJ OCHRANY LESA

SANITARY FELLING AS A RESULT OF A PASSIVE MANAGEMENT OF FORESTS

ANDREJ KUNCA, CHRISTO NIKOLOV, JOZEF VAKULA, JURAJ GALKO, ROMAN LEONTOVYČ, ANDREJ

GUBKA, MILAN ZÚBRIK........................................................................................................................136

ACCIDENT RISK DURING SALVAGE CUT

RIZIKO ÚRAZOV PRI NÁHODNÝCH ŤAŢBÁCH

ANTON POJE, IGOR POTOČNIK ………………………………………………………………………142

PROGRESÍVNE POSTUPY UMELEJ OBNOVY HOLÍN PO NÁHODNÝCH ŤAŢBÁCH

PROGRESSIVE REFORESTATION TECHNIQUES AFTER INCIDENTAL FELLINGS

ANNA TUČEKOVÁ................................................................................................................................149

VPLYV NÁHODNÝCH ŤAŢIEB NA INVESTIČNÝ ROZVOJ

DREVOSPRACUJÚCEHO PRIEMYSLU SR

INFLUENCE OF INCIDENTAL FELLINGS ON CAPITAL DEVELOPMENT OF

WOODPROCESSING SECTOR IN SLOVAKIA

JOSEF DRÁBEK – MARTINA MERKOVÁ..............................................................................................157

MOŢNOSTI UPLATNENIA HARVESTROV V KOMBINOVANÝCH TECHNOLÓGIÁCH

POSSIBILITIES OF USING THE HARVESTERS IN COMBINED LOGGING

TECHNOLOGIES

MICHAL ALLMAN...........................................................................................................................166

NÁVRH KRITÉRIÍ PRE OPTIMALIZÁCIU VÝROBY ENERGETICKÝCH ŠTIEPOK

Z NÁHODNÝCH ŤAŢIEB

THE CRITERIA PROPOSAL FOR OPTIMIZATION THE ENERGY CHIPS PRODUCTION

FROM INCIDENTAL FELLING

KATARÍNA BELANOVÁ, MÁRIA VLČKOVÁ, ĽUBOMÍR IVAN, MOJMÍR IVAN.......................................171

ZHODNOTENIE ZMIEN NIEKTORÝCH VLASTNOSTÍ LESNEJ PÔDY V DÔSLEDKU

SPRACOVANIA VETROVEJ KALAMITY V BUKOVÝCH PORASTOCH

HARVESTEROVOU TECHNOLÓGIOU

EVALUATION OF SELECTED CHANGES OF FOREST SOIL PROPERTIES CAUSED BY

CTL TECHNOLOGY AFTER PROCESSING A WINDFALL IN BEECH STANDS MICHAL FERENČÍK...............................................................................................................................176

POROVNANIE KVALITATÍVNYCH PARAMETROV LESNÝCH ŠTIEPOK

Z NÁHODNÝCH A ÚMYSELNÝCH ŤAŢIEB

THE COMPARISON OF QUALITATIVE PARAMETERS OF WOOD CHIPS FROM

INCIDENTAL AND PLANNED FELLING.

LIESKOVSKÝ MARTIN, BELANOVÁ KATARÍNA....................................................................................183

KLASIFIKÁCIA NÁSTROJOV PRE PODPORU PRIESTOROVÉHO ROZHODOVANIA

SLÚŢIACICH AKO PODPORA EURÓPSKEHO LESNÉHO HOSPODÁRSKEHO

PLÁNOVANIA

CLASSIFICATION OF DSS TOOLS TO SUPPORT THE EUROPEAN FORESTRY

MANAGEMENT PLANNING

ANDREA MAJLINGOVÁ, MAROŠ SEDLIAK..........................................................................................191

ŤAHOVÉ VLASTNOSTI ŠPECIÁLNEHO LESNÉHO KOLESOVÉHO TRAKTORA

V LESNOM TERÉNE

TRACTION PROPERTIES OF SPECIAL FOREST WHEELED TRACTOR IN THE

TERRAIN

JURAJ MIKLEŠ, MILAN MIKLEŠ..............................................................................................................198

VYBRANÉ POSTUPY SPRACOVANIA NÁHODNÝCH ŤAŢIEB

SELECTED PROCEDURES FOR PROCESSING OF INCIDENTAL FELLING

MAREK PAZDERA ,VLADO GOGLIA, PETER POLAKOVIČ......................................................................206

HODNOTENIE KOMBINOVANEJ TECHNOLÓGIE NA BÁZE HARVESTERA KAISER S2

NASADENEJ PRI ODSTRAŇOVANÍ PODKÔRNIKOVEJ KALAMITY

EVALUATION OF COMBINED TECHNOLOGY BASED ON THE KAISER S2

HARVESTER DURING SANITATION OF BARK BEETLE CAUSED SALVAGE FELLING JOZEF SLUGEŇ.......................................................................................................................................211

MOŢNOSTI VYUŢITIA LETECKÉHO LASEROVÉHO SKENOVANIA PRE POTREBY

PRECÍZNEHO LESNÍCTVA

USING POSSIBILITIES OF AEREIAL LASER SCANNING FOR PRECISE FORESTRY

RÓBERT SMREČEK................................................................................................................................218

PROJEKT NA SPRACOVANIE KALAMITY NA PRÍKLADE VYSOKÝCH TATIER

PROJECT FOR PROCESSING OF WOOD FROM WINDFALL BASED ON VYSOKÉ

TATRY

JOZEF SUCHOMEL, MILOŠ GEJDOŠ.......................................................................................................224

ŠKODLIVÉ ÚČINKY SPAĽOVACÍCH MOTOROV

HARMFUL EFFECTS OF COMBUSTION ENGINES

VLADIMÍR ŠTOLLMANN, MICHAL ALLMAN…………………………………………………….........233

TECHNOLÓGIA FFI A JEJ VPLYV NA ENVIRONMENT

TECHNOLOGY FFI AND ITS INFLUENCE ON ENVIRONMENT

VLADIMÍR ŠTOLLMANN, ŠTEFAN ILČÍK................................................................................................240

ZMENY V ŠTRUKTÚRE PORASTOV VYSOKÝCH TATIER PO KALAMITE Z ROKU

2004 A PRIEBEH ICH REKONŠTRUKCIE

STRUCTURAL CHANGES OF FOREST STAND INVYSOKÉ TATRY AFTER THE

WINDFALL IN 2004 YEAR AND THEIR RECONSTRUCTION PROCESS

JOZEF TAJBOŠ, JOZEF SUCHOMEL........................................................................................................246

VÝVOJ CIEN A ODBYTU VLÁKNINOVÉHO DREVA V SR ZA OBDOBIE ROKOV 1999-

2011

DEVELOPMENT OF PRICES AND OUTLET OF PULPWOOD IN SLOVAKIA DURING

THE YEARS OF 1999 - 2011

JOZEF TAJBOŠ, MÁRIA BREZINOVÁ…………………………………………………………………..252

NAVIGAČNÉ SYSTÉMY V LESNÍCTVE

NAVIGATION SYSTEMS IN FORESTRY

JOZEF SUCHOMEL, MARTIN SLANČÍK, VLADO GOGLIA.......................................................................258

POROVNANIE PRÁCE HARVESTEROVÉHO UZLA PRI SPRACOVANÍ NÁHODNEJ

A ÚMYSELNEJ ŤAŢBY

THE COMPARISON OF HARVESTER NODE WORK IN THE PROCESSING OF AN

INCIDENTAL AND PLANNED FELLING

JOZEF SUCHOMEL, MARTIN SLANČÍK, KATARÍNA BELANOVÁ, MATÚŠ TOMAN.................................266

7

VPLYV NÁHODNÝCH ŤAŢIEB NA LESNÍCTVO SLOVENSKA

INFLUENCE OF INCIDENTAL FELLINGS ON SLOVAK FORESTRY

JOZEF SUCHOMEL, MILOŠ GEJDOŠ

Abstract

The paper deals with analysis of the development of accidental fellings in the European area. It also details the

development of this in the Slovak Republic. Described are the specific problems of forestry and wood processing

industry in connection with the increasing intensity of this phenomenon, including problems arising with the

different legislative approaches. Part of the issue paper is devoted to the impact of accidental fellings on the

timber market and the resulting problems. In this paper we have established the basic proposition that should

determine the direction of Forest Economy in view of the increasing intensity of accidental fellings.

Keywords: accidental felling, value of wood, harmful factors, processing of accidental felling

1. ÚVOD

V období posledných 20 rokov je čoraz viac, v radoch laickej aj odbornej verejnosti,

frekventovaný problém zvyšujúcej sa intenzity a frekvencie náhodných ťaţieb. Z dlhodobého

pohľadu sú najviac zastúpené náhodné ťaţby spôsobené veternými smršťami, ktoré sa

predtým objavovali pribliţne raz za 50 aţ 100 rokov v pravidelných intervaloch. V súčasnosti

sa tento interval výrazne skrátil a rozsiahle vetrové kalamity postihujú európsky priestor v 10

ročných (v niektorých prípadoch aj kratších) intervaloch. V nadväznosti na rozsiahle objemy

poškodeného dreva pôsobili okrem škodlivých činiteľov ďalšie faktory (nevhodné drevinové

zloţenie, nesprávna aplikácia postupov ochrany lesa, legislatívne rozpory a rozdielne pohľady

orgánov štátnej správy na úseku lesného hospodárstva a ţivotného prostredia atď.). Aj

vplyvom týchto skutočností škodlivé činitele spôsobili dramatický nárast náhodných ťaţieb.

Vzhľadom na tieto skutočnosti môţeme konštatovať, ţe do určitého obdobia vývoja

ľudskej spoločnosti bolo moţné náhodné ťaţby skutočne charakterizovať len ako určitý

selekčný tlak prírody, s dostatočnou frekvenciou na to, aby mohol prispieť k selekcii ţivých

organizmov, s ich dostatočnou adaptívnou odpoveďou. Dnes má väčšina náhodných ťaţieb

taktieţ prirodzený prírodný pôvod, avšak pod vplyvom prostredia, ktoré vo veľkej miere

ovplyvnil, resp. zmenil človek a jeho činnosť. Na Slovensku je podiel náhodných ťaţieb

dlhodobo na vysokej úrovni, pričom za posledných 5 rokov náhodné ťaţby predstavujú viac

ako 60 % podielu zo všetkých ťaţieb dreva. Kritická situácia je v ihličnatých, najmä v

smrekových porastoch (monokultúrach), kde objem náhodnej ťaţby predstavuje viac ako 84

% z celkovej ťaţby (za rok 2009) (ZELENÁ SPRÁVA 2010).

V našom príspevku prezentujeme vybrané výsledky analýzy vývoja náhodných ťaţieb.

Zároveň upozorňujeme na aktuálne problémy v súvislosti s problematikou náhodných ťaţieb

a na potrebu diferencovaných prístupov pre ich vyriešenie. Uvádzame rozhodujúce vplyvy

náhodných ťaţieb na lesnícky sektor a drevospracujúci priemysel v SR. Navrhujeme zmeny

doterajších zásadných prístupov, ktoré bude v blízkej budúcnosti nevyhnutné uplatniť.

2. FENOMÉN NÁHODNÝCH ŤAŢIEB

Hospodárska úprava lesov definuje náhodnú ťaţbu ako mnoţstvo dreva vyťaţeného v

dôsledku zničenia alebo poškodenia lesných ekosystémov škodlivými činiteľmi. V závislosti

od veku porastu, v ktorom vznikla ju (MARUŠÁK, 2002) rozdeľuje na:

– náhodnú ťaţbu v rubných porastoch (RN), ak sa vek porastu rovná alebo je vyšší ako vek

začatia obnovy.

V opačnom prípade ide o náhodnú ťaţbu v predrubných porastoch, ktorá sa vzhľadom

na vznik skutočnej alebo redukovanej holiny, vyţadujúcej si zalesnenie, ďalej delí na:

8

– náhodnú ťaţbu v predrubných porastoch, po ktorej nevznikla zalesňovacia povinnosť (PN),

– náhodnú ťaţbu v predrubných porastoch, po ktorej vznikla zalesňovacia povinnosť (RNP).

Z uvedenej definície je zrejmé, ţe náhodné ťaţby vznikajú v dôsledku zničenia alebo

poškodenia lesných porastov rôznymi škodlivými činiteľmi. Prvotnou príčinou vzniku je teda

škodlivý činiteľ a jeho vplyv na lesný porast. Pre poškodenia lesných porastov rozsiahleho

charakteru sa z pohľadu terminológie lesnej ťaţby zauţíval pojem „kalamitná ťaţba“.

2.1 Vývoj náhodných ťaţieb v Európe

Zvýšená intenzita náhodných ťaţieb je celosvetový problém. V Európskom meradle

sme sa zamerali najmä na dve geograficky blízke a lesnícky vyspelé krajiny Rakúsko

a Nemecko. Historický vývoj objemu celkovej a náhodnej ťaţby v Rakúsku je vyhodnotený

v tabuľke 1.

Z tabuľky je zrejmé, ţe okrem postupného nárastu objemu náhodnej ťaţby (maximum

za posledných takmer 40 rokov dosiahla práve v roku 2008) sa intervaly, kedy sa vyskytuje

rozsiahlejší podiel náhodných ťaţieb, zmenšujú (roky 1990, 2003, 2007, 2008). Údaje za

posledné tri roky, ktoré sú k dispozícii jasne poukazujú na zvyšujúcu sa intenzitu podielu

náhodných ťaţieb, keď od roku 2007 do roku 2009 neklesol podiel náhodných ťaţieb pod 40

%. Za posledných 10 rokov bol podiel náhodných ťaţieb v Rakúsku niţší ako 20 % len

v rokoch 2001 a 2002.

Tabuľka 1 Historický vývoj objemov celkovej a náhodnej ťaţby v Rakúsku

Rok celková ťaţba náhodná ťaţba % podiel NŤ

1974 10 024 014 2 090 980 20,9

1980 12 732 507 4 361 119 34,3

1990 15 732 545 8 254 243 52,5

2000 13 276 255 3 705 522 27,9

2001 13 466 525 2 475 486 18,4

2002 14 845 440 2 897 579 19,5

2003 17 055 236 8 240 103 48,3

2004 16 483 387 5 555 515 33,7

2005 16 470 661 4 582 557 27,8

2006 19 134 863 6 329 551 33,1

2007 21 317 341 10 507 714 49,3

2008 21 795 428 13 853 739 63,6

2009 16 727 438 7 124 145 42,6

Podobný vývoj náhodných ťaţieb môţeme konštatovať aj v Nemecku (tabuľka 2),

s tým rozdielom, ţe podiel náhodných ťaţieb je s výnimkou určitých rokov pomerne nízky

(pod 5 %). Vysoký podiel dosiahli náhodné ťaţby v rokoch 1990, 1999 (orkány Lothar a

Martin) a 2007 (orkán Kyrill). Rozsiahlejšie náhodné ťaţby sa tak v Nemecku za posledné

obdobie vyskytujú spravidla v intervale kaţdých 10 rokov. Údaje za roky 2008 a 2009 neboli

k dispozícii. Aj tu je však badateľný postupný trend stúpajúcej intenzity a rozsahu náhodných

ťaţieb najmä v posledných rokoch.

V tabuľke 3 je uvedený stručný prehľad najväčších škôd na lesných porastoch, ktoré

boli spôsobené vetrovými kalamitami v Európe za posledných 20 rokov. Z tohto prehľadu je

zrejmé, ţe hlavne v období posledných 10 rokov sa frekvencia výskytu veterných smrští

v Európe výrazne zvýšila. Taktieţ objem dreva poškodeného týmito náhodnými ťaţbami

stúpa. Na základe uţ uvedených skutočností však v blízkej budúcnosti nemoţno očakávať

výrazné zlepšenie tejto situácie, skôr naopak.

9

Tabuľka 2 Historický vývoj objemov celkovej a náhodnej ťaţby v Nemecku

Rok celková ťaţba náhodná ťaţba % podiel NŤ

1990 76 308 000 73 680 000 96,6

1995 39 342 000 1 847 000 4,7

1999 37 637 000 33 890 000 90,0

2000 53 710 000 2 076 000 3,9

2001 39 482 000 4 174 000 10,6

2002 42 379 000 1 817 000 4,3

2003 51 182 000 1 490 000 2,9

2004 54 505 000 919 000 1,7

2005 56 946 000 914 000 1,6

2006 62 290 000 757 000 1,2

2007 76 728 000 31 300 000 40,8

2008 55 367 000 - -

2009 48 073 000 - -

Tabuľka 3 Najväčšie škody spôsobené vetrovými kalamitami v Európe od roku 1990 (SUCHOMEL, GEJDOŠ,

2010)

Rok Meno Región Objem

1990 Vivian, Wiebke Stredná Európa >100 mil. m3

1999 Lothar Francúzsko, Nemecko, Švajčiarsko 180 mil. m3

2002 Uschi Rakúsko, Česká republika 6 mil. m3

2004 Silvio Slovensko 8 mil. m3

2005 Erwin, Gudrun Škandinávia, Pobaltie 85 mil. m3

2007 Per Švédsko 12 mil. m3

2007 Kyrill, Olli Stredná Európa >55 mil. m3

2008 Paula Rakúsko 6,3 mil. m3

2008 Emma Stredná Európa 9,5 mil. m3

2008 Annette Švédsko > 1,2 mil. m3

2009 Klaus Francúzsko, Španielsko > 40 mil. m3

2010 Xynthia Francúzsko, Nemecko > 4,7 mil. m3

2.2 Vývoj náhodných ťaţieb na Slovensku

Na Slovensku začala problematika náhodných ťaţieb výraznejšie rezonovať aţ po

rozsiahlej vetrovej kalamite vo Vysokých Tatrách z roku 2004. Ich dynamický vývoj a nárast

však nastal uţ oveľa skôr.

Vývoj výšky ťaţieb v SR, vrátane náhodných ťaţieb, za posledných 10 rokov

uvádzame v tabuľke 4. V roku 1990 bola výška ťaţby dreva v SR cca 5 276 000 m3, v roku

2000 6 167 914 m3 a v roku 2009 9 248 147 m

3.

Najmarkantnejšie je prekračovanie plánovaného etátu v ihličnatých porastoch. Kým

v roku 2000 bol plánovaný etát v týchto porastoch prekračovaný pribliţne o 30 %, v roku

2009 to uţ bolo o viac ako 68 %.

Z analýzy vývoja náhodných ťaţieb od roku 2000 je zrejmý postupný nárast objemu

náhodných ťaţieb (s výnimkou roku 2009, kde došlo k minimálnemu poklesu) s väčšou

intenzitou, najmä v porastoch s ihličnatými drevinami, pričom nárast od roku 2000 po rok

2009 predstavoval pribliţne +157 %. Miernejší nárast objemu náhodných ťaţieb je badateľný

pri porastoch listnatých drevín. S výnimkou rokov 2000 aţ 2002 vzrástol objem náhodných

ťaţieb v listnatých porastoch od roku 2003 pribliţne o 35 % (tabuľka 4).

Z uvedených údajov je zrejmé, ţe objemy náhodných ťaţieb v súčasnosti dosahujú aj

trojnásobok v porovnaní so situáciou v 50-tych rokoch minulého storočia. Kritická situácia je

v ihličnatých, najmä v smrekových porastoch (monokultúrach), kde objem náhodnej ťaţby

v roku 2009 predstavoval viac ako 84 % z celkovej ťaţby (SUCHOMEL, GEJDOŠ, 2010).

10

Tabuľka 4 Vývoj objemov ťaţieb v SR v rokoch 2000 – 2009 v m3

Rok

ťaţba plánovaná ťaţba realizovaná z toho ťaţba náhodná

ihličnatá listnatá spolu ihličnatá listnatá spolu ihličnatá listnatá spolu

2000 2 393 484 2 932 302 5 325 786 3 203 160 2 964 754 6 167 914 2 012 000 1 009 000 3 021 000

2001 2 517 251 3 101 059 5 618 310 3 037 450 3 146 907 6 184 357 1 581 000 861 400 2 442 400

2002 2 629 194 3 284 942 5 914 136 3 209 465 3 038 714 6 248 179 1 727 400 430 400 2 157 800

2003 2 723 524 3 473 918 6 197 442 3 508 522 3 143 380 6 651 902 2 375 800 300 900 2 676 700

2004 2 931 904 3 607 364 6 539 268 4 000 728 3 267 416 7 268 144 2 555 000 361 000 2 916 000

2005 3 088 908 3 732 952 6 821 860 6 927 449 3 263 088 10 190 537 6 152 700 380 300 6 533 000

2006 3 247 485 3 793 625 7 041 110 5 150 052 3 207 202 8 357 254 3 831 000 435 000 4 266 000

2007 3 341 664 3 886 615 7 228 279 5 435 466 3 149 347 8 584 814 4 271 800 429 000 4 700 800

2008 3 494 055 4 028 449 7 522 504 6 354 438 3 112 637 9 467 076 5 559 400 555 800 6 115 200

2009 3 672 407 4 158 063 7 830 470 6 183 485 3 064 662 9 248 147 5 178 800 406 900 5 585 700

Pri hodnotení a interpretácii jednotlivých štatistických údajov o celkovom rozsahu

kalamity netreba zabúdať, ţe tieto údaje o objeme spracovaného kalamitného dreva môţu byť

od reálnej skutočnosti odlišné. Potvrdzuje to skutočnosť, ţe vykazovaný objem náhodnej

ťaţby sa odvíja predovšetkým od objemu spracovanej náhodnej ťaţby.

V tabuľkách 5 aţ 7 uvádzame vývoje výšok náhodných ťaţieb, v závislosti od jednotlivých

typov škodlivých činiteľov, ktoré ich spôsobili.

Z tabuľky 5 je zrejmé, ţe za posledných 18 rokov zapríčinili tri hlavné abiotické

škodlivé činitele náhodné ťaţby v rozsahu viac ako 30 miliónov m3, čo predstavuje

v priemere viac ako 1,6 mil. m3 objemu náhodnej ťaţby na rok. Viac ako 90 % z tohto objemu

spôsobil vietor. Škody snehom z týchto troch škodlivých činiteľov predstavovali pribliţne 6,7

% objemu náhodných ťaţieb a škody spôsobené námrazou pribliţne 2,8 % (KUNCA a kol.,

2010).

V tabuľke 6 uvádzame vývoj objemu náhodných ťaţieb a škôd zapríčinených

hlavnými biotickými škodlivými činiteľmi. Na prvý pohľad je zrejmé, ţe výraznú gradáciu

v tomto smere za posledných 9 rokov zaznamenáva najmä podkôrny a drevokazný hmyz, kde

objem napadnutej drevnej hmoty týmto škodlivým činiteľom zaznamenal za posledných 9

rokov viac ako 1000 %-tný nárast.

Objem škôd v dôsledku pôsobenia listoţravého a cicavého hmyzu boli najvyššie

najmä v období rokov 2004 a 2005, pričom v období posledných dvoch rokov boli títo

škodcovia v štádiu latencie a ich gradácia sa očakáva v roku 2013. Mierne stúpajúcu úroveň

má aj objem náhodných ťaţieb spôsobených fytopatogénmi a ochoreniami (ZELENÁ SPRÁVA).

V tabuľke 7 uvádzame vývoj výšky objemov napadnutých porastov antropogénnymi

škodlivými činiteľmi od roku 2001 podľa údajov ZELENEJ SPRÁVY. V niektorých rokoch

neboli evidované objemy škôd spôsobené niektorými škodlivými činiteľmi (boli uvedené len

finančné, resp. plošné škody), preto nie sú údaje v tabuľke úplne kompletné.

Z vývoja poškodenia je zjavné, ţe postupne klesá podiel napadnutej hmoty imisiami, najmä

v dôsledku ekologizácie, resp. radikálnej redukcie priemyselnej výroby. O klesajúcom trende

sa dá hovoriť aj pri škodách spôsobených poţiarmi, kde za rok 2009 boli zaznamenané

najniţšie škody od roku 2001. Celkovo môţeme konštatovať, ţe vo všeobecnosti rozsah škôd

spôsobených antropogénnymi škodlivými činiteľmi postupne mierne klesá. Zároveň je však

potrebné uvedomiť si, ţe dlhodobé pôsobenie imisnej záťaţe výrazne ovplyvnilo chemizmus

lesných pôd. Táto skutočnosť môţe v kombinácii s ďalšími faktormi, napr. suchom, vyvolať

ďalšie rozsiahle škody a problémy.

V podmienkach Slovenska sú z hľadiska rozhodujúceho vplyvu na výšku objemov

náhodných ťaţieb dominantné predovšetkým dva škodlivé činitele (vietor, podkôrny

a drevokazný hmyz). V dôsledku ich vplyvu sa v podmienkach Slovenska nedarí zníţiť podiel

11

náhodných ťaţieb). Prognózy vývoja týchto škodlivých činiteľov do budúcnosti prezrádzajú,

ţe nemoţno očakávať postupné zvyšovanie ich intenzity. Naďalej treba počítať s tým, ţe

náhodné ťaţby budú naďalej tvoriť významný podiel z celkovej ťaţby dreva v SR.

Tabuľka 5 Vývoj objemu náhodných ťaţieb (v m

3 spracovaného dreva) zapríčinených mechanicky pôsobiacimi

abiotickými škodlivými činiteľmi za posledných 18 rokov

Rok Vietor Sneh Námraza Spolu

(m3)

1992 826 932 105 872 12 491 945 295

1993 666 491 70 061 6 259 742 811

1994 793 908 510 885 969 1 305 762

1995 822 899 239 558 21 376 1 083 833

1996 1 122 026 125 590 117 843 1 365 459

1997 1 815 592 51 245 64 857 1 931 694

1998 954 270 30 538 29 161 1 013 969

1999 1 472 253 43 456 6 611 1 522 320

2000 2 143 483 74 807 6 413 2 224 703

2001 933 670 31 242 466 743 1 431 655

2002 1 115 861 42 514 54 306 1 212 681

2003 1 607 474 16 004 20 338 1 643 816

2004 1 096 220 15 786 25 866 1 137 872

2005 5 177 337 33 059 3 931 5 214 327

2006 1 684 124 460 414 4 702 2 149 240

2007 1 943 505 92 973 4 084 2 040 562

2008 2 330 586 19 557 6 606 2 356 749

2009 1 075 995 73 625 1 375 1 150 995

Spolu 27 582 626 2 037 186 853 931 30 473 743

Tabuľka 6 Vývoj objemu náhodných ťaţieb (v m

3) a škôd zapríčinených biotickými škodlivými činiteľmi za

posledných 9 rokov

Rok

Podkôrny a drevokazný hmyz

Listoţravý a cicavý hmyz

Fytopatogény a choroby Zver

napadnuté spracované napadnuté spracované red. plocha škoda

m3 m3 ha m3 m3 ha tis. €

2001 390 845 353 527 7 899 84 620 75 236 811,49 276,624

2002 372 782 331 559 3 546 102 289 94 527 978,40 291,575

2003 522 788 428 536 10 967 184 766 148 336 939,25 295,736

2004 986 905 857 837 31 647 367 867 300 961 795,73 307,550

2005 1 010 976 874 566 16 431 274 127 247 926 981,96 408,580

2006 1 344 224 1 185 100 9 441 388 484 344 994 891,00 301,965

2007 2 506 847 2 024 629 - 251 057 235 640 - 411,605

2008 3 644 936 2 827 153 587 308 668 274 927 771,38 486,033

2009 4 174 407 3 191 158 583 386 573 338 591 1211,10 987,70

Tabuľka 7 Štruktúra poškodenia porastov antropogénnymi škodlivými činiteľmi v rokoch 2001 – 2009 v m

3

(zdroj: ZELENÁ SPRÁVA)

Škodlivý činiteľ 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Imisie 342 339 349 000 250 000 293 000 - 214 093 200 021 103 696 62 201

Poţiare 9 000 7 000 3 600 - - 4 707 7 654 2 137 1 101

Krádeţe dreva 9 000 8 000 30 000 - 11 029 11 842 8 032 5 127 6 786

Iné antropogénne činitele 0 0 0 - - 6 721 0 3 478 437

Spolu 360 339 364 000 283 600 293 000 - 237 563 215 707 114 438 70 525

12

3. NÁHODNÉ ŤAŢBY A ICH VPLYV NA TRH S DREVOM

Náhodné ťaţby sú jedným z hlavných faktorov, ktorý môţe výrazne ovplyvniť

stabilitu a trhu s drevom a reálne speňaţenie dreva, a to na základe dvoch prístupov:

- Deformácia rovnováhy ponuky a dopytu (nárazový prebytok dreva na trhu, ktorý nie sú

spracovatelia v krátkom čase kapacitne schopní spracovať).

- Poškodenie stojacich potenciálnych nositeľov najkvalitnejších sortimentov pôsobením

škodlivého činiteľa – zásadné zníţenie kvality surového dreva (zlomy, rozštiepenia, sucháre

atď.). Zhoršenie kvality vyrobených sortimentov surového dreva v dôsledku dlhej doby

uskladnenia.

V tabuľke 8 uvádzame vývoj dodávok jednotlivých sortimentov surového dreva v SR

za obdobie posledných 4 rokov.

Z tabuľky je zrejmé, ţe objem dodávok najkvalitnejších akostných tried postupne klesá

a naopak podiel vlákninového a palivového dreva stúpa. Veľký vplyv na tomto vývoji majú

rozhodne aj náhodné ťaţby. Reálne zhodnotenie sortimentov surového dreva negatívne

ovplyvnila aj globálna ekonomická kríza, ktorá bola charakteristická krátkodobou prevahou

ponuky nad dopytom sortimentov surového dreva. Spracovatelia dreva a obchodné subjekty

to vyuţili a boli náročnejšie pri výbere a kvalitatívnom zatrieďovaní sortimentov surového

dreva. Ďalším podstatným faktorom bola zmena technických podmienok v hlavných normách

STN 48 0055, 48 0056 v roku 2007. Ich zavedenie v praxi potvrdilo, ţe je prakticky nemoţné

vyrobiť niektoré sortimenty surového dreva vo vyšších akostných triedach. Ďalej tieţ platí

konštatovanie, ţe najmä v prípade dreviny buk, chýbajú na Slovensku spracovateľské

kapacity orientované na dopyt po kvalitnejších akostných triedach tejto dreviny čo spôsobuje

jeho horšie zhodnotenie.

Klesajúci podiel dodávok najkvalitnejších akostných tried je tak dôsledkom celého

komplexu príčin, pričom náhodné ťaţby patria medzi príčiny s rozhodujúcim vplyvom.

Ekonomický dopad náhodných ťaţieb na reálne speňaţenie dreva môţe je spravidla veľký

a v prípade rozsiahlych náhodných ťaţieb môţe ovplyvniť ceny dreva aj v niekoľkých

krajinách súčasne. Známe sú prípady vplyvu na trh s drevom a výrobkami z dreva (kalamity

Lothar a Martin z roku 1999).

Pre analýzu vplyvu náhodných ťaţieb na realizačné ceny dreva sme si ako príklad

vybrali piliarsku guľatinu drevín smrek a jedľa, pretoţe práve tieto porasty sú v poslednom

desaťročí najviac postihované náhodnými ťaţbami v dôsledku abiotických a biotických

škodlivých činiteľov. Tu je dôleţité uviesť, ţe ceny v Rakúsku sú uvádzané na obchodnej

parite lesná cesta, resp. lesný sklad, čo znamená, ţe k týmto cenám by bolo potrebné ešte

pripočítať prepravné náklady vo výške cca 6 €.m-3

, aby sa dostali na zrovnateľnú obchodnú

paritu, aká sa pouţíva v SR, alebo ČR. Informácie o vývoji cien boli získané z Holzkurieru,

Informačného listu NLC, EUWID-Holzu a Českého statistického úřadu. Pre úplnosť je

potrebné uviesť, ţe analyzované časové rady sme zámerne štatisticky nevyrovnávali, aby sme

poukázali na vplyv konkrétneho obdobia. Ceny z obdobia keď ešte neplatila jednotná

európska mena Euro boli prepočítané v SR a ČR priemerným kurzom za daný mesiac

a v ostatných krajinách platným prepočítavacím koeficientom. Rovnako je dôleţité uviesť, ţe

sledované ceny neboli upravené deflátormi, ktoré by zohľadňovali vývoj inflácie

v jednotlivých rokoch a jednotlivých krajinách.

13

Tabuľka 8 Vývoj objemu dodávok sortimentov surového dreva v SR v rokoch 2006-2009 (zdroj: ZELENÁ

SPRÁVA)

2006 2007 2008 2009

Ihličnaté drevo tis. m3 % tis. m

3 % tis. m

3 % tis. m

3 %

Výrezy I. triedy akosti 0,307 0,01 0,525 0,01 0,246 0,004 0 0,000

Výrezy II. triedy akosti 8,941 0,19 11,553 0,23 7,639 0,12 8,679 0,14

Výrezy III. triedy akosti 2922,762 61,08 3135,597 62,4 3603,331 57,89 3295,465 52,51

Stĺpy 0,558 0,01 - 0 8,61 0,14 7,236 0,12

Banské drevo 14,519 0,30 4,698 0,09 20,403 0,33 6,944 0,11

Ţrde 13,072 0,27 17,938 0,36 18,373 0,30 11,097 0,18

Vlákninové drevo 1017,480 21,26 1133,918 22,6 1402,199 22,53 1804,060 28,75

Lesné štiepky 69,277 1,45 10,291 0,2 61,94 1,00 80,529 1,28

Palivové drevo 142,462 2,98 207,499 4,1 213,099 3,42 224,091 3,57

Drevo na pni 308,872 6,45 139,946 2,78 205,979 3,31 488,126 7,78

Surové kmene 287,177 6,00 163,176 7,23 682,725 10,97 349,438 5,57

Spolu Ihličnaté 4785,427 100,00 5025,140 100 6224,544 100,000 6275,665 100,000

Listnaté drevo

Výrezy I. triedy akosti 5,445 0,18 5,948 0,19 2,371 0,08 0,886 0,03

Výrezy II. triedy akosti 34,422 1,12 35,876 1,15 25,249 0,83 12,850 0,46

Výrezy III. triedy akosti 1129,882 36,65 1293,230 41,63 1152,551 37,86 897,373 31,92

Banské drevo 5,016 0,16 3,121 0,1 0,296 0,01 2,072 0,07

Listnaté ţrde 0,639 0,02 0,180 0,01 0,120 0,00 4,119 0,15

Vlákninové drevo 1505,667 48,84 1520,724 48,96 1590,131 52,24 1602,114 56,99

Lesné štiepky 83,861 2,72 50,791 1,64 36,174 1,19 35,542 1,26

Palivové drevo 164,613 5,34 131,344 4,23 194,200 6,38 193,798 6,89

Drevo na pni 119,158 3,86 33,341 1,07 29,947 0,98 48,490 1,72

Surové kmene 34,379 1,12 31,791 1,02 12,974 0,43 14,082 0,50

Spolu listnaté 3083,082 100,00 3106,347 100 3044,013 100,00 2811,326 100,00

Spolu 7868,509 - 8131,487 - 9268,557 - 9086,991 -

Na obrázku 1 je vyhodnotený vývoj cien piliarskej guľatiny smreka a jedle vo

vybraných Spolkových krajinách Rakúska, Nemecku, ČR a SR s prehľadom veľkých

vetrových kalamít v jednotlivých obdobiach. Pri sortimente A/B/C 2b (hrúbkový stupeň 2b je

hrúbkový interval hrúbky 25-29 cm meranej v strede výrezu) v Burgenlande si ceny

zachovali stúpajúci trend aţ do II/2007 – cena 86,5 €.m-3

(celkový nárast o 25 %). V júni cena

poklesla na 80,5 €.m-3

, ale v októbri 2007 opäť začala stúpať aţ na úroveň 81,5 €.m-3

.

Začiatkom roka 2008 však v dôsledku vplyvu vetrových kalamít klesla na svoje minimum

spred 4 rokov 65 €.m-3

. Vývoj cien guľatiny, zo začiatku roka 2009, je poznačený recesiou,

pričom cena, okolo 73 €.m-3

, bola podľa vyjadrení lesníckych subjektov v Rakúsku tesne na

hranici rentabilnosti. V Burgenlande a východnom Štajersku ceny klesli dokonca aţ na úroveň

65 €.m-3

a v druhom štvrťroku 2009 mierne stúpli na 68 resp. 71, 72 €.m-3

. V mesiacoch

marec a apríl 2011 zostali ceny sortimentov piliarskej guľatiny vo všetkých sledovaných

Spolkových krajinách Rakúska uţ na rovnakej úrovni. V Burgenlande tak cena zmiešaného

sortimentu A/B/C, 2b dosahovala v apríli úroveň 89 €.m-3

. Rovnaký sortiment sa v Dolnom

Rakúsku predával za 99 €.m-3

a vo Východnom Štajersku to bolo za 87 €.m-3

. Vývoj cien

v Nemecku bol veľmi podobný vývoju rakúskych cien.

14

Obrázok 1 Vývoj cien piliarskej guľatiny drevín smrek a jedľa vo vybraných Spolkových krajinách Rakúska,

Nemecka, ČR a SR v €.m-3

V druhej polovici roka 2007 začal Český statistický úřad uvádzať ceny za zmiešaný

sortiment III.A/B, ktorý zaznamenal výrazný pokles v druhom štvrťroku 2008 na úroveň 58,5

€.m-3

, čím sa aj napriek posilňujúcej mene prejavil negatívny vývoj na trhu s drevom. Od

tohto obdobia (podobne ako v Rakúsku) nastal výraznejší pokles cien všetkých sortimentov

piliarskej guľatiny. Vývoj cien počas druhého a tretieho štvrťroka 2009 poukazuje na

čiastočnú stabilizáciu cien sortimentov surového dreva (podobne ako v Rakúsku) u všetkých

sortimentov piliarskej guľatiny. V ČR v druhom štvrťroku 2010 zaznamenali ceny piliarskej

guľatiny nárast pribliţne o 5 €.m-3

a v treťom štvrťroku vzrástli pribliţne o ďalších 6,5 €.m-3

,

vo všetkých kvalitatívnych triedach. Celkovo tak ceny piliarskej guľatiny v ČR vzrástli od

začiatku roka 2010 o pribliţne o 13 €.m-3

(75,7 €.m-3

za zmiešaný sortiment III.A/B

v IX/2010), v porovnaní s koncom roka 2009. V priebehu prvého štvrťroka 2011 stúpli ceny

sortimentu A/B drevín smrek a jedľa o pribliţne 5 €.m-3

a v marci 2011 tak dosiahla cena

tohto sortimentu 82,7 €.m-3

.

V SR zaznamenávali ceny piliarskej guľatiny drevín smrek a jedľa trvalý nárast aţ do

konca roku 2008, kedy cena kvalitatívnej triedy III.A dosiahla úroveň 74,8 €.m-3

. Takýto

vývojový trend vznikol však aj v dôsledku pozitívneho kurzového vývoji Slovenskej koruny

voči Euru a následným prechodom na jednotnú európsku menu. Aj napriek takémuto

kurzovému vplyvu došlo začiatkom roku 2009 a následne aj v druhom štvrťroku k poklesu

cien najkvalitnejšej triedy III.A celkovo o 18,1 €.m-3

(pokles o 24 %). Cena v SR u štátnych

subjektov pri sortimente III.A, za prvé tri mesiace roka 2010 vzrástla o 3,6 €.m-3

, v druhom

štvrťroku 2010 zostávajú ceny prakticky nezmenené. Ceny v SR naďalej pokračovali

v kontinuálnom raste a v priebehu prvého štvrťroka 2011 vzrástli takmer o 10 €.m-3

a v marci

2011 dosiahli tak pri sortimente III.A úrovne 75,9 €.m-3

v štátnych lesníckych subjektoch

a 70,43 €.m-3

pri neštátnych lesníckych subjektoch. Z analýzy vývoja cien sortimentov surového dreva od roku 200 vyplýva, ţe veľké

vetrové kalamity, môţu mať rôzny vplyv na vývoj cien sortimentov surového dreva. Veľké

vetrové kalamity Lothar a Martin z roku 1999 spôsobili značný prebytok, najmä ihličnatého

dreva na trhu a následne značný pokles cien, napr. v Rakúsku (obrázok 1). Kalamita z konca

roka 2004, ktorá postihla najmä Slovensko, spôsobila prevaţne prudký nárast cien (najmä

v dôsledku zvýšeného dopytu v tom období a vybudovania nových spracovateľských kapacít,

15

napr. na Morave v ČR). Veterná smršť Kyrill z 19.1. 2007 (cca 55 mil. m3) vyvolala úplne

opačný efekt, čo malo niekoľko príčin (podhodnotený stav, špekulatívna atmosféra,

drevospracovatelia neoznámili rozsah dohodnutých nákupných zmlúv, umelé rozširovanie

kalamitných plôch pre lepšie vyuţitie harvesterových technológií). V Nemecku, ktoré bolo

kalamitou postihnuté najviac, neurobili všetky opatrenia, preto, aby stabilizovali trh, čo bolo

nanajvýš kontraproduktívne. Situáciu čiastočne zachránilo niekoľko faktorov: 1) Zníţenie

cien sa uskutočnilo neskôr, ako po veľkých kalamitách v minulosti, 2) 2 mil. m3 kalamitného

dreva sa mohlo obchodne realizovať za staré ceny. 8 mesiacov po kalamite sa situácia

postupne stabilizovala a v strede 3. štvrťroku vtedajšia depresia dosiahla najniţšiu úroveň

(SUCHOMEL, GEJDOŠ, 2007).

Tieto faktory rozhodujúcou mierou ovplyvnili to, ţe napriek nárastu spracovateľských

kapacít, došlo k poklesu cien a trţieb za drevo. K chvíľkovému oţiveniu došlo začiatkom

roku 2008, ale ďalší vývoj uţ naplno poznačila globálna ekonomická kríza. Na vývoj cien mal

vplyv výskyt ďalších vetrových kalamít (Paula, Emma, Annette, Klaus, Xynthia – tabuľka

3).Uvedené skutočnosti s výrazným spolupôsobením globálnej ekonomickej krízy

rozhodujúcou mierou spôsobili výrazný pokles cien sortimentov surového dreva. Takýto

vývoj trval pribliţne do polovice roka 2010. Aj napriek tomu, ţe objem dodávok sortimentov

surového dreva na trh v druhej polovici roka 2010 bol pribliţne rovnaký ako v roku 2008,

alebo 2005, prudko stúpol dopyt najmä po ihličnatých sortimentoch piliarskej guľatiny, čo

malo za následok ich výrazný cenový nárast.

Obrázok 2 Porovnanie vývoja cien piliarskej guľatiny a cien ihličnatého reziva v Rakúsku (zdroj:

Landwirtschaftskammer ŉsterreich)

Z uvedeného je zjavné, ţe v niektorých prípadoch môţu mať náhodné ťaţby pomerne

značný vplyv na cenový vývoj, čím môţu do značnej miery priamo ovplyvniť vývoj trţieb

a celkovú ekonomiku nielen jednotlivých lesníckych subjektov, ale často aj producentov

drevnej hmoty na celoštátnej resp. európskej úrovni. Vývoj cien ihličnatého reziva a výrobkov

z dreva do značnej miery ovplyvňuje stratégia drevospracovateľov, ktorí často účelovo

interpretujú a premietajú (často aj neopodstatnene) do cien svojich produktov vývoj cien

sortimentov surového dreva. Ako príklad odlišného prístupu uvádzame graf, ktorý hodnotí

vývoj cien guľatiny a reziva v Rakúsku za obdobie 10 rokov od roku 1995 po rok 2005

(obrázok 2).

16

4. VYBRANÉ PROBLÉMY A VÝCHODISKÁ PRE LESNÉ HOSPODÁRSTVO SR

V KONTEXTE VÝVOJA NÁHODNÝCH ŤAŢIEB

Vzhľadom na fakty uvedené v predchádzajúcich častiach nášho príspevku

formulujeme základné problémy lesného hospodárstva vo vzťahu k náhodným ťaţbám a na to

nadväzujúcim činnostiam.

K zásadným problémom v súčasnosti patrí najmä:

- Nesúlad legislatívy SR a organizácií štátnej správy, ktoré rozhodujú v procese ťaţby

a spracovania dreva.

V roku 1994, ale najmä v roku 2002, prijatím legislatívnych predpisov o ochrane

prírody a krajiny, sa prerušil kontinuálny mnohoročný, praxou overený prístup k

zabezpečovaniu úloh ochrany lesa na Slovensku. Toto je pravdepodobne hlavná príčina

súčasného nepriaznivého zdravotného stavu lesov, najmä hynutia smrečín v dôsledku

napadnutia podkôrnym a drevokazným hmyzom na Slovensku. Do „Programového

vyhlásenia vlády SR z roku 2006“ sa zakotvila úloha „Zosúladenie všeobecne záväzných

právnych predpisov ovplyvňujúcich trvalo udrţateľné hospodárenie v lesoch – zákona o

lesoch, zákona o poľovníctve a zákona o ochrane prírody a krajiny“. Toto opatrenie

vyplývajúce z Programového vyhlásenia vlády SR z roku 2006 sa nesplnilo. (KONÔPKA,

KONÔPKA, 2010).

Práve v súvislosti so spracovaním kalamity z roku 2004 sa naplno prejavili tieto

nedostatky a práve v ich dôsledku došlo k celému radu chýb, ktoré spôsobili deštrukciu

smrekových porastov podkôrnym hmyzom.

Je zrejmé, ţe počet a výmera chránených území v SR narastá a spolu s chránenými

vtáčími územiami je ich výmera 54,91 % plochy lesov. Táto výmera je výrazne nad úrovňou

lesnícky a najmä ekonomicky vyspelejších krajín. Prax navyše ukazuje, ţe slovenská

koncepcia stupňov ochrany nie je kompatibilná s európskou legislatívou. Legislatívne a ani

finančne nie je doriešené kompenzovanie obmedzení hospodárenia na týchto chránených

územiach, ktorých majiteľmi sú súkromní vlastníci, ešte horší je stav v tejto oblasti v lesoch,

ktorých majiteľom je štát (štát za ujmy a obmedzenia neplatí štátu).

Lesnícke subjekty bez rozdielu vlastníctva majú veľmi malý vplyv a moţnosti pri riešení

kľúčových problémov slovenského lesníctva.

Odborné a kvalitfikované rozhodnutia, ktorými disponuje manaţment lesníckych

subjektov sa často nahrádzajú politickými rozhodnutiami, resp. tlakom lobby z oblasti

chémie, spracovania dreva, resp. obchodu. Tieto javy sú najvypuklejšie v Lesoch SR, š.p.

Tento stav často ovplyvňujú aj postoje Štátnej ochrany prírody, v kombinácii s organizáciami

tretieho sektora, ale samozrejme aj súkromné záujmy, ktoré v náhodných ťaţbách vidia

moţnosť presadenia svojho biznisu (napr. chemická lobby). Práve v dôsledku uvedených

obmedzení nie je moţné vykonávať lesnícku činnosť správne a najmä preto naďalej stúpa

zásoba dreva napadnutého podkôrnym hmyzom na lokalite peň – porast, za čo budú lesnícke

subjekty v budúcnosti niesť zodpovednosť. Súčasne je potrebné opätovne zaviesť záväzné

ukazovatele v oblasti

Návrhy na riešenie problémov v oblasti legislatívy

Do budúcnosti bude potrebné prehodnotiť celkové postavenie legislatívy ochrany

prírody verzus legislatíva obhospodarovania lesov (najmä zákony 543/2002 Z.z. a 326/2005

Z.z.). Všeobecne je potrebné pristupovať ku kalamitám ako k mimoriadnym udalostiam, resp.

ţivelným pohromám. V dôsledku takejto výnimočnej udalosti je potrebný status „stavu

núdze“, ktorý je potrebné formulovať aj legislatívne s náleţitosťami, ktoré k nemu patria.

Ak chceme zabrániť úplnému rozpadu smrekových porastov bude nevyhnutné prehodnotenie

stupňov ochrany a prípustnosti opatrení v nich. Samozrejme dôleţité je aj nastavenie

17

mechanizmov kontroly a účinnosti vykonaných opatrení v takýchto extrémnych prípadoch

s podrobným hodnotením jednotlivých pracovísk.

Dôleţitá je kooperácia a dohoda jednotlivých zloţiek štátnej správy a lesníckych

subjektov v prípade takýchto mimoriadnych udalostí. Tomu však musí predchádzať súlad

legislatívy. Z uvedeného vyplýva potreba spoločného uplatňovania princípu jednoty a práva

k zodpovednosti.

Súčasne je potrebné opätovne zaviesť záväzné ukazovatele v oblasti výchovy lesných

porastov, ktoré tvoria základ pre ich stabilitu a kvalitu. V súčasnosti niektoré lesnícke

subjekty z dôvodu nedostatku finančných prostriedkov tieto činnosti nerealizujú.

Pri riešení týchto komplexných problémov je potrebné viac vyuţívať lesnícke subjekty

v oblasti vedy a výskumu. Na druhej strane práve by práve Technická univerzita a jej súčasti

mohli byť aktívnejšie pri riešení problémov – napr. nového zákona 543/2002 Z.z. v znení

neskorších predpisov.

- Výrobno-technické podmienky Slovenska, štruktúra technických prostriedkov

Pribliţne 40,4 % všetkých porastov Slovenska sa nachádza na svahoch so sklonom 40

% a viac (18° a viac), čo sú tzv. lanovkové terény. Z hľadiska zásob dreva je viac ako 50 %

všetkých zásob na svahoch so sklonom vyšším ako 40 %. Ťaţba v týchto výrobno-

technických podmienkach kladie vysoké poţiadavky na technológie, čo môţe ťaţbu dreva

v týchto terénoch posunúť nad hranicu rentabilnosti. V budúcnosti musíme počítať so zmenou

drevinového zloţenia, s dominanciou dreviny buk. Čoraz väčší bude objem v štruktúre

výchovných ťaţieb, a teda ťaţieb v dimenziách tenkého dreva. Bude potrebné zvládnuť

správnu realizáciu týchto ťaţieb technicky a technologicky na čo by mali nadväzovať aj

systémové zmeny v štruktúre spracovateľov.

Súčasný stav ukazuje priam na veľmi nízky podiel harvesterových technológií

v porovnaní podmienok Slovenska s okolitými krajinami (ČR, Rakúsko, Švajčiarsko).

Hlavnou príčinou, okrem rozdielnych výrobno-technických podmienok (ktorých vplyv sa

s rozvojom technológií postupne zniţuje), je hlavne spôsob realizácie hlavných lesníckych

činností a zadávanie prác v podmienkach lesníctva SR. Prevládajú skôr jednoročné kontrakty,

výberové konania atď., ktoré sú z pohľadu podmienok pre kúpu a prevádzkovanie týchto

technológií neprijateľné z hľadiska moţnosti čerpania úverových prostriedkov a pod. Súčasný

stav je taký, ţe ťaţbové spoločnosti, ktoré by kúpili harvesterový uzol na Slovensku sú skôr

výnimočné a v podstate len kalamita z r. 2004 spôsobila, ţe na jej spracovaní krátkodobo

pôsobilo 56 harvesterových uzlov, z ktorých väčšina sa po spracovaní kalamity zo Slovenska

odišla. Toto sa podpisuje na technickej zaostalosti v štruktúre prostriedkov (veková, druhová

a typová štruktúra je chudobná). V dôsledku toho sa v ťaţbovom procese pouţívajú stroje

a zariadenia, ktoré sú často odpísané, repasované. Prevádzkovanie takýchto strojov

nepriaznivo ovplyvňuje environment.

Z hľadiska výrobno-technických podmienok, sklonu svahu, drevinového zloţenia

atď., sa postupne zniţuje vplyv týchto faktorov. Potvrdzujú to poznatky z ČR alebo Rakúska

(vývoj nových typov harvesterových hlavíc pre spracovanie listnatých drevín, nových typov

podvozkov s vysokou svahovou dostupnosťou atď.). Vývoj týchto nových prostriedkov

podnietili práve rozsiahle vetrové kalamity z konca 90-tych rokov v Nemecku a Francúzsku.

Úspešné overenie takýchto technologických variantov sa uskutočnilo aj v podmienkach

Slovenska.

Pre obhospodarovanie lesov a ťaţbu dreva je nevyhnutné aj zodpovedajúce

sprístupnenie lesov lesnou cestnou sieťou. Za posledných 10 rokov nenastalo v tejto oblasti

takmer ţiadne zlepšenie. V roku 2002 bolo na Slovensku vybudovaných 40 276 km (hustota

20,16 m/ha) a v roku 2009 to bolo 40 392 km (hustota 20,1 m/ha). Lesnícke subjekty, ktoré

spolu vyuţívajú lesnú cestnú sieť nemajú dostatok prostriedkov na jej údrţbu, obnovu

18

a budovanie, pretoţe prostriedky z EÚ v tejto oblasti sú veľmi obmedzené a ich čerpanie na

tento účel je úradne aj evidenčne veľmi náročný proces. O 3 aţ 5 rokov bude lesná cestná sieť

v takom stave, ţe nebude prakticky moţné realizovať dopravu dreva, čo vyvolá potrebu

obrovských investícií, ktoré lesnícke subjekty nebudú mať. Mimoriadne kritická situácia

v tejto oblasti je u väčšiny neštátnych lesníckych subjektov na Slovensku.

Návrhy na riešenie problémov v oblasti moderných technológií

Lesnícke subjekty by mali pristupovať k realizácii lesníckych činností. Je potrebné

prehodnotiť a upraviť podmienky – napr. zmluvy na 5 a 10 ročné obdobie, tak, aby vznikla

moţnosť rentability a relatívnej istoty pre firmy, ktoré sa rozhodnú čerpať úver alebo leasing

na nové technologické uzly. Z tohto pohľadu je potrebné prehodnotiť zmenu legislatívy

z pohľadu vyznačovania ťaţby a evidencie dreva (Vyhláška č. 232/2006) pre harvesterové

uzly. Dôleţité bude zvládnutie zmien v štruktúre ťaţieb na technickej a technologickej úrovni.

Existuje reálna moţnosť nasadenia úplne nových technológií a princípov, napr. deltastatov,

rekuperačných lanových zariadení atď. Bude potrebné nájsť prístupy a finančné riešenia

údrţby, opravy a budovania lesnej cestnej siete.

Zmenu drevinového zloţenia a štruktúru sortimentov bude musieť akceptovať aj

spracovateľský priemysel.

Pestrosti výrobno-technických podmienok musí zodpovedať aj adekvátna štruktúra

techniky a technológie.

Všeobecne sa zhodneme na skutočnosti, ţe univerzálny a optimálny variant techniky

a technológie neexistuje. Napriek tomu v podmienkach Slovenska prevláda kmeňová metóda

ťaţby dreva na báze LKT.

- Dodávky dreva pre drevospracovateľský priemysel a globálna ekonomická kríza

V nedávnej minulosti, čiastočne podmienenej aj kalamitou z roka 2004, výrazne

narástol počet spracovateľských kapacít (najmä na ihličnaté sortimenty surového dreva) bez

akéhokoľvek prieskumu trhu a reálneho odhadu krytia objemov dodávok. Po rokoch

rozsiahlych náhodných ťaţieb sa slovenské lesnícke subjekty dostávajú do situácie, kedy

výrazne obmedzujú plánované ťaţby, a tým výrazne zniţujú objem drevnej suroviny na trh.

Uţ súčasné dodávky nedokáţu uspokojiť dopyt domácich spracovateľov, najmä pri

ihličnatom dreve. Do budúcna sa tento nedostatok ešte viac zvýrazní.

Štruktúra spracovateľského priemyslu je nevyhovujúca, pričom chýbajú spracovatelia

kvalitnejších sortimentov najmä dreviny buk, čo sa prejavuje v prevahe ponuky nad dopytom.

Jednotlivé spracovateľské a obchodné subjekty to v dôsledku tohto stavu vyuţívajú a vyvíjajú

tlak na ceny a kvalitu sortimentov buka. Pre ilustráciu uvádzame vývoj cien bukovej piliarskej

guľatiny v Rakúsku, ČR a SR (obrázok 3).

19

Obrázok 3 Vývoj cien piliarskej guľatiny dreviny buk

vo vybraných Spolkových krajinách Rakúska, ČR a SR v €.m-3

Štruktúru spracovateľov dreva a úroveň cien sortimentov surového dreva dlhodobo

a výrazne ovplyvňuje aj realizácia obchodnej politiky zo strany majoritného subjektu Lesy

SR, š.p.

Do tejto situácie pravdepodobne zasiahne ďalšia vlna globálnej recesie, ktorá bude

mať vplyv nielen na štruktúru drevospracujúceho priemyslu. Zásadný vplyv bude mať aj na

vývoj cien sortimentov surového dreva.

Návrhy na riešenie problémov v oblasti spracovania dreva

Bude potrebná zásadná zmena štruktúry spracovateľov dreva, čo vyvolá redukciu

spracovateľských kapacít, čo následne ovplyvní zamestnanosť. Návrhy na riešenia formou

obmedzovania voľného obchodu a hospodárskej súťaţe v obchodnom priestore Európskej

únie nemajú miesto, a treba hľadať riešenie práve v diverzifikácii a orientácii na sortimenty,

ktoré v súčasnosti na Slovensku nemajú významné spracovateľské kapacity (napr. buková

piliarska guľatina). Z tohto pohľadu by bolo zaujímavé v podmienkach Slovenska vybudovať

kombinát na spracovanie buka za podmienok zrovnateľných pre výstavbu automobiliek PSA,

resp. KIA.

Ministerstvo pôdohospodárstva a rozvoja vidieka by malo zmeniť prístup a zamyslieť

sa nad moţnosťami podpory menších špecializovaných spracovateľov dreva, a tým

podporovať ich činnosť v regiónoch Slovenska. Mimoriadne dôleţitý je aj fakt výšky štátnej

podpory na lesnícku činnosť. V roku 1990 predstavovala 1 007 tis. € a v roku 2009 to bolo uţ

len 577 tis. €. Z tohto titulu sú často zanedbávané základné lesnícke činnosti a úlohy

vyplývajúce zo zákona.

Nové prístupy Vlády SR, ale aj lesníckych subjektov budú potrebné aj v oblasti

spracovania menej kvalitných sortimentov surového dreva, pretoţe dnes si navzájom

konkurujú vlákninové a energetické drevo. Z palivového dreva a ťaţbového odpadu prevaţuje

preferovanie výroby biomasy na energetické účely čo nie je vyváţený a správny prístup.

V budúcnosti bude zaujímavá orientácia na nové účely vyuţitia týchto sortimentov, napr.

biopalivo, bioetanol a podobne, ktorých význam bude s úbytkom fosílnych palív narastať.

20

5. ZÁVER

V najbliţších rokoch moţno predpokladať vzostup objemu náhodných ťaţieb.

K tomuto konštatovaniu prispievajú jednak globálne klimatické zmeny, v dôsledku ktorých

moţno odôvodnene predpokladať, ţe intenzita a frekvencia veterných smrští môţe ďalej

narastať a ušetrené tak nebudú ani porasty, ktoré boli doposiaľ povaţované za stabilné.

Postupne bude treba ozrejmovať vo verejnej mienke aj iné funkcie lesa, ktoré je potrebné

oceniť a nájsť reálne zdroje na platby za verejnoprospešné funkcie lesov. Lesné hospodárstvo

na Slovensku je dlhodobo finančne poddimenzované, čo sa prejavuje a v budúcnosti ešte

výraznejšie ovplyvní aj zdravotný stav lesov. Pokiaľ nie sú zabezpečené základné úlohy

ochrany, pestovania a hospodárskej úpravy lesa, tak je náchylnosť lesných porastov

podľahnúť škodlivým činiteľom ešte výraznejšia. Rozsiahle poškodenia lesných porastov

môţu mať veľmi negatívne dôsledky hľadiska environmentu, vodnej bilancie, ale aj mnohých

ďalších funkcií lesa, ktoré môţu mať za následok aj ohrozenie ţivota a majetkov občanov.

Z doposiaľ uvedených skutočností je zrejmé, ţe nás čaká obdobie, v ktorom budú náhodné

ťaţby na Slovensku postupne gradovať. Na všetky uvedené problémy je potrebné pripraviť sa.

Parciálne, neúplné a nekoncepčné riešenia však danému stavu nepomôţu, skôr uškodia (tak

ako sa uţ viackrát potvrdilo aj v minulosti). Je potrebné pripraviť dlhodobú koncepciu najmä

úprave existujúcej legislatívy, financovania lesníckych činností, zabezpečovania

mimoprodukčných funkcií lesa a trhovej politiky, pre postupné zniţovanie dodávok dreva na

trh. Lesnícke a spracovateľské subjekty by mali vypracovať dlhodobé stratégie rozvoja

a plánovania činností vo väzbe na predpokladaný objem dodávok dreva na trh, ktorý by sa

mal postupne zniţovať. Mal by sa vypracovať návrh postupnej redukcie spracovateľských

kapacít a pripraviť sa na ďalší vzostup cien sortimentov surového dreva. Lesnícke subjekty by

mali vypracovať koncepciu a postup zvládnutia náhodnej ťaţby zapríčinenej podkôrnym

hmyzom. V neposlednom rade správne, včas a dôsledne vykonávať opatrenia ochrany,

pestovania, hospodárskej úpravy lesa a lesnej ťaţby vo väzbe na odolnostný a zdravotný

potenciál lesov SR.

Cieľom príspevku bolo prezentovať nové prístupy progresívneho spracovania

náhodných ťaţieb, ale aj nové prístupy z pohľadu informačných technológií a realizácie

prístupov precízneho lesníctva. Hlásime sa k zodpovednosti za stav slovenského lesníctva, ale

túto zodpovednosť vnímame ako jednotu práva a zodpovednosti. Poţadujeme teda aj právo

spolurozhodovať a formovať vývoj slovenského lesníctva.

POĎAKOVANIE: Príspevok vznikol na základe výsledkov výskumu riešeného v projektoch VEGA 1/0764/10

Výskum princípov a metód precízneho lesníctva. APVV LPP-0420-09 Analýza bezpečnostných, zdravotných a

hygienických rizík pri spracovaní lesnej biomasy na energetické vyuţitie. COST Action FP 0902 “Development

and harmonization of new operational research and assessment procedures for sustainable forest biomass

supply.

LITERATÚRA BREZINOVÁ, M. 2007, 2008, 2009. Vývoj priemerných cien sortimentov a dodávok surového

dreva za štvrťroky 2007, 2008, 2009 In: Informačný list Národného lesníckeho centra,

Zvolen 9 s.

HOLZKURIER, ročník 2006, 2007, 2008, 2009

KONÔPKA, J., KONÔPKA, B. 2010. Legislatívne a spoločenské pomery vplývajúce na

zvládnutie kalamitnej situácie z novembra 2004, In: Výskum smrečín destabilizovaných

21

škodlivými činiteľmi, Vedecký recenzovaný zborník, Národné lesnícke centrum vo

Zvolene, ISBN 978-80-8093-124-7, s. 11- 20

KUNCA, A., a kol. 2010. Výskyt škodlivých činiteľov v lesoch Slovenska za rok 2009 a ich

prognóza na rok 2010. Národné lesnícke centrum, Lesnícky výskumný ústav Banská

Štiavnica, 160 s.

MARUŠÁK, R. 2002. Hospodárska úprava lesov – Návody na cvičenia. Zvolen : Technická

univerzita vo Zvolene, 2002. 171 s.

SUCHOMEL, J., GEJDOŠ, M. 2007. Vývoj trhu a cien dreva v stredoeurópskom priestore. In:

Financovanie 2007 Lesy- Drevo, Zvolen, 2007, ISBN 978-80-228-1795-0

SUCHOMEL, J., GEJDOŠ, M. 2010. Analýza vplyvu náhodných ťaţieb na finančné zdroje

lesníckych subjektov. Zborník MVK: Financovanie 2010 Lesy – drevo, Technická

univerzita vo Zvolene, 25. 11. 2010. ISBN 978-80-228-2176-6

ŠTOLLMANN, V., BELANOVÁ, K., 2007. Niekonwencjonalne systemy linowe. In: Uzytkowanie

maszyn rolniczych i lesnych, Krakow, ISSN 1733-5183: 185-192

ŠTOLLMANN, V., BELANOVÁ, K., 2007. Calamity processing by forest cableway. In: Logging

and wood processing in central Europe, Kostelec nad Černými lesy, 20-21.6.2007,

ISBN 978-80-213-1652-2:101-104

ZELENÁ SPRÁVA, roč. 2001 – 2010, kolektív autorov, Národné lesnícke centrum, Zvolen.

www.cnb.cz

www.nbs.sk

www.czso.cz

Adresa autorov:

doc. Ing. Jozef Suchomel, CSc., Ing.Miloš Gejdoš, PhD.

Technická univerzita vo Zvolene, Lesnícka fakulta, Katedra lesnej ťaţby a mechanizácie

T. G. Masaryka 24, Zvolen 960 53

[email protected], [email protected]

http://www.cnb.cz/

http://www.nbs.sk/

http://www.czso.cz/

mailto:[email protected]

22

ZMENY ENVIRONMENTÁLNYCH PODMIENOK LESNÝCH

EKOSYSTÉMOV V KONTEXTE NÁHODNÝCH ŤAŢIEB NA

SLOVENSKU

CHANGES OF ENVIRONMENTAL CONDITIONS OF SLOVAK

FORESTS CONNECTED WITH INCIDENTAL FELLING

JAROSLAV ŠKVARENINA

Abstract: Natural forest conditions SR from the late 20th century is characterized by the global environmental

change. By many specialists, the increasing number and degree of the natural hazards and disasters as

temperature extremes, risk of frost, drought, forest fires, heavy precipitation, hail, floods, landslides and block

falls, avalanches, winter storms, air pollution, wind throw, outbreak of the bark beetle (Ips typographus) is

unmistakable indication of the human stored up global climate change.

Key words: climate change, emissions, air pollution, natural hazards, wind, drought, heavy precipitation,

outbreak of the bark beetle, Unregulated felling

Prírodné podmienky lesov SR od konca 20. storočia sa vyznačujú z globálnymi

zmenami prostredia. Na pozadí vysokej a nadlimitnej imisnej záťaţe koncom 80-tych rokov

minulého storočia sme sa stali svedkami nastupujúcej globálnej zmeny klímy. Rastúce

prírodné riziká a katastrofy, ako napríklad: teplotné extrémy, riziko skorých a neskorých

mrazov, sucho, lesné poţiare, prívalové lejaky, krupobitie - ľadovec, povodne, zosuvy pôdy a

jej erózia, lavíny, zimné búrky, ale aj imisné, veterné kalamity a kalamity podkôrneho hmyzu,

sú podľa mnohých vedcov neklamnými znakmi človekom podmienenej globálnej zmeny

klímy. Za obdobie 1881-2008 sa na Slovensku pozoroval rast priemernej ročnej teploty

vzduchu asi o 1,6°C a pokles ročných úhrnov atmosferických zráţok asi o 3,4 % v priemere

(na juhu SR bol pokles aj viac ako 10%, na severe a severovýchode ojedinele je rast do 3%).

Zaznamenaný bol aj výrazný pokles relatívnej vlhkosti vzduchu (na juhu SR od roku 1900

okolo 5 %, inde v SR menej) a pokles snehovej pokrývky do výšky 1000 m takmer na celom

území (vo väčšej nadmorskej výške rast). Aj charakteristiky potenciálneho a aktuálneho

výparu, vlhkosti pôdy, globálneho ţiarenia a radiačnej bilancie potvrdzujú, ţe najmä juh

Slovenska sa postupne vysušuje (rastie potenciálna evapotranspirácia a klesá vlhkosť pôdy),

no v charakteristikách slnečného ţiarenia nenastali podstatné zmeny (okrem prechodného

zníţenia v období rokov 1965-1985). Zvýšenie teploty vzduchu v čase výskytu cyklonálneho

počasia vyvolá významné zvýšenie tlaku vodnej pary (aj mnoţstva vodnej pary pripravenej na

kondenzáciu v atmosfére), čo zapríčiní dramatický rast mimoriadne vysokých úhrnov zráţok

počas silných búrok v teplom polroku a aj niekoľkodenných cyklonálnych situácií celoročne.

Dá sa predpokladať, ţe prípady mimoriadne vysokých úhrnov zráţok (opakujúcich sa

zriedkavejšie ako raz za 50 rokov) budú o 25 aţ 50% vyššie ako v predchádzajúcich

desaťročiach. Pravdepodobne najvyššie denné úhrny prekročia 150 mm takmer kaţdý rok a

raz za 50 rokov aj 400 mm v niektorej lokalite na Slovensku. Tento predpoklad vyplýva

priamo z fyzikálnej teórie atmosférických zráţok (Škvarenina, Szolgay, Šiška, Lapin 2010). Z

ďalších extrémov budú zaujímavé predovšetkým vlny letných horúčav. Vlny horúčav budú

spojené aj s vysokou frekvenciou výskytu sucha a následných lesných poţiarov. Potreba

závlah sa v intenzívnej lesníckej škôlkarskej činnosti stane pravdepodobne nevyhnutnosťou.

Dramatická zmena zimných podmienok umoţní preţitie celého radu teplomilných

organizmov, vrátane škodcov. Napriek tomu významne vzrastie riziko poškodenia stromov a

vegetácie neskorými jarnými mrazmi, pretoţe sa posunie začiatok vegetačného obdobia do

polovice februára, keď astronomické podmienky dovoľujú výrazný krátkodobý pokles teploty

23

vzduchu (na niekoľko hodín nadránom) pri občasných vpádoch studeného vzduchu. Moţné

zmeny odtokových pomerov, spôsobené zmenenými klimatickými podmienkami, vyvolajú

celospoločenský tlak na posilnenie hydrických a vodohospodárskych funkcii lesov SR v

oblastiach hospodárenia s vodnými zdrojmi.

POĎAKOVANIE: Časť prezentovaných výsledkov bolo získaných z výsledkov projektov: APVV 0423-10 Analýza

prírodných rizík vývoja krajinných ekosystémov v podmienkach klimatickej zmeny Slovenska a projektov VEGA

MŠ SR No. 1/0642/10 a 1/0281/11

Adresa autora:

prof. Ing. Jaroslav Škvarenina, CSc.,

Katedra prírodného prostredia, Lesnícka fakulta, Technická univerzita vo Zvolene,

Masarykova 24, 960 53 Zvolen, Slovenská republika,

e-mail: [email protected]


24

VÝVOJ NÁHODNÝCH ŤAŢIEB ZA OBDOBIE ROKOV 2006 – 2011

V PODMIENKACH VLM SR – Š.P., PLIEŠOVCE – VYŢIADANÁ

PREDNÁŠKA

DEVELOPMENT OF INCIDENTAL FELLINGS DURING 2006 - 2011

YEARS IN VLM SR STATE ENTERPRISE PLIEŠOVCE

JÁN JURICA

Abstract: Predloţený príspevok sa zaoberá rozborom vývoja náhodných ťaţieb v podmienkach VLM SR š.p.,

ako i opisom postupu realizácie obranných opatrení pri spracovávaní napadnutých porastov. Výkonu opatrení na

LHC Sklené predchádzal monitoring zdravotného stavu. Vzhľadom na masívny priebeh poškodzovania porastov

bol v októbri 2008 vykonaný aj letecký monitoring zdravotného stavu porastov, ktorého výstupom boli RGB

a CIR snímky. Prednostne boli spracovávané náhodné ťaţby s aplikáciou chemickej asanácie vyťaţeného deva,

v roku 2009 i letecká aplikácia prípravku Vaztak 10EC. Výrazne bola skrátená doba uloţenia vyťaţeného

napadnutého dreva na odvozných miestach spolu so zabezpečením jeho prednostnej expedície. Pri spracovávaní

boli vyuţité viacoperačné harvestorové technológie pri súčinnosti operovania vývozných súprav. Je moţné

konštatovať ţe bolo dosiahnuté výrazné zníţenie šírenia podkôrnikovej kalamity, za predpokladu, ţe porasty

nebudú opäť atakované abiotickými škodlivými činiteľmi.

Key words: unregulated felling, abiotic factor, logging costs, defensive measures, bark beetle

Ihličnaté porasty s dominantným zastúpením smreka sú v prostredí štátneho podniku

Vojenské lesy a majetky SR situované len v rámci dvoch organizačných jednotiek. Jednou

z nich je prostredie Odštepného závodu Keţmarok rozprestierajúce sa v Levočskom pohorí –

dnes uţ zrušený Vojenský obvod Javorina. Druhou organizačnou jednotkou je Správa lesov

Pliešovce, Lesný hospodársky celok (LHC) Sklené, nachádzajúci sa v okrese Turčianske

Teplice v Kremnických vrchoch. Vplyvom pôsobenia abiotických a nadväzne na to

biotických škodcov došlo k masívnemu rozpadu týchto smrekových porastov a teda

k úplnému narušeniu plnenia nielen produkčnej funkcie lesov, ale aj ostatných

mimoprodukčných funkcií.

1. VÝVOJ NÁHODNÝCH ŤAŢIEB ZA OBDOBIE ROKOV 2006 – 2011

V PODMIENKACH VLM SR – Š.P., PLIEŠOVCE, LHC SKLENÉ

Lesné pozemky obhospodarované, štátnym podnikom Vojenské lesy a majetky SR,

v LHC Sklené zastávajú výmeru 2 283 ha, z čoho 437 ha pokrýva výmera tzv. satelitných

objektov, teda lesných pozemkov vzdialených od LHC Sklené. Dominantnou drevinou týchto

ihličnatých porastov je smrek so zastúpením 60%.

Nadpriemerné snehové zráţky a pôsobenie silného vetra v roku 2006 na LHC Sklené,

mali za následok vznik rozsiahlych snehových a veterných polomov (Obr. 1). V zimných

mesiacoch roku 2006 bolo snehom poškodených takmer 2 700 m3 drevnej hmoty a vetrom

viac ako 3 900 m3 drevnej hmoty. V roku 2007, ako dôsledok silného vetra, vznikli na tomto

LHC rozsiahle plochy s vetrovými polomami a vývratmi, ktoré obsiahli viac neţ 9 000 m3

dreva. V takto abiotickými činiteľmi poškodených porastoch pri súčasnom vplyve

priaznivých poveternostných podmienok došlo k mimoriadnemu rozšíreniu sekundárnych

biotických škodcov, najmä však lykoţrúta smrekového.

25

Obr. č. 1: Percentuálny podiel náhodných ťaţieb podľa vplyvu škodlivých činiteľov

Mimoriadne teplé obdobia rokov 2007 a 2008 umoţnili podkôrnemu hmyzu vytvoriť

v období rojenia viacero generácií neţ je obvyklé. V roku 2008 bolo evidovaných aţ 52 801

m3 vyťaţenej drevnej hmoty napadnutej a poškodenej podkôrnym hmyzom. Rýchly progres

jeho početnosti v priaznivom prostredí spôsobil značné rozšírenie potravinovej základne,

najmä na smrekové porasty vo veku nad 50 rokov (Obr. 2). V roku 2009 promptnou

realizáciou ťaţby napadnutých jedincov a asanácie vyťaţenej drevnej hmoty v súčinnosti

s ďalšími obrannými opatreniami je zaznamenaný pokles početnosti lykoţrúta a teda aj pokles

náhodných ťaţieb o viac ako o polovicu v porovnaní s rokom 2008. V roku 2010 bol

zaznamenaný rovnaký trend, kedy podiel náhodnej ťaţby v dôsledku poškodenia podkôrnym

hmyzom zastáva pribliţne tretinové mnoţstvo roku 2009. Avšak v nasledujúcom roku 2011

dochádza k opätovnému nárastu podkôrnym hmyzom poškodenej drevnej hmoty na viac ako

9 000 m3, čo je bezprostredným dôsledkom vzniku ďalších vetrových polomov a vývratov

v roku 2010 (pribliţne 4 900 m3).

Obr. č. 2: Vývoj náhodných ťaţieb v rámci LHC Sklené v porastoch nad 50 rokov veku

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2006 2007 2008 2009 2010 2011

Podkôrny hmyz Vietor Sneh Vojenská prevádzka

0

10

20

30

40

50

60

2006 2007 2008 2009 2010 2011

tis.

m3

ťažba úmyselná

ťažba náhodná

26

2. MANAŢMENT POSTUPU PRI SPRACOVÁVANÍ PORASTOV POŠKODENÝCH

BIOTICKÝMI A ABIOTICKÝMI ŠKODLIVÝMI ČINITEĽMI

Vplyv abiotických a následne sekundárnych biotických škodlivých činiteľov vo

zvýšenej miere má za následok vznik kalamít. Negatívny vplyv týchto škodlivých činiteľov

zintenzívnený pôsobením vhodných poveternostných podmienok prostredia v krátkom

časovom intervale, v rozpätí niekoľkých mesiacov aţ jedného roka, je moţné eliminovať

prostredníctvom zmeny reţimu hospodárenia v takto postihnutých a poškodených porastoch.

Výkonu opatrení na LHC Sklené predchádzal monitoring zdravotného stavu resp.,

poškodenia smrekových porastov. Monitoring na jar roku 2008 bol realizovaný v dvoch

líniách. Jednou z nich bolo zisťovanie stavu početnosti podkôrneho hmyzu prostredníctvom

feromónových lapačov a odparníkov rôzneho druhu. Rovnako bolo vykonávané

monitorovanie zdravotného stavu porastov pochôdzkami v teréne, so zameraním na

lokalizáciu ohnísk a rozšírenia podkôrneho hmyzu (aktívne chrobačiare) s určením intenzity

poškodenia porastov. Monitoring stavu kalamity spôsobenej podkôrnym hmyzom na LHC

Sklené, ktorý je tvorený dvoma územne oddelenými časťami – Lesnými obvodmi (LO), bol

vykonaný v spolupráci s LOS Banská Štiavnica. LO Rovná Hora zaberá asi 28% výmery

celého LHC. Plocha poškodených porastov vo veku nad 50 rokov činila 27% výmery

všetkých smrekových porastov nad 50 rokov veku s poškodením v rozsahu 5 – 10% celkovej

výmery. V druhej časti tvorenej LO Langrund a LO Rovná Dolina činila plocha porastov nad

50 rokov veku, poškodená podkôrnym hmyzom, 25% celkovej výmery s poškodením

v rozmedzí 20 – 45%, so zaznamenaním menších areálov s poškodením veľmi silnej

intenzity. Vzhľadom na rýchly a masívny priebeh poškodzovania porastov bol v októbri 2008

vykonaný aj letecký monitoring zdravotného stavu porastov, ktorého výstupom boli RGB

snímky a CIR snímky.

Vzhľadom k zistenému stavu bolo nevyhnutným opatrením prednostné vykonávanie

náhodných ťaţieb s výkonom chemickej asanácie vyťaţeného deva, najmä u aktívnych

chrobačiarov, ručným postrekom prípravkom Vaztak 10EC s pridaním farbiva Scolycid.

V roku 2007 bolo takto vyťaţených pribliţne 24 000 m3 drevnej hmoty, kedy priame náklady

na ťaţbu dreva predstavovali 221 499 €, t.j. pribliţne 10 € na technickú jednotku m3

vyťaţeného dreva. V nasledujúcom roku, kedy bola zaznamenaná kulminácia stavu početnosti

podkôrneho hmyzu, bolo z napadnutých porastov vyťaţených takmer 59 000 m3 drevnej

hmoty, čo malo bezprostredný vplyv na nárast priamych nákladov na ťaţbu dreva o takmer

štvornásobok objemu priamych nákladov v porovnaní s rokom 2007. Taktieţ priamy náklad

na technickú jednotku m3 vyťaţeného dreva stúpol o 8 €. V nasledujúcich rokoch je

v závislosti od mnoţstva vyťaţenej drevnej hmoty evidovaná klesajúca tendencia priamych

nákladov na ťaţbu dreva v roku 2009 pribliţne o tretinu v porovnaní s rokom 2008, ako aj

klesajúca tendencia v priamych nákladoch na ťaţbu dreva na technickú jednotku m3

vyťaţeného dreva. V roku 2009 klesol priamy náklad na technickú jednotku dreva o 5 €

v porovnaní s rokom 2008, avšak v rokoch 2010 a 2011 je tendencia kolísania priamych

nákladov na ťaţbu podstatne vyrovnanejšia (Obr. 3).

Ďalším z prijatých a vykonávaných opatrení bola výrazne skrátená doba uloţenia

vyťaţeného dreva na odvozných miestach a zabezpečenie prednostnej expedície dreva

pochádzajúceho z porastov napadnutých podkôrnym hmyzom. Progres v početnosti

a rozšírení podkôrneho hmyzu mal za následok napadnutie značnej plochy smrekových

porastov, v ktorých bolo pre zabezpečenie obranných opatrení nutné pristúpiť k rozsiahlej

údrţbe, oprave a budovaniu lesných ciest a zváţnic. Najvyššie náklady pre údrţbu

a budovanie lesnej cestnej siete boli vynaloţené v roku 2008, čo činilo takmer 255 000 €, čím

bolo zabezpečené najrozsiahlejšie sprístupnenie napadnutých porastov. V rokoch 2009 a 2010

bolo pre dosiahnutie úplného sprístupnenia vynaloţených pribliţne 35 000 €, v roku 2011 uţ

27

len tretina spomínaných nákladov. Hodnota priamych nákladov na odvoz dreva kulminovala

v roku 2007, čo činilo takmer 11 300 €, no v nasledujúcich rokoch je zaznamenaná klesajúca

tendencia. V roku 2011 predstavujú priame náklady na odvoz dreva 1 100 €.

Celkové priame náklady na ťaţbu dreva predstavovali v roku 2007 viac ako 256 000 €,

v roku 2008 viac ako 1 067 000 €, v roku 2009 pribliţne 350 000 €, roku 2010 takmer

213 000 € a v roku 2011 viac ako 160 000 €.

Zvýšené priame náklady na ťaţbu boli dôsledkom nie len vysokého objemu

spracovaných náhodných ťaţieb, ale aj dôsledkom vyuţitých nových technológií, kedy

tradičné technológie v spracovávaní ťaţieb nedosahovali poţadovaný efekt (LKT, UKT).

V podmienkach takto poškodených porastov s tendenciou rýchlo narastajúceho poškodenia

bolo nutné vyuţiť účinnejšie viacoperačné harvestorové technológie pri súčinnosti operovania

dvoch vývozných súprav, čo priamo ovplyvnilo výšku nákladov na ťaţbu.

Obr. č. 3: Štruktúra priamych nákladov na ťaţbu dreva

V priebehu trvania kalamitného stavu prebiehal neustály monitoring stavu početnosti

podkôrneho hmyzu prostredníctvom kontrol feromónových lapačov v intervale 3 dní

a pochôdzok porastov. V roku 2009 bol vzhľadom na rozsah napadnutia porastov ďalším

prijatým opatrením letecký postrek s aplikovaným prípravkom Vaztak 10 EC, stojacich

smrekových porastov s náznakmi napadnutia podkôrnikom, na výmere pribliţne 100 ha. Pre

dosiahnutie poţadovanej účinnosti bol letecký postrek vykonávaný v súčinnosti s ďalšími

obrannými opatreniami a to, drvením konárov a haluziny po vykonanej náhodnej ťaţbe

frézou, uhadzovanie a spaľovanie haluziny a taktieţ pozemná aplikácia biopreparátu Bo Veril

na báze Beauveria bassiana.

-

200

400

600

800

1 000

1 200

2007 2008 2009 2010 2011

tis.

€

Odvoz dreva

Údržby lesných ceiest azvážnic

Ťažba dreva

28

Obr. č. 4: Štruktúra priamych nákladov na pestovnú činnosť

Výkon týchto obranných opatrení mal za následok navýšenie priamych nákladov na

pestovnú činnosť najmä v roku 2009, kedy spomínané náklady predstavovali viac ako

193 000 € (Obr. 4). Najvýraznejšiu poloţku z priamych nákladov na pestovnú činnosť

predstavujú vo všetkých porovnávaných rokoch náklady na zabezpečenie umelej obnovy lesa.

Od roku 2007 vykazujú náklady na zalesňovanie stúpajúcu tendenciu, čo je od roku 2008

ovplyvnené vznikom holín po výkone náhodných ťaţieb. Kým v roku 2007 bolo na umelú

obnovu vynaloţených pribliţne 37 000 €, v roku 2008 tieto náklady vzrástli o 2 500 €.

Markantný nárast nákladov, aţ o viac ako 30 500 € na zalesňovanie je evidovaný v roku 2009

a v nasledujúcom roku 2010 priame náklady vzrástli o ďalších 5 000€. V súčasnosti je

evidovaný pokles priamych nákladov na pestovnú činnosť o takmer 17 500 € (Tab. 1).

Tab. 1: Prehľad priamych nákladov a trţieb v sledovanom období

(€) 2007 2008 2009 2010 2011

Náklady na pestovnú činnosť 81346 123242 193289 179482 138211

Náklady na ťaţbovú činnosť 256293 1067137 354921 212094 161622

Náklady celkom 337639 1190379 548210 391576 299833

Trţby 901136 2246956 854515 595400 730246

Z údajov uvedených v tabuľke 1 je moţné pozorovať, ţe najvyššie trţby boli dosiahnuté

v roku 2008 – takmer 2 247 tis. €, čo je priamo úmerné objemu vyťaţenej drevnej hmoty

z náhodných ťaţieb. Zároveň je však moţné konštatovať, ţe aj objem celkových priamych

nákladov je v porovnávanom období najvyšší, čo je spôsobené vysokými priamymi nákladmi

na ťaţbovú činnosť, keďţe zvýšené priame náklady na pestovnú činnosť sa prejavia aţ

v neskoršom období, a to v roku 2009 – vznik holín po realizácii náhodných ťaţieb.

3. ZHRNUTIE

Ročná priemerná bilancovaná ťaţba dreva na začiatku decénia 2005 – 2014 pre LHC

Sklené činila 20 288 m3. V rokoch 2010 a 2011 bola dosiahnutá istá vyrovnanosť

v objeme ťaţby, kedy je vyťaţených pribliţne 14 000 m3 drevnej hmoty. Preto je moţné

konštatovať, ţe realizáciou náhodných ťaţieb v súčinnosti so všetkými obrannými

opatreniami bol dosiahnutý poţadovaný efekt na zabránenie šírenia podkôrnikom spôsobenej

0,00

25,00

50,00

75,00

100,00

125,00

150,00

175,00

200,00

2007 2008 2009 2010 2011

tis.

€

Ostatné pestovné práce

Ochrana lesa

Prerezávky

Ochrana mladých lesnýchporastov

Odstraňovanie haluziny

Obnova lesa umelá

29

kalamity resp., výrazné zníţenie jej šírenia, za predpokladu, ţe porasty nebudú opäť

atakované abiotickými škodlivými činiteľmi. Avšak spomínanú priemernú ročnú bilancovanú

ťaţbu dreva, pri tak masívnom rozvrátení porastov vplyvom abiotických a biotických

škodlivých činiteľov, nezvratne nemoţno dosiahnuť. Spôsobený stav si vyţiadal predčasnú

obnovu Plánu starostlivosti o les s platnosťou od 1. januára 2012.

LITERATÚRA Jurica, J. (2011). Ochrana lesov a realizácia obranných opatrení vo VLM SR š.p. Aktuálne

problémy v ochrane lesa 2011, Zborník referátov z medzinárodnej konferncie (s. 11). Nový

Smokovec: Národné lesnícke centrum.

Adresa autora

Ing. Ján Jurica, Lesnícka č. 23 962 63 Pliešovce,


30

PROGRESÍVNE METÓDY SPRACOVANIA KALAMITY

A INTEGROVANEJ OCHRANY LESA V PODMIENKACH LESY SR,

š.p. OZ NÁMESTOVO

PROGRESIVE METHODS FOR PROCESSING OF INCIDENTAL

FELLINGS AND INTEGRATED PROTECTION OF FORESTS IN

CONDITIONS OF LESY SR STATE ENTERPRISE, OZ NÁMESTOVO

JOZEF HERUD, JOZEF BRUNČÁK, FRANTIŠEK POLETA

Abstract

The paper is aimed to problems connected with using of progressive methods for performing of incidental felling

and for integrated forest protection. The area of aim for this study was Námestovo Forest District. Processing of

timber from incidental felling has started in December 2004. The biggest part of total timber volume has been

processed until June 2005 (65 %). It was mainly due to using the harvester and forwarder technology, which

processed 11,5 % from total volume of felled timber. Incidental felling which occurred in 2004 – 2007 years,

were caused by abiotic factors and they caused gradation of insect pests. The insect pests caused next incidental

felling consequently in years 2007 – 2009. The most important thing for realization of integrated forest

protection was harmonization of timber processing with steps aimed to decreasing rate of the bark

beetles. Timely processing of wood with smooth removal of wood debris is the most important way of fight

with the bark beetle

METÓDY A TECHNOLÓGIE SPRACOVANIA KALAMITY Z 19.11.2004

Lesy na Orave od 80-tich rokov nie sú v najlepšej kondícií. Zhoršovanie zdravotného

stavu bolo zapríčinené vplyvom imisií, rozšírením huby Armillaria ostoye a v neposlednom

rade globálnym otepľovaním, najmä prudkými výkyvmi počasia. Preto vetrová kalamita

z 19.11.2004, ktorá neobišla ani lesy Oravy, bola o to nebezpečnejšia. Na rýchlosti jej

spracovania a zabezpečenia hygieny porastov závisel zdravotný stav ostatných porastov.

Špecifickosť tejto kalamity bola v tom, ţe postihla po spracovaní kalamity všetky

porasty nad 50 rokov, aj keď rôznou intenzitou a zasiahla aj porasty na hornej hranici lesa. Aj

s odstupom času môţeme preto konštatovať, ţe rozhodnutie o výpomoci pracovníkmi OZ

Prievidza a OZ Ţilina bolo správne. Išlo o manaţovanie spracovania kalamity a obchodu na

ucelených kalamitných celkoch.

Bol vypracovaný harmonogram spracovania, ktorý predpokladal spracovať kalamitu

do konca roku 2005.

Harmonogram bol vypracovaný na odhadnutú kalamitu 192 tis. m3 a skutočnosť bola

242 tis. m3. Veľmi dôleţité bolo, ţe 65% z celkovej kalamity sa spracovalo do júna 2005.

Bolo to najmä rýchlym nasadením harvesterovej technológie. Tretí deň po kalamite sme

začali okrem klasických metód spracovávať kalamitu harvestermi. Boli zriadené vysunuté ES

odkiaľ sa priamo dodávalo drevo odberateľom.

31

Obr. 1 Harmonogram spracovania kalamity z 19.11.2004 a jeho plnenie narastajúcim spôsobom podľa

mesiacov v OZ Námestovo

Obr. 2 Podiel technológií na spracovaní kalamity z 19.11.2004 u OZ Námestovo

Harvesterovou technológiou bolo spracované 11,5% kalamitnej hmoty. Treba

zdôrazniť, ţe s touto technológiou sme sa začali iba v praxi „zoznamovať“ a ani operátori

nemali ešte skúsenosti s flyšovým podloţím. Ďalšou výhodou tejto technológie bolo, ţe prvé

kalamitné holiny, ktoré sa dali zalesniť boli plochy po spracovaní harvestermi. Bolo to hlavne

z dôvodu rýchleho vyčistenia plôch – vyvezenie biomasy vývozkami. Dôleţité je, ţe z týchto

plôch sa nešíril podkôrny hmyz, lebo sa nemal na čom premnoţiť.

SPRACOVANIE NÁSLEDNÝCH KALAMÍT PO ROKU 2005

Veľmi dôleţitá bola skutočnosť, ţe na konci roka 2005 sme evidovali iba 8600 m3

kalamity, z čoho necelá polovica bola na území s 5. stupňom ochrany. Optimistický výhľad

do roku 2006 – vyčistiť kalamitné plochy a zamerať sa na boj s podkôrnikmi – bol

skomplikovaný hneď v marci. Porasty do 50 rokov boli poškodené rozsiahlou snehovou

kalamitou – miestami do takej miery, ţe sme v začiatkoch jej spracovania uvaţovali nad

likvidáciou celých porastov (zakmenenie sa zníţilo na 0,20 – 0,3). Aj keď sa nám podarilo

väčšinu tejto kalamity spracovať, prejavilo sa to v náraste zostatku kalamity na konci roka

25710 41903

54496 65258

88196

123937

157418

182114 197626

212085

229433 232011

11820 26407

39309 54606

74806

97306

118806

135306

150806 164306

173306 182306

191306

0

50000

100000

150000

200000

250000

12/04 1/05 2/05 3/05 4/05 5/05 6/05 7/05 8/05 9/05 10/05 11/05 12/05

m3

mesiac

Skutočnosť…Harmonogra…

11,49% 3,93%

84,04%

0,54%

Harvester

Lanovky

Klasické technologie

Samovýroba

32

2006 (cca 19 tis.m3). Tento stav pokračoval aj v roku 2007, kedy bol zostatok na konci roka

51 tis. m3, ale z toho 23 tis. m

3 bolo na území s 5. stupňom ochrany.

Rok 2007 bol poznačený ďalšou vetrovou kalamitou a prudkým nárastom

podkôrnikov a tým aj podkôrnikovej kalamity.

Obr. 3 Podiel spracovanej kalamity podľa rokov a škodlivých činiteľov u OZ Námestovo

Z obrázku 3 vidíme, ţe kalamity v rokoch 2004-2007, ktoré boli zapríčinené

abiotickými škodlivými činiteľmi spôsobili premnoţenie biotických škodlivých činiteľov a

nárast kalamít v rokoch 2007-2009.

Spracovanie kalamity spôsobenej biotickými škodlivými činiteľmi je o to náročnejší,

ţe sa nedá vopred odhadnúť jej mnoţstvo, ani sa nedá vypracovať harmonogram jej

spracovania a najhoršie je to, ţe sú obmedzené moţnosti pouţitia progresívnych ťaţbových

technológií.

Napriek tejto skutočnosti sa nám podarilo zniţovať podiel kalamity na konci

sledovaného obdobia v hospodárskych lesoch.

Z obrázka 5 vidíme postupné zniţovanie zostatku nespracovanej kalamity

v hospodárskych lesoch (rok 2007 – 28 tis. m3 a rok 2010 7 tis. m

3) napriek zvyšovaniu

kalamity vplyvom nekontrolovaného premnoţenia podkôrneho hmyzu na území s 5. stupňom

ochrany (rok 2007 – 28 tis. m3 a rok 2010 – 82 tis. m

3).

0

20

40

60

80

100

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

%

rok PH HU VT SN

33

Obr. 4 Podiel harvesterovej a lanovkovej technológie za roky 2006-2011 v OZ Námestovo

Obr. 5 Stav kalamity na konci sledovaného obdobia celkom a z toho na území s 5. Stupňom

ochrany v OZ Námestovo za roky 2004-2011

VYUŢITIE METÓD INTEGROVANEJ OCHRANY V PODMIENKACH OZ

NÁMESTOVO

Vzhľadom na rozširujúci sa stav podkôrnikov OZ Námestovo uplatňoval zásady

integrovanej ochrany lesa. Ako najdôleţitejšie sa ukázalo zladenie spracovania náhodných

ťaţieb a ochranárskych opatrení s cieľom predchádzať výskytu a nárastu početnosti populácie

hmyzových škodcov.

V zásade najatakovanejším územím boli porasty na LS Oravská Polhora a LS Mútne

susediace s územiami, kde sa nekontrolovateľne rozmnoţoval podkôrny hmyz (územia s 5.

stupňom ochrany a neštátne subjekty). Intenzívne spracovávanie vetrovej kalamity v zónach

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2006 2007 2008 2009 2010 2011

celkom

lanovka

harvester

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

kalamita celkom z toho kal. 5 SOP

34

B, C, D všetkými dostupnými technológiami umoţnilo postupne zvládať a kontrolovať

situáciu v populácií podkôrnikov.

B-zóne CHKO Horná Orava bola venovaná mimoriadna pozornosť vzhľadom na

špecifickosť legislatívy ŠOP a obhospodarovateľa. V roku 2011 bolo v B zóne poloţených

714 klasických lapákov a inštalovaných 350 lapačov.

Aplikovali sa v praxi klasické ochranárske opatrenia a najnovšie postupy:

Meranie maximálnych teplôt podľa metodiky TANAPu na sledovanie aktivity a rojenia

lykoţrúta smrekového.

Bolo zakúpených 15 teplomerov, po 3 ks na kaţdej LS, kde sa od 1. januára merali

maximálne teploty a ich súčet nás upozorňoval na prvé výlety, príp. rojenie.

Pre objektívnosť a presnosť kontroly populácie podkôrnikov sa zbierali odchytené imága

a sústreďovali sa na LS.

Obr. 6 Likvidácia odchytených podkôrnikov

Obr. 7 Navnadené a otrávené skupiny lapákov

Pre boj s podkôrnym hmyzom sa nám osvedčili otrávené a navnadené lapáky - v skupinách.

Týmto spôsobom sme sa priblíţili k počtu klasických lapákov vypočítaných

z kalamitného základu. Jeden otrávený a navnadený lapák nám nahradil cca 20 klasických

lapákov.

35

Obr. 8 Kontrola účinnosti otrávených a navnadených lapákov na geotextílii

Ošetrovanie porastových stien – pozemná aplikácia

Obr. 9 Chemické ošetrovanie porastových stien FURY 10EW pred rojením podkôrnikov

Dôleţité bolo chemické ošetrenie biomasy napadnutej podkôrnym hmyzom, lebo štiepkovanie

sa nedalo vţdy zosúladiť s agrotechnickým termínom.

Obr. 10 Ošetrenie biomasy FURY 10EW

Zbytky po asanačnej ťaţbe boli uhodené a v maximálnej miere spálené.

36

Obr. 11 Uhadzovanie zbytkov po asanačnej ťaţbe a pálenie

Pouţitie BoVerilu lapačovou metódou a aplikáciou na navnadené lapáky. Táto metóda bola

pouţitá hlavne v B-zóne.

Obr. 12 Lapáky ošetrené prípravkom BoVeril a účinnosť prípravku na odobratom poţerku

Obr. 13 Rez upraveným lapačom s prípravkom BoVeril

Vyuţitie metódy stojatých otrávených a navnadených stromov

37

Obr. 14 Skupina stromov a trojnoţka s aplikovaným chemickým prípravkom FURY 10EW

a návnadou Pheroprax A

Odkôrňovanie lapákov a aktívnych chrobačiarov

Obr. 15 Odkôrňovanie aktívnych chrobačiarov na plachty a pálenie kôry

Pouţitie insekticídnych sieti Trinet a Woodnet

38

Obr. 16 Inštalovaná sieť Trinet s kontrolou účinnosti na podloţenej geotextílii

Zdravotný stav okrem lesníkov monitorujú aj podkôrnikoví pozorovatelia. Títo

vyhľadávajú aktívne chrobačiare, vyznačia ich a avizujú naliehavosť spracovania.

Odštepný závod úzko spolupracuje s LOS a vykonáva kaţdoročne interné audity

a kontrolné dni okolo území s najvyšším stupňom ochrany za prítomnosti zástupcov GR,

LOS, ŠOP, OLÚ a Správy CHKO Horná Orava.

39

Obr. 17 Odchyt podkôrnikov za roky 2008-2011 podľa druhu a spolu za OZ Námestovo

FAKTORY OBMEDZUJÚCE ÚČINNÚ OCHRANU PROTI PODKÔRNIKOM

Aj keď pouţívame najširšiu škálu spôsobov na elimináciu podkôrnikov, nerealizujeme

všetky spôsoby celoplošne. Najväčším obmedzením je legislatíva, nakoľko 70 % územia, na

ktorom hospodárime je zaradené do tretieho a vyššieho stupňa ochrany.

Mapa Štátne lesy Oravy Mapa CHKO Horná Orava

Obr. 18 Mapa ŠL Hornej Oravy a Mapa CHKO Orava s vyznačením zón ochrany

Zo známych metód ochrany proti podkôrnikom sa nám s vyšším stupňom ochrany ich

počet obmedzuje.

Lykožrút smrekový Lykožrút lesklý Drevokaz čiarkovaný

Rok 2011 10853066 6475372 113231

Rok 2010 8798091 9064275 94143

Rok 2009 19842019 11746620 236075

Rok 2008 23637948 9673731 177668

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

40

Obr. 19 Legislatívne obmedzenia a vplyv na pouţitie metód ochrany

Ďalším faktorom je nečinnosť niektorých subjektov obhospodarujúcich lesy a šírenie

podkôrnikov zo stromov rastúcich mimo les (tzv. biele plochy).

Posledným, ale najdôleţitejším faktorom je dostatok finančných prostriedkov pre

všetkých obhospodarovateľov a vlastníkov lesa na ochranné opatrenia proti podkôrnikom.

ZÁVER

Realizované opatrenia a zásady pri spracovaní kalamít väčšieho rozsahu jasne

poukazujú na ich opodstatnenosť. Najdôleţitejšou zásadou hlavne pri drevine smrek je včasné

spracovanie kalamity a následná asanácia zbytkov po ťaţbe. Táto zásada je aj

v odporúčaniach LOS vţdy na prvom mieste, ale v praxi z vyššie uvedených dôvodov nie

vţdy realizovaná.

Dovolíme si upozorniť na pár zásad, ktorými by sme sa mali riadiť, aby sme zníţili

v budúcnosti ohrozenie smrečín najmä podkôrnym hmyzom.

zásada: V územiach s 5. stupňom ochrany vylúčiť bezzásahovosť v prípade opatrení na

elimináciu podkôrneho hmyzu.

zásada : Zabezpečiť zníţenie ohrozenia lesných porastov celoplošnými opatreniami

u všetkých subjektov obhospodarujúcich lesy (zákaz prepravy neasanovanej

hmoty).

zásada : Prednostne zabezpečiť dopravné sprístupnenie smrekových porastov

zodpovedajúce moderným ťaţbovým technológiám.

41

zásada : Zalesňovaním vzniknutých holín a výchovou vytvárať porasty s drevinovou

skladbou zabezpečujúcou staticky a ekologicky stabilnejšie porasty.

zásada : V prípade väčších kalamít spôsobených abiotickými činiteľmi (vietor, sneh,

námraza, zosuvy pôdy) spolu so spracovaním realizovať ochranné opatrenia proti

premnoţeniu podkôrnikov.

Nech sú nám príkladom a výzvou kalamity veľkého rozsahu v minulosti, pri ktorých

nikdy nedošlo k takému nárastu následných kalamít ako v súčasnosti.

Adresa autorarov:

Herud Jozef, Ing., Brunčák Jozef, Ing., Poleta František, Ing.

LESY SR, š.p. Odštepný závod Námestovo

Miestneho priemyslu 569, 029 01 Námestovo

E-mail: [email protected], [email protected], františ[email protected]



mailto:františ[email protected]

42

MODERNÉ METÓDY USKLADŇOVANIA DREVA Z NÁHODNÝCH

ŤAŢIEB

MODERN METHODS FOR STORING OF WOOD FROM INCIDENTAL

FELLINGS

MILOŠ GEJDOŠ, JOZEF SUCHOMEL, VLADO GOGLIA

Abstract

The paper deals with the description of classical, but also new - a progressive storage methods of raw wood

assortments from accidental felling. Described are the basic principles, approaches and economic criteria for

selected storage methods which are suitable for storage of timber from accidental felling. They are also the

working and technological processes in the use of different methods of storage and potential to achieve the

economic benefits. In this work, we focused mainly on usability in the Slovakia and the principle of choosing a

suitable method of logs conservation.

Keywords: the storage methods of wood, accidental felling, wood quality, value of wood

1. ÚVOD

Súčasné technologické riešenia vo vyspelom lesnom hospodárstve umoţňujú pomerne

rýchle a kvalitné spracovanie rozsiahlych náhodných ťaţieb tak, aby nedošlo k znehodnoteniu

drevnej suroviny. Toto konštatovanie platí za predpokladu dostatku kapacít vhodných strojov

a zariadení. V niektorých prípadoch však prevádzkové podmienky neumoţňujú rýchle a

efektívne spracovanie veľkého mnoţstva kalamitného dreva a jeho okamţité umiestnenie na

trh, resp. priame dodanie spracovateľom.

Uţ samotné pôsobenie škodlivých činiteľov zapríčiňujúcich náhodnú ťaţbu môţe byť

natoľko deštrukčné, ţe kvalita dreva vyťaţeného z porastov postihnutých kalamitou výrazne

klesne. Aj naďalej je však, v závislosti od viacerých faktorov (poveternostné podmienky,

podmienky na rozmnoţovanie a vývoj biotických škodcov, podmienky a dĺţka skladovania),

vystavená riziku ďalšieho zniţovania jej kvality (znehodnotenie hnilobou alebo hmyzom).

Druhým faktorom je tá skutočnosť, ţe skutočne rozsiahle náhodné ťaţby môţu v určitej miere

ovplyvniť rovnováhu na trhu s drevom, pretoţe sa vyznačujú zvýšenou koncentráciou objemu

drevnej hmoty na relatívne malom priestore (trhu) v pomerne krátkom časovom úseku.

Moderné metódy uskladňovania dreva pochádzajúceho z náhodných ťaţieb sú účinným

nástrojom na elimináciu týchto nevýhod. Dokáţu účinne uchovať kvalitu vyťaţeného dreva aj

dlhší čas a zároveň sú efektívnym nástrojom pre kontinuálne rozloţenie dodávok väčšieho

mnoţstva dreva.

V príspevku podrobne popíšeme niektoré moderné spôsoby uskladňovania

sortimentov surového dreva, ktoré spĺňajú všetky parametre na elimináciu uvedených

nevýhod.

2. PROBLEMATIKA

Hlavným dôvodom prečo boli rozvíjané metódy dlhodobého uskladnenia sortimentov

surového dreva, je udrţanie ich kvalitatívnych vlastností na rovnakej úrovni akú vykazovali

v čase ich ťaţby. Hlavným zámerom je tak udrţať ich kvalitu na úrovni, ktorá je stále

atraktívna pre potenciálneho kupujúceho. Navyše sa dlhodobým uskladnením guľatiny dá

ovplyvniť aj situácia na trhu s drevom, z hľadiska kontinuálneho rozloţenia objemov

dodávaného dreva na trh.

V závislosti od časového obdobia môţeme skladovanie guľatiny rozdeliť do dvoch

skupín:

43

Krátkodobé uskladnenie guľatiny v lese, hneď po ťaţbe stromov (spravidla od niekoľkých

dní aţ do niekoľkých týţdňov).

Dlhodobé uskladnenie guľatiny (nasleduje po kalamitách, t.j. od niekoľkých mesiacov aţ

po niekoľko rokov).

S dlhodobejším uskladnením guľatiny sú spojené riziká: tvorba trhlín po rýchlom

sušení prúdením vzduchu v exteriéroch (hraničná je hodnota vlhkosti dreva pri bode nasýtenia

vlákien cca 30 %); strata farby, resp. farebné zmeny dreva; napadnutie hmyzom (podkôrny

hmyz alebo technický škodcovia dreva); znehodnotenie dreva hnilobou (pôsobením húb).

Prejavy týchto rizík sú dôsledkom nevhodného skladovania a starostlivosti o vyťaţené drevo.

Spôsobujú čiastočné alebo výrazné zníţenie jeho kvality a hodnoty. V extrémnych prípadoch

môţe dôjsť k úplnému znehodnoteniu dreva. Práve rozsiahle náhodné ťaţby sú jedným

z faktorov, ktoré zvyšujú náročnosť na logistické zabezpečenie spracovania a následného

odbytu veľkého mnoţstva dreva. Dobrou voľbou uskladňovacej metódy môţeme účinne

ovplyvniť to, ţe sa drevo nebude ďalej kvalitatívne znehodnocovať. Zároveň toto riešenie

umoţňuje aj plynulé dodávky surového dreva na trh. Takto je moţné udrţať rovnováhu medzi

ponukou a dopytom. V závislosti od dĺţky skladovania môţe k zníţeniu kvality drevnej

suroviny prispieť mnoţstvo faktorov, ktoré vyţadujú rôzne druhy stratégií uskladnenia.

Hlavným cieľom po spílení stromu, resp. spracovaní polomu by malo byť zabránenie

strate relatívnej vlhkosti dreva pod úroveň 120 % aţ 100 % pre ihličnaté stromy a pod úroveň

80 % pre listnaté stromy. V dôsledku tohto odporúčania by sa guľatina nemala odkôrňovať.

Kôra je povaţovaná za najlepší ochranný materiál výrezov a mala by byť odstránená len

vtedy, ak existuje riziko napadnutia vyťaţeného dreva podkôrnym hmyzom. Kôra chráni

nielen proti strate vlhkosti, ale tieţ chráni drevo pred poškodením pri manipulácii s ním.

Navyše sa kôra často vyuţíva aj pri hodnotení kvality drevnej suroviny, resp. jej vlastností,

kde je často indikátorom výskytu pomiestneho kvalitatívneho znaku (napr. zarastenej hrče).

Pokiaľ sa drevo uskladňuje na dlhšie časové obdobie existujú dve stratégie zamerané na

relatívnu vlhkosť dreva:

- Zabezpečiť, aby surové drevo bolo uskladnené v podmienkach vysokej relatívnej vlhkosti

(cca 100 % alebo 80 % k hmotnosti sušiny).

- Zníţenie prírodného obsahu vlhkosti v dreve na bod nasýtenia vlákien, tak rýchlo, ako je to

moţné (cca 20 - 30 % obsah vlhkosti k hmotnosti sušiny).

Riziko znehodnotenia drevnej suroviny je najvyššie počas leta: cca od mája do októbra

v prípade listnatých drevín a od marca do októbra v prípade ihličnatých drevín (PISCHEDDA

a kol., 2004).

3. VOĽBA METÓDY USKLADNENIA

Správna voľba metódy uskladnenia závisí najmä od:

- typu náhodnej ťaţby (rozsah a druh škodlivého činiteľa),

- druhu drevín, ktoré je potrebné uskladniť,

- spôsobu poškodenia stromov (leţiaci, naklonený, visiaci, nalomený, zlomený a pod.),

- predpokladanej potrebnej dĺţky uskladnenia (1 vegetačná perióda aţ niekoľko rokov),

- organizácie a rýchlosti práce,

- dostupnosti skladovacích miest a ich manipulačnej kapacity v záujmovom území,

- potreby finančného a personálneho zabezpečenia,

- právnych aspektov (potreba povolení, výnimiek, stupeň ochrany lesa atď.),

- ochrany a bezpečnosti pri práci,

- aktuálnej situácie na trhu s drevom a výrobkami z dreva.

Prioritou pri kaţdom uskladnení dreva je udrţanie jeho hodnoty tým, ţe sa chráni jeho

kvalita. Okrem toho je potrebné organizovať marketingovú stratégiu tak, aby sa

kontrolovaným predajom sortimentov surového dreva zabránilo prepadu ich cien. Dôleţité sú

44

tieţ celkové náklady na konkrétnu metódu (vrátane dopravy, náradia, údrţby, atď.), ktoré

môţu byť rovnako ako hodnota dreva viazané na dlhšiu dobu, čo predstavuje pomerne vysokú

finančnú záťaţ.

Náchylnosť na poškodenie je veľmi variabilná v závislosti od druhu dreviny. Pravé jadrové

dreviny (napr. duby) majú dobré predpoklady pre dlhodobé udrţanie kvality a nie je pri nich

nevyhnutné prijať všetky opatrenia, zatiaľ čo beľové dreviny (napr. javory) vyţadujú

okamţité opatrenia, aby sa predišlo ich ďalšiemu znehodnocovaniu. V závislosti od

špecifických vlastností jednotlivých druhov drevín sa musí vyberať optimálna stratégia

uskladnenia (PISCHEDDA a kol., 2004). Tab. 1 Systematika metód konzervácie dreva

Skupina (Princíp) Metóda Popis

Uskladnenie In Situ

Kmene sa ponechávajú nespracované na

mieste v poraste

„Ţivá“ konzervácia poškodených

stromov

In –situ skladovanie ţivých, vyvrátených

stromov s dostatočným kontaktom koreňov

s pôdou

Prirodzené vysušovanie

transpiráciou

In-situ skladovanie celých stromov (s

korunou) s priečnym prerezaním na báze

kmeňa (ťaţba stromov na tabak)

Mokré uskladnenie

Uskladnenie pod (kontrolovanými)

vlhkostnými podmienkami, ktoré udrţujú

drevo nasýtené vlhkosťou

Kompaktné postrekovanie

hromád vodou

Kompaktné postrekovanie hromád s vodou

(výrezy s kôrou)

Bazénovanie (ponáranie do vody) Uskladnenie výrezov je v stojacej alebo

tečúcej vode (výrezy s kôrou)

Uskladňovanie pomocou

ľadového krytu

Uskladnenie výrezou pod umelo

vytvorenou vrstvou ľadu (výrezy s kôrou).

Skladovanie s za podmienok sušenia

Skladovanie za pôsobenia

(nekontrolovaného) podmienok sušenia,

s rýchlym alebo pomalým sušením

výrezov

Presušenie výrezov v krytých

hromadách

Presušenie výrezov v krytých hromadách

(výrezy odkôrnené)

Rýchle presušenie výrezov na

otvorených hromadách

Rýchle presušenie výrezov na otvorených

hromadách (výrezy odkôrnené)

Skladovanie v atmosférických

podmienkach vlhkosti

Skladovanie (nekontrolované) počas

meniacich sa podmienok

Kompaktné hromady Kompaktné hromady (výrezy s kôrou/bez

kôry)

Kompaktné hromady kryté

plastovými fóliami

Kompaktné hromady kryté plastovými

fóliami (výrezy s kôrou/bez kôry)

„Špeciálne“ metódy Uskladnenie výrezov s vylúčením

kyslíka, kompaktné hromady

zabalené v plastových fóliách

Kompaktné hromady zabalené a zapečatené

v plastových fóliách. Výsledkom je

konzervácia v atmosfére bez kyslíka

(výrezy s kôrou)


geotextílnou tkaninou

Kompaktné hromady kryté geotextílnou

tkaninou (výrezy s kôrou)


s minerálnou suspenziou

Kompaktné hromady kryté s tenkou vrstvou

minerálnej suspenzie (ochrana proti hmyzu)

Skládky v štrkoviskách Kompaktné hromady uloţené v diere

v zemi, alebo na rovnej zemi pokryté

hrubou vrstvou hliny/pôdy

Skládky v baniach Uskladnenie v nepotrebných banských

tuneloch a štôlniach

Kompaktné hromady nad hornou

hranicou lesa

Kompaktné hromady nad hornou hranicou

lesa (výrezy s kôrou)

Skládky v snehu Kompaktné hromady zakryté vrstvou snehu

Kompaktné hromady zakryté

organickým materiálom

Kompaktné hromady zakryté s drevnými,

kôrovými štiepkami, pilinami atď...

Doplnkové skladovacie opatrenia

Doplnkové opatrenia k hlavným

metódam („integrované metódy“)

Chemická ochrana Ochrana dreva chemickými prostriedkami

Biologická ochrana Ochrana dreva biologickými prostriedkami

Fyzikálna ochrana Ochrana dreva fyzikálnymi prostriedkami

(napr. zapečatenie koncov výrezov a pod.

Škodlivé činitele na uskladnenom dreve potrebujú pre svoj vývoj hlavne vlhkosť,

kyslík a správnu teplotu. Ako hraničnú moţno povaţovať relatívnu vlhkosť dreva na úrovni

25 %. Pod touto hranicou sa vývoj húb, plesní a hýf zastaví. Teplota pod 10°C značne

spomaľuje vývoj plesní, pričom teplotné optimum pre ich vývoj nastáva pri teplotách nad

18°C. Obmedzenie prístupu kyslíka zastaví nielen vývoj húb ale aj ostatných biologických

škodcov. V tabuľke 1 uvádzame kompletnú systematiku metód uskladňovania dreva

z náhodných ťaţieb. Vzhľadom na obmedzený rozsah príspevku popíšeme len

45

najpouţívanejšie moderné metódy uskladňovania guľatiny. Väčšina z nich vznikla

v Nemecku a ich vývoj urýchlili hlavne rozsiahle vetrové kalamity z konca 90-tych rokov.

3.1 Uskladnenie „In Situ“

Ide o takzvanú „ţivú“ konzerváciu stromov, ktorá sa vyuţíva hlavne pri náhodných

ťaţbách spôsobených veternými smršťami pri stromoch, ktoré nie sú úplne vyvrátené a ich

koreňový koláč má stále dostatočný kontakt s pôdou. Vyuţíva sa tak prirodzené hospodárenie

s vodou v bunkách a obranyschopnosť stromov, ktorá spomaľuje vysychanie stromov. Táto

metóda bola overená na buku (obrázok 1), duglaske, smreku, borovici a borovici sosne. Pre

uplatnenie tejto metódy je potrebné splnenie týchto aspektov:

- Koreňový koláč je len nadvihnutý a nie je úplne

oddelený od pôdy;

- Korene potrebujú dostatočný kontakt s pôdou

(existujúci kontakt medzi koreňovým

systémom/pôdou by mal byť v rozpätí od min. 20 do

25 % objemu koreňov);

- Poškodenie kmeňa a koruny nesmie byť veľkého

rozsahu;

- Prípustné je iba nepriame slnečné ţiarenie na kmeň

a koreňový koláč (prirodzené alebo umelé tienenie);

- Nehrozí riziko napadnutia podkôrnym hmyzom;

- Súčinnosť so zákonmi 543/2002 Z.z a 326/2005

Z.z.

Obr. 1 Konzervácia buka in situ (zdroj: www.stodafor.org)

Ďalšie faktory, ktoré je nevyhnutné brať do úvahy pri zvaţovaní pouţitia tejto metódy

sú najmä: sklonové pomery (svahy veľmi mierne aţ mierne, kde nehrozí riziko odtrhnutia

koreňového koláča od pôdy a samovoľný pohyb stromu), expozícia (vyslovene nevyhovujúce

sú najmä juţná, juhovýchodná, juhozápadná expozícia z hľadiska rizika nadmerného

slnečného ţiarenia), synúzia podrastu (pri dostatočnej synúzii existuje predpoklad uzatvorenia

jej zápoja nad kmeňom poškodeného stromu, ktorý v takýchto podmienkach moţno skladovať

aj 1 rok).

Výhodami sú okamţité skladovanie bez predchádzajúceho spracovania stromov (spiľovanie,

manipulácia, odkôrňovanie, doprava výrezov) a nie je potrebné budovanie skladovacieho

priestoru. Nie je potrebné ţiadne technické vybavenie a na celú metódu sú nízke náklady (len

na kontrolu kvality dreva). Táto metóda môţe byť povaţovaná za lacnú alternatívu iných

spôsobov ochrany, ale len na obmedzený čas. Pre dreviny s rozvinutým a bohatým

koreňovým systémom je moţné s touto metódou uvaţovať po určitý čas na uchovanie

hodnoty dreva, pokiaľ sa vyriešia naliehavejšie škody.

Nevýhodami sú hlavne: závislosť na klimatických podmienkach, nekontrolovateľný

vývoj obsahu relatívnej vlhkosti v dreve, skladovací čas je limitovaný a riziko vzniku

neakceptovateľných sekundárnych poškodení drevnej hmoty (poškodenie podkôrnym a

drevokazným hmyzom). Často tieţ dochádza k spáleniu kôry slnečným ţiarením

a následnému zapareniu v povrchových vrstvách dreva. Rozhodnutie o tom, či stromy majú

byť uskladnené touto metódou závisí od osobných skúseností a individuálneho posúdenia

lesníckymi pracovníkmi.

Všeobecne úspešnosť tejto metódy závisí na troch hlavných faktoroch:

46

a) Náchylnosť jednotlivých druhov drevín. Veľmi náchylné (1 vegetačné obdobie – riziko

zamodrania) sú borovica, smrek, javor, hrab, jaseň, topoľ; Náchylné (1 vegetačné

obdobie) sú borovica sosna, buk, brest, jelša, čerešňa, orech; Rezistentné (2 vegetačné

obdobia) sú duglaska, smrekovec, tis, dub, gaštan, agát.

b) Typ poškodenia stromov/koreňov: čo najväčší kontakt medzi koreňovým systémom

a pôdou, minimálne poškodenia kmeňa a koruny pre zabránenie rýchlemu vysychaniu.

c) Stupeň plošného poškodenia (rozptýlené alebo nie) stromov: buď sú poškodené stromy

chránené pred priamymi slnečnými lúčmi alebo sú vystavené priamemu slnečnému

ţiareniu. Čím väčšia je miera priameho slnečného ţiarenia, tým horšia je účinnosť

ochrany z dôvodu rýchlejšieho poklesu obsahu vlhkosti v dreve.

Táto metóda umoţňuje sledovanie kvality dreva po celý čas uskladnenia v poraste.

Môţu sa pri tom zohľadňovať nasledujúce ukazovatele vitality: klíčivosť, schopnosť

vrcholcov narovnať sa, výron ţivice, výskyt ďalších organizmov (kôra pokrytá machmi alebo

koreňový koláč pokrytý rastlinami), zmeny v obsahu vlhkosti.

3.2 Mokré uskladnenie

Princíp tejto metódy spočíva hlavne v udrţiavaní vysokého obsahu vlhkosti v dreve čo

má za následok obmedzený obsah kyslíka, čím sa zabráni moţnému ataku hmyzích škodcov

a výrazne sa zníţi riziko poškodenia dreva hubami (najmä zaparením a hnilobou), keďţe príliš

vysoká vlhkosť dreva neumoţňuje ich vývoj a rozvoj. V lesníckej praxi je moţné udrţiavanie

vysokého obsahu vlhkosti dosiahnuť viacerými spôsobmi. Najpouţívanejšie sú však metódy

postrekovaním vodou, bazénovaním („kúpaním“) dreva vo vodnej nádrţi a najmä v zimnom

období ochrana hromád dreva ľadovou bariérou, resp. uskladnenie výrezov vo vlhkých

pilinách. Z praktických dôvodov sa niekedy na tento účel vyuţívajú aj prírodné vodné toky,

ktoré sa prehradia a v zhromaţdenej vode sa

uskladňujú výrezy.Uskladňovanie guľatiny

z náhodných ťaţieb pod vodnými postrekmi

(obrázok 2) patrí medzi najpouţívanejšie metódy

uskladnenia. Pouţitím postrekovačov vody sa

udrţiava vlhkosť dreva na maximálnej úrovni.

Hlavným cieľom je udrţať vysokú koncentráciu

povrchovej vody v dreve, ktorá pôsobí ako

kyslíková bariéra proti pôsobeniu húb a iných

biotických škodcov. Metóda bola úspešne

overená na drevinách buk, smrek, borovica, jedľa

a dub. Obrázok 2 Uskladňovanie dreva pod vodným postrekom (zdroj: www.stodafor.org)

Faktory, ktoré je potrebné brať do úvahy pred rozhodnutím pouţiť túto metódu sú:

- Lokalita uskladňovacieho miesta (preferované sú záveterné lokality);

- Pôdne a terénne podmienky skladovacieho miesta (prejazdy vozidiel, drenáţe atď.);

- Povolenia na zriadenie úloţiska (predpisy a zákony);

- Dostupnosť vodného zdroja;

- Dostupnosť elektrickej energie;

- Vzdialenosť k spracovateľskému závodu;

- Moţnosti dohľadu/kontroly.

Výhodami tejto metódy sú hlavne: moţnosť skladovania na dlhšie obdobie. Metóda je

relatívne bezpečná čo sa týka rizika ďalšieho znehodnotenia dreva v porovnaní s inými

metódami. Je moţné skladovať pomerne veľké objemy drevnej hmoty (od desiatok do tisícov

m3 guľatiny). Metóda je dobre prepracovaná a k dispozícii je veľa informácií o technike

skladovania a kvalite dreva. Drevo uskladnené týmto spôsobom bez problémov spracúvajú

http://www.stodafor.org/

47

a akceptujú vo väčšine spracovateľských prevádzok a rez takto uskladneným drevom je hladší

a plynulejší. Monitoring kvality dreva je moţný správnym manaţmentom postrekovania

vodou. V porovnaní s bazénovaním výrezov je manipulácia s výrezmi oveľa jednoduchšia.

Hlavné nevýhody tejto metódy sú: Pomerne veľké investície, ktoré sú potrebné pred

samotným uskladnením na vybudovanie úloţiska so zavlaţovacím systémom, čiastočné

farebné zmeny na uskladnenom dreve a po čase horšie impregnačné vlastnosti dreva. Pri

spracovaní dreva je potrebné počítať s potrebou dlhšieho času sušenia výrobkov z dreva.

V porovnaní s bazénovaním dreva sa spotrebuje väčšie mnoţstvo vody a v obdobiach

s vysokou teplotou vzduchu sú potrebné častejšie kontroly uskladneného dreva (2 x denne).

Pre dosiahnutie dobrých výsledkov pri tejto metóde sa z praktických skúseností

odporúča dodrţať 9 základných bodov:

1. Časový interval medzi spílením dreva a uskladnením pod postrekovačom by mal byť čo

najkratší. Najmä počas teplej periódy. Interval sa môţe pohybovať od niekoľkých dní do

2-3 týţdňov v závislosti od poveternostných podmienok.

2. Uskladňovať by sa mali iba čerstvo spílené alebo stromy čerstvo spracované z náhodnej

ťaţby.

3. Priečne prierezy výrezov by mali byť čisté, bez trhlín a príznakov infekcie hubami.

4. Výrezy sa neodkôrňujú, aby sa zabránilo ich zbytočnému vysúšaniu.

5. Pri ukladaní dreva na hromady sa drevo musí ukladať opatrne a starostlivo tak, aby boli

všetky výrezy v jednej rovine. Hromady by mali byť vysoké 4-5 m rozdelené podľa

druhov drevín a hrúbkových tried.

6. Samostatný postrekovač sa umiestňuje priamo na konci výrezov (hlavne na koncových

čelách/čapoch výrezov).

7. Denné kontroly sú potrebné kvôli riešeniu problémov potenciálneho poškodenia dreva,

v priebehu teplejších periód vykonávať kontrolu aj viackrát za deň.

8. Výrezy by mali byť spracované čo najskôr, ak je to moţné, hneď po skladovaní.

9. Rezivo z výrezov, ktoré boli skladované touto metódou musí byť sušené správnym

spôsobom (sušenie vzduchom alebo v sušiarni).

Prehľad nákladov na túto metódu uskladnenia je v tabuľke 2.

Tab. 2Náklady na konzerváciu výrezov postrekovaním vodou (zdroj: PISCHEDDA a kol., 2004).

Náklady Priemerné náklady

(€/m3)

Minimálne

náklady (€/m3)

Maximálne náklady

(€/m3)

Prípravné náklady 13 6 34

Náklady na rozvrstvenie 8,3

Prevádzkové náklady 1,8 €/m3/rok 1,4 €/m

3/rok 2,2 €/m

3/rok

Náklady po skončení skladovania 2,5 11

Priemerné náklady na túto metódu sa pohybujú pribliţne v rozpätí 10 – 20 €.m-3

.

Dĺţka skladovania touto metódou by nemala pri drevine smrek presiahnuť 3 aţ 6 rokov, pri

borovici najmenej 2 roky a pri buku maximálne 2 roky (SUCHOMEL, GEJDOŠ, 2009).

Druhou metódou pre zvýšenie obsahu vlhkosti v guľatine a zabránenie jej vysychaniu

je bazénovanie dreva (ponorenie dreva do stojatej vody – obrázok 3).

Podmienkou pre uplatnenie tejto metódy je dostupnosť umelých alebo prírodných

vodných nádrţí (rybníky, bazény a pod.). Pri vyuţívaní prírodných vodných nádrţí je

samozrejme nutný aj súhlas príslušných orgánov. Potrebné sú aj dostatočne kvalitné

prístupové cesty a vítaná je aj moţnosť vypustenia celého objemu vody z vodnej nádrţe.

Skladované výrezy musia byť čerstvé. Metóda sa úspešne uplatňuje pri drevinách buk, dub,

smrek, borovica a jedľa.

Výhody sú podobné ako pri postrekovaní dreva s tým rozdielom, ţe náklady na údrţbu sú pri

metóde bazénovania oveľa niţšie ako pri postrekovaní.

48

Okrem rovnakých nevýhod ako pri

postrekovaní dreva môţe bazénovanie

pri drevine buk spôsobiť farebné zmeny

dreva (ţltnutie, červeno-hnedé), ktoré

sú výraznejšie ako pri metóde

postrekovania. Ďalšou nevýhodou je

moţnosť uvoľňovania koloidných látok

z dreva do vodného zdroja, čo môţe

mať pri potenciálnych zdrojoch pitnej

vody nepriaznivé následky. Drevo by

malo byť po rezaní ošetrené pre

zabezpečenie farebnej jednotnosti. Obr. 3 Bazénovanie dreva (zdroj:www.stodafor.org)

Pri plánovaní nákladov prichádzajú do úvahy dve varianty:

- Vodná plocha uţ existuje, nie sú potrebné ţiadne výkopové práce, ale je potrebné štrkovanie

nájazdov, začlenenie zariadení na plnenie a vyprázdňovanie vody – náklady cca 15 €/m3 bez

DPH.

- Vodná plocha musí byť vybudovaná, poţadujú sa výkopové a iné práce, je potrebné

štrkovanie nájazdov – náklady cca 35 €/m3 bez DPH.

Aj napriek pomerne vysokým nákladom je potrebné zdôrazniť, ţe takto vyuţité

prírodné plochy sa môţu aj naďalej vyuţívať pre rybolov, turistiku, zásobáreň vody pre zver

atď. V prípade ďalšej rozsiahlej náhodnej ťaţby môţe byť vodná plocha opätovne pouţitá

takmer ihneď bez ďalších nákladov (PISCHEDDA a kol., 2004).

Ďalším variantom mokrého uskladnenia je uskladnenie v ľadovom mokrom sklade

(obrázok 4).

Zmysel ľadového mokrého skladu je v tom, ţe aj počas

zimných mesiacov je drevo vystavené teplejším

a suchším periódam, ktoré zapríčiňujú zniţovanie

vlhkosti dreva, v dôsledku vyparovania. Vytvorením

súvislej ľadovej prikrývky (panciera) zavlaţovaním pri

teplotách pod 0°C sa zabráni zniţovaniu vlhkosti dreva,

pričom ďalšie zavlaţovanie uţ nie je potrebné. Takto

ošetrené drevo je potom moţné spracovať najskôr na jar

po roztopení ľadu (SUCHOMEL, GEJDOŠ, 2009). Obr. 4 Ľadový mokrý sklad (zdroj: ODENTHAL, 2005)

Ďalším z moţných spôsobov mokrého uskladnenia je ochrana guľatiny pomocou

vlhkých pilín. Guľatina sa naukladá do tesných hromád a medzery medzi jednotlivými

výrezmi a hromadami sa následne vyplnia vlhkými pilinami. Piliny sa zavlaţujú priebeţne

v intervaloch alebo trvalo, s cieľom udrţať v nich, a tým aj v guľatine, vysokú vlhkosť.

Zvlhčovanie dobre uľahnutých pilín sa môţe vykonávať z kropiacich ţľabov s otvormi

priemeru od 3 do 5 mm, z potrubí, zo zberných striech, vyuţijúc zráţkovú vodu, ale aj inými

spôsobmi. Táto metóda sa v minulosti vyuţívala najmä na ochranu bukovej guľatiny, napr.

v kombinácii aj s postrekom (REINPRECHT, 2008).

3.3 Skladovanie za podmienok sušenia

Pri odkôrnení výrezov a ich správnom uloţení tak, aby medzi nimi mohol dostatočne

prúdiť vzduch (obrázok 5), sa dá pomerne rýchlo zníţiť vlhkosť dreva bez rizika poškodenia

biotickými škodlivými činiteľmi (25-30 % vlhkosť dreva). Metóda bola overená pre dreviny

duglaska, jedľa, smrek, smrekovec a borovica. Drevo sa uskladňuje odkôrnené.

49

Ako hlavné výhody tejto metódy je moţné uviesť:

- Hromady môţu byť udrţiavané v rámci beţných

lesníckych prác v lesných uţívateľských celkoch.

- Nie sú potrebné investičné náklady na

postrekovače.

- Nie sú potrebné špeciálne povolenia.

- Nehrozí riziko znečistenia ţivotného prostredia

v dôsledku vypúšťania úţitkovej vody.

- Obr. 5 Sušenie výrezov v hromadách s umelým krytom (zdroj:www.stodafor.org)

Prístup na hodnotenie kvality výrezov je jednoduchý a umoţňuje prakticky okamţitú

obchodovateľnosť uskladneného dreva.

Môţu sa vyuţívať veľké hromady aţ do 200 m3, v závislosti od dosahu hydraulických

ţeriavov vyuţívaných mechanizmov. V závislosti od objemu úloţiska sa môţe plánovať

objem odbytu.

Konzervácia dreva sa vykonáva s relatívnou vlhkosťou pod úrovňou bodu nasýtenia

vlákien, zvyčajne medzi 15 aţ 22 %, v závislosti od počasia. To umoţňuje dodávky

reziva, ktoré je suché, rozmerovo konzistentné, ľubovoľných prierezov, bez potreby

ďalšieho umelého sušenia.

Rezivo vyrobené z presušenej guľatiny je do značnej miery rozmerovo konzistentné.

Rezivo je moţné následne rýchlo sušiť v peciach, s ekonomickou efektívnosťou

a vysokou kapacitou sušenia.

Presušené drevo sa ľahšie prepravuje.

Nie je potrebná aplikácia insekticídov ak sa odkôrnenie vykoná včas.

Počas procesu uskladnenia je vysoká pravdepodobnosť výskytu trhlín a infekcií, ku

ktorým môţe dôjsť najmä v dôsledku odkôrnenia výrezov, hlavne v mieste priečnych rezov.

Doba uskladnenia by mala byť obmedzená na päť mesiacov a vo všeobecnosti je vhodnejšia

skôr pre rezivo ako pre guľatinu. Nevýhody metódy môţeme zhrnúť nasledovne:

V závislosti od počasia sa veľké trhliny môţu vytvoriť uţ v začiatku skladovacieho

obdobia.

Sušenie vzduchom na voľnom priestranstve je závislé na počasí, a preto je veľmi ťaţko

kontrolovateľné.

Ak je sušenie príliš pomalé, môţu drevo napadnúť plesne. Ak je sušenie príliš rýchle,

vzniká riziko nadmernej tvorby trhlín.

Piliarske spracovanie predsušeného dreva je energeticky náročnejšie ako pri čerstvom

dreve.

Sú potrebné náklady vynaloţené na ukladanie dreva do hromád a na ich údrţbu.

Uskladňovacie miesto by malo byť zriadené na vzdušnom a teplom mieste, ktoré nie je

vystavené priamemu prudkému slnečnému ţiareniu. Uskladnenie by sa malo vykonať

nanajvýš tri týţdne po odkôrnení výrezov.

Pri tejto metóde sa odporúča uskladnenie čerstvých výrezov, bez známok poškodenia

hmyzom alebo napadnutia plesňami. Náklady na príklade juţného Nemecka predstavujú

pribliţne 10 €/m3. V tom je zahrnutých 8 €/m

3 na prepravu guľatiny na skladovací priestor a 2

€/m3 na manipuláciu a údrţbu s hromadami výrezov. Predĺţenie doby uskladnenia má na

náklady malý vplyv (PISCHEDDA a kol., 2004).

50

3.4 Uskladnenie výrezov s vylúčením kyslíka

Princíp tejto uskladňovacej metódy je zaloţený na absolútnom vylúčení kyslíka,

v dôsledku čoho sa zabráni poškodeniu dreva hubami a hmyzom, ktoré na svoj vývoj kyslík

potrebujú. Metóda je vhodná pre viacero druhov drevín. Úspešne bola otestovaná na

ihličnatých drevinách (smrek, jedľa, duglaska a borovica) a na listnatých drevinách (buk

a javor horský).

Na úspešnú realizáciu metódy je potrebný rovný podkladový terén pre hromady,

plastové nepriepustné fólie (napr. z polyetylénového materiálu), plynotesne spojené (zvarené)

konce fólií, zdravé čerstvé drevo.

Uskladňovacie miesto sa volí pozdĺţne alebo priečne na lesných cestách. Dôleţité je

obojstranné balenie výrezov v plastových fóliách (obrázok 6). Vyčnievajúce konce listov fólií

je potrebné zvariť plynotesným spojom. Dôleţitá je aj kontrola stavu plastových fólií

a utesnenie prípadných únikov. Uţ tri dni po prekrytí klesá mnoţstvo kyslíka na 0 % a

mnoţstvo oxidu uhličitého stúpne na 25 %, postupne sa však počas dlhšieho obdobia

signifikantne zniţuje. Pre zaistenie kvality drevnej hmoty je tieţ dôleţité zaistenie vysokej

vlhkosti dreva. Drevo chráni niekoľko vrstiev špeciálnej fólie, ktorej vrstvy zabezpečujú stále

prostredie, ktoré nenarušia ani prípadne ďalší škodcovia (hlodavce, vtáctvo a pod.)


Obr. 6 Konzervácia guľatiny ochrannými fóliami (zdroj: www.stodafor.org)

Výhody tejto metódy môţeme zhrnúť nasledovne:

Kvalita dreva pri uskladnení touto metódou je pomerne dobrá aj počas dlhšieho obdobia

uskladnenia.

Je to jediná metóda vyuţiteľná pre uskladnenie dreva na dlhšie obdobie bez toho, aby

bolo drevo výraznejšie poškodené.

Metóda je účinná hlavne z hľadiska zabránenia znehodnotenia dreva vplyvom

fytopatogénov, podkôrneho a drevokazného hmyzu počas uskladnenia.

Náklady na údrţbu sú nízke a zniţujú tak celkové náklady.

Nevýhody tejto metódy sú:

Ochrannú atmosféru môţu narušiť hlodavce a následne ich predátori líšky a kuny,

v prípade, ţe plastová fólia nie je v poţadovanej kvalite a vrstvách.

Podklady hromád by mali byť rovinné a piesčité.

Nároky na pracovníkov pri „balení“ hromád sú vysoké, pretoţe musia byť zabalené

vzduchotesne.

Metóda je vyuţiteľná pre špecifické oblasti, kde nie je moţná ochrana dreva

postrekovaním.

Metóda je prácnejšia v porovnaní s tradičnými metódami.


51

Dôleţité je umiestnenie výstraţných tabúľ s výstrahou na nebezpečenstvo zadusenia

pri vnikaní do plastových fólií. Experimenty preukázali, ţe kvalita dreva môţe byť uchovaná

aj na dlhšie obdobie. V niektorých prípadoch boli spozorované na hromadách vrstvy bielych

húb po otvorení plastových obalov, ale bez akéhokoľvek vplyvu na kvalitu dreva. Rovnaký

typ sfarbenia sa vyskytuje aj pri skladovaní mokrou a suchou metódou. Tab. 3 Príklad nákladov pri konzervácii plastovými fóliami (zdroj: PISCHEDDA a kol., 2004).

Hromada Smrek/Jedľa, dĺţka:

18,5 m/ objem: 235 m3

Hromada, Bukové dyharenské výrezy,

dĺţka: 6,5 m/objem: 100 m3

Materiál /m3 2,80 € 3,27 €

Amortizačné náklady / m3 0,70 € 0,7 €

Náklady na personál / m3 3,32 € 6,14 €

Mimoriadne náklady / m3 Exkavátor 0,33 € /

Celkové náklady / m3 7,15 € 13,03 €

Táto metóda ponúka alternatívu dlhodobej ochrany proti poškodeniu dreva hubami

a hmyzom, bez závislosti na klíme, expozícii uskladňovacieho miesta a veľkosti hromád.

Kompletné náklady za prvý rok sú porovnateľné s nákladmi na bazénovanie dreva. Vstupné

náklady na monitoring a údrţbu sú nízke. Monitoring preverovania kompatibilnosti

a nepoškodenia plastových fólií musí byť však vykonávaný kontinuálne a periodicky.

Monitorovanie kvality guľatiny je moţné len po rozbalení hromady. Počas doby uskladnenia

je moţné monitorovať len vnútornú atmosféru (obsah kyslíka/oxidu uhličitého) s meracím

prístrojom, ktorý zostáva mimo hromady (PISCHEDDA a kol., 2004).

Údaje o vnútornej klíme sa zhromaţďujú v stanovených časových intervaloch. Príklad

nákladov je zhrnutý v tabuľke 3. Celkovo sa udávajú priemerné náklady pri mnoţstvách nad

5000 m3 okolo 9 €.m

-3, pri menších mnoţstvách pribliţne 15 €.m

-3, na celé obdobie

uskladnenia. Pozitívne výsledky sa dosahujú pri dĺţke skladovacej periódy pri ihličnatých

drevinách 4 roky a listnatých drevinách 2 roky (SUCHOMEL, GEJDOŠ, 2009).

3.5 Doplnkové skladovacie opatrenia

Tieto spôsoby ochrany uskladnenej guľatiny nazývame aj integrovanými metódami.

Patria sem hlavne prostriedky chemickej ochrany dreva, biologickej ochrany dreva

a fyzikálnej ochrany dreva.

Chemická ochrana dreva slúţi na zvýšenie prirodzenej trvanlivosti dreva, to

znamená jeho odolnosti proti biologickým škodcom a abiotickým činiteľom. Pouţíva k tomu

vhodné typy chemických látok – prostriedky na chemickú ochranu dreva (REINPRECHT,

2008).

Chemické ochranné prostriedky sú buď jednoduché zlúčeniny alebo ich zmesi organického,

alebo anorganického pôvodu pouţívané na ochranu dreva pred znehodnotením. Základnou

vlastnosťou týchto látok je ochranná účinnosť: proti drevokazným hubám (fungicídy), proti

drevokaznému hmyzu (insekticídy), proti ohňu (antipyrotické látky), inhibítory chemickej

korózie (zvyšujú odolnosť dreva voči atmosférickým vplyvom), odpudzujúce vodu,

neprepúšťajúce UV ţiarenie a pod., resp. proti ďalším znehodnocujúcim vplyvom


Hlavnou zásadou je ich skorá aplikácia, lebo po napadnutí dreva škodlivým činiteľom

uţ nemajú ţiadaný účinok. Najlepšia je aplikácia ešte v zimnom období alebo skoro na jar.

Dôleţité je, aby ošetrované výrezy boli dokonale odvetvené, priečny prierez bol na obidvoch

koncoch rovný a čistý a odstránili sa všetky nečistoty z oblého povrchu kmeňa (hlina, blato,

lišajníky a pod.). Aplikácia prípravku by sa nemala robiť počas daţďa.

Poţiadavky na chemický prípravok môţeme formulovať nasledovne:

- rozpustnosť vo vode, alebo iných rozpúšťadlách,

- čo najlepšia schopnosť ľahko prenikať do dreva (penetračná schopnosť),

- priľnavosť k drevu,

52

- trvanlivosť,

- zníţená vylúhovateľnosť z dreva,

- antikorozívnosť voči drevu (nezniţovanie jeho fyzikálno-mechanických vlastností, voči

impregnačnému zariadeniu a pouţívaným upevňovacím prvkom - kovy, plasty a pod.).

- čo najvyššia zdravotná nezávadnosť a ďalšie špeciálne vlastnosti podľa účelu pouţitia.

Spôsoby aplikácie môţu byť postrekom, natieraním, polievaním, ponáraním,

injektovaním alebo tlakovým spôsobom v špeciálnych kotloch (vákuovo-tlaková

impregnácia).

Na ochranu pred tvorbou výsušných trhlín sa pouţíva ochranný náter vápenným mliekom

(biela farba, ktorá odráţa svetelné lúče a zabraňuje tak prehrievaniu dreva a jeho rýchlemu

vysychaniu) alebo napr. v minulosti vyuţívaný LIGNOSAN. V súčasnosti sa vyuţíva na tieto

účely napr. Pellacol (SUCHOMEL a kol., 2011). Pre ochranu dreva v exteriéroch, vrátane

kontaktu s terénom sú na slovenskom trhu dostupné napr. prostriedky Bochemit Forte, Deron

Plus Profi, Wolmanit CX-S, Wolmanit CX-10, Korasit CK (REINPRECHT, 2008).

Univerzálnym prostriedkom je prípravok GORI UNIVERSAL, ktorý je vodný

drevoochranný podkladový prostriedok na báze alkydovej ţivice, slúţiaci na ochranu proti

hubám spôsobujúcim zmodranie dreva, pleseň a zaparenie. Ochrana týmto prostriedkom je

dočasná a nenahrádza prípadné neskoršie ošetrenie dreva. Nanáša sa ponáraním alebo

striekaním, pričom nanášané mnoţstvo by malo mať 0,6 g aktívnej látky na m2.

Spôsob ochrany dreva aplikáciou chemických ochranných prostriedkov patrí medzi

najdrahšie, pretoţe obstarávacia cena ochranných postrekov býva zvyčajne dosť vysoká,

pričom pri dlhšom skladovaní guľatiny je potrebné ochranné postreky často opakovať. Je to

však aj jeden z najúčinnejších spôsobov ochrany dreva pred poškodením škodcami


Biologická ochrana dreva je zaloţená na nasadení biologicky kontrolovateľného

činiteľa, ktorý rozkladá najmä huby a plesne. V súčasnosti nie je ešte dôkladné preskúmanie

moţností nasadenia takýchto činiteľov v lesnom hospodárstve. Základnou podmienkou však

je, ţe činiteľ musí mať schopnosť kolonizovať drevo bez jeho poškodenia takým spôsobom,

ktorý by ho znehodnotil, resp. zníţil jeho atraktivitu na trhu. Na účinnosť jednoznačne

vplývajú aj klimatické faktory, vrátane teploty zráţok a vlhkosti vzduchu. Výhodou oproti

tradičnej chemickej ochrane je najmä potenciálne niţšia záťaţ na ţivotné prostredie. Ak sa

však majú v lesnom hospodárstve výraznejšie uplatniť, tak by mali spĺňať podmienky ľahkej

kontrolovateľnosti a ovládateľnosti vývoja, jednoduchého nasadenia v prevádzke a mali by

byť ekonomicky výhodné.

Fyzikálna ochrana dreva je zaloţená najmä na zapečatení koncov výrezov. Známy je

spôsob ochrany bukovej guľatiny nátermi exponovaných častí výrezu tak, aby sa zamedzilo

priechodu vzduchu a vody. Dobré výsledky sa dosiahli napr. v Dánsku spájaním výrezov

v mieste priečnych prierezov a ich pečatením pomocou zmesi na báze asfaltu (Permaroof),

pričom ak bol zmesou pokrytý celý výrez došlo k zníţeniu podielu škôd aţ o 85 – 90 %.

K dispozícii sú aj tmely na báze vosku (napr. Anchorseal). V Nórsku bol na smrekovej

guľatine pouţitý prípravok Santobrite (Sodiumpentachlorophenát) + Borax + Lindán (HCH) +

DDT, prípadne bolo vyuţité potiahnutie plastom. Takáto aplikácia zabezpečila takmer 100 %

ochranu pred hmyzom, ale plastové zapečatenie malo u hniloby skôr akceleračný účinok

(napr. poškodenie pevníkom červenejúcim - Stereum sanguinolentum). Aj keď uţ nie je

moţné vyuţívať chlórované fenoly, môţeme očakávať, ţe bezpečná a ekologicky prijateľná

náhrada bude k dispozícii v blízkej budúcnosti (PISCHEDDA a kol., 2004).

4. ZÁVER

S rozsiahlymi náhodnými ťaţbami je takmer vţdy spojená koncentrácia vysokého

objemu drevnej hmoty v krátkom časovom úseku. Okrem správnej voľby postupov

53

a technológií jej spracovania je tieţ nevyhnutná vhodná marketingová stratégia a metóda

uskladnenia, tak aby sa kvalita dreva, ktoré uţ čiastočne znehodnotil škodlivý činiteľ, ďalej

nezniţovala. Práve v takýchto prípadoch nie je moţné dodrţať všeobecne platnú zásadu:

„drevo ťaţíme vtedy, keď je predané“.

Metódy, ktoré sme charakterizovali v našom príspevku sú v praxi overené

a v konkrétnych podmienkach účinné nástroje na zaistenie kvality dreva pre dlhšie časové

obdobie a majú slúţiť práve na rozloţenie vysokej koncentrácie objemu v podobe dodávok na

trh za dlhšie časové obdobie. Rovnako je nevyhnutné vhodne priestorovo a dimenzionálne

zvolené ukladanie dreva, výška šírka hromád atď. Pre predchádzanie poškodeniu hmyzom

a rozvoju hmyzích škodcov sa odporúča tieţ udrţiavanie čistoty v priestore skladov dreva

(asanácia zvyškov). Ochranné metódy uskladnenia majú aj niekoľko iných variant, ktoré sme

v príspevku neuviedli, spravidla však ide o metódy, ktoré sú zaloţené na rovnakých

princípoch, ale výsledky sa dosahujú iným postupom skladovania, resp. inými

technologickými a biologickými prvkami.

S predpokladaným stúpajúcim rozsahom náhodných ťaţieb v budúcnosti bude stúpať aj

význam týchto metód, ktoré sú zatiaľ v lesníckej prevádzke na Slovensku skôr ojedinelým

javom. Predaj dreva tvorí takmer 90 % trţieb lesníckych subjektov, preto záujem na

zachovaní jeho kvality, kým sa dostane k spracovateľovi, bude naberať na význame.

Rozvoj nových metód uskladňovania dreva nastal práve v dôsledku náhodných ťaţieb

veľkého rozsahu, ako aj v dôsledku špecifického prístupu vlád niektorých postihnutých krajín,

v ekonomicky silných krajinách ako napr. Nemecko, Francúzsko atď. Vlády týchto krajín po

veterných smrštiach Lothar a Martin z konca 90-tych rokov 2 roky dotovali náklady na

uskladňovanie a ošetrovanie sortimentov surového dreva pochádzajúceho z týchto kalamít. Aj

z tohto pohľadu je prístup v SR, kde v prípade takýchto udalostí leţia nákladové poloţky len

na strane lesníckeho sektora zrejmé, ţe v budúcnosti bude nutný k tejto problematike

pravdepodobne diferencovaný prístup na vládnej úrovni. POĎAKOVANIE: Príspevok vznikol na základe výsledkov výskumu riešeného v projektoch VEGA 1/0764/10

Výskum princípov a metód precízneho lesníctva. APVV LPP-0420-09 Analýza bezpečnostných, zdravotných a hygienických rizík pri spracovaní lesnej biomasy na energetické využitie

LITERATÚRA ODENTHAL-KAHABKA, J. 2005. Handreichung Sturmschadensbewältigung. Hrsg.

Landesforstverwaltung Baden-Württemberg und Landesforsten Rheinland-Pfalz.

PISCHEDDA, D. a kol. 2004. Technical Guide on harvesting and conservation of storm

damaged timber. Team of experts from the Concerted Action QLK5-CT2001-00645

STODAFOR, CTBA 2004, 103 s.

REINPRECHT, L. 2008. Ochrana dreva, TU Zvolen, Vysokoškolská učebnica, ISBN 978-80-

228-1863-6, 453 s.

SUCHOMEL, J., GEJDOŠ, M., 2009: Ťaţbovo-dopravné technológie. Sortimentácia dreva a

tovaroznalectvo v lesníctve. Vysokoškolská učebnica, TU Zvolen, ISBN 978-80-228-

2057-8: 292 pp.

SUCHOMEL, J., SLANČÍK, M., GEJDOŠ, M., LIESKOVSKÝ, M. 2011. Ťaţbovo-dopravné

technológie I. (časť Lesná ťaţba), vysokoškolské skriptá, Technická univerzita vo

Zvolene, ISBN 978 – 80 – 228 – 2282 – 4, 237 s.

www.stodafor.org

Adresa autorov:

Ing.Miloš Gejdoš, PhD., doc. Ing. Jozef Suchomel, CSc.

Technická univerzita vo Zvolene, Lesnícka fakulta, Katedra lesnej ťaţby a mechanizácie,T. G. Masaryka 24,

Zvolen 960 53, Slovakia, [email protected], [email protected]

Goglia Vlado prof.,Department of Forest Harvesting; Forestry Faculty Zagreb, Svetošimunska 25, 10 000

ZAGREB, Croatia,[email protected];





54

ANALÝZA NÁHODNÝCH ŤAŢIEB OD ROKU 1996

ANALYSIS OF INCIDENTAL FELLINGS FROM 1996 YEAR

ANDREJ KUNCA, MILAN ZÚBRIK

Abstract

Pest agents and damage caused by them are assessed by specialists from the Forest Protection Service. They

calculate all data annually from the whole Slovakia and estimate the development for next years. Out of those

data it is obvious that forest health is the worst within the last 15 years. The major pest agents are Spruce bark

beetle as well as wind. The most susceptible tree species is Norway spruce. Damage is occurring in northern and

central Slovakia. The source of bark beetle outbreaks are also nature protection areas as it is prohibited to control

pest agents as well as attractive wood inside these areas. The forest health and pest agents are also greatly

influenced by weather. If winters will not be much stronger and summer colder the bark beetle population

outbreak will last at least next 5 years.

Key words: pest agents, bark beetles, wind, calamity, sanitary felling

1. VÝVOJ NÁHODNÝCH ŤAŢIEB

Vysoká miera náhodných ťaţieb bola zaznamenaná v rokoch 1993 aţ 1997.

Nasledujúce obdobie aţ do roku 2004 bola situácia viac-menej stabilizovaná na úrovni okolo

40 %. Koncom roka 2004 sa vyskytla rozsiahla vetrová kalamita Alţbeta s rozsiahlymi

dôsledkami. Spracovaný objem tejto kalamitnej hmoty podstatne ovplyvnil objem vyťaţenej

hmoty v roku 2005 a čiastočne aj v roku 2006. Z mnohých dôvodov ponechávaná atraktívna

a kalamitná hmota mala zásadný význam pre vývoj sekundárnych škodlivých činiteľov,

predovšetkým podkôrnych druhov hmyzích škodcov v rokoch 2005 aţ 2010 (Obr. 1).

Obr. 1. Podiel náhodných ťaţieb (červená) na celkovom objeme ročných ťaţieb s prognózou (zelená) pre rok

2011

55

2. VÝSKYT ŠKODLIVÝCH ČINITEĽOV 1996 – 2010

Evidencia výskytu škodlivých činiteľov sa odlišuje od evidencie náhodnej ťaţby

v zmysle metodiky „Hlásení o výskyte škodlivých činiteľov L116“, keďţe na tej istej drevnej

hmote sa môţe vyskytovať aj niekoľko škodlivých činiteľov, napr. vetrom poškodený porast

môţe byť napadnutý hnilobou alebo podkôrnym hmyzom a teda táto hmota sa môţe

vyskytovať aj viackrát medzi jednotlivými škodlivými činiteľmi.

Za posledných 15 rokov najvýznamnejším škodlivým činiteľom boli abiotické činitele,

z nich vietor. Nasleduje ich podkôrny hmyz, antropogénne činitele a patogénne huby (Obr. 2).

Tieto škodlivé činitele sa vyskytovali spolu na 50,2 mil. m3 spracovanej drevnej hmoty.

Obr. 2. Objem spracovanej drevnej hmoty napadnutej hlavnými skupinami škodlivých činiteľov za obdobie

rokov 1996 – 2010

2.1. Abiotické škodlivé činitele

Abiotické škodlivé činitele sa zásadným spôsobom podieľali na náhodných ťaţbách.

Najvýznamnejším činiteľom bol vietor, ktorý poškodzoval listnáče ako aj ihličnany vývratmi

a zlomami najmä v rokoch 1996, 1999, 2002, 2004 a 2007 (Obr.3, Tabuľka 1). V niektorých

rokoch bolo zaznamenané zvýšené poškodenie drevnej hmoty ľadovicou (začiatok roka

2001), suchom (2003) alebo snehom (začiatok roka 2006).

Spracovávanie kalamít do roku 2002 bolo podstatne jednoduchšie z hľadiska

administratívnej zaťaţenosti. Po prijatí zákona č. 543/2002 Z. z. o ochrane prírody a krajiny

sa spracovávanie kalamitnej hmoty spomalilo a na mnohých miestach čerstvá kalamitná

hmota zostala bez asanácie. To bol impulz pre sekundárne biotické škodce, najmä lykoţrúta

smrekového v smrekových porastoch.

56

Obr.3. Vývoj objemu spracovanej drevnej hmoty poškodenej abiotickými škodlivými činiteľmi

Tabuľka 1. Zhrnutie údajov o najvýznamnejších kalamitách na Slovensku za 15 ročné obdobie (1996 aţ 2010)

Pôvodca a obdobie vzniku kalamity Objem kalamity Poškodené

dreviny Postihnutý región

Vetrová kalamita z 8. 7. 1996 1,5 mil. m3 SM (73 %) Horehronie

Vetrová kalamita v bučinách z júna 1999 1,0 mil. m3 BK (85 %) Horná Nitra

Ľadovica z 24. – 26. januára 2001 0,487 mil. m3 BK (58 %)

OLZ Krupina,

Kriváň, Hnúšťa

Vetrová kalamita z 27. – 28. 10. a 16. – 17.

11. 2002 1,5 mil. m

3 SM (80 %)

V. Tatry, Orava,

Spiš, Slovenské

rudohorie

Vetrová kalamita z 19. 11. 2004 5,3 mil. m3 SM (90 %) V. a N. Tatry

Snehová kalamita z januára 2006 0,46 mil. m3 SM (87 %) Orava, Nízke Tatry

Vetrová kalamita z 18. a 19. 1. 2007 0,4 mil. m3 SM (90 %) Nízke Tatry

Vetrová kalamita z 23. – 24. 8. 2007 1,0 mil. m3 SM (60 %) Gemer, Nízke Tatry

Vetrová kalamita zo 17.-19. 5. 2010 0,465 mil. m3 BK (80 %) Malé Karpaty

Kalamita podkôrneho hmyzu v smrečinách

2004 – 2010 9,5 mil. m

3 SM (100 %)

V. a N. Tatry,

Orava, Kysuce,

Spiš Gemer

Kalamita podpňovky smrekovej

v smrečinách 1996 – 2010 1,45 mil. m

3 SM (100 %) Kysuce, Spiš

Kalamita mníšky veľkohlavej 2003 – 2006 50 tis. ha DB (95 %) juţné časti

Slovenska

Kalamitné hynutie jaseňov 2004 – 2010 20 tis. ha JS (100 %) rozptýlené po

celom Slovensku

2.2. Podkôrny a drevokazný hmyz

Najvýznamnejším činiteľom je lykoţrút smrekový Ips typographus, najohrozenejšou

drevinou smrek obyčajný Picea abies. Nárast spracovanej kalamitnej hmoty napadnutej

podkôrnym a drevokazným hmyzom začal v roku 2003 a trvá do súčasného obdobia (Obr. 4).

Mierny pokles v roku 2010 súvisí s klimatickými podmienkami v roku 2010. V tomto roku

bol priemerný úhrn zráţok 1220 mm, čo je najviac za viac ako 100 rokov sledovania počasia

na Slovensku, dlhoročný priemer je 751,3 mm. Druhý najvyšší priemerný úhrn bol v roku

1937 a to cca 1010 mm. Tento vlhký priebeh počasia spomalil vývoj podkôrnych druhov

hmyzu pod kôrou.

57

Význam podkôrneho a drevokazného hmyzu sa zvýšil najmä po roku 2002, po schválení

zákona č. 543/2002 Z. z. o ochrane prírody a krajiny, ktorý zásadným spôsobom zhoršil

moţnosti spracovávanie kalamitnej hmoty.

Obr. 4. Vývoj objemu spracovanej drevnej hmoty napadnutej podkôrnym a drevokazným hmyzom

2.3. Patogénne huby

Z patogénnych húb má najväčší význam podpňovka smreková Armillaria ostoyae na

smreku obyčajnom Picea abies. Výraznejší nárast bol zaznamenaný v roku 1999, vysoký stav

sa drţí od roku 2003 (Obr. 5). Ohrozenými regiónmi sú najmä Kysuce, menej Orava a Spiš.

Obr. 5. Vývoj objemu spracovanej drevnej hmoty napadnutej patogénnymi hubami

2.4. Antropogénne činitele

Najvýznamnejším antropogénnym činiteľom poškodzujúcim lesy sú imisie. Ich

význam posledných 7 rokov klesá (Obr. 6). V posledných rokoch výrazne klesli imisie SOx,

narastá zaťaţenie NOx.

58

Obr. 6. Vývoj objemu spracovanej drevnej hmoty napadnutej antropogénnymi činiteľmi

ZÁVER

Zdravotný stav lesov je určovaný škodlivými činiteľmi najmä vetrom a lykoţrútom

smrekový. Najviac ohrozenou drevinou je smrek obyčajný a výskyt je lokalizovaný do

horských oblastí Slovenska. Len dôslednou hygienou porastov je moţné zabrániť šíreniu

škodcov.

Poďakovanie

Tento článok bol vytvorený realizáciou projektu „Progresívne technológie ochrany lesných drevín juvenilných

rastových štádií“ ITMS: 26220220120, na základe podpory operačného programu Výskum a vývoj

financovaného z Európskeho fondu regionálneho rozvoja.

LITERATÚRA

KUNCA, A., ZÚBRIK, M., 2006: Vetrová kalamita z 19. novembra 2004. Národné lesnícke

centrum, Zvolen, 40 s.

KUNCA, A., ZÚBRIK, M., NOVOTNÝ, J. ET AL., 2007: Škodlivé činitele lesných drevín a ochrana

pred nimi. Národné lesnícke centrum, Zvolen, 208 s.

NOVOTNÝ, J., ZÚBRIK, M. (EDS.), 2004: Biotickí škodcovia lesov Slovenska. Polnochem a.s.,

208 s.

ZÚBRIK, M. A KOL., 2006: Projekt ochrany lesa – realizačný projekt pre rok 2006. Národné

lesnícke centrum, Zvolen, 140 s.

ZÚBRIK, M., KUNCA, A., NOVOTNÝ, J., 2008: Hmyz a huby : atlas poškodení lesných drevín.

Národné lesnícke centrum – Lesnícky výskumný ústav Zvolen, Zvolen, 178 s.

ZÚBRIK, M., NOVOTNÝ, J. (EDS.), 2004: Kalendár ochrany lesa. Polnochem a.s., 94 s.

Adresa autorov:

Ing. Andrej Kunca, PhD., Ing. Milan Zúbrik, PhD.

Národné lesnícke centrum – Lesnícky výskumný ústav Zvolen, Stredisko lesníckej ochranárskej sluţby

Lesnícka 11, 969 23 Banská Štiavnica




59

ŤAŢBOVÉ TECHNOLOGICKÉ POSTUPY PRI SPRACOVÁVANÍ

NÁHODNÝCH ŤAŢIEB A KVANTITATÍVNE UKAZOVATELE

V PODMIENKACH VLM SR – Š.P., PLIEŠOVCE, LHC SKLENÉ

LOGGING PROCEDURES FOR PROCESSING OF SALVAGE

CUTTINGS AND QUANTITATIVE INDICATORS IN THE

CONDITIONS OF VLM SR – Š.P., PLIEŠOVCE, UNIT SKLENNÉ

JOZEF KRÁL

Abstract: This paper deals with the applied logging technological procedures used in conditions of Military

Forests and Estates SR, State Enterprise, forest management unit Sklenné, during processing of the large-scale

calamity in the spruce stands. Following the development and extent of felling the paper also describes logging

machines that was used for improvement the effectivity and efficience of the salvage cutting. The paper also

describes the development of quantitative indicators for the period 2006 - 2007, when forest stand in given area

was considerably damaged due to biotic and abiotic factors.

Keywords: harvester, technological process, spruce stand

V podmienkach VLM SR – š.p. sa ihličnaté porasty s dominantným zastúpením

smreka nachádzajú v pôsobnosti Správy lesov Pliešovce, LHC Sklené. Výmera lesných

pozemkov v LHC Sklené zastáva výmeru 2 283 ha, z čoho 437 ha pokrýva výmera

odlúčených častí od LHC Sklené, tzv. satelitných objektov. 1/3 výmery LHC Sklené sa

nachádza v Turčianskej kotline v oblasti lesa 26 s miernymi svahmi s expozíciou severnou

a severozápadnou. Geologické podloţie tvoria pieskovce, štrky a íly. Vyskytujúce sa pôdy sú

oglejené aţ glejité, podzolované. Ostatné 2/3 výmery leţia na svahoch Kremnických vrchov

v oblasti lesa 27 B v nadmorskej výške 600 – 927 m. Prevládajú svahy s východnou

a západnou expozíciou. Geologické podloţie tvorí prevaţne andezit, a dacit. Vyskytujúce sa

pôdy sú hnedé lesné pôdy. Priemerná ročná teplota celého LHC je 5 – 8 °C, vo vegetačnom

období 14 – 15 °C. Priemerný ročný úhrn zráţok sa pohybuje vo výške 750 – 1000 mm, celý

LHC Sklené spadá do povodia Turca.

1. KVANTITATÍVNE UKAZOVATELE SPRACOVÁVANÝCH NÁHODNÝCH

ŤAŢIEB V PODMIENKACH VLM SR – Š.P. , LHC SKLENÉ

Vplyvom abiotických činiteľov, najmä pôsobením vetra a snehu v mesiaci december

roku 2006, vznikom polomov a vývratov bolo poškodených a následne vyťaţených 6 600 m3

drevnej hmoty. Účinky silného vetra sa prejavili taktieţ v roku 2007, kedy bolo vznikom

ďalších polomov a vývratov poškodených viac ako 9 000 m3, zároveň však bol evidovaný

zvýšený stav početnosti u podkôrneho hmyzu (silný stupeň odchytu), ktorého početnosť

v podmienkach priaznivého prostredia dosiahla v roku 2008 kulmináciu. Priamym dôsledkom

ataku biotického škodcu bol objem vyťaţenej drevnej hmoty, ktorý presahoval 52 000 m3

drevnej hmoty na ploche 118 ha. V roku 2009 predstavoval objem náhodnej ťaţby vplyvom

biotických a abiotických škodlivých činiteľov viac ako 23 000 m3

drevnej hmoty, z čoho

najvýraznejší podiel 20 000 m3 predstavovala náhodná ťaţba zapríčinená biotickými

činiteľmi. Realizáciou obranných opatrení bol v roku 2010 dosiahnutý pokles objemu

náhodnej ťaţby v dôsledku poškodenia podkôrnym hmyzom, avšak vplyv vetra spôsobil

60

nárast objemu náhodnej ťaţby a teda vytvorenie vhodných podmienok pre opätovné zvýšenie

početnosti podkôrneho hmyzu v roku 2011.

Tab. 1: Prehľad mnoţstva vyťaţenej drevnej hmoty v náhodných ťaţbách podľa vplyvu škodlivého činiteľa

v jednotlivých rokoch sledovaného obdobia

Škodlivý činiteľ Ťaţba náhodná v m3 Celkom

m3 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Podkôrny hmyz 590 7741 52801 20822 7181 9131 98266

Vietor 3972 9115 3395 2395 4948 4693 28518

Sneh 2668 156 0 320 36 0 3200

Vojenská prevádzka 0 100 0 0 10 0 110

Celkom 7230 17112 56196 23537 12175 13824 130094

V závislosti od pôsobenia škodlivých činiteľov sa vyvíjala štruktúra ťaţieb

v porastoch nad 50 rokov veku (Obr. 1). Kým v rokoch 2006 a 2007 bola ešte realizovaná

ťaţba úmyselná, hoci je v roku 2007 zaznamenaný značný pokles objemu úmyselnej ťaţby

o viac ako 9 000 m3 drevnej hmoty, tento trend vzhľadom na postup vývoja poškodení

porastov vplyvom biotických a abiotických činiteľov uţ v roku 2008 nebol moţný. Vplyvom

priaznivých podmienok prostredia početnosť podkôrneho hmyzu výrazne gradovala, čím bol

zaznamenaný zvýšený výskyt biotických škodcov a ich rýchle šírenie predovšetkým

u smrekových porastov vo veku nad 50 rokov. Početnosť podkôrnika v roku 2008

kulminovala a od toho sa odvíjalo aj mnoţstvo evidovaného objemu náhodnej ťaţby (viac ako

55 000 m3). V roku 2009 bol evidovaný pokles objemu náhodnej ťaţby o viac ako polovicu

v porovnaní s rokom 2008 (22 000 m3) na ploche 40 ha. V roku 2010 je opätovne

zaznamenaný pokles ako plochy tak objemu náhodnej ťaţby o polovicu (10 000 m3). Vznik

náhodných ťaţieb u listnatých drevín bol podmienený vplyvom abiotických škodlivých

činiteľov. V porovnaní s objemom náhodných ťaţieb u ihličnatých porastov je objem

náhodnej ťaţby u listnatých porastov zanedbateľný. V porastoch vo veku nad 50 rokov

predstavoval objem náhodnej ťaţby za sledované obdobie rokov 2006 – 2011 celkom 120 000

m3 drevnej hmoty. Keďţe jedným z prioritne prijatých opatrení bol prednostný výkon

náhodných ťaţieb, podiel ťaţieb úmyselných v porastoch nad 50 rokov predstavoval za

sledované obdobie 2006 – 2011 19 000 m3 drevnej hmoty.

Obr. 1: Percentuálny podiel objemu ťaţieb v porastoch nad 50 rokov veku

za sledované obdobie rokov 2006 – 2011

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2006 2007 2008 2009 2010 2011

náhodná listnatá

náhodná ihličnatá

úmyselná listnatá

úmyselná ihličnatá

61

V porastoch do 50 rokov veku je evidovaný za sledované obdobie aj napriek

kalamitnému stavu v porastoch rubného veku, výkon úmyselných výchovných ťaţieb, v tých

porastoch, kde išlo o splnenie účelu výchovy, zlepšenie zdravotného stavu, zabezpečenie

hygieny porastu a zvýšenie stability porastu v celkovom objeme 9 000 m3 drevnej hmoty za

sledované obdobie. Avšak vplyvom abiotických škodlivých činiteľov je u porastov do 50

rokov veku evidovaný objem náhodných ťaţieb v celkovej výške 8 600 m3 za sledované

obdobie. Najmarkantnejší nárast bol evidovaný predovšetkým u ihličnatých porastov vo veku

do 50 rokov v roku 2007, kedy boli porasty poškodené účinkami silného vetra a snehu (Obr.

2)

Obr. 2: Štruktúra podielu objemu ťaţieb v porastoch do 50 rokov veku

za sledované obdobie rokov 2006 – 2011

2. ŤAŢBOVÉ TECHNOLOGICKÉ POSTUPY PRI SPRACOVÁVANÍ

NÁHODNÝCH ŤAŢIEB V PODMIENKACH VLM SR – Š.P. , LHC SKLENÉ

Po účinkoch biotických škodcov (sneh a vietor) v roku 2006 a 2007 bol začatý výkon

náhodných ťaţieb a vykonané čiastočné spracovanie kalamitnej hmoty. Zdravotný stav

porastov si vyţadoval pri spracovávaní náhodnej ťaţby okrem likvidácie suchárov aj

odstránenie aktívnych chrobačiarov v prechodnej zóne medzi napadnutými a zdravými

stromami. Zo začiatku platnosti LHP 2005 – 2007,boli na spracovanie náhodnej ťaţby volené

klasické technológie ťaţby a pribliţovania drevnej hmoty a klasické ťaţbové technické

prostriedky, teda lesné kolesové traktory a univerzálne kolesové traktory podľa

technologickej typizácie pracovísk. Prevaţne bola realizovaná stromová metóda, kedy surové

odvetvené kmene boli priblíţené na lokalitu odvozné miesto a následne bola vykonaná ich

manipulácia na určené sortimenty. Ťaţba bola vykonávaná ťaţbovými skupinami, pričom za

dennú zmenu pracovná skupina takto spracovala v priemere 40 m3 drevnej hmoty.

Vzhľadom na popisovaný priebeh – vznik a masívne šírenie resp. zvyšovanie plochy

poškodených smrekových porastov najmä vo veku nad 50 rokov, v období na prelome rokov

2007 a 2008, bolo nevyhnutné pristúpiť k vyuţitiu účinnejších a efektívnejších ťaţbových

technológií a uplatniť nové ťaţbovo – technologické postupy. Z tohto dôvodu boli vyuţité

moţnosti viac operačných technológií harvestorov ROTTNE v spojení s moţnosťami vyuţitia

vývoznej súpravy ROTTNE. V podmienkach kalamity boli do práce v roku 2008 nasadené

harvestory v počte dva kusy a dve vývozné kolesové súpravy (Obr. 3 a 4). Uplatňovaná bola

0

1

2

3

4

5

2006 2007 2008 2009 2010 2011

tis.

m3

náhodná listnatá

náhodná ihličnatá

úmyselná listnatá

úmyselná ihličnatá

62

sortimentová metóda s triedením drevnej hmoty na sortimenty so zohľadnením hrúbok

a kvality (III A/B, III C, agregát, vláknina). V priebehu jednej pracovnej zmeny bolo

harvestorom spracovaných pribliţne 180 – 200 m3 drevnej hmoty, čo výrazne urýchlilo

postup spracovávania náhodných ťaţieb – v roku 2008 bolo takýmto spôsobom spracovaných

pribliţne 9 000 m3 drevnej hmoty. Meranie hrúbok a zatrieďovanie do kvalitatívnych tried

prebiehalo na lokalite „PEŇ“, čo si vyţadovalo podstatné posilnenie početnosti

vykonávajúcich lesníkov a teda došlo k dočasnému preloţeniu zamestnancov z LHC Lešť na

LHC Sklené. Samotné odoberanie drevnej hmoty a jej označovanie štítkom a následné prijatie

do počítača LATS BACHER a neskôr NOMAD prebiehalo na lokalite „Odvozné miesto“.

Obr. 4: Vyuţitie vývozných súprav Obr. 3: Vyuţitie viacoperačných harvestorových

technológií

Za roky 2005 – 2010 bolo v náhodnej ťaţbe spracovaných 124 tis. m3 drevnej hmoty.

Ťaţba náhodná 124 tis. m3 z celkového rozsahu vykonanej ťaţby 170 tis. m

3 predstavuje 73

%, ťaţbová plocha z ŤN je 211 ha, čo z celkovej ťaţbovej plochy 315 ha predstavuje 67 %.

Za roky 2005 – 2010 sa na zloţení ťaţby náhodnej podieľal podkôrny hmyz v objeme 91 000

m3 drevnej hmoty, vietor v objeme 30 000 m

3 a sneh 3 000 m

3.

Výrobu štiepky sme realizovali v dvoch porastoch s vekom do 50 rokov, ktoré boli

kalamitou poškodené natoľko, ţe výroba sortimentov v polomami výrazne poškodených

porastoch nemala význam. Spracovanie bolo vykonané harvestorom a vývoznou súpravou,

samotné štiepkovanie bolo prevedené na lokalitene „Odvozné miesto“ s expedíciou

v kontajneroch. Takto bolo spracovaných 350 ton drevnej hmoty.

S ohľadom na vysoký rozsah, náhodných ťaţieb vznikli komplikácie pri odvoze dreva

cez vojensky vyuţívaný priestor s časovým obmedzením, čo vyvolalo potrebu rozsiahlej

úrravy, údrţby prípadne výstavby lesných ciest spájajúcich časti lesa mimo vojenský priestor.

Súbeţne s likvidáciou kalamity sme boli takto zrekonštruované a vybudované lesné cesty s

názvom „Nad 5. Bránou “ o dlţke 1,2 km, „ Janošíkova skala“ o dlţke 2,0 km a súčasne sa

vykonala generálna oprava lesnej cesty Langrud o celkovej dlţke 5,8 km, na ktorú sa obidve

predchádzajúce napájajú. Všetko bolo financované z prevádzkových nákladov Správy lesov

Pliešovce a budované vlastnými strojmi.

Úprava plôch po kalamitnej ťaţbe bola realizovaná uhadzovaním a pálením haluziny. Na

vhodných plochách bola pouţitá technológia frézy na drvenie konárov resp., likvidáciu

ťaţbových zvyškov na ploche 13 ha.

Umelá obnova lesa za roky 2005 – 2010 bola prevedená na ploche 244 ha z toho na 42 ha

bolo uplatnené vylepšovanie. Prirodzené zmladenie je evidované na ploche 9 ha. Kalamitná

situácia a jej rozsah si vyţiadali postupnú premenu drevinového zloţenia z monokultúr

smreka na zmiešané porasty. Pri umelej obnove bola začatá budova spevňovacích pásov

63

s vyuţitím buka o šírke cca 20 m s rozostupom 100 – 150 m. Vysadených bolo celkom 244

ha, z čoho najväčší podiel 65% predstavovala drevina smrek. Drevina buk bola vysadená

v podiele 18% (Tab. 2)

Tab. 2: Prehľad podielu pouţitého sadbového materiálu pre zabezpečenie umelej obnovy Druh dreviny Plocha v ha % podiel

Smrek 159 65

Buk 44 18

Borovica 14 6

Dub 11 5

Smrekovec 9 3

Jedľa 7 3

Počty sadeníc na 1 ha obnovovanej plochy boli pre drevinu smrek vysadené v počte

3,5 tis., buk 8 tis., borovica 7,5 tis., smrekovec 2,5 tis. a dub 10 tis.

Zvýšením rozsahu náhodných ťaţieb bolo potrebné venovať pozornosť monitoringu

vývoja početnosti podkôrneho hymzu, ktorý sa realizoval rozostavovaním lapačov v počte

200 kusov a pouţitými feromónmi v počte 1100 ks. Na realizácii monitoringu sa vo výraznej

miere ako zakladaním a sledovaním lapákov a lapačov, tak aj poradenskou činnosťou

podierľala LOS Banská Štiavnica. Svieţa hmota dočasne uloţená na lokalite „Odvozné

miesto“ bola chemicky ošetrovaná proti podkôrnikom nesenými postrekovačmi a prípravkom

Vastac 10 EC, pri dodrţaní všetkých pravidiel pre zabezpečenie ochrany ţivotného prostredia

hlavne pôdy a vodných tokov. V lokalite Rovná Hora tento spôsob nebol povolený z titulu

moţného presakovania do podzemých vôd. V rámci ochrany lesa bol v roku 2008

zrealizovaný letecký postrek proti podkôrnikom prostriedkom Vastac 10 EC na ploche 200

ha.

3. ZHODNOTENIE

Nakoľko za obdobie rokov 2005 – 2010 bolo ťaţbami na LHC Sklené vyťaţených

84% decenalného predpisu a ťaţby náhodné predstavujú 73% z celkových vykonaných

ťaţieb, VLM SR – š.p. poţiadali v súlade so zákonom o lesoch MPRV SR o povolenie

vykonať predčasnú obnovu Programu starostlivosti o lesy (PSoL). Obnova programu bola

povolená a v súčasnosti sa nachádza v záverečnej fáze spracovania.

Vzhľadom na spracovávanie kalamitnej hmoty z predchádzajúcich období – leţaniny,

k 1.1.2012, kedy začne platiť nový PSoL vypracovávaný v rámci predčasnej obnovy plánu,

LHC Sklené, nebude mať ţiadne zvyšky „starej“ kalamitnej hmoty.

Adresa autora:

Ing. Jozef Král

Lesnícka č. 23, 962 63 Pliešovce, e-mail: [email protected]

64

POTENCIÁL A PERSPEKTÍVY PRECÍZNEHO LESNÍCTVA

POTENTIAL AND PERSPECTIVES OF PRECIOUS FORESTRY

JÁN TUČEK

Abstract: Precision forestry uses high technology sensing and analytical tools to support site specific economic,

environmental and sustainable decision making for forestry sectors supporting the forestry value chain. This

tendency was understood mostly technologically with focus on data and information sources, tools application as

well as application fields choosing. Time depending approach to evaluation of ecosystem goods and services as

well as management targets correction, regarding their development, risk and negative factors influence are

introduced in adaptive forest management. Although these tendencies were understood as independent more or

less, it seems that is possible to append or integrate them one another. The tendency of precise forestry, would

found rationalization and content - object by accurate arrangement to the adaptive forest management. And the

adaptive forest management would acquire part of very important, vital and effective tools and specific research

and management objects employing the precision forestry, vice-versa.

Key words: precision forestry, adaptive forest management, geoinformatics, decision support system

1. ÚVOD

Prepojenie moderných informačných zdrojov s vysokou rozlišovacou schopnosťou

s metódami inventarizácie lesa, stromovými rastovými modelmi a informačnými systémami

predstavuje okrem moţností komplexnejšie a podstatne detailnešie chápať vzťahy medzi

stanovišťom a jedincami lesného porastu aj silný nástroj na riešenie doteraz ťaţko

riešiteľných komplexných problémov, ako sú napríklad dopady zmenenej klímy alebo

vplyvov človeka na vývoj lesných ekosystémov a krajiny. Geografická databáza

a informačné systémy sú schopné ukladať, štruktúrovať a vyuţívať všetky druhy údajov,

z nich odvodené informácie a znalosti. Posledný vývoj v informatike tieţ umoţňuje úplne

zmeniť prístup k publikovaniu a vyuţívaniu uvedených zdrojov prostredníctvom internetu

a mobilných aplikácií.

Tieto nové údaje, informácie, poznatky a znalosti o záujmovom území, stromoch,

porastoch a objektoch v záujmovom území získané pomocou uvádzaných technológií majú

veľkú informačnú hodnotu. Výhodou je aj vysoká miera automatizácie prác pri ich získavaní

a spracovávaní ako aj presnosť a výpovedná hodnota. Je moţné získať údaje a informácie,

ktoré neboli doteraz dostupné, pričom ich presnosť mnohokrát prevyšuje klasické metódy

zisťovania stavu lesa. Pritom tieto informácie sa netýkajú len porastov, ale aj jednotlivých

stromov alebo ich častí na jednej strane, resp, skupín porastov alebo rôzne geograficky

vymedzených častí krajiny na druhej strane. Priestorové a časové rámce je moţné meniť,

kombinovať a prekrývať. Zároveň je moţné a potrebné kombinovať a spájať ich s tradičnými

údajmi, informáciami a poznatkami.

Takéto integrované vyuţitie v lesníckej prevádzke umoţní oveľa lepšie plánovanie

zásahov, hospodárskych opatrení a vyuţívanie zdrojov. Presné informácie o reliéfe

a terénnych podmienkach nájde svoje uplatnenie pri plánovaní obhospodarovania lesa, jeho

sprístupňovania, optimalizácií ťaţbovo-dopravných technológií, návrhu protipoţiarnych

opatrení ako aj ďalšom vyuţívaní a ochrane krajiny. Posledný vývoj jednoznačne smeruje

k účelovému štrukturovaniu ale najmä vyuţívaniu takýchto rozsiahlych báz údajov

a informácií tak, aby bolo moţné odvodiť z nich a formalizovať poznatky a rozhodovacie

pravidlá a tieto vyuţiť pre budovanie systémov na podporu rozhodovania.

65

2. VÝVOJ A STAV ZDROJOVÝCH OBLASTÍ

Napriek zdaniu nemoţno problematiku precízneho lesníctva povaţovať za bytostne

lesnícku záleţitosť. Posledný vývoj naznačuje, ţe koncepcie adaptívneho obhospodarovania

lesov a precízneho lesníctva sa navzájom dopĺňajú a obidve predstavujú veľké výzvy

a perspektívne aplikačné oblasti geoinformatiky a geoinformačných technológií.

Posúdiť stručným a prehľadným spôsobom aktuálny stav o uvedených oblastiach iste

nie je jednoduché. Určite len syntézu poznatkov rozsiahlej rešerše publikačných výstupov

môţeme povaţovať za prijateľný výsledok. Našťastie vývoj pravidelne reflektujú viaceré

zdroje. Pokiaľ ide o genoinformatiku sledovaním a hodnotením vývoja sa zaoberá prof. Berry,

ktorý uţ viac rokov vedie rubriku Beyond mapping v časopise Geo World. V priebehu rokov

2006-2009 v nej bola uverejnená séria článkov zameraná na posúdenie vývoja v oblasti GIS

a geoinformatiky. V časti zameranej na súčasnosť autor dáva dôraz na multimediálne

a webové aplikácie, na mieru riešené zákaznícke aplikácie systémov, zdieľanie údajov

a štandardy interoperability, zohľadnenie dynamiky javov a integráciu geoinformačných

technológií.

Rozširujú sa aplikácie zamerané na zdôvodňovanie a hľadanie sociálne prijateľných

riešení a odstraňovanie konfliktov. Najdôleţitejšou celkovou tendenciou je prechod od popisu

(inventarizácií) k analytickým predpisom a podpore rozhodovania priestorových problémov.

Pre aplikácie geoinformatiky je typické riešenie rozporu medzi špecializáciami,

vedomosťami, prístupmi aj celkovou filozofiou expertov z oblasti technológie a aplikačnej

oblasti. Vo všeobecnosti sa uznáva, ţe pre úspešné riešenie, aplikácia vyţaduje komplexné

pôsobenie obidvoch skupín expertov. Len pri ich vyváţenej spolupráci je moţné zabezpečiť

potřebné nástroje, procesy a výsledky pod dohľadom drţiteľov zdrojov a verejnosti.

Pokiaľ ide o adaptívne obhospodarovanie ekosystémov takisto existuje mnoţstvo

prístupov a teórií. Problematika je široká a štrukturovaná s mnoţstvom vzťahov a súvislostí.

Podľa HEINIMANA (2010) je pri jej analýze potrebné vychádzať z histórie obhospodarovania

ekosystémov vrátane lesných. Táto zaznamenáva prechod od exploatačných prístupov

k aplikácii vedeckých prístupov v obhospodarovaní. Teóriu konštantného výnosu nahradili

poţiadavky na trvalú udrţateľnosť celého ekosystému. Od lesníckej vedy zaloţenej na

skúsenostiach o overovania praxou sa prešlo na uplatňovanie poznatkov neúplnosti

a neurčitosti v údajoch, znalostiach aj teórií. Vývoj vyústil do adaptívneho obhospodarovania

ekosystémov zohľadňujúceho dynamiku úţitkov a sluţieb ekosystémov spolu s analýzami

rizika.

Bohuţiaľ na uvedenú problematiku neexistujú jednotné názory, aj keď spoločným

menovateľom teórií podľa HEINIMANA (2010) môţe byť aplikácia biologických princípov do

zloţitých inţinierskych problémov. Za základy adaptívneho obhospodarovania lesov povaţuje

posledne citovaný autor 1. Dynamické chovanie ekosystémov, vyúsťujúce do „účelnej

zmeny“, 2. Priestorovo-časové problémy a súvislosti, 3. Hospodárske opatrenia zohľadňujúce

riziko.

3. PRECÍZNE LESNÍCTVO

Napriek intenzívnemu vývoju v literatúre stále nie je ukončená diskusia, či ide len

o frázu – slovné spojenie, termín alebo skutočný pojem. Pri hľadaní pôvodu sa zvyčajne

vychádza z precízneho poľnohospodárstva (precision agriculture). Podrobnejším štúdiom

však zistíme, ţe aj v prípade poľnohospodárstva existuje široká diverzita názorov, resp.

podrobnejších špecifikácií.

Voľnejšia interpretácia umoţňuje chápať precízne poľnohospodárstvo ako

„stanovištne závislú koncepciu pestovania plodín“ alebo „na informačných technológiách

66

zaloţený poľnohospodársky systém na identifikáciu, analýzu a obhospodarovanie pôdno -

stanovištnej priestorovej a časovej variability polí, s cieľom optimálnej produktivity, trvalej

udrţateľnosti a ochrany prostredia“ (ROBERT et al., 1995).

S odstupom času TAYLOR et al, 2002 definujú precízne poľnohospodárstvo ako

riadenie obhospodarovania poľnohospodárskych plodín, ich hnojenie, ošetrovanie herbicídmi

a pod. na stanovištne závislých princípoch za účelom zníţenia strát na produkcií, zvýšenia

výnosov a udrţania kvality ţivotného prostredia. Podľa RASHERA, 2001 je precízne

poľnohospodárstvo na informačných technológiách a podpore rozhodovania zaloţený

poľnohospodársky systém navrhnutý za účelom vylepšenia poľnohospodárskych procesov cez

presné manaţovanie kaţdého kroku (obhospodarovania) tak, aby sa zaistila maximálna

produkcia a súvislá trvalá udrţateľnosť prírodných zdrojov.

Prakticky nezmenené je chápanie pojmu pri aplikácii na lesné plantáţe, resp.

intenzívne obhospodarované porasty. Avšak FOX et al, (2006) zdôrazňujú vplyv priestorovej

a časovej variability stanovišťa na jeho komplexné ponímanie (od topografie cez geológiu,

pedológiu, klímu, atď.) vo vzťahu k fyziológii a nárokom jednotlivých druhov drevín.

TAYLOR, et al. (2002) tieţ predpokladá, ţe viacero aspektov precízneho poľnohospodárstva

môţe byť pouţitých pri obhospodarovaní lesa, ale kvôli rozdielom medzi odvetviami

navrhuje definíciu rozšíriť. Precízne lesníctvo je podľa týchto autorov „Plánovanie

a vykonávanie stanovištne závislých lesníckych hospodárskych opatrení a aktivít vedúcich

k zvýšeniu kvality a vyuţitia dreva, zníţeniu poškodenia prostredia a k zvýšeniu výnosov pri

zachovaní kvality prostredia“. Navrhuje chápanie pojmu v dvoch rovinách: 1. vyuţitie

geopriestorových informácií pre plánovanie a hospodárenie, 2. stanovištne závislé pestovanie

lesa. V prvej časti kladie dôraz na vyuţiteľnosť informácií na podporu rozhodovania,

v druhej na vplyv variability stanovíšť na veľkosť a kvalitu produkcie.

V jednej z neskorších prác - TAYLOR, et al. (2006) pridávajú tretiu rovinu k celkovému

pohľadu – moderné stanovištne závislé technológie na naplnenie trhových nárokov a vyššie

zhodnotenie produktov pričom má na mysli najmä vyuţitie informácií v procese ťaţby dreva.

V tejto práci sa tieţ taxatívne spomínajú kľúčové prvky pre aplikáciu precízneho lesníctva –

vyspelé technológie (GPS, GIS, DPZ, SDSS), - kvalitné informácie, - definovanie vhodnej

jednotky pre obhospodarovanie alebo riadenie. Za základný cieľ precízneho lesníctva

povaţujú zhromaţďovanie informácií o stanovišti pre rôznych uţívateľov, ktoré môţu byť

pouţité pre zvýšenie kvality rozhodovania pri obhospodarovaní, ochrane prostredia,

certifikácií a ďalších procesoch.

Vzhľadom na prirodzenejšiu povahu hospodárenia v lese je chápanie pojmu pre

lesníctvo obecnejšie skutočne širšie aj podľa ďalších autorov. Podľa BARE, (2003) „Precízne

lesníctvo vyuţíva hi-tech snímacie a analytické nástroje na podporu stanovištne závislých

taktických a operačných ekonomických, environmentálnych a trvale udrţateľných rozhodnutí.

Poskytuje často opakovateľné merania, činnosti a procesy pri pestovaní a ťaţbe stromov

rovnako ako pri ochrane a rozširovaní cenných stanovíšť. Poskytuje hodnotné informačné

prepojenie medzi manaţérmi zdrojov, environmentálnymi komunitami, spracovateľmi dreva

aj verejnosťou“. Spája tak prax udrţateľného lesníctva s ochranou prostredia a obchodom

v záujme najlepších ekonomických a environmentálnych výstupov. Dôleţité je aj u tohto

autora jednoznačné zdôraznenie inovatívnych technológií povaţovaných za kľúčové pre

precízne lesníctvo - GPS a GIS, DPZ, bezdrôtové komunikačné systémy, systémy pre

vyspelú vizualizáciu, systémy pre podporu rozhodovania.

Podľa WARKOTSCHA, 2006, precízne lesníctvo vyuţíva hi-tech snímacie a analytické

nástroje na podporu stanovištne závislých ekonomických, environmentálnych a trvale

udrţateľných rozhodnutí pre lesnícky sektor a podporu celého dodávateľského reťazca od

stromov aţ po výrobok. Precízne lesníctvo poskytuje prídavné kvalitné informácie o lese

a spracovaní lesných produktov, pomáha maximalizovať ekonomickú návratnosť

67

hospodárskych opatrení za akceptovania beţných obmedzení, poskytuje nástroje na tvorbu

dobrých rozhodnutí, jednoducho opakovateľné merania s vysokou presnosťou, podporuje

biodiverzitu a ostatné enviromentálne zdroje.

Podobne uvaţuje aj SOOD (2005), keď zdôrazňuje potrebu precíznych informácií pre

lepšie pochopenie komplexu – druh dreviny – genetický pôvod – pôda – geológia – topografia

terénu – nadmorská výška – zráţky – mikroklíma – atď. Moderné geoinformačné technológie

umoţňujú tieto informácie získať a spracovať v podstatne presnejších mierkach, ako doteraz.

Zároveň ich umoţňujú vyuţívať, kombinovať a odvodzovať z nich nové informácie. Ako

výzvy, či prínosy koncepcie precízneho lesníctva uvádza posledne citovaný autor moţnosť

zmeny myslenia lesných hospodárov, zmeny mierky (rozlišovacej úrovne rozhodovania pri

hospodárení) a zmeny kvality vyuţívanej informácie.

Precízne lesníctvo by nemalo znamenať, ţe kaţdá operácia je automatizovaná

a vykonávaná s pouţitím pomocou počítača. Mnoho stanovištne závislých pestovných

činností môţe byť samozrejme vykonaných efektívnym spôsobom bez automatizácie. To čo

by mal tento pojem znamenať je, ţe proces riadenia alebo operatívna činnosť je zameraná na

vykonávanie rozhodnutí pre čo najmenšiu jednotku hospodárenia alebo počet riadených

jednotiek obhospodarovaného územia (TAYLOR et al.,. 2006).

ZHENG, et al. 2009 v názoroch na obidve oblasti – precízne poľnohospodárstvo aj

precízne lesníctvo zdôrazňujú dôleţitosť multidisciplinárnych poznatkov, väzieb medzi

biologickými vedami a vyspelými technológiami v záujme trvalej udrţateľnosti a šetrenia

ţivotného prostredia. Za modernizáciu poľnohospodárskej a lesníckej produkcie povaţujú

vývoj integračnej počítačovej techniky ktorá spája oblasť automatizácie a oblasť informácie

do integrovaného prostredia pre získavanie, prenos a spracovanie informácie.

Cieľom precízneho poľnohospodárstva a lesníctva je realizovať minimálny vstup

zdrojov a minimálny vplyv na prostredie pri súčasnej maximálnej poľnohospodárskej

a lesníckej produkcií v ktorej sú poľnohospodárske a lesnícke aktivity integrované

systematicky tak, aby bola zaistená plynulá integrácia toku zdrojov a informácií v priestorovo

časovej škále. Na základe uvedeného navrhujú títo autori zavedenie pojmu

biomechinfotronické inţinierstvo.

Slovo biomechinfotronika navrhujú na označenie multidisciplinárnych aspektov

komplexných systémov precízneho poľnohospodárstva a lesníctva. K charakteristikám

biomechinfotroniky patrí synergická integrácia biologického inţinierstva, vrátane

poľnohospodárskeho a lesníckeho inţinierstva s mechatronikou, bioinformatikou,

bioelektornikou a inteligentnými počítačovými systémami na nvrhovanie a produkciu bio

produktov a procesov.

Pravdepodobne prvú komplexnú, vedeckú definíciu precízneho obhospodarovania

krajiny vrátane lesníctva uvádza HEINIMANN (2010). Precízne obhospodarovanie krajiny

koordinuje a riadi biofyzikálne, technické a administratívne procesy primárnej produkcie

pomocou semiautomatických a automatických riadiacich systémov, tak aby bola udrţaná

priestorovo časová variabilita produktov a sluţieb ekosystémov (výstupov), hospodárskych

opatrení (vstupov) a stanovišťa spolu s disturbančnými vplyvmi spôsobom, ktorý

maximalizuje biologickú a technickú efektivitu systému a minimalizuje jeho negatívne vplyvy

na prostredie.

Riadenie systému ovplyvňujú 4 kľúčové skutočnosti.: Cieľ (Čo?), Účel ( Prečo?),

Stratégia (Ako?), Implementácia (Akými prostriedkami?). Implementácia takýchto prístupov

vyţaduje senzory, technické prostriedky a systémy.

Od úplných začiatkov sprevádza precízne lesníctvo aj mnoţstvo pochybností a kritiky.

Viacerí autori spochybňujú jeho reálny obsah a sociálny, či vedecký zmysel (FARMUM, 2001).

Najčastejšie je predmetom kritiky chápanie, resp. nepochopenie termínu presné, precízne

68

(DYCK, 2003, WYK, 2004). Najdôleţitejšie sú však pravdepodobne výhrady kvôli prílišnej

technologickej orientácií a absencii skutočného obsahu.

Väčšinu z týchto výhrad odstraňuje uţ citovaný HEINIMANN (2010) podľa ktorého

precízne lesníctvo predstavuje inţiniersku perspektívu koncepcie adaptívneho

obhospodarovania ekosystémov. Aj keď obidve tendencie boli doteraz chápané ako viac, či

menej izolované, ako sme uţ uviedli, je moţné ich vzájomne dopĺňať a kombinovať.

Presnosť netreba chápať ako správnosť v malých mierkach (škálach) ale ako zladenú

koordináciu a riadenie procesov v rozdielnych priestorových škálach. Treba zdôrazniť, ţe aj

výrazne mimo tradičných, v lesníctve praxou overených a pouţívaných. Teda nielen porast

a jeho časť ale aj strom, resp. jeho časť a krajina, resp. jej rôzne geograficky definovaný

segment. Potenciálom je práve zmena, rozšírenie a prekrývanie priestorových a časových škál

aţ k dynamickému prístupu a prekrývaniu priestorových mierok.

Precízne lesníctvo nachádza správnym zaradením do adaptívneho obhospodarovania

svoj skutočný obsah, zmysel, odôvodnenie a náplň. Naopak adaptívne obhospodarovanie

získava cez precízne lesníctvo časť dôleţitých a mimoriadne ţivotaschopných zdrojov,

údajov, nástrojov realizácie aj zároveň špecifických predmetov záujmu. Z uvedeného

pravdepodobne implicitne vyplýva potreba komplexného uplatnenia geoinformatiky,

nehovoriac o jej explicitnom striktnom definovaní v doterajších definíciach precízneho

lesníctva.

4. POTENCIÁL A PERSPEKTÍVY ROZVOJA

V uvedenej oblasti je v súčasnosti viacero iniciatív vo vede a výskume. Dobrým

príkladom môţe byť integrovaný projekt 7FP MOTIVE (MOdels for adapTIVE Forest

Management) riešený širokým konzorciom 20 riešiteľských inštitúcií zo 14 Európskych krajín

pod koordináciou Forest Research Institute of Baden-Wurttemberg.

Projekt ako celok je zameraný na adaptívne obhospodarovanie lesov. Jeho riešenie sa

člení na 6 pracovných balíkov, pričom prinajmenšom WP3 Development of inproved models

for adaptive forest management a WP6 Improved decision support in adaptive forest

management prispievajú k rozvoju problematiky precízneho lesníctva a podpory

rozhodovania. Cieľom WP3 uvedeného projektu je prehĺbiť poznatky a overiť simulačné

modely ako základné nástroje na identifikáciu udrţateľných stratégií obhospodarovania lesov

na úrovniach porastov, regiónov (krajiny) ako aj celej Európy v rôznorodých regionálnych

súvislostiach. Cieľom WP6 je vyvinúť konceptuálne modely rozhodovacích procesov

v adaptívnom obhospodarovaní lesov, vývoj modelov ako aj architektúry a nástrojov

systémov na podporu rozhodovania, implementácia týchto nástrojov ako softwarových

balíkov spolu s overením týchto balíkov vo vybraných prípadových štúdiách v rozdielnych

bioklimatických zónach v Európe.

Veľký význam pre vytváranie sietí pracovísk, výmenu poznatkov a akceleráciu

výskumu vo vybratých oblastiach zohrávajú aktivity COST. V uvedenej oblasti sú

v súčasnosti aktívne dve aktivity. Cieľom aktivity COST FP 063 Forest Models for Research

and Decision Support in Sustainable Forest Management je napomôcť vývoju metód na

vylepšenie modelov lesa pouţiteľných pri udrţateľnom obhospodarovaní lesov. Činnosti

v rámci aktivity zvyšujú kvalitu a konzistenciu lesníckych rastových modelov na simuláciu

odozvy lesov na alternatívne hospodárske opatrenia a scenáre vývoja klímy. V rámci aktivity

sa tieţ preukazuje rôznorodosť regionálnych prístupov k tvorbe modelov, ktoré odráţajú

špecializáciu tvorcov modelov a potreby spoločnosti. Očakáva sa, ţe tieto činnosti výrazne

prispejú k rozvoju poznatkov a vylepšia trvalé udrţateľné hospodárenie v lesoch.

Aktivita COST FP 0804 Forest Management Decision Support Systems (FORSYS) je

zameraná na systémy na podporu rozhodovania v lesníctve. Pri definovaní cieľov aktivity sa

69

zdôrazňuje mnohoúčelovosť lesov a poţiadavky na plnenie viacerých často konfliktných

cieľov vlastníkov, obhospodarovateľov a verejnosti. Európske skúsenosti vo vývoji a aplikácií

systémov na podporu rozhodovania v lesníctve poskytujú solídny základ pre technologickú

inováciu a rozvoj spolupráce medzi výskumnými inštitúciami. Aktivita si kladie za cieľ

definovať Európske rámce pre základné procesy a informačné štandardy pre rozhodovanie

v prostredí trvaloudrţateľného multifunkčného obhospodarovania lesov. Chce tieţ definovať

poţiadavky na implementáciu a vytvorenie Európskych štandardov pre ich vytváranie.

V uţšom ponímaní existujú najmä dve pracoviská a výskumné iniciatívy zamerané na

problematiku precízneho lesníctva. Svetové prvenstvo pravdepodobne patrí Precision Forestry

Cooperative ktorá bola zaloţená v roku 1990 ako reakcia akademickej sféry na obecnejšie

výzvy štátnej administratívy USA hľadať nové technológie, ktoré umoţnia transformovať

tradičné sektory, resp. ako technológie môţu vytvárať dôleţité nové odvetvia. Pre takéto

prístupy sa určil názov Advanced Technology Initiative. Z úspešnejších z nich sa vyvinul

koncept expertise clusters. Na University of Washinghton sa okrem precízneho lesníctva takto

formovali aj iniciatívy zamerané na infekčné choroby, počítačové animácie a digitálne médiá,

či stavebníctvo. Tento proces dokonca vyústil do ich legislatívneho ustanovenia štátom

Washington v roku 1999.

Druhým aktívnym pracoviskom je Stellenboch University, Stellenboch Juţná Afrika. Od roku

2003 bola z iniciatívy Oddelenia lesníckych a drevárskych vied University v Stellenboschi v

Juţnej Afrike zorganizovaná séria uţ štyroch sympózií zameraných na precízne lesníctvo. Na

príprave podujatí sa podieľala aj Technická univerzita v Mníchove a Precision Forestry

Cooperative z University of Washington. Prvé sympózium v roku 2003 slúţilo na uvedenie

termínov a postupov precízneho lesníctva. Druhé sympózium v roku 2004 bolo zamerané na

prezentovanie stavu príprav lesníctva Juţnej Afriky na zavedenie precízneho lesníctva.

Séria kulminovala tretím sympóziom, spoluorganizovaným pod gesciou INFRO

v marci 2006 svojím obsahom aj počtom účastníkov. V záujme získania nových podnetov

organizátori zorganizovali zatiaľ posledné, štvrté sympózium v marci 2010, ktorého témou

bolo mapovať vývoj v oblasti od roku 2006. Okrem prizvaných kľúčových referátov

organizátori ponúkli záujemcom prezentovať príspevky v oblastiach – posudzovanie krajiny

a plánovanie, - diaľkový prieskum a meranie, - simulovanie rastu na úrovni jednotlivých

stromov a porastov, - nedeštruktívne metódy posudzovania kvality dreva a jej modelovanie, -

monitorovanie a manaţovanie zariadení, - simulácie lesníckych operácií, - optimalizácia

dodávateľských reťazcov.

Technická univerzita vo Zvolene sa pokúša zachytiť uvedené trendy. V minulosti

participovali jej pracoviská na viacerých projektoch 5FP. Vo väzbe na komentovanú oblasť je

moţné spomenúť vedecký projekt QLK5-CT-2000-01349 ITM Implementing Tree Models as

Forest Management Tooks a tieţ vedecký projekt EVGI-CT-2001-00044 WARM Wild-land

Urban Interface Fire Risk Management.

V súčasnom období pokračujeme v riešení projektov zameraných na priestorové

modelovanie, precízne lesníctvo a systémy na podporu priestorového rozhodovania. V roku

2010 sme získali dva projekty. Prvý z nich je projekt VEGA 1/0764/10 Výskum princípov

a metód Precízneho lesníctva. Hlavnou myšlienkou projektu je orientácia na princípy

precízneho lesníctva so zmeraním na čo najmenšiu úroveň detailu, podľa moţnosti

individuálny strom.

K vedeckým cieľom projektu patrí rozpracovanie princípov precízneho lesníctva na

podmienky Slovenska, vyuţitie progresívnych materiálov DPZ pre odvodenie charakteristík

stromov a porastov, aplikácie mobilných prostriedkov geoinformačncýh technológií

v lesníctve, obsah a štruktúra databáz pre účely precízneho lesníctva a aplikácie precízneho

lesníctva na príklade sprístupňovania lesov a optimalizácie technológií ako aj protipoţiarnej

ochrany lesov.

70

Druhý oveľa širšie koncipovaný projekt sme získali zo zdrojov operačného programu

Výskum a vývoj, Prioritná os 2., Opatrenie 2.1. Podpora sietí excelentných pracovísk

výskumu a vývoja ako pilierov rozvoja regiónu a nadregionálnej spolupráce. Ide o projekt

NFP 26220120120 Centrum excelentnosti pre podporu rozhodovania v lese a krajine, ktorého

riešiteľom je TU vo Zvolene a partnerom je NLC Zvolen. Strategickým cieľom projektu je

podporiť výskum na skvalitnenie rozhodovacích procesov pri manaţovaní lesa v krajine na

báze geoinformatiky.

Strategický cieľ sa má zabezpečiť splnením 4 špecifických cieľov – dobudovaním

technickej infraštruktúry centra, dátovou podporou činnosti centra, podporou excelentného

výskumu a podporou organizačných, inovačných a diseminačných aktivít. V oblasti výskumu

je projekt zameraný na experimentálnu a metodickú základňu precízneho lesníctva, metódy na

získavanie informácií o lese a krajine kombinovanými technológiami, progresívne prístupy

k výskumu zmien klímy a ich dopadov na les a krajinu, vývoj systému na hodnotenie,

prognózovanie a modelovanie meniacich sa podmienok na les, zdokonaľovanie

rozhodovacích procesov pre manaţment lesa a krajiny a charakteristiku zmien štruktúry

krajiny z hľadiska prírodných a antropických vplyvov.

Poďakovanie

Tento príspevok bol spracovaný ako súčasť riešenia grantového projektu VEGA 1/0764/10.

LITERATÚRA

BARE, B., B. 2003: Opening remarks and welcome to the first international precision forestry

symposium. In: Proceedings of the second international precision forestry symposium,

Seattle, Washington, 15 – 17 June 2003, str. 1 – 2.

DYCK, B. 2003: Precision Forestry – The Path to Increased Profitability! In: Proceedings of

the second international precision forestry symposium, Seattle, Washington, 15 – 17

June 2003, str. 3 – 8.

FOX, T., R., ALLEN, L., WYNNE, R., H., BLINN, CH., E.: 2008: Precision Silviculture in the 21st

Century: Linking GIS and Remote Sensing to Develop Site Specific Silvicultural

Regimes in Southern Pine Plantations, In: Proceedings of the 6th Southern Forestry and

Natural Resources GIS Konference, Bettinger, P., Merry, K., Frei, S., Drake, J.,

Nibbelink, and Heinstall, eds. Warner Schoul of Forestry and Natural Resources,

University of Georgia, Athens

HEINIMANN, H., R.: Präzision-Forstwirtschaft – was ist das?, Schweiz Z Forstwes 158 (2007)

8: 235 – 242 HEINIMANN, H., R.: Präzision-Forstwirtschaft – was ist das?, Schweiz

Z Forstwes 158 (2007) 8: 235 - 242

HEINIMANN, H., R.: A concept in adaptive ecosystem management – An engineering

perspective, Forest Ecology and Management 259 (2010) 848 - 856

RASHER, M. (2001). The use GPS and mobile mapping for decision-based precision

agriculture. Workshop on the use of GNSS jointly organized by UN/USA/Malaysia.

Kuala Lumpur.

www.gisdevelopment.net/application/agriculture/overview/agrio0011.htm

ROBERT, P. C., RUST, R. H., LARSON, W. E. (EDS.), 1994: Site-specific management for

agricultural systems, Proceedings of the Second International Conference on Site-

Specific Management for Agricultural Systems, Agronomy, Crop Science Society of

America, Madison, WI, 1995., ISBN 0-89118-X, 993 p.

SOOD, M. A. 2005: Precision forestry: A new approach, 2005. Internetový zdroj:

http://www.gisdevelopment.net/magazine/years/2005/nov/38_1.htm

http://www.gisdevelopment.net/application/agriculture/overview/agrio0011.htm

71

TAYLOR, S., VEAL, M., GRIFT, T., MCDONALD, T., & CORLEY, F. (2002). Precision

Forestry: Operational tactics for today and tomorrow. 25th annual Meeting of the

council of Forest Engineers. www.eng.auburn.edu/files/file169.pdf

TAYLOR, E. S., MCDONALD, P. T., FULTON P. J., SHAW, N. J., CORLEY, W. F., BRODBECK, J. C.

2006: Precision forestry in the Southeast U. S. In: IUFRO precision forestry

symposium, Precision forestry in plantations, seminatural and natural forests,

Stellenbosch 2006. Internetový zdroj:

http://academic.sun.ac.za/forestry/precision/iufro2006.html

WARKOTSCH, W. 2006: Precision forestry today and tomorrow. In: Precision Forestry in

Plantations, Semi-Natural and Natural Forests. Power point presentation in the

International Precision Forestry Symposium, Stellenbosch University, South Africa.

March 5–10, 2006

ZHENG JIAQIANG, ZHOU HONGPING, XU YOULIN, XU LINYUN, 2009. From agricultural

engineering and forestry engineering to biomechinfotronic engineering. Int J Agric &

Biol Eng, 2009; 2(1): 72－78.

Adresa autora:

Prof. Ing. Ján Tuček, CSc.

Technická univerzita vo Zvolene, 960 53 Zvolen,


http://www.eng.auburn.edu/files/file169.pdf


72

NÁVRH VYUŢITÍ GIS PRO MULTIKRITERIÁLNÍ HODNOCENÍ

ŠETRNÝCH PŘIBLIŢOVACÍCH TECHNOLOGIÍ V LESNICTVÍ

DESIGN OF GIS USE FOR MULTICRITERIONAL EVALUATION OF

SENSITIVE LOGGING TECHNOLOGIES IN FORESTRY

MARTIN KLIMÁNEK, MICHAL SYNEK, TOMÁŠ MIKITA

Abstract: The paper presents an application of geoinformation technologies (GITs) for multi-criteria evaluation

at skidding environment friendly timber haulage in forestry. GITs support modeling of timber haulage

technologies using software (GIS), mobile devices (GPS, PDA), digital spatial data (geodata) and spatial

decision support systems (SDSS; frequently included in GIS). Geodata are subsequently used for multi-criteria

or multi-objective evaluation to model access of forest stands or to find least-cost pathways (e.g. skidding

tracks). Factual criteria can be changed using its priority for one and considering forestry management for

another (e.g. economic or special purpose or protected forests). Particular models are tested at The Mendel

University Training Forest Enterprise, especially accuracy and precision of digital terrain modeling to derivate

morphometric characteristics of relief and friction modeling to find optimal forest skidding tracks.

Key words: applied geoinformatics, multi-criteria evaluation, fiction modeling, environment friendly timber

haulage skidding technologies, digital terrain model

1. MODELOVÁNÍ PŘIBLIŢOVACÍCH TECHNOLOGIÍ V LESNICTVÍ

Při modelování zpřístupnění lesů se historicky uplatňovaly dva přístupy. První přístup

je zaloţen na řešeních pro modelové podmínky, které jsou všeobecně platné pro všechny

situace, tedy jsou zaloţené na deduktivních nebo tzv. teoretických modelech. Postupy se snaţí

vytvořit model všeobecné platnosti, který je nezávislý na pozorovaných reálných podmínkách

jakéhokoliv území. Hledají všeobecně platné vztahy mezi určovaným parametrem systému

(hustota cest, rozestup cest) a proměnnými (kritérii), které ovlivňují tento parametr (operační

náklady, náklady na výstavbu cest, atd.). Modely jsou charakteristické zjednodušováním

reálných podmínek a platí jen pro zjednodušené předpoklady.

Druhý přístup prezentuje řešení, která vycházejí z reálných podmínek. Závěry jsou

uváděny pro skutečné podmínky definované vlastnostmi terénu. Rozvoj hardwarových a

softwarových prostředků, zdokonalování prostředků pro řízení báze dat, komerčních

geografických informačních systémů (GIS) a zavedení digitálních modelů terénu (DMT)

usnadnilo modelování reálných podmínek a tato řešení převládla (ARUGA ET AL. 2005).

Vyuţití nástrojů GIS bylo tedy dalším pokračováním vývoje v této oblasti. Standardní

moduly GIS často nedokáţou řešit specifické problémy spojené se zpřístupňováním porostu a

plánováním těţebně dopravního procesu, ale umoţňují začlenění nových modulů vytvořených

v běţných programovacích jazycích nebo ve vlastních vnitřních programovacích jazycích a

jejich pouţití pro řešení specifických problémů (viz např. PACOLA ET AL. 1997, TUČEK A

SUCHOMEL 2003).

Samostatnou skupinou metod a postupů jsou modely pro automatizovanou lokalizaci

lesních cest pro porosty dosud nezpřístupněné. Ty jsou většinou zaloţené na ekonomickém

vyhodnocení jejich návrhu. Nejčastěji pouţívané parametry posouzení vhodnosti jednotlivých

alternativních návrhů jsou: náklady, zisk, průměrná přibliţovací vzdálenost a exploatační

index. Hledání optimální sítě cest pro oblasti doposud nezpřístupněné patří k důleţitým

lesnickým otázkám a existuje mnoho přístupů a metod. Principiálně odlišným podtypem

těchto modelů jsou modely lokalizující cestu mezi dvěma body. Zde se nejčastěji vyuţívají

73

algoritmy teorie grafů a frikční analýzy pro vyhledání nejkratší cesty nebo trasy nejmenších

nákladů (CONTRERAS AND CHUNG 2006).

1.1. Digitální modely terénu

Základním podkladem pro optimalizaci procesu přibliţování dřevní hmoty v členitém

terénu jsou podrobné údaje o reliéfu území. V prostředí GIS je reliéf nejčastěji reprezentován

v podobě DMT, vzniklých pomocí interpolačních metod z různých datových zdrojů. DMT

představují interpretaci skutečného terénu určitého území v digitální podobě, v různých

datových reprezentacích a jsou zdrojem základních přesných numerických (morfometrických)

dat o území a vhodným nástrojem k jeho názornému představení (KLIMÁNEK 2006). Digitální

podstata dat DMT (zejména v rastrové podobě) pak umoţňuje nad deriváty DMT provádět

další rozmanité statistické analýzy (KOLEJKA ET AL. 2009).

Přesnost DMT je pro území ČR dána přesností pouţitých výškopisných dat.

V současnosti jsou stále dosti rozšířeným zdrojem dat vrstevnice Základní báze geografických

dat ČR (ZABAGED). Zcela nové moţnosti, především s ohledem na kvalitu a přesnost

zdrojových dat, poskytuje rychle se rozvíjející letecké laserové skenování (LLS). Metody LLS

jsou zaloţeny na určování geocentrických souřadnic bodů na zemském povrchu metodou

prostorového rajonu, kdy počátek rajonu je dán polohou „ohniska“ leteckého laserového

skeneru, určenou pomocí diferenciální GPS v daném souřadnicovém referenčním systému

(zpravidla WGS-84). Vzdálenost pozemního bodu od „ohniska“ skeneru je vypočítána z času

uplynulého mezi vysláním a přijetím odraţeného laserového paprsku (BRÁZDIL 2009).

S přihlédnutím k fyzikálním vlastnostem laserového paprsku, jeho odrazivost od

různých materiálů a s ohledem na poţadované kvalitativní parametry výsledných

výškopisných produktů, navrhuje se provádět LLS maximálně ze střední výšky 1500 m nad

terénem, kdy lze reálně dosáhnout hustoty měření aţ 1 bod na 1 m2. Dalším důleţitým

předpokladem pro dosaţení kvalitní zdrojové databáze výškových bodů je provádění LLS

převáţně v mimovegetačním období, aby laserové paprsky v maximální míře pronikaly

vegetací k zemskému povrchu (BRÁZDIL 2009).

Metoda LLS umoţňuje rychlé a zároveň přesné pořízení velkého objemu dat

v krátkém časovém intervalu a přináší oproti datům ZABAGED několikanásobně vyšší

přesnost ve výškopisu a zároveň zachycuje relativně podrobně a pravidelně detaily reliéfu i

v místech pod lesním porostem. Vlivem zapojení lesních porostů však přesto zůstává

mnoţství odraţených bodů reliéfu nedostatečné pro zachycení malých detailů, jako jsou

pařezy či skalní výchozy, jeţ jsou v některých lokalitách limitním faktorem pro vyuţití

některých těţebních technologií (CIBULKA A MIKITA 2010).

1.2. Metody hodnocení a terénní typizace

Pouţívané metody lze rozdělit na několik směrů:

práce zaměřené na problematiku nákladů na operace a jejich hodnocení,

práce analyzující vztahy podmínek, činnosti a výkonnosti různých technologií, stejně jako

i jednotlivých zařízení,

práce zaměřené na simulaci činností zařízení v různých podmínkách,

práce zaměřené na sbírání vstupních informací o prostředí a činnosti strojů,

práce zabývající se vztahem mezi umístěním cest a odvozních míst a efektivitou a

výkonností zařízení a technologií,

práce zaměřené na hodnocení a optimalizaci technologií v různých podmínkách.

Nedílnou součástí hodnocení je terénní typizace, protoţe terén jako neměnný činitel

má stálý vliv na výrobní podmínky a výrobní proces se mu musí přizpůsobit. Terénní

podmínky charakteristické pro určité výrobní postupy jsou vymezené technologickou typizací

porostů a pracovišť, stejně jako klasifikací lesních terénů (MODRÝ AND SIMANOV 2002).

74

Přirozeným vyústěním vývoje jsou pokusy o skloubení dosud uváděných přístupů do

uceleného řešení. Zatím nejkomplexnější řešení spojení problematiky zpřístupňování lesů a

optimalizací těţebně-dopravních technologií zpracovali TUČEK A SUCHOMEL (2003). Hlavní

východisko v přístupu autorů k navrhování či hodnocení rozmístění lesních cest je

provázanost na těţebně dopravní technologie anebo prioritní vliv technologických poţadavků

na lokalizaci lesních cest. Hlavní tematické okruhy k dané problematice jsou dle autorů:

Stanovení „optimální“ nebo „potřebné“ hustoty, resp. délky lesní dopravní sítě pro dané

terénní podmínky, pouţívané technické prostředky nebo technologie a plánovaná

hospodářská opatření.

Návrh automatizovaného systému pro lokalizaci lesních cest, který umoţní dosáhnout

celkové parametry cestní sítě uvedené v předchozím bodě, případně splnit i další

stanovená kriteria, např. dosáhnout určitou průměrnou a nepřekročit stanovenou

maximální přibliţovací vzdálenost.

Předběţné technologické ale i hlavně environmentální hodnocení nových úseků cest v

konkrétních terénních a hospodářských podmínkách. Pouţívá se při tom porovnávání více

alternativ lokalizace doplňujících cest k existujícím. Pro kaţdou variantu se vyhodnotí

jednak souhrnné parametry sítě cest (teoretický rozestup, hustota apod.) a zároveň se

posoudí hodnoty dosaţených průměrných a maximálních přibliţovacích vzdáleností

celkově, stejně jako jednotlivé jednotky obhospodařování lesa, výkonnost a efektivnost

předpokládaných technologií a prostředků, vlivy na přírodní prostředí, rizika sesuvů půdy,

atd.

Analýza kritérií ovlivňujících náklady, efektivitu a vlivy jednotlivých variant těţebně-

dopravních technologií stejně jako prostředků a metod pro jejich modelování a hodnocení.

Limitujícími faktory pro volbu těţební technologie jsou kromě sklonu svahu také

půdní poměry. Dlouhodobě pouţívanou metodou terénní typizace dle vhodnosti pro těţební

technologie byla terénní klasifikace, která zohledňuje nejen limitní sklon terénu, ale také

půdní poměry vyjádřené v podobě edafické kategorie, pro všechny základní těţební a

přibliţovací technologie (SIMANOV ET AL. 1993). Tato klasifikace je však jiţ zastaralá a

technické parametry těţebně-dopravních strojů se do současnosti v mnoha ohledech změnily

(ULRICH 2007).

1.3. Experimentální území

Experimentální část byla realizována na území ŠLP Masarykův les Křtiny (ŠLP

Křtiny) za pouţití SW produktu ESRI ArcGIS Desktop 10. Delimitace pouţití těţebně

dopravních strojů v prostředí GIS byla provedena za pomoci DMT v kombinaci s daty

Oblastních plánů rozvoje lesa (OPRL), konkrétně s datovou vrstvou lesnické typologie. DMT

byl doplněn o další geodata – terénní hrany, skalní výchozy a v našem případě i specifika

krasových oblastí (CHKO Moravský kras) jako jsou závrty. Tato geodata byla společně s

terénní verifikací integrována do geodatabáze a DMT byl vytvořen pomocí nástroje Topo To

Raster. Kvalita výsledného DMT byla ověřena pomocí sítě kontrolních bodů (minimalizací

hodnoty střední kvadratické chyby).

Území ŠLP Křtiny se vyznačuje hustou sítí lesních cest pro odvoz dřevní hmoty

nutnou pro přírodě blízké lesní hospodaření. Přibliţování dříví k těmto odvozním cestám by

mělo probíhat pomocí vhodné technologie převáţně po dočasných přibliţovacích linkách, na

nichţ nedochází ke strţení půdního krytu a ke vzniku eroze. Limitujícími faktory pro volbu

technologie jsou především sklon svahu a půdní typ v dané lokalitě. Kritický sklon terénu

signalizuje riziko poškození lesní půdy těţebně-dopravní erozí. Je to takový sklon terénu v

souvislosti s půdním typem a sezónní nasyceností půdních horizontů vodou, při kterém je

pouţití kolové techniky nepřiměřeně riskantní z hlediska potenciální těţebně-dopravní eroze,

75

a to i kdyţ nemusí být vyčerpána svahová dostupnost prostředku, který by jinak příslušné

sklonové kategorii vyhovoval.

Proces terénní typizace je zaloţen na kombinaci kategorií sklonu s edafickými

kategoriemi. Výpočet sklonitosti na základě DMT patří mezi základní morfometrické analýzy

a je standardním nástrojem rastrových GIS. Reklasifikací sklonů do 5 kategorií (ULRICH

2007) dle dostupnosti pro těţební techniku a jejich kombinací s edafickými kategoriemi

vznikne mapa terénních typů. Na základě této typizace je potom moţné definovat jak

přibliţovací technologii, tak směr přibliţování (všemi směry, po spádnici).

Kromě delimitace lesních porostů umoţňuje GIS také optimalizaci umístění

přibliţovacích linek pro definované technologie. Modelování nejoptimálnějších tras (tzv.

least-cost pathways) je prováděno za pomoci tzv. frikčních povrchů, kdy kaţdé buňce rastru je

přiřazena hodnota nákladů (odporu) nutných pro její přechod (např. menší sklon a stabilní

půda je výhodnější neţ velký sklon a podmáčená lokalita). Nejvhodnější trasa je vybrána na

základě celkových nejlevnějších nákladů od výchozího bodu (např. místo těţby) po cílový

bod (např. odvozní cesta).

Pro všechny lesní porosty zařazené do dané technologické typizace byly vytvořeny

frikční povrchy pro pohyb technologií (viz Obr. 1 a Obr. 2). Nástrojem Cost Distance byl

vytvořen frikční povrch nákladů z míst těţeb (mýtní porosty na ŠLP Křtiny s nejvyšší

prioritou těţby – převzato z digitálních podkladů lesního hospodářského plánu) k nejbliţší

odvozní cestě. Nástrojem Cost Path byly finálně generovány vyváţecí linky z míst těţeb k

nejbliţším odvozním cestám při akceptování všech limitů terénu, půdy i dané technologie.

Obr. 1: Mapa přibliţování dříví harvestorem a vyváţecím traktorem na ŠLP Křtiny

76

Obr. 2: Mapa přibliţování dříví lanovkovými systémy na ŠLP Křtiny

Modelování přibliţovacích tras a jejich vzdáleností je moţné povaţovat za případ

kartografického modelování. Prostředím, ve kterém toto lze úspěšně aplikovat je mapová

algebra GIS, která vyuţívá jako základní zdroj informací rastrový digitální model terénu. S

ohledem na povahu a sloţitost problému musí být standardní nástroje mapové algebry, ale i

analýzy vzdáleností, modelů terénu a analýz viditelnosti implementované s vyuţitím

programovacího jazyka (např. Python), který se pouţije i na dotvoření specifických utilit,

které systém standardně neposkytuje (tzv. Macro Modeler).

1.4 Návrh metodiky multikriteriálního hodnocení

Na základě výše uvedených faktů a publikovaných prací je naší snahou vytvořit

dynamický univerzální systém v prostředí GIS, který by umoţňoval multikriteriální

hodnocení, včetně statistického zpracování dat a jejich grafické prezentace ve formě

mapových výstupů. Pouţité vstupní parametry jsou tyto:

Terénní podmínky: sklonitost, tvar reliéfu, výskyt překáţek

Půdní vlastnosti: únosnost, erodibilita

Klimatická data: doba zámrzu, doba sněhové pokrývky, tepelný index

Porostní charakteristiky: dřevinné sloţení, hmotnatost porostu, hustota porostu

Parametry technologií: svahová dostupnost, měrný tlak ve stopě, světlost, přibliţovací

vzdálenost a směr přibliţování

U všech parametrů je testována a následně stanovena jejich statistická významnost pro

volbu šetrné přibliţovací technologie. Statisticky významným veličinám budou přiřazeny

váhy podle významnosti jejich vlivu na výběr konkrétní přibliţovací technologie. V současné

době probíhá ověřování tohoto modelu na experimentálním území.

77

2. ZÁVĚR

Kritéria hodnocení variant šetrných přibliţovacích technologií a jejich priority je

moţné měnit, resp. uspořádat podle povahy řešeného území (hospodářský les, les zvláštního

určení, les ochranný), předpokládaných technologií, pouţitých prostředků apod. U

problematiky kriterií pro potřeby hodnocení variant těţebně-dopravních technologií lze

hodnotit zejména tato základní kriteria: rizikovost technologie, energetickou náročnost

technologie, přímé náklady, pracnost a spotřeba pohonných hmot. V případě pouţití metody

multikriteriálního hodnocení se k uvedeným kriteriím přidávají ještě riziko vzniku úrazu,

poškození a zhutnění půdy a poškození porostu a podrostu.

Nezbytnou nutností je pracovat s digitálním modelem terénu konkrétního území a

popisnými, hospodářskými, údaji uloţenými v GIS. Takový přístup rozšíření GIS o specifické

nástroje systému pro podporu prostorového rozhodování (SDSS) je nejvhodnějším řešením

(FORSBERG ET AL. 2005).

Celá technologie se potom skládá z mobilního GIS řešení pro přípravu a doplnění

lesnických tématických geodat, systému pro podporu prostorového rozhodování a aplikací

umoţňujících sdílení a prezentaci (vizualizaci) geodatabází (viz Obr. 3).

Obr. 3: Vizualizace přibliţovacích linek v prostředí ESRI ArcGIS Desktop

Poděkování

V textu jsou publikovány výsledky, které vznikly za podpory z výzkumného záměru LDF MENDELU v Brně MSM

6215648902 „Les a dřevo – podpora funkčně integrovaného lesního hospodářství a vyuţívání dřeva jako

obnovitelné suroviny“ a projektu NAZV QH71159 „Model multikriteriálního hodnocení šetrných přibliţovacích

technologií“.

78

LITERATURA

ARUGA, K., SESSION, J., MIYATA, E.S. (2005). Forest road design with soil sediment evaluation

using a high-resolution DEM. Journal of Forest Research, vol.10, no.6, p. 471-479.

ISSN 1341-6979.

Brázdil, K. (2009). Projekt tvorby nového výškopisu území České republiky. Geodetický a

kartografický obzor, sv. 55, č. 7, s. 145-151. ISSN 0016-7096.

Cibulka, M., Mikita, T. (2010). Vyuţití laserového skenování pro modelování DMT v lesních

porostech. [CD-ROM]. Praktické vyuţití GIS v lesnictví a zemědělství. ISBN 978-80-

7375-475-4.

CONTRERAS, M., CHUNG, W. (2006). A computer approach to finding an optimal log landing

location and analyzing influencing factors for ground-based timber harvesting.

Canadian Journal of Forest Research, vol. 37, no. 2, p. 276-292. ISSN 1208-6037.

FORSBERG, M., FRISK, M., RÖNNQVISTY, M. (2005). FlowOpt - A Decision Support Tool for

Strategic and Tactical Transportation Planning in Forestry. International Journal of

Forest Engineering, vol. 16, no. 2, p. 101-114. ISSN 0843-5243.

Klimánek, M. (2006). Optimization of digital terrain model for its application in forestry.

Journal of Forest Science, vol. 52, no. 5, p. 233-241. ISSN 1212-4834.

Kolejka, J., Káňa, D., Plšek, V., Klimánek, M., Navrátil, V., Svoboda, J. (2009). Tématické

mapy zaloţené na digitálním modelu reliéfu. Geomorphologia Slovaca et Bohemica,

sv. 9, č. 2, s. 13-27. ISSN 1337-6799.

Modrý, M., Simanov, V. (2002). Terrain properties of selected forest sites in the Jizerské hory

Mts., Czech Republic. Journal of Forest Science, vol. 48, no. 7, p. 310-319. ISSN 1212-

4834.

PACOLA, E., TUČEK, J., MRAČNA, V. (1997). Aplikácia geografických informačných

systémov na sprístupňovanie lesov v horských terénech. Lesnictví – Forestry, vol. 43,

no. 7, p. 318-326. ISSN 0024-1105.

Simanov, V., Macků, J., Popelka, J. (1993). Nový návrh terénní klasifikace a technologické

typizace. Lesnictví – Forestry, roč. 39, č. 10, s. 422-428. ISSN 0024-1105.

Tuček, J., Suchomel, J. (2003). Geoinformatika v sprístupňovaní lesov a optimalizácii

ťaţbovo-dopravných technologií – moţnosti, stav a perspektívy, Zvolen, Technická

univerzita vo Zvolene, 166 s.

Ulrich, R. a kol. (2007). Uplatnění sortimentních technologií. LDF MZLU v Brně, 64 s.

Adresa autorů:

ING. MARTIN KLIMÁNEK, PH.D. a ING. TOMÁŠ MIKITA, PH.D.,

Mendelova univerzita v Brně, Lesnická a dřevařská fakulta, Zemědělská 3, 613 00 Brno, Česká republika, tel.: +

420 545 134 017, e-mail: [email protected]

ING. MICHAL SYNEK,

Ústav pro hospodářskou úpravu lesů Brandýs n. L., pobočka Olomouc, Holická 31c, 772 00 Olomouc, Česká

republika, tel.: +420 588 509 832, e-mail: [email protected]

79

LESNÍCKY GIS – LESNÍCKY INFORMAČNÝ SYSTÉM NOVEJ

GENERÁCIE

FORESTRY GIS: NEW GENERATION INFORMATION SYSTEM ON

FORESTS

JAROSLAV JANKOVIČ, RÓBERT CIBULA, IVAN PÔBIŠ, MATÚŠ KAJBA

Abstract

National Forest Centre (NFC) implements a project named as “Forestry GIS” (ITMS code 26220220015) funded

from the structural funds of EU under the operational programme Research and Development of which the

strategic aim is to lay the basis for re-building of the present day forest management information system (IS) to

qualitatively new IS built on the principles of “Enterprise GIS”. His parts consists of web applications with a rich

variety of functionalities for its users, with the possibility of using many of the GIS functionalities, which are

available only in specialized GIS tools. The solution is based on the following technologies: ArcGIS server 10.0,

MS SQL 2008 + ArcSDE 10, Silverlight 4.0. The system is based on the service-oriented architecture (SOA) and

uses the latest knowledge of application logic in this field.

Keywords:

Forestry geographic information system, Enterprise GIS, Service-Oriented Architecture (SOA), Rich Internet

Application (RIA)

1. ÚVOD

Národné lesnícke centrum (NLC) vo Zvolene v rámci svojej odbornej pôsobnosti

disponuje jedinečnou databázou informácií o lesoch na Slovensku, ktorá sa tvorila niekoľko

desaťročí v procese tvorby lesných hospodárskych plánov a pri rôznych prieskumoch a

výskumoch v lesných ekosystémoch. Na zber, spravovanie, spracovávanie, analýzy a

publikovanie spracovaných výstupov sa v minulosti a často ešte aj dnes, pouţíva veľké

mnoţstvo špecializovaného softvéru a rôznych softvérových aplikácií vyvinutých vo vlastnej

réţii, či externými dodávateľmi. Takýto stav však uţ prestal zodpovedať súčasným

poţiadavkám na komplexný lesnícky informačný systém a preto, na základe dlhoročných

skúseností s vyuţívaním geografických informačných systémov na bývalom Lesníckom

výskumnom ústave, kolektív pracovníkov NLC navrhol a od 1. 9. 2009 rieši projekt

„Lesnícky GIS“ (ITMS kód 26220220015) podporený zo štrukturálnych fondov EÚ v rámci

Operačného programu Výskum a vývoj (OPVaV). Špecifickým cieľom projektu je vybudovať

základy pre kvalitatívne nový lesnícky informačný systém na princípoch „Enterprise GIS“

(Podnikový GIS), umoţňujúci budúce rozširovanie funkcionalít a sluţieb na základe

poţiadaviek pouţívateľov, ktorý postupne nahradí súčasný informačný systém lesného

hospodárstva na NLC a bude komplexným informačným nástrojom pre oblasť vedy

a výskumu, hospodársku prax, decíznu sféru a verejnosť.

Cieľom nášho príspevku je prezentovať základný popis aktuálneho riešenia

Lesníckeho GIS-u a jeho najvýznamnejších funkcionalít, s informáciou o pripravovanom

subsystéme pre lesnú hospodársku evidenciu, z ktorého bude v ţivej prezentácii predstavená

moţnosť on-line editácie informácií o náhodných ťaţbách a moţnosti vyuţívania mobilných

zariadení na zber dát v teréne.

2. STRUČNÝ POPIS AKTUÁLNEHO RIEŠENIA LESNÍCKEHO GIS-U

Pouţité prístupy a technológie

Riešenie Lesníckeho GIS-u je postavené na najmodernejších technológiách (ArcGIS

server 10.0, MS SQL 2008 + ArcSDE 10 a Silverlight 4.0), ktorými NLC disponuje.

80

Poţadované funkcionality a komfortný prístup k údajom boli dosiahnuté uplatnením

najnovších trendov aplikačnej logiky a originálneho know-how riešiteľov. Základom

aktuálneho „webgisového“ riešenia je viacvrstvová aplikácia so servisne orientovanou

architektúrou (SOA) vyuţívajúcou sluţby WCF RIA Services pre dátové sluţby a ArcGIS

Server pre mapové sluţby. Aplikácia pristupuje k údajom centrálnej interoperabilnej

geodatabázy prostredníctvom webových mapových a dátových sluţieb. Funkčnosť systému

budovaného ako „Enterprise GIS“ je zabezpečená orchestráciou jednotlivých sluţieb

poskytujúcich menšiu funkcionalitu do väčšieho celku. Kaţdá sluţba má presne popísané

rozhranie určujúce jej funkcionalitu, ktorú poskytuje. Sluţby sú bezstavové, popísané

pomocou štandardného rozhrania (WSDL – Web Service Definition Language) a komunikujú

prostredníctvom komunikačného protokolu SOAP (Simple Object Access Protocol) alebo

REST (Representational State Transfer). V aplikácii predstavovaného riešenia sa vyuţívajú

sluţby REST, ku ktorým pristupuje tenký klient programovaný v prostredí MS Visual Studio

2010 vyuţívajúci plug-in Microsoftu Silverlight 4.0, umoţňujúci vyuţívať pokročilé funkcie a

interaktivitu s tzv. bohatou internetovou aplikáciou (Rich Internet Application – RIA). Celý

vývoj Lesníckeho GIS-u je realizovaný pracovníkmi NLC.

Pouţité informačné zdroje

Základom centrálnej interoperabilnej geodatabázy Lesníckeho GIS-u sú priestorové

a atribútové dáta z programov starostlivosti o les (donedávna nazývaných lesné hospodárske

plány (LHP)) pre všetky jednotky priestorového rozdelenia lesa (JPRL) na Slovensku

s výnimkou lesných porastov v správe Vojenských lesov a majetkov š. p. Ako topografický

podklad slúţi v aplikácii digitálne mapové dielo NLC porastová mapa a ortofotomapa

z leteckého snímkovania v rokoch 2005 – 2007 (Ortofotomapa EUROSENSE, GEODIS

Slovakia). K nim pristupujú údaje o územnosprávnom členení Slovenska (vrstvy sídiel,

okresov, krajov) a odborné lesnícke vrstvy (lesné hospodárske celky, lesné oblasti, atď.).

Dôleţitým informačným zdrojom sú vrstvy a vybrané dáta katastra nehnuteľností SR (súbory

popisných a geodetických informácií), ktoré má NLC k dispozícii na základe zmluvy

Ministerstva pôdohospodárstva a rozvoja vidieka SR s Geodetickým a kartografickým

ústavom Bratislava). Informačné spektrum Lesníckeho GIS-u ďalej tvoria špecializované

lesnícke registre lesníckych subjektov, obhospodarovateľov lesov, odborných lesných

hospodárov, evidovaných priestupkov, atď. Vzhľadom k otvorenosti systému je moţné

jednoduché dopĺňanie ďalších vrstiev a informácií s lesníckym (resp. podľa poţiadaviek

pouţívateľov aj iným) obsahom, ako to bolo napríklad s vrstvou pralesov Slovenska, ktorá

vznikla v roku 2010 ako výstup z projektu „Ochrana pralesov Slovenska“ realizovaného

občianskym zdruţením FSC Slovensko.

3. FUNKCIONALITY AKTUÁLNEHO RIEŠENIA LESNÍCKEHO GIS-U

Primárnou poţiadavkou na lesnícky informačný systém bol jednoduchý a rýchly

prístup ku všetkým údajom a informáciám o JPRL z platných programov starostlivosti o les

(bývalých LHP) a to ako atribútovým, tak i priestorovým dopytom prostredníctvom

interaktívnej webovej aplikácie. Pri získavaní informácií o lesných porastoch poskytuje

Lesnícky GIS pouţívateľom viacero unikátnych funkcionalít. Obsahuje napr. sofistikovaný

filter, ktorý umoţňuje vyhľadávať JPRL podľa príslušného územia (kraja, okresu,

katastrálneho územia, lesného hospodárskeho celku) a podrobných informácií o poraste

(drevinové zloţenie, vek). Umoţňuje uskutočniť hromadný priestorový výber JPRL kreslením

bodu, línie, obdĺţnika a polygónu na obrazovke a tento výber následne rozširovať, resp.

redukovať (Obrázok 1). K vybranému zoznamu JPRL je moţné získať pre zvolenú tému

súhrnné informácie ako to ilustruje obrázok 2.

81

Systém má voľne prístupnú časť so základnými informáciami o lesných porastoch

a vybranými GIS funkcionalitami, ktorú môţe vyuţívať široká verejnosť (kaţdý kto má

prístup na internet). V plnej funkcionalite je Lesnícky GIS prístupný po autentifikácii

a v súčasnosti ho okrem pracovníkov NLC vyuţívajú pracovníci MPRV SR a špecializovanej

štátnej správy (Krajské a Obvodné lesné úrady). Záujem o jeho vyuţívanie prejavili aj Lesy

SR š. p. a viaceré ďalšie štátne inštitúcie.

Obr. 1 Priestorový výber skupiny JPRL uskutočnený pouţívateľom s informáciou o drevinovom zloţení

konkrétneho porastu.

82

Obr. 2: Súhrnné informácie pre skupinu JPRL identifikovanú priestorovým výberom.

Východiskom pre tvorbu funkcionalít Lesníckeho GIS-u bola analýza poţiadaviek

potenciálnych pouţívateľov. Z analýzy poţiadaviek pracovníkov špecializovanej štátnej

správy vyplynulo, ţe pre ich kaţdodennú činnosť je mimoriadne dôleţité vyuţívanie

lesníckych“ priestorových informácií o JPRL v kombinácii s rýchlym a komfortným

prístupom k informáciám katastra nehnuteľností (KN). Pre zabezpečenie tejto poţiadavky bol

vytvorený modul RIPKA (Rýchle Informácie Podľa KAtastra), ktorý umoţňuje na zvolenom

topografickom podklade veľmi rýchle vyhľadávanie informácií o vlastníctve parciel KN („C“

a „E“) podľa názvu firmy, priezviska a mena vlastníka, IČO, resp. čísla listu vlastníctva,

s moţnosťou ich okamţitého zobrazenia (Obrázok 3).

83

Obr. 3 Okno modulu RIPKA – informácie o parcelách zvoleného vlastníka (NLC) s moţnosťou ich okamţitého

zobrazenia.

Informácie o vlastníckych pomeroch je moţné získať aj na základe priestorového

dopytu a výber parciel moţno urobiť podobne ako v prípade JPRL aj interaktívne

nakresleným prvkom – pomocou línie, alebo polygónu. Pre ľahšiu navigáciu v priestore

systém umoţňuje jednoduché a rýchle vyhľadanie záujmového územia (kraja, okresu,

katastrálneho územia, lesného hospodárskeho celku, obce/mesta). Aplikácia navyše poskytuje

pouţívateľovi geoprocesné sluţby, ktoré pre zvolenú JPRL poskytnú informácie

o čiastkových výmerách dotknutých parciel KN („C“ a “E“), získaných prekrytím JPRL a

vrstvy KN s okamţitou informáciou o vlastníkoch dotknutých parciel (Obrázok 4). Rovnaké

informácie pre ľubovoľné parcely je moţné získať aj pre interaktívne nakreslený polygón

(Obrázok 5). Takéto funkcionality pri poskytovaní informácií z Katastra nehnuteľností SR

dnes neposkytuje ţiadna iná webová aplikácia.

Keďţe obmedzený rozsah príspevku neumoţňuje podrobne popísať všetky

funkcionality a moţnosti Lesníckeho GIS-u odporúčame záujemcom o ďalšie informácie

navštíviť webovú adresu http://lvu.nlcsk.org/lgis/video/, kde sa nachádza video s ukáţkou

aktuálnych funkcionalít systému.

http://lvu.nlcsk.org/lgis/video/

84

Obr. 4 Výsledok geoprocesnej sluţby – informácia o čiastkových výmerách dotknutých parciel „E“ KN, získaná

prekrytím vybranej JPRL a vrstvy KN – na podklade ortofotomapy.

Obr. 5 Výsledok geoprocesnej sluţby pre interaktívne nakreslený polygón – informácia o čiastkových výmerách

dotknutých parciel „C“ KN, získaná prekrytím na obrazovke nakresleného polygónu a vrstvy KN – bez pouţitia

podkladovej mapy.

85

4. ZÁVER

Lesnícky GIS predstavuje moderný odborný informačný systém. V podmienkach

Slovenska je prvým komplexnejším webovým geografickým informačným systémom

s celoslovenskými informáciami o lesných porastoch a vlastníctve parciel, zaloţeným

na servisne orientovanej architektúre Enterprise GIS vyvinutým štátnou organizáciou. Je to

otvorené riešenie, ktoré bude kontinuálne dopĺňané o ďalšie funkcionality podľa poţiadaviek

pouţívateľov. Aktuálne NLC vyvíja subsystém pre lesnú hospodársku evidenciu (súhrn

údajov o stave lesa, realizácii plánovaných hospodárskych opatrení, neplánovaných

činnostiach a opatreniach vykonaných pri hospodárení v lesoch), ktorého hlavným cieľom je

túto činnosť zjednodušiť a významne zefektívniť.

Ďalšiu veľkú perspektívu pre racionalizáciu prác s centrálnymi dátami vidíme

v uplatnení sa mobilných geoinformačných technológií, ako prirodzenej súčasti riešení

zaloţených na Enterprise GIS. Za lastovičku v tejto oblasti moţno označiť aktuálne

pripravovanú sluţbu Lesníckeho GIS-u, ktorá zabezpečí disponibilitu dát o aktuálnom stave

JPRL na zjednodušenom topografickom podklade pre technológiu ArcGIS mobile. To

zabezpečí dostupnosť publikovaných dát pre pouţívateľov ako v reţime „On-line“, tak aj

v reţime „Off-line“ a pre široké spektrum operačných systémov a hardvéru (napr. mobilný

telefón, PDA, Notebook a pod.).

Na základe vyššie uvedeného moţno konštatovať, ţe Lesnícky GIS je „univerzálnym

prototypom“ riešenia pre získavanie, správu a poskytovanie priestorových informácií

celoštátneho rozsahu, ktoré je moţné aplikovať v mnohých ďalších oblastiach

(poľnohospodárstvo, ţivotné prostredie, krajinárstvo, kataster, atď.). O jeho kvalite

a originálnych prístupoch riešiteľov svedčí aj skutočnosť, ţe prototyp riešenia získal v roku

2010 najvyššie ocenenie v kategórii „Nové sluţby“ na medzinárodnom kongrese ITAPA 2010

(Informačné technológie a verejná správa) (http://www.itapa.sk/vitazne-projekty-sutaze-cena-

itapa-2010/).

LITERATÚRA

CIBULA, R., JANKOVIČ, J., PÔBIŠ I, KAJBA, M. (2010): Riešenie webových aplikácií a

sluţieb pre poskytovanie údajov z geodatabáz na NLC. In: Zborník príspevkov 6.

ročníka konferencie Enviro-i-fórum 2010, 8. – 9. jún 2010, Technická univerzita,

Zvolen. Banská Bystrica, Slovenská agentúra ţivotného prostredia, Centrum

environmentálnej informatiky, s. 93-97, ISBN 978-80-88850-96-0.

CIBULA, R., JANKOVIČ, J., KAJBA, M. (2011): Zobrazovanie parciel a informácií katastra

nehnuteľností webovými aplikáciami – porovnanie existujúcich riešení na Slovensku a

v Čechách [Visualization of parcels and cadastral information in web applications –

comparison of the existing solutions in Slovakia and the Czech Republic]. In:

Kartografia a geoinformatika vo svetle dneška: Zborník referátov 19. kartografickej

konferencie, Bratislava 8. – 9. 9. 2011, Kartografická spoločnosť Slovenskej

spoločnosti. s. 49-56, ISBN 978-80-89060-19-1.

Príspevok vznikol ako súčasť riešenia projektu „Lesnícky GIS“

(ITMS kód projektu 26220220015) podporeného v rámci

operačného programu Výskum a vývoj zo štrukturálnych fondov EÚ.

Adresa autorov:

Jankovič, Jaroslav, Ing., CSc., [email protected], Cibula, Róbert, RNDr., [email protected], Pôbiš, Ivan, Ing.,

[email protected], Kajba, Matúš, Mgr., [email protected],

Národné lesnícke centrum, T. G .Masaryka 22, 960 92 Zvolen

http://www.itapa.sk/vitazne-projekty-sutaze-cena-itapa-2010/

http://www.itapa.sk/vitazne-projekty-sutaze-cena-itapa-2010/





86

LOKALIZÁCIA A GRAFICKÁ EVIDENCIA NÁHODNÝCH ŤAŢIEB

PROSTREDNÍCTVOM GPS VO VLM SR, Š.P. PLIEŠOVCE

LOCATION AND GRAFICAL EVIDENCE OF INCIDENTAL FELLING

WITH USE OF GPS IN VLM STATE ENTERPRISE PLIEŠOVCE)

MIROSLAV ČONGRÁDY

Abstract: Témou príspevku je „Lokalizácia a grafická evidencia náhodných ťaţieb prostredníctvom GPS vo

Vojenských lesoch a majetkoch SR, š.p. Pliešovce“ je zameraný na lokalitu LC Sklené. Vzniknutá kalamitná

situácia je následkom snehových polomov z rokov 2006 – 2007 a následným rozmnoţením lykoţrúta

smrekového v teplom období rokov 2007 – 2008. V apríli 2008 došlo k lokalizácii ohnísk fyzickým zameraním

polygónov prostredníctvom GPS a následnému grafickému spracovaniu údajov.

Príspevok predstavuje aplikáciu metód precízneho lesníctva v praxi, chronológiu postupov získavania,

spracovania a publikovania informácií v geografickom informačnom systéme Vojenských lesov a majetkov SR,

š.p. Pliešovce. Poukazuje na uplatňovanie daných metód precízneho lesníctva personálom podniku, vyuţívanie

progresívnych technických prostriedkov a integrovanie dátových zdrojov v jednotlivých subsystémoch

informačnej infraštruktúry.

Key words: Differencial Global Positioning System, Evidence of Timber, Integrated Technical Information

System, WebGeographic Information System.

Lesný celok Sklené (Kremnické vrchy) v okrese Turčianske Teplice patrí pod

organizačnú jednotku Vojenských lesov a majetkov SR, š.p. Pliešovce, Správa lesov

Pliešovce, ktorý hospodári na výmere 2720 ha. 437 ha predstavujú satelitné objekty a 2283 ha

samotné Sklené s prevahou ihličnatých smrekových porastov.

Podkôrnika napádajúceho porasty v tejto lokalite sa darilo aţ do roku 2006 udrţať

v základnom stave. Polomy po snehových kalamitách z rokov 2006 a 2007 vytvorili ideálne

podmienky pre rozmnoţovanie lykoţrúta smrekového. V rekordne teplých obdobiach rokov

2007 – 2008 došlo k jeho rapídnemu premnoţeniu a začal napádať aj porasty v ktorých sa

predtým nevyskytoval, resp. sa vyskytoval len ojedinele.

LOS Banská Štiavnica na jar roku 2008 konštatovala stav podkôrnikovej kalamity

nasledovne: „Percento poškodenia smrekových porastov lykoţrútom smrekovým v LC Sklené

treba rozdeliť na dve, územne oddelené časti. Prvou časťou je lesný obvod Rovná Hora (28 %

výmery LC), kde plocha poškodených smrekových porastov vo veku nad 50 rokov činí 27 %

z výmery (plochy) všetkých ihličnatých porastov nad 50 rokov veku. Pritom jednotlivé

porasty sú poškodené v rozsahu 5 – 10 % svojej výmery. Druhou časťou, omnoho viac

poškodenou, sú lesné obvody Langrund a Rovná Dolina (72 % výmery LC). Plocha

podkôrnikom poškodených smrekových porastov vo veku nad 50 rokov činí 25 % z celkovej

výmery smrekových porastov vo veku nad 50 rokov, ale poškodenie v jednotlivých porastoch

je súvislejšie v rozmedzí 20 – 45 % výmery jednotlivých poškodených porastov a poškodenie

veľmi silnej intenzity je sústredené v menšom areáli. Navrhnuté opatrenia na zabránenie

šírenia lykoţrúta v roku 2008 boli zostavené v nasledovnej skladbe: ťaţba napadnutých

stromov, monitoring početnosti lykoţrúta odchytom do feromónových lapačov, chemická

asanácia vyťaţeného dreva, uhadzovanie a spaľovanie haluziny, drvenie haluziny frézou,

pozemná aplikácia biopreparátu BoVeril na báze Beauveria bassiana, letecký postrek.“

87

1. LOKALIZÁCIA

Začiatkom apríla 2008 sme vykonali prvotnú lokalizáciu ohnísk napadnutých

podkôrnym hmyzom zameraním polygónov ohnísk mnoţinou lomových bodov s pouţitím

metódy DGPS. (Obrázok1, 2)

Metóda pre určenie polohy mnoţiny lomových bodov je zaloţená na meraní

vzdialenosti od GPS prijímača umiestneného na zemi. Vzdialenosť kaţdého satelitu, ktorý je

pre prijímač GPS viditeľný je vypočítaná samotným prijímačom GPS. Základnou myšlienkou

zistenia polohy je poznanie vzdialenosti medzi lomovým bodom (pozorovateľom) a troma

bodmi – satelitmi, kedy dokáţeme určiť relatívnu polohu lomového bodu vzhľadom na tieto

satelity. Zo vzdialenosti satelitu vieme určiť, ţe poloha GPS prijímača sa musí nachádzať na

povrchu imaginárnej gule, ktorej stred tvorí práve satelit GPS troch imaginárnych guľových

povrchov určime polohu GPS prijímača. Na výpočet vzdialenosti jednotlivých satelitov sa

pouţíva veľmi presný časový údaj. Z toho vyplýva, ţe na to, aby sme mohli určiť polohu

objektu musíme riešiť rovnicu so štyrmi neznámymi, ktoré tvoria polohy troch satelitov a čas

za ktorý dorazí signál na zem. Predmetom polohy merania boli lomové body, ktorých poloha

bola zisťovaná prijímačom GPS. Pre zvýšenie presnosti merania a eliminovanie chýb sme

pouţili metódu diferenciálneho určovania polohy DGPS.

Pouţitá metóda merania diferenčného GPS (DGPS) je metóda, ktorá vyuţíva meranie

dvoma prijímačmi. Metóda merania DGPS je jedinou geodetickou aplikáciou GPS merania,

ktorá vyuţíva nie fázové, ale výlučne kódové meranie. Metóda je zaloţená na skutočnosti, ţe

chyby meraných zdanlivých vzdialeností sú silne korelované pre nie príliš vzdialené

prijímače. Umiestnením jedného z prijímačov na bode so známymi súradnicami môţeme

chyby zdanlivých vzdialeností vypočítať a odovzdať ich druhému prijímaču. Pri uváţení

týchto korekcií vzrastie presnosť určenia polohy druhým prijímačom na úroveň, ktorá je

pouţiteľná pre mapovanie v stredných a veľkých mierkach.

Pouţitým prijímačom pre meranie uvedenou metódou bol prijímač Trimble

GeoExplorer typ GeoXH. [Obrázok1] Konkrétne ide o viackanálový (12 kanálový)

dvojfrekvenčný GPS prijímač. Prenosná stanica GeoExplorer typ GeoXH pozostávala z

prístroja v hermeticky zapuzdrenom obale s LCD displejom. Druhým prijímačom bola

stabilizovaná referenčná stanica umiestnená v meranej lokalite (sieť georeferenčných staníc

VLM SR) na známom bode, ktorá pozostávala z prístroja Trimble NET RS a antény Trimble

Zephyr Geodetic 2. S uvedenou zostavou bol moţný statický, kinematický a staticko-

kinematický mód merania.

Uvedenou metódou DGPS merania a pouţitými typmi prijímačov, boli v období od

apríla 2008 do konca roka 2010 v reálnom priestore rekognoskované a následne merané

súradnice mnoţín lomových bodov. Vyrovnaním (korekciou) merania GPS a transformáciou

do JTSK boli získané informácie o polohe lomových bodov s presnosťou mxy = 0,20 m.

V lokalite LC Sklené za uvedené obdobie bolo personálom VLM SR takto

nameraných 482 polygónov plôch po náhodných ťaţbách, ktoré po korelácii aplikáciou

Pathfinder Office [Obrázok 2] exportujeme do GIS databázy a publikujeme na ITIS portáli

VLM SR, kde sú prístupné uţívateľom prostredníctvom aplikácie WebGIS. Publikovanie

grafickej evidencie v aplikácii WebGIS predstavuje komfort v bilancovaní plôch

v postihnutých porastoch bez ohľadu na to ako a kedy jednotlivé plochy vznikali. V rámci

celého obhospodarovaného územia VLM SR evidujeme za dané obdobie 1929 polygónov

plôch po ťaţbách s atribútmi organizačného členenia, hospodárskeho členenia, mesiac a rok

vzniku plochy, výmera, škodlivý činiteľ a druh prevedenej ťaţby.

88

2. EVIDENCIA VYŤAŢENÉHO DREVA – EVD

Obr. 7 Pracovník pri meraní pomocou príjimača Trimble GeoXH

Obr. 8 Korelácia pomocou aplikácie Pathfinder Office

89

V roku 2004 VLM SR, š.p. Pliešovce ako prvý na Slovensku spustili projekt Evidencia

vyťaţeného dreva. Cieľom projektu bola implementácia jednoznačného označovania drevnej

hmoty na odvozných miestach, zber informácii o objeme a kvalite uskladnenej drevnej hmoty

a zaznamenanie jej pohybov medzi jednotlivými lokalitami. Do júna 2005 sa tento projekt

úspešne implementoval na všetkých organizačných jednotkách v rámci pôsobnosti VLM SR,

š.p. Pliešovce a vytvorila sa nová informačná infraštruktúra zberu mobilných dát.

Základom aplikovania projektu bolo vybavenie terénnych pracovníkov (lesníkov)

potrebnými technickými a materiálovými prostriedkami. Technické zariadenie na zber dát

sme zvolili PDA TimbaTec, ktoré podľa medzinárodnej normy IEC 60529 zodpovedá stupňu

krytia IP 67 (ingress protection 67) a je kompaktným zariadením s integrovanou BAR Code

čítačkou a potrebným operačným systémom pre zavedenie aplikácie EVD vhodné pre prácu v

teréne. Pre označovanie drevnej hmoty sa pouţil systém Signumat a certifikované plastové

štítky od firmy Latschbacher. Základným predpokladom evidovania drevnej hmoty je

jedinečné označenie kaţdého výrezu a rovnane plastovým štítkom s čiarovým kódom

a evidencia tohto identifikátora v PDA aplikácii EVD s atribútmi drevina, sortiment, akosť,

škodlivý činiteľ, druh ťaţby, spôsob ťaţby, dĺţka, priemer, objem, pracovná skupina

a lokalizácia odvozného miesta. Túto komplexnú informáciu pod hlavičkou JPRL odosielajú

terénni pracovníci vţdy v momente zaznamenania akéhokoľvek pohybu na lokalite

prostredníctvom paketových dát (GPRS, EDGE) na server v rámci informačnej infraštruktúry

VLM SR. Spolu s evidenciou ťaţby odosielajú aj súbory dodacích listov (preukaz o pôvode

dreva) a informáciu o aktuálnej zásobe na danej lokalite. Za back office v tomto prípade

povaţujeme informácie o aktuálnych objemoch ťaţieb, odvoze a zásobách v reálnom čase.

Takto získané informácie sú jednoduché, hodnoverné, vţdy z jedného zdroja pre všetky

zloţky riadenia pričom nepredstavujú len kvantitatívny, ale hlavne kvalitatívny aspekt a sú

publikované uţívateľom prostredníctvom webovej aplikácie EVD.NET. [Obrázok 3]

Obr. 9 Aplikácia EVD.NET so zobrazeným výberom prevedených ťaţieb za sledované obdobie

90

3. ITIS, WEBGIS

ITISTM

– integrovaný technický informačný systém je portálom v informačnej

infraštruktúre postavený na webovom rozhraní, ktorý slúţi pre prístup k profesným

aplikáciám a údajom alfanumerického a grafického charakteru, uloţených v jednotnej

databáze (Oracle10g). Prístup je autorizovaný a moţný len z MPLS VPN (virtuálna privátna

sieť na báze MultiProtocol Label Switching) VLM SR. Tento spôsob predstavuje vyspelé

komunikačné riešenie zaloţené na kvalite, rýchlosti a bezpečnosti prenášaných údajov

s packet loss garanciou (garancia straty paketov) pre mission-critical aplikácie (databázy,

CRM, SAP).

WebGIS – geografický informačný systém prístupný cez webové rozhranie (protokol

http), je jedným z modulov integrovaného technického informačného systému (ITISTM

). Je

zaloţený na produkte GeoMedia WEB MAP, ktorý vyuţíva najnovšie štandardy a technológie

aplikácií typu klient – server a umoţňuje prístup ku GIS dátam pomocou sieťových aplikácií.

Je optimalizovaný pre prístup väčšieho počtu pouţívateľov a v súčasnosti má v rámci

organizačnej štruktúry VLM SR 212 aktívnych pouţívateľov. Umoţňuje základnú prácu

s geografickými údajmi, mapou, zapínanie a vypínanie mapových prvkov, lineárne a plošné

meranie, tvorbu dynamických grafických prvkov, vyhľadávanie prvkov podľa databázových

údajov, zobrazenie atribútov prvku a ich zameranie v mape. Osobitný dôraz je kladený na

vrstvy katastrálnych máp, kde VLM SR vo svojej GIS databáze evidujú parcely vojenského

katastra a civilného katastra nehnuteľností v zmysle vyhlášky č. 461/2009 Z.z. Úradu

geodézie, kartografie a katastra Slovenskej republiky. Z geodetických údajov ide o vektorovú

katastrálnu mapu a z popisných údajov informácie o parcelách registra „C“ a „E“.

4. ZHRNUTIE

Princípy precízneho lesníctva sú vo VLM SR vyuţívané pre potreby plánovania, riadenia

a vykonávania lesníckych činností. Pouţívanie progresívnych technológií pre zber

geografických údajov nám prináša hodnoverné a veľmi presné informácie geoštatistiky

a evidencie drevnej hmoty podporenú vrstvami progresívnej digitálnej fotogrametrie

(ortofotomapy RGB, CIR) [Obrázok 4,5,6] a v neposlednom rade aj vizualizáciu daných

vrstiev na digitálnom modeli reliéfu (DMR). Prierez informačnej infraštruktúry nám

predstavuje kompaktný celok uţívateľsky prístupný s minimálnou námahou vytvárania

vstupov a širokospektrálnym vyuţívaním hodnoverných výstupov. Je zrejmé, ţe touto

realizáciou aplikácií precízneho lesníctva zabezpečujeme údaje pre vytváranie kvalitných

lesníckych tematických mapových diel, ktoré v budúcnosti ešte viac ovplyvnia rozhodovací

proces riadenia hospodárenia v lese a dokáţu eliminovať aj vplyv tak mimoriadnych udalostí

akými bola kalamita na LC Sklené.

91

Obr. 10 WebGIS publikovanie nameraných plôch na ortofotomape z roku 2004 RGB

Obr. 11 WebGIS publikovanie nameraných plôch na ortofotomape z roku 2008 RGB, demonštrovaná presnosť

merania

92

Obr. 12 WebGIS publikovanie nameraných plôch na ortofotomape z roku 2008 CIR, demonštrovaná presnosť merania

LITERATÚRA

Jurica, J. (2011). Ochrana lesov a realizácia obranných opatrení vo VLM SR š.p. Aktuálne

problémy v ochrane lesa 2011, Zborník referátov z medzinárodnej konferncie (s. 11).

Nový Smokovec: Národné lesnícke centrum.

Adresa autora:

Čongrády Miroslav, Lesnícka č. 23, 962 63 Pliešovce, e-mail: [email protected]

93

VLIV NASTAVENÍ GPS PŘIJÍMAČŦ NA PŘESNOST MĚŘENÍ

A JEJICH PRAKTICKÁ VYUŢITELNOST V LESNICTVÍ

INFLUENCE OF GPS RECIEVER SETTING ON ACCURACY OF

MEASUREMENTS AND ITS PRACTICAL EFFICIENCY IN

FORESTRY

PŘEMYSL JANATA, MARTIN KLIMÁNEK

Abstract:

The work evaluates the influence of different user settings on accuracy of GPS receivers under a forest canopy.

The results of method based on splitting the signal via the signal splitter from one external antenna into two

differently configured receivers show that with suitable GPS receiver setup and differential correction

application it is possible to increase data collection productivity and accuracy in the forest stand conditions.

Nowadays, modern hauling and logging machinery (harvester, forwarder and haul) sets are being equipped with

GPS devices, which help to monitor the movement of timber assortments in the supply and processing chain.

Another advantage of implementing this system in the logging and hauling machinery is, for example, that

operators can orientate themselves easily in complex terrain and difficult stand conditions that machines can be

navigated along the best path to reach the proposed network of lines and that unwanted exploitation beyond the

boundaries of the specified forest stands is prevented.

Key words: adjust of GPS units, GPS device accuracy, hauling and logging machine, forest canopy impact

1. ÚVOD

Lesnictví podobně jako další obory zabývající se vyuţíváním a správou přírodních

zdrojů, je vázáno na informace o geografické poloze zájmových objektů. Tyto informace jsou

většinou prezentovány prostřednictvím tématických mapových děl, které specifickým

způsobem zobrazují skutečnosti související s lesnictvím. Pro zachování aktuálnosti uvedených

map je třeba určitým způsobem zaměřit a zaznamenat změny jednotek prostorového rozdělení

lesa, které vznikají vlastní hospodářskou činností, případně biotickými a abiotickými

škodlivými činiteli. Lesní porosty však vytvářejí značně nepříznivé podmínky jak pro

konvenční způsoby určování polohy, tak i pro stále častěji vyuţívané technologie globálních

navigačních satelitních systémů (GNSS), jejichţ vyuţitím v podmínkách lesních porostů se

zabývá i předloţený text.

GNSS je komplexní soustava, která umoţňuje pomocí druţic umístěných na oběţné

dráze Země autonomní prostorové určování polohy kdekoliv na zemském povrchu a nad ním.

NAVSTAR – GPS (Navigation Satellite using Timing And Ranging – Global Positioning

System), dále jen GPS, patří mezi nejznámější GNSS a byl původně vyvinut pro potřeby

armády USA. V současné době je stále provozovaný Ministerstvem obrany USA, ale zároveň

je široce pouţíván i v civilním sektoru, kde ovlivnil mnoho různých oblastí lidských činností a

vědních oborů.

Základním předpokladem pro praktické vyuţití GNSS je přímá viditelnost na druţice

obíhající Zemi. Stejně tak je tomu i v případě systému GPS, pro jehoţ bezproblémové pouţití

je třeba zajistit optimální observační podmínky. V současné době se však stále častěji

setkáváme s vyuţitím GPS i v oblastech, které optimální observační podmínky nenabízí.

Hlavním důvodem tohoto trendu je technologický pokrok, díky kterému vznikají citlivější

a levnější aparatury, které ve spolupráci s dalšími rozšiřujícími systémy nabízejí i v těchto

podmínkách produktivní sběr relativně přesných prostorových dat.

Dalším důvodem jejich nasazení i v nepříznivých podmínkách je zvyšující se poptávka

po aktuálních prostorových datech, která jsou vyuţívána především pro podporu rozhodování,

plánování a správu zdrojů. Stejně tak je tomu i v oblasti lesnictví, kde je zvyšování přesnosti

94

údajů o lesích velice důleţité nejen pro podporu trvale udrţitelného hospodaření, ale

i například pro uplatňování principů precizního lesnictví.

S rostoucí poptávkou po prostorových datech z oblasti lesnictví roste i počet uţivatelů

systému GPS, kteří si nejsou jisti tím, jak správně nakonfigurovat své přijímače, případně

neví, jaký mají některé parametry příjmu GPS signálu (PDOP, SNR, elevační úhel a aktivace

SBAS - EGNOS) vliv na přesnost určení polohy pod korunami stromů. Nejen pro tyto

uţivatele, ale i pro všechny zájemce o problematiku vyuţití GPS v lesnictví jsou určeny níţe

uvedená doporučení, které byly odvozeny z párového porovnání dvou shodných, různě

nakonfigurovaných, paralelně měřících GPS přístrojů metodou nulové základny

(zero − baseline test). Jedná se o poměrně jednoduchý test, pomocí kterého můţeme ověřit jak

přesnost přijímače, tak softwaru pro zpracování dat (SES et al., 1999). Předpokladem této

metody je vyuţití GPS anténního rozbočovače, který je schopen rozdělit přijímaný signál

z jedné antény do více GPS přijímačů (viz Obr. č. 1).

Obr. 1. Sestava dvou GPS aparatur vyuţívajících signál z jedné antény prostřednictvím rozbočovače signálu.

2. MOŢNOSTI ZVÝŠENÍ PŘESNOSTI A EFEKTIVITY SBĚRU PROSTOROVÝCH

DAT SE SYSTÉMEM GPS V PODMÍNKÁCH LESNÍCH POROSTŦ

Pro dosaţení optimálních výsledků při určování polohy pod korunami stromů je třeba

v první řadě zvolit odpovídající typ pouţitého zařízení. Ten většinou vybíráme na základě

povahy prováděných prací, případně můţeme vycházet z doporučení uvedených

ve (WING et al., 2008), kde autoři uvádí, ţe nejvhodnější pro uvedené podmínky je skupina

mapovacích GPS přijímačů s relativně příznivou cenou, které si z přesných, ale drahých

přístrojů převzaly dostatečnou přesnost a z méně přesných a levných přístrojů produktivitu

sběru dat. Na základě těchto poznatků byla i zde upřena pozornost právě na moţnost

efektivního vyuţití skupiny mapovacích GPS přijímačů. Pod pojmem efektivního vyuţití je

zde myšleno vyuţití uvedených GPS přijímačů takovým způsobem, aby jejich uţivatel

v podmínkách lesních porostů produktivně získával co moţná nejpřesnější polohová data.

95

Pro splnění těchto předpokladů je třeba po výběru vhodného hardwaru i jeho správná

konfigurace. Většina mapovacích GPS přijímačů jiţ disponuje různými moţnostmi nastavení,

které mohou ve výsledku ovlivnit přesnost určení polohy. Velká část uţivatelů však přesně

neví co jednotlivé parametry, jako jsou různé prahové hodnoty PDOP, SNR, elevační úhel

nebo aktivace SBAS, znamenají, případně netuší, jaký mohou mít vliv na kvalitu výsledků.

Pokud se uţivatel rozhodne pro studium dostupných literárních zdrojů z této oblasti, zjistí, ţe

ani někteří odborní autoři nemají jednotný názor na danou problematiku. Například

(FAŠKO, 2007) dochází k závěrům, ţe úspěšnost měření v konkrétních podmínkách lze

nejvíce ovlivnit příznivým faktorem konstelace druţic PDOP. (SIGRIST et al., 1999) na

druhou stranu uvádí, ţe pod lesním zápojem není PDOP dobrým indikátorem polohové

přesnosti, jak je běţně udáváno a pod rozlehlými korunami stromů můţe vyšší prahová

hodnota PDOP dokonce zlepšit příjem signálu bez zhoršení přesnosti. (MANCEBO, 2004)

také uvádí, ţe s niţší hodnotou PDOP je moţné získat přesnější data, ale pro dosaţení

nejlepšího poměru přesnosti a produktivity sběru dat pod korunami stromů doporučuje pouţití

hodnoty filtru PDOP 8. K závěrům posledního ze jmenovaných autorů je moţné se přiklánět

i na základě výsledků párového porovnání dvou rozdílně nastavených GPS přijímačů pomocí

metody nulové základny, kde bylo zjištěno, ţe se sniţující se prahovou hodnotou PDOP

dochází ve většině případů ke zvyšování přesnosti určení polohy, ale zároveň dochází i ke

sniţování produktivity sběru dat. Výše uvedená hodnota PDOP 8 tedy představuje při sběru

polohových dat v lesních porostech optimální poměr mezi produktivitou a výslednou

přesností.

Poměr uţitečného signálu k šumu tzv. SNR je dalším z parametrů příjmu signálu,

jehoţ vliv lze v GPS přijímačích opět nastavit prostřednictvím různých prahových hodnot.

Dle (DOMINY et al., 2001) je neţádoucí sníţení tohoto poměru v lesních porostech

způsobeno průchodem jiţ tak slabého signálu vysílaného druţicemi GPS přes asimilační

orgány vegetace. (YOSHIMURA et al., 2003) například doporučují při sběru dat pod

korunami stromů nastavit nízké hodnoty tohoto parametru. Závěry obou uvedených autorů

potvrzují i výsledky párového porovnání, kde bylo zjištěno, ţe nastavení nejniţší prahové

hodnoty SNR vede k příjmu vyššího počtu druţic GPS pod korunami stromů a zároveň ve

většině případů nedochází ke zhoršení výsledné přesnosti určení polohy. Naopak nastavení

GPS přijímače na nejpřísnější hodnotu tohoto parametru příjmu signálu pod korunami stromů

vedlo ke zhoršení výsledné přesnosti a zároveň ke sníţení produktivity sběru dat.

V případě nastavení různých hodnot elevačního úhlu nebyl zaznamenán významný

trend, který by signalizoval zlepšení nebo zhoršení výsledné přesnosti určení polohy pod

korunami stromů při změně tohoto parametru. Důvodem je pravděpodobně omezení příjmu

signálu z druţic, nacházejících se v blízkosti horizontu vlivem jejich zákrytu za kmeny

stromů. Do výpočtu polohy pak většinou vstupují pouze druţice nacházející se v blízkosti

nadhlavníku s elevačním úhlem větším neţ 15°.

Vliv SBAS - EGNOS na přesnost určení polohy pod korunami stromů nebylo moţné

na většině lokalit jednoznačně posoudit, protoţe geostacionární druţice tohoto systému,

vysílající navigační signály pro naši zeměpisnou šířku je umístěna v blízkosti jiţního

horizontu, který bývá velice často zakryt kmeny stromů. Dle (WING et al., 2008) mají SBAS

korekce v reálném čase pozitivní vliv na přesnost určení polohy. Pokud však byla tato data

následně podrobena postprocesním korekcím, tento vliv se stává nevýznamným. Při

hodnocení SBAS - EGNOS v jednotlivých sloţkách (horizontální a vertikální) za optimálních

observačních podmínek však lze říci, ţe zvyšuje pouze horizontální přesnost. V případě

vertikální sloţky (určování výšek) totiţ po jeho aktivaci dochází ke zhoršení přesnosti.

Další moţnosti základního nastavení GPS přístrojů jiţ většinou neovlivňují kvalitu

přijímaného signálu, tudíţ nemají vliv na výslednou přesnost určení polohy. Po

nakonfigurování přístrojů podle konkrétních podmínek přichází další moţnosti, jak zvýšit

96

kvalitu výstupních dat pořízených nejen pod korunami stromů. Ke zvýšení přesnosti určení

polohy se systémem GPS bylo vyvinuto mnoţství metod, od základního průměrování

několika po sobě jdoucích záznamů polohy, aţ po diferenční korekce v reálném čase pomocí

dat z virtuálních referenčních stanic.

Průměrování několika po sobě jdoucích záznamů polohy daného bodu je základní

metodou jak zvýšit přesnost určení polohy bez potřeby vyuţívání, nebo pořizování

jakéhokoliv dalšího zařízení. Ověřením této metody v podmínkách lesních porostů se

zabývalo mnoţství autorů, z nichţ například (SIGRIST et al., 1999) uvádí, ţe průměr z 300 po

sobě jdoucích záznamů je optimální pro získávání polohových dat pod dospělým lesním

porostem. Tento autor své hodnocení prováděl ještě v době, kdy bylo aktivní záměrné vnášení

chyb do měření tzv. Selective Availability. Po jeho deaktivaci v květnu roku 2000 došlo

k výraznému zvýšení přesnosti určení polohy pro neautorizované uţivatele a dle (WING et

al., 2008) pod korunami stromů jiţ dostačuje průměrovat pouze 30 po sobě jdoucích záznamů

polohy. Z výsledků tohoto autora plyne, ţe rozdíly mezi 30 a 60 záznamy jiţ nebyly

statisticky významné. Tato metoda však prodluţuje čas potřebný k záznamu polohy daného

prvku a to zejména v závislosti na zvoleném intervalu záznamu, který je ve většině případů

moţno nastavit na 1, nebo 5 sekund. Další nevýhodou této metody je moţnost jejího vyuţití

pouze pro statické určování polohy.

Pokud budeme chtít dále zvyšovat přesnost určení polohy se systémem GPS, nebudou

nám stačit data pouze z jednoho přístroje, jak tomu bylo doposud, ale musíme zároveň vyuţít

i data z tzv. referenční stanice, kterou buďto sami vlastníme, nebo vyuţijeme sluţeb některého

z poskytovatelů těchto dat. Vyuţít tato data můţeme jiţ v průběhu měření tzv. v reálném

čase, nebo aţ po dokončení sběru dat v terénu tzv. postprocessing. Rozdíly ve výsledné

přesnosti určení polohy pod korunami stromů při postprocesním pouţití vlastní referenční

stanice, jedné ze stanic sítě CZEPOS a virtuální referenční stanice CZEPOS byly také

hodnoceny. Z výsledků je moţné pro tyto podmínky doporučit data z virtuální referenční

stanice, která v průměru vykazovala nejlepší výsledky. I přes to, ţe tato data jsou

poskytovatelem zpoplatněna, dokáţou ušetřit čas a náklady na nákup a obsluhu vlastní

referenční stanice.

Další moţností, jak zvýšit přesnost určení polohy pod korunami stromů pomocí

GNSS, je pouţití tzv. hybridních přijímačů nebo GNSS ve spolupráci s inerciálními

navigačními systémy.

Hybridní přijímače jsou takové, které umoţňují vyuţití více GNSS najednou. V současné

době jsou na trhu dostupné přijímače, které dokáţí přijímat signály jak ze systému GPS, tak

i systému GLONASS, coţ téměř o 100 % navyšuje počet vyuţitelných druţic. Do nedávné

doby nebylo toto řešení příliš efektivní a to z toho důvodu, ţe systém GLONASS nabízel

pouze omezený počet operačních druţic. V současné době se situace v tomto směru výrazně

zlepšila díky čemuţ lze u hybridních přijímačů očekávat jejich masové rozšíření. V budoucnu

se počítá i s vyuţitím 30 druţic evropského globálního druţicového polohového systému

GALILEO, který je v současné době ve stádiu výstavby. Dokončení tohoto systému je

předběţně stanoveno na rok 2014.

Vyuţití inerciálních navigačních systémů spolu s GNSS můţe také velice výrazně

zvýšit přesnost určení polohy pod korunami stromů. Inerciální navigační systémy vyuţívají

gyroskopy a akcelerometry, které jsou schopny dlouhodobě udrţovat a indikovat zadaný

směr. Přístroje současně vyuţívající oba uvedené systémy pak zpracovávají signály GNSS

a prostřednictvím inerciálních měřicích jednotek dokáţou s relativně vysokou přesností

detekovat změnu polohy objektu v prostoru a čase. Data z obou systémů pak v reálném čase

zpracovává řídicí jednotka, která prostřednictvím vhodných algoritmů vypočítá zpřesněnou

polohu v prostoru. Tímto se oba systémy vzájemně doplňují a umoţňují efektivní určování

polohy i v podmínkách, které způsobují dočasné ztráty GNSS signálů.

97

Výhody spolupráce obou uvedených systémů vysvětluje například (SOTÁK et al.,

2008). Inerciální navigační systém disponuje vysokou přesností navigačních informací během

krátkého času. Jeho velkou nevýhodou je však neohraničený nárůst chyby v poloze vzhledem

k času. Tento nárůst je způsoben integrací chyb gyroskopů a akcelerometrů. GNSS má naopak

niţší krátkodobou přesnost, ale chyba se s časem nezvětšuje, je v čase ohraničena.

Komplementárnost těchto dvou systémů se projevuje ve schopnosti poskytnutí navigačních

informací během krátkých a dlouhých navigačních aplikací. Inerciální navigační systém

poskytuje kompletní navigační informace (poloha, rychlost a úhlová poloha) s vysokou

rychlostí a v reálném čase, i kdyţ je GNSS signál nedostupný nebo rušený. GNSS na druhou

stranu disponuje relativně konstantní přesností nezávislou na čase v okolí celé Země a jeho

pouţití dovoluje doplňkovou kalibraci inerciálního navigačního systému (zarovnání, odhad

a korekci chyb).

3. PŘÍKLAD PRAKTICKÉHO VYUŢITÍ GNSS V LESNICTVÍ

Velice zajímavou moţností jak prakticky vyuţít GPS je, vedle mapování zájmových

objektů a jevů, i uplatnění GPS v oblasti navigace a logistiky těţebně dopravních strojů

(TDS).

Rostoucí ergonomické a hygienické nároky, úspora mzdových nákladů a potřeba rychlých

reakcí na poţadavky trhu se dřevem vedou v posledních letech k rostoucímu vyuţívání

moderních těţebně dopravních strojů (harvestorů, forwarderů a odvozních souprav). Pro

zvýšení efektivity jejich práce jsou pak některé těţebně dopravní stroje vybaveny systémem

GPS a výkonnými počítači, které mimo řídících a výrobních systémů disponují i pokročilými

GIS nástroji. Vzájemné propojení řídících a výrobních systémů s GPS a GIS pak umoţňuje

lépe optimalizovat činnost TDS a sledovat pohyb sortimentů dřeva v logistickém řetězci jeho

zpracování viz Obr. č. 2.

Přednosti implementace GPS do těţebně dopravních strojů lze shrnou takto:

Operátoři TDS jsou plynule informováni o poloze stroje podle informací z GPS, pokud je

na lokalitě dostatečný signál alespoň ze čtyř druţic.

Operátor ve vyváţecím traktoru (forwarderu) si na základě dat převedených z harvestoru

naplánuje pojíţdění po vyváţecích linkách tak, aby se zamezilo jízdě s polovičním

nákladem, nebo na prázdno, případně couvání s nákladem.

Vyváţecí traktor nemusí v zimě následovat okamţitě za harvestorem, aby vyvezl veškerou

vytěţenou hmotu, protoţe i výřezy sortimentů skryté pod sněhem jsou zobrazeny na

přehledném monitoru palubního PC.

V lese jiţ nezůstávají téměř ţádné zapomenuté výřezy z roztroušené nahodilé těţby.

Operátor má okamţitý přehled o poloze stroje v porostu a o velikosti jiţ zpracované

plochy.

Navigační systém zajišťuje lepší orientaci operátorů TDS ve sloţitých terénních

podmínkách.

Zabrání se náhodné těţbě mimo hranice zadaného porostu.

Moţnosti vést přesnou evidenci sortimentů dříví na jednotlivé jednotky prostorového

rozdělení lesa, zejména v situaci, kdy je zpracováváno více sousedících stejnověkých

porostních skupin s nevýraznou hranicí.

Dodrţení směru a rozestupu vyváţecích linek bez nutnosti jejich vyznačení v porostu.

Lokalizace skládek sortimentů na OM pro snadnější návaznost odvozu.

Před zahájením těţby je vytvořena technologická karta v digitální podobě (shoda

podkladů s PC v kanceláři a na TDS).

98

Obr. 2. Palubní počítač harvestoru s prostředím programu pro navigaci a logistiku TDS TimberNavi (John

Deere). Na mapovém podkladu je patné rozčlenění porostu (modré linie), zaznamenané polohy harvestoru

(modré body), aktuální poloha harvestoru (zelený bod) a produkce harvestoru (šrafované kruhy).

Poděkování:

V textu jsou publikovány výsledky, které vznikly za podpory výzkumného záměru LDF MENDELU v Brně MSM

6215648902 „Les a dřevo – podpora funkčně integrovaného lesního hospodářství a vyuţívání dřeva jako

obnovitelné suroviny“ a projektu NAZV QH71159 „Model multikriteriálního hodnocení šetrných přibliţovacích

technologií“.

LITERATURA

DOMINY, N. J.; DUNCAN, B. (2001): GPS and GIS methods in an African rain forest:

applications to tropical ecology and conservation. Conservation Ecology, 5(2), [online],

[cit. 2011-11-02]. Dostupné z: <http://www.consecol.org/vol5/ iss2/art6/>

FAŠKO, M. (2007): Meranie hraníc lesných počastiv statickou metodou merania GNSS.

Aktuálne problémy lesnického mapovania, TU Zvolen: s. 82–91

JANATA, P. (2011): Vliv uţivatelského nastavení GPS přijímačů na přesnost určení polohy

v podmínkách lesních porostů. Disertační práce, MENDELU Brno, Brno: 218 s.

MANCEBO, S. (2004): Análisis de precisión y eficiencia de receptores GPS bajo cobertura

arbórea. Disertační práce, Madrid: 93 s.

SES, S.; KADIR, M.; CHIA, W.T.; TENG, C.B.; RIZOS, C. (1999): Potential use of GPS for

cadastral surveys in Malaysia. 40th Aust. & 6th S.E.Asian Surveyors Congress: s 176-

184

99

SIGRIST, P.; COPPIN, P.; HERMY, M. (1999): Impact of forest canopy on quality and

accuracy of GPS measurements. International Journal of Remote Sensing, 20(18): s.

3595–3610. ISSN 1366-5901

SOTÁK, M.; KRÁLÍK, V.; KMEC, F. (2008): Cenovo dostupná inerciálna navigácia pre

integrované navigačné systémy. AT&P journal (6): s 72-74

WING, M. G.; EKLUND, A.; SESSIONS, J.; KARSKY, R. (2008): Horizontal Measurement

Performance of Five Mapping-Grade Global Positioning System Receiver

Configurations in Several Forested Settings. Western Journal of Applied Forestry,

23(3): s 166–171. ISSN 0885-6095

YOSHIMURA, T.; HASEGAWA, H. (2003): Comparing the precision and accuracy of GPS

positioning in forested areas. J. Forest Research, 8(3): s. 147–152

Adresa autorů:

Ing. Přemysl Janata, Ing. Martin Klimánek, Ph.D.

Ústav geoinformačních technologií

Lesnická a dřevařská fakulta

Mendelova univerzita v Brně

Zemědělská 3, 613 00 Brno




100

VYUŢITÍ DAT LETECKÉHO LASEROVÉHO SKENOVÁNÍ PRO

DIGITÁLNÍ MODELOVÁNÍ TERÉNU V LESNÍCH POROSTECH

USING OF DATA FROM AEREIAL LASER SCANNING FOR DIGITAL

TERRAIN MODELING IN FOREST STANDS

MILOŠ CIBULKA, TOMÁŠ MIKITA

Abstract

Using Airbone Laser Scanning data to Digital Terrain Model (DTM) generated under forest canopy.

Effective management of forestry practice requires access to a wide range of quickly available up-to-date data of

high quality. Method of Airbone Laser Scanning (ALS) seems to be a suitable source of these data. Generating a

digital representation of the Earth surface has proven to be the biggest advantage of ALS data. The paper

describes procedure of creating DTM from ALS data and its accuracy assessment in forest areas. The presented

study was carried out in the Training Forest Enterprise „Masaryk Forest“ in Křtiny owned by the Mendel

University in Brno. The ALS50 ALS system from Leica Geosystems was used for ALS data acquisition. The

ESRI ArcGIS 10 with 3D Analyst, Spatial Analyst and Lidar Analyst tools has been selected for the model

creation and calculation of accuracy parameters. DTMs with 0.5 m spatial resolution were interpolated. The

accuracy of the ALS-based model is estimated using comparison with reference model created by classic

geodetic methods. On the basic of results it can be implied, the ALS DTM was found to be accurate and

potentially very useful for forestry applications.

Keywords: Airbone Laser Scanning, Digital Terrain Model, forest area, tachymetry, surface interpolation.

1. ÚVOD

Technologie leteckého laserového skenování (LLS) patří k nejmodernějším metodám

sběru geodat. Často je uváděn zkrácený název LiDAR, který je odvozen z angl. Light

Detection And Ranging. Své vyuţití nachází především v oblastech, kde je potřeba pořídit

přesná 3D data. Měření pomocí LLS je technologie dálkového průzkumu Země, která je stále

více vyuţívána pro mapování v lesním terénu. LLS prezentuje moderní technologii v oblasti

pořizování prostorových dat s takovou kvalitou a rychlostí, které nelze dosáhnout pomocí

metod klasické geodézie nebo fotogrammetrie. Metoda LLS nabízí alternativu pro získávání

prostorových dat s vysokou hustotou a přesností (Liu, 2008). Tato data se stávají hlavním

zdrojem digitálních terénních informací (Raber, 2007) a své uplatnění nacházejí především při

vytváření digitálních modelů terénu (DMT).

Tato technologie mapování vyuţívá systém měření vzdáleností pomocí laserového

paprsku a letecký navigační systém, který přesně sleduje pozici nosiče, za účelem vytvoření

hustého pole zeměpisných souřadnic v místech, kde se laserové pulsy odrazily od povrchu

(Baltsavias, 1999). Podle Yu (2007) se jedná se o techniku aktivního dálkového průzkumu,

která poskytuje vysoce přesné prostorové měření, zaloţené na laserovém měření v kombinaci

s pouţitím diferenčního globálního pozičního systému (DGPS) a inerciální měřické jednotky

(IMU). Vzdálenost mezi laserovým senzorem a objektem se vypočítá jako součin rychlosti

světla a času potřebného pro přenos světla od senzoru k objektu a zpět (Watkins, 2005).

Prostorová poloha skeneru v okamţiku vyslání pulzu je definována v souřadnicovém

referenčním systému WGS-84 pomocí palubní aparatury GPS. Podélný sklon, příčný sklon a

pootočení skeneru vůči plánované letové dráze ve stejném okamţiku jsou určeny pomocí

aparatury IMU, která je připevněna ke skeneru (Šíma, 2009). Vyhodnocením všech těchto

parametrů získáme informaci o jednom určitém bodu povrchu.

Při vytváření datových souborů v zalesněných plochách se mohou laserové pulsy

odráţet od různých vrstev vegetačního krytu zahrnujícího nejvyšší hladinu vegetace (první

odraz), střední povrch (druhý a následující odraz) a zemský povrch (poslední odraz;

101

Reutebuch et al., 2003). Na základě prvního a následujících odrazů je moţné odhadnout různé

parametry jednotlivých stromů jako průměr, objem a výšku, případně šířku koruny (Maltamo

et al., 2004). Pouţitím posledního odrazu můţe LLS poskytnout DMT velmi vysoké kvality

s prostorovým rozlišením přibliţně 1m a výškovou přesností 0,1 aţ 0,2 m. Vysoké rozlišení

DMT můţe pomoci lesním inţenýrům zkoušet nové moţnosti harvestorových systémů a

navrhování lesních komunikací (Akay, 2005). Na základě přesného DMT je moţné přesně

určit nakládací místa, přibliţovací linky, lanové dráhy, případně modelovat půdní,

hydrologické nebo klimatické charakteristiky, které výrazně ovlivňují jednotlivé sloţky

lesních ekosystémů. Obecně lze říci, ţe v současnosti je pouţití LLS nejefektivnější cestou

pro sběr terénních dat a následné generování digitálních výškových modelů (Forlani, 2007).

Přestoţe ve světě je tato technologie vyuţívána více neţ 10 let a i u nás její vyuţití

vzrůstá s ohledem na snazší dostupnost těchto dat v průběhu následujících let, především v

souvislosti s tvorbou digitálního modelu reliéfu 5.generace celého území České Republiky

(DMR 5G), existuje jen velmi málo informací o skutečné přesnosti této metody v obtíţných

podmínkách lesních porostů. Podle předběţných údajů by jiţ vytvářený DMR 5G měl

dosahovat přesnosti charakterizované úplnou střední chybou 0,18 m v odkrytém terénu a 0,30

m v zalesněném terénu (Brázdil, 2009).

2. ZÁJMOVÉ ÚZEMÍ A DATA

Pro tvorbu digitálních modelů terénu a jejich další analýzy jsou nezbytná data. Tímto

se rozumí data LLS, naměřená terénní data, případně jiţ existující digitální data. Sběru

terénních dat klasickým geodetickým způsobem předchází výběr a lokalizace výzkumných

ploch.

2.1. Experimentální lokalita

Jako experimentální lokalita bylo vybráno území

Školního lesního podniku Masarykův les Křtiny

(ŠLP), který je organizační součástí Mendelovy

univerzity v Brně a účelovým zařízením

především její Lesnické a dřevařské fakulty.

Vlastní experimentální lokalita se nachází

v západní části ŠLP a je tvořena několika

menšími plochami severně a východně od obce

Útěchov ve stejnojmenném katastrálním území,

v polesí Vranov, viz. obr. 1.

Konkrétně se jedná o pět menších

samostatných lesních ploch čtvercového,

případně obdélníkového tvaru. Plochy č. 1 - 4

mají tvar čtverce o rozměrech 50 x 50 m, plocha

č. 5 je obdélníkového tvaru s rozměry 50 x 100

m.

Obr. 1 Lokalizace lesních testovacích ploch

Poloha všech ploch byla stanovena s ohledem na existenci dat LLS a relativně snadnou

dostupnost terénu z důvodu budoucího měření ploch klasickým geodetickým způsobem.

Plochy byly rozmístěny v různě sklonitém a členitém terénu. Druhová skladba lesních ploch

je různorodá. Jedná se o smíšený les, převaţující dřevinou je buk, další zastoupení mají smrk,

102

borovice, douglaska, modřín, dub, habr a lípa. Věkově jsou porosty zařazeny do třetí a čtvrté

věkové třídy (stáří 60 - 80 let).

Jedním z bodů výzkumu byl vliv konfigurace terénu na přesnost DMT v lesních porostech, a

proto jednotlivé plochy byly pojmenovány podle tohoto faktoru. Plocha č.1 je ve svahu, proto

byla pracovně nazvána „Svah“, plochy č.2 a č.3 jsou na rovině, proto názvy „Rovina 1“ a

„Rovina 2“. Plochy č.4 a č.5 na sebe bezprostředně navazují, a protoţe konfigurace terénu je

na obou podobná, jsou obě zahrnuty pod pracovní název „Strţ“. V tabulce č. 1 je uvedena

průměrná sklonitost pracovně pojmenovaných ploch.

Tab. 1 Průměrné sklony lesních ploch

Název lesní plochy Rovina 1 Rovina 2 Svah Strţ

Prŧměrný sklon (%) 15 13 31 42

2.2. Data LLS

Data LLS bylo třeba získat od firmy (společnosti), která disponuje zařízením a technologií pro

sběr a zpracování těchto dat. Ústav geoinformačních technologií (ÚGT) Lesnické a dřevařské

fakulty (LDF), kde tento příspěvek vznikl, dlouhodobě spolupracuje s firmou Geodis Brno,

spol. s r.o., která příslušnými technologiemi pro sběr a vyhodnocení dat LLS disponuje. Na

základě dohody o spolupráci mezi těmito subjekty byla data LLS bezúplatně poskytnuta.

Data byla získána z LLS uskutečněného 14. 6. 2009. K měření byl pouţit letecký skener

ALS50-II od firmy Leica Geosystems. Tento typ laseru je vybaven kmitajícím zrcadlem

s maximálním počtem čtyř odezev (ech). Firmou uváděná přesnost měření délky prostorového

rajonu, včetně vlivů nepřesnosti určení prvků vnější orientace skeneru pomocí palubních

aparatur GPS a IMU, je 0,10 m. Další parametry pouţitého laseru jsou uvedeny v tabulce č. 2.

Tab. 2 Základní parametry skeneru ALS50-II

Parametr Hodnota

Výška letu 1395 m

Úhel záběru - FOV (Field Of View) 50°

Maximální řádková frekvence 40,34 Hz

Maximální bodová frekvence 148 800 Hz

Plná šíře záběru 1301 m

Prŧměrná hustota bodŧ 1,7 bodu / m2

Prŧměr stopy paprsku 0,32 m

Primárním výstupem laserového skenování je soubor 3D souřadnic odraţených bodů,

tzv. mračno bodů. Tato data jsou pro uţivatele dosti nepřehledná a špatně se s nimi pracuje.

Proto je třeba provést jejich zpracování pomocí automatizovaných, poloautomatizovaných a

manuálních postupů. Podle úrovně zpracování rozlišujeme metody filtrace (vyhledány jsou

body na jednom určitém povrchu) a metody klasifikace (mračno bodů je rozděleno do předem

definovaných tříd).

Od firmy Geodis Brno, spol. s r.o. jsme získali data ve dvou formátech. Jedním byl textový

soubor dat, který byl klasifikován do předem stanovených tříd podle intenzity odrazu a

druhým typem byl tzv. LAS formát (data filtrována na body terénní a ostatní). Podle Liu

(2008) je tento krok jedním z nejdůleţitějších pro generování přesných DMT z dat LLS.

103

3. METODIKA PRÁCE

Ke splnění hlavního cíle práce, kterým bylo zjistit moţnosti vyuţití dat LLS pro

tvorbu DMT pod porosty, bylo třeba zjistit přesnost modelu terénu vzniklého z dat leteckého

laserového skenování. Ke zjištění přesnosti tohoto modelu bylo třeba provést porovnání s

přesným modelem vybraného území. Tento model byl vygenerován z dat zaměřených

klasickým geodetickým způsobem.

3.1. Terénní měření

Terénní plochy bylo třeba nejdříve vytyčit, následně ostabilizovat a připojit, tzn. určit

rohy ploch v polohovém souřadnicovém systému JTSK a výškovém systému baltském po

vyrovnání. K vytyčení rohů ploch bylo pouţito totální stanice Topcon GTS 105N. Úhlová

přesnost (1,5 mgon) a délková přesnost (±2 mm + 2 ppm) tohoto přístroje poskytuje

dostatečné záruky pro správné geometrické vytyčení.

Dalším krokem bylo zaměření přesných prostorových souřadnic rohů plochy, a to

GPS/GLONASS přijímačem HiPer Pro od firmy Topcon. Měření proběhlo statickou metodou

(průměrná délka observace na bodě 30 minut) a následně bylo zpracováno postprocesingem

v programu Topcon Tools. Délka observace byla zvolena s ohledem na observační podmínky

na příslušné ploše. Polohová i výšková přesnost bodů na všech plochách byla do 0,06 m.

Posledním krokem terénního měření bylo podrobné tachymetrické zaměření ploch totální

stanicí Topcon GPT-9003M. Úhlová přesnost (1 mgon) a délková přesnost (±2 mm + 2 ppm)

převyšovala poţadovanou přesnost podrobného měření. Konečným výstupem terénního

měření a zároveň vstupními daty do dalšího zpracování byly soubory souřadnic a výšek

v textovém tvaru, které byly exportovány z měřených dat.

Celkem bylo na lesních výzkumných plochách o celkové rozloze 15 000 m2 zaměřeno

3 132 bodů, z čehoţ vyplývá průměrná hustota 0,21 bodu na jeden m2.

3.2. Tvorba DMT

Ke zpracování naměřených dat byl zvolen software ESRI ArcGIS 10 s pouţitím jeho

nadstaveb 3D Analyst, Spatial Analyst a Lidar Analyst. Z DMT se odvozují hodnoty různých

morfometrických a dalších charakteristik reliéfu (hypsometrie, sklony a expozice svahů,

křivosti svahů a reflektance), jejichţ hodnoty se liší podle metod interpolace a nastavení jejich

parametrů. Pokud zvolíme nevhodnou metodu, vznikne nekvalitní DMT, z něhoţ jsou

následně odvozovány chybné hodnoty výše zmíněných morfometrických charakteristik. Mezi

nečastěji pouţívané metody interpolace patří IDW (váţené inverzní vzdálenosti), Krigování,

Spline, Topo to Raster, Natural Neighbor nebo TIN. Rastrové obrazy terénu z dat LLS i dat

geodetického měření byly generovány s prostorovým rozlišením 0,5 m. Pro tvorbu rastrových

obrazů z dat LLS pomocí metod interpolace byl pouţit klasifikovaný textový soubor, zatímco

pro vytvoření rastrových obrazů z dat LLS pomocí nadstavby Lidar Analyst byl pouţit soubor

bodů ve formátu LAS.

3.2.1. Interpolace

Po převodu souřadnic do formátu shapefile byl celý soubor ořezán hranicemi

výzkumných ploch a poté byly na základě kódu odfiltrovány pouze body odpovídající

rostlému terénu bez objektů a vegetace. Tímto krokem jsme výrazně sníţili počet bodů

v souborech, které se následně staly vstupními daty pro interpolaci, jeţ proběhla v kratším

časovém úseku. Jiţ z prvotního náhledu na soubor všech bodů je zřejmé, ţe metoda LLS

poskytla mimořádně podrobné informace s velmi hustým pokrytím mračnem bodů s

průměrnou hustotou 5,16 bodu na m2

plochy (celkový počet všech bodů - 77 383). Toto

pokrytí však není rovnoměrné a je soustředěno do pravidelných řad s rozestupem 1 aţ 2 m.

104

Vysoká průměrná hustota bodů je rovněţ dána pravděpodobným překryvem skenovaných

pásů v části území. V lesních porostech však vlivem odrazu od korun stromů dochází k velmi

zřetelné redukci signálů dopadajících aţ na rostlý terén. Z celkového počtu 4 395 bodů

proniklých aţ k terénu vychází průměrná hustota 0,29 bodu na jeden m2 lesní plochy (se

značně nerovnoměrným rozloţením), coţ činí 5,68 % všech bodů LLS na lesních plochách.

Podle Chasmer (2004) dosáhne v lese terénu přinejmenším 10% odeslaných signálů. Tento

rozdíl lze vysvětlit několika faktory. Především typem pouţitého skeneru včetně jeho

parametrů, dále účelem skenování, kde důleţitou roli hraje především výška letu (čím větší

výška, tím menší hustotu bodů, za předpokladu konstantní rychlosti nosiče skeneru) a

v neposlední řadě strukturou lesa a konfigurací terénu. Přehled počtu bodů a jejich hustotu na

všech lesních plochách zobrazuje tabulka č. 3.

Tab. 3 Přehled počtu bodů na lesních plochách

Rovina 1 Rovina 2 Svah Strţ Les

Body LLS - celkem 16165 4272 4539 52407 77383

Body LLS - terén 1329 357 314 2395 4395

Hustota všech bodŧ LLS (b/m2) 6,47 1,71 1,82 6,99 5,16

Hustota bodŧ LLS na terénu (b/m2) 0,17 0,30 0,30 0,16 0,21

Body LLS na terénu z celku (%) 8,22 8,36 6,92 4,57 5,68

3.2.2. Lidar Analyst

Lidar Analyst obsahuje velkou variabilitu nastavení a způsobů zpracování a

vyhodnocení dat LLS. Pro tvorbu DMT byla pouţita v menu nabídka „Extrakt Bare Earth“,

po jejímţ potvrzení se otevře dialogové okno „Bare Earth Extraction“, kde je moţno provést

nastavení různých parametrů pro vygenerování DMT. Nejdříve je však třeba vybrat příslušný

soubor dat ve formátu LAS a v poli „Return“ zvolit druh odrazu (např. first, last, all, custom).

Pro tvorbu DMT byl pouţit poslední odraz, ikdyţ ani tento nemusí být od terénu. Některé

parametry ovlivní výsledný rastrový obraz ještě před jeho vytvořením (odstranění špičatých

tvarů a prohlubní nebo jam), naopak některé upravují jiţ vytvořený obraz povrchu, např.

pouţitím low-pass filtrů (odstranění aut, lidí, keřů, klestu apod.). Po zadání všech parametrů

byl vygenerován rastrový obraz příslušné plochy z dat LLS, který byl pouţit k porovnání

přesnosti s daty zaměřenými klasicky.

4. VYHODNOCENÍ A VÝSLEDKY

Vyhodnocení přesnosti bylo provedeno na základě velikosti úplné střední kvadratické

chyby mH (angl. RMSE – Root Mean Square Error). K výpočtu této chyby je třeba znát

hodnotu směrodatné odchylky σH (podle zásad vyrovnávacího počtu jde o náhodnou chybu) a

systematickou chybu cH, která se vypočítá jako prostý aritmetický průměr hodnot všech

odchylek se znaménky. Mezi úplnou střední kvadratickou chybou, náhodnou chybou a

systematickou chybou platí vztah:

22

HHH cm

Hodnoty údajů pro výpočet úplné střední kvadratické chyby v rámci kaţdé plochy

byly získány pomocí několika různých postupů.

4.1. Rozdíl rastrových obrazŧ

Rastrové obrazy vygenerované z dat LLS a dat geodetického měření pomocí jiţ

zmiňovaných interpolačních metod se od sebe odečtou nástrojem „Raster Math - Minus“

105

v nadstavbě 3D Analyst. Z výsledné mapy odchylek jsou získány statistické údaje potřebné

pro výpočet úplné střední kvadratické chyby znázorněné v tabulce č. 4.

Tab. 4 Přehled úplných středních kvadratických chyb na lesních plochách

Metoda Rovina 1 Rovina 2 Svah Strţ

IDW 0,25 0,32 0,61 0,52

Topo to Rastr 0,29 0,25 0,40 0,46

Spline 0,24 0,30 0,23 0,34

Krigování 0,21 0,28 0,29 0,34

Natural Neighbor 0,23 0,26 0,19 0,34

TIN 0,25 0,26 0,19 0,40

Prŧměr 0,24 0,28 0,32 0,40

Poznámky: Rozdíl odchylek pro výpočet úplné střední kvadratické chyby definován jako nadmořská výška

LLS minus nadmořská výška určená geodeticky, výsledné hodnoty jsou uváděny v metrech.

Z výsledků vyplývá, ţe průměrná hodnota (ze všech metod interpolace) úplné střední

kvadratické chyby vzrůstá s větší členitostí terénu a sklonem na příslušné ploše. Členitost

terénu a sklon má vliv i na maximální odchylky. Pro plochy Rovina 1, Rovina 2 je max.

odchylka 1,57 m, resp. 0,85 m, zatímco na ploše Svah je max. odchylka 2,95 m a na ploše

Strţ dokonce 3,69 m.

Pro názornost byly porovnány i modely vytvořené z vrstevnic ZABAGED a geodetického

měření interpolační metodou Topo to Rastr. Na ploše Rovina 1 bylo dosaţeno úplné střední

kvadratické chyby 1,42 m s max. odchylkou -3,29 m, na ploše Rovina 2 1,08 m s max.

odchylkou 1,57 m, na ploše Svah 1,96 m s max. odchylkou 3,58 m a na ploše Strţ 2,11 m

s max. odchylkou 5,77 m.

Při pohledu na výsledky je patrné, ţe metoda LLS poskytuje podstatně vyšší přesnost neţ data

ZABAGED, a to především v členitém a více svaţitém terénu. Nicméně tato přesnost můţe

být ve skutečnosti ještě vyšší, protoţe odchylky mohou být ovlivněny interpolací z

nerovnoměrně rozloţených bodů obou datových zdrojů. Řada odchylek proto nemusí být dána

nepřesností měření, nýbrţ rozdílnou interpolací v daném místě povrchu.

4.2. Spatial Join

Tento nástroj umoţňuje přidávání atributů prvků připojované vrstvy (soubor bodů

LLS) do atributové tabulky cílové vrstvy (soubor geodeticky zaměřených bodů) na základě

zvoleného prostorového vztahu mezi prvky v obou vrstvách. Tento vztah je v tomto případě

realizován vzdáleností mezi bodem zaměřeným geodeticky a odpovídajícím bodem LLS.

Principem je tedy vyhledání identického bodu z připojované vrstvy pro bod cílové vrstvy.

Tato situace však nastává jen velmi ojediněle, a proto se vyuţívá pro vyhledávání těchto

„pseudoidentických“ bodů určité okolí, dané vzdáleností od bodu cílové vrstvy. Pro porovnání

výškových hodnot byl zvolen nejbliţší bod (bez ohledu na vzdálenost) a následně okolí bodu

dané poloměrem 1m, 0,5m a 0,2m. Výsledky jsou uvedeny v tabulce č.5. Tab. 5 Parametry dat LLS získané z filtrovaného mračna bodů

Okolí bodu Rovina 1 Rovina 2 Svah Strţ

Nejbliţší bod 0,34 0,33 0,70 0,61

1,0 m 0,19 0,28 0,25 0,36

0,5 m 0,19 0,28 0,21 0,30

0,2 m 0,17 0,26 0,20 0,29

106

Poznámky: Rozdíl odchylek pro výpočet úplné střední kvadratické chyby definován jako nadmořská výška LLS

minus nadmořská výška určená geodeticky, výsledné hodnoty jsou uváděny v metrech.

Tímto způsobem vyhodnocení dosáhneme přesnějších výsledků, a to především,

pokud zvolíme menší parametr pro okolí vyhledávaného identického bodu. Jak je patrné

z tabulky, největší rozdíl je mezi zadáním nejbliţšího bodu a bodu v max. okolí 1 m. Při

zadání dalších menších okolí uţ není tak výrazný posun v přesnosti, ale výrazně se sniţují

maximální odchylky na jednotlivých plochách, ale také počet porovnávaných bodů. Jako

nejvhodnější parametr definující velikost okolí se jeví 0,5 m. Pro takto zvolený parametr jsou

max. odchylky jednotlivých ploch (pořadí podle tabulky) následující: 0,46 m, 0,46 m, 0,44 m

a 0,88 m. Z těchto hodnot je patrný rozdíl oproti max. odchylkám vzniklým porovnáním

rastrových obrazů, viz. předcházející kapitola. Při zadaném okolí 0,5 m porovnáváme 434

bodů na lesních plochách (z celkového počtu 3 132 zaměřených), coţ je stále dostatečný počet

pro určení skutečné přesnosti. Pokud zvolíme okolí vyhledávání 0,2 m, sníţí se počet

porovnávaných bodů na všech plochách na 85. Tento počet rozdílů uţ nemusí být dostatečný

pro výpočet přesnosti.

4.3. Extract Values to Points

Rastrové obrazy vygenerované z dat LLS pomocí nadstavby Lidar Analyst byly

porovnávány s body zaměřenými geodeticky. Kaţdému geodeticky zaměřenému bodu

odpovídá výšková hodnota rastrového obrazu. Rozdíly výšek těchto dat, nutné pro výpočet

úplné střední kvadratické chyby, se získají nástrojem „Extrakt Values to Points“ v nadstavbě

Spatial Analyst.

Tab. 6 Parametry přesnosti dat LLS získané nástrojem Lidar Analyst

Parametr Rovina 1 Rovina 2 Svah Strţ

Počet rozdílŧ 420 750 739 1223

mH 0,40 0,27 0,51 0,94

Max. odchylka -1,53 0,83 1,88 -4,05

Poznámky: Rozdíl odchylek pro výpočet úplné střední kvadratické chyby definován jako nadmořská výška LLS

minus nadmořská výška určená geodeticky, výsledné hodnoty jsou uváděny v metrech. mH … úplná střední

kvadratická chyba

Vyhodnocení pomocí Lidar Analystu je velmi jednoduch a rychlé. Výsledná přesnost

je však v porovnání s ostatními zde uvedenými metodami niţší. Především plochy členité,

případně s větším sklonem poskytují méně přesné výsledky. Můţe to být dáno algoritmem

vyvinutým pro filtraci bodů určitého povrchu, případně ne zcela správně nastavenými

parametry pro generování zvoleného povrchu. Nicméně i tato metoda zpracování dat LLS

poskytuje mnohem lepší výsledky neţ vrstevnicová data ZABAGED.

5. ZÁVÉR

Výsledky hodnocení přesnosti leteckého laserového skenování potvrzují moţnost

dosáhnout vysoké přesnosti při tvorbě přesných výškopisných modelů i v místech pod hustým

lesním porostem. Dosaţené přesnosti dat dokonce překračují plánovanou střední chybu dat

nově vytvářeného DMR 5G celého území ČR. Lepší výsledky však mohou být ovlivněny

konkrétní volbou území a relativně stále velmi malou výměrou testovacích ploch, případně

typem snímacího zařízení, výškou letu či roční dobou náletu. Řádově se však výsledky

testování shodují s předpokládanou přesností nového výškopisu celého území ČR. Oproti v

107

současnosti poskytovaným datům ZABAGED jsou data LLS obrovským skokem kupředu,

coţ potvrzují i výsledky testování.

Letecké laserové skenování je přínosem pro mnoţství oborů lidské činnosti, jako je

územní plánování, vodní hospodářství (modelování povodní), lesnictví (technologická

typizace pro účely zakládání, pěstění a těţby lesních porostů) a řada dalších. Důleţité je však

zmínit také limity dané principem technologie, kdy hlavně pod lesními porosty dochází dle

výše zmíněných výsledků k razantní redukci počtu odrazů od rostlého terénu, a proto řada

tvarů mikroreliéfu nemusí být přesně nebo vůbec zjištěna. Jde především o pařezy, mrtvé

dřevo, ale i velké kameny a balvany. Z tohoto důvodu je nutné počítat s určitým stupněm

generalizace reliéfu. Částečným řešením je podzimní či jarní letecké laserové skenování, kdy

bude počet odrazů od reliéfu jednoznačně vyšší minimálně v listnatých porostech, případně

vhodně zvolený typ skeneru a výška letu.

Poděkování: V textu jsou publikovány výsledky, které vznikly za podpory z výzkumného záměru LDF MENDELU

v Brně MSM 6215648902 „Les a dřevo – podpora funkčně integrovaného lesního hospodářství a vyuţívání

dřeva jako obnovitelné suroviny“ a projektu NAZV QH71159 „Model multikriteriálního hodnocení šetrných

přibliţovacích technologií“.

LITERATURA

Baltsavias, E. P., 1999. Airborne laser scanning: existing systems and firms and other

resources. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 54, pp. 164–

198.

Akay, A. E., Sessions, J., 2005. Applying the Decision Support System, TRACER, to Forest

Road Design. Western Journal of Applied Forestry, 20(3), 184–191.

Brázdil, K., 2009. Projekt tvorby nového výškopisu území České republiky. Geodetický a

kartografický obzor, 55/97, č.7, s. 145-151.

Forlani, G., Nardinocchi, C., 2007. Adaptive filtering of aerial laser scanning data.

International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information

Sciences 36(part 3/W52), 130-135.

Chasmer, L., Hopkinson, C., Treitz, P., 2004. Assessing the three-dimensional frequency

distribution of airborne and ground-based LIDAR data for red pine and mixed

deciduous forest plots detection. In. The International Archives of the Photogrammetry,

Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Freiburg, Germany, Vol. XXXVI,

Part 8/W2, pp. 66-70. Maltamo, M., Eerikainen, K., Pitkanen, J., Hyyppa, J., Vehmas, M., 2004. Estimation of

timber volume and stem density based on scanning laser altimetry and expected tree

size distribution functions. Remote Sensing of Environment, 90, 319–330.

Reutebuch, S. E., McGauhey, R. J., Andersen, H. E., & Carson, W. W. , 2003. Accuracy of

high-resolution LIDAR terrain model under a conifer forest canopy. Canadian J. of

Remote Sensing, 29, 527–535.

Raber, G. T., Jensen, J. R., Hodgson, M. E., Tullis, J. A., Davis, B. A., Berglend, J., 2007.

Impact of LiDAR nominal post-spacing on DEM accuracy and flood zone delineation.

Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 73(7), 793-804.

Šíma, J., 2009. Abeceda leteckého laserového skenování. GeoBusiness: …srozumitelně o

geoinformatice v praxi. Měsíčník o geoinformatice v praxi. Springwinter, s .r .o., Praha,

č. 3, s. 22-25, ISSN 1802-4521.

Watkins, D., 2005. LiDAR Types and Uses: with a Case Study in Forestry. State College, PA,

USA: Department of Geography, Pennsylvania State University.

108

Yu, X., 2007. Methods and techniques for forest change detection and growth estimation using

airborne laser scanning data. Doctoral Thesis, Department of Surveying, Helsinki

University of Technology, 55 p.

Liu, X., 2008. Airborne LiDAR for DEM generation: some critical issues. Journal: Progress in

Physical Geography, Volume 32, Issue 1, 31-49.

Geodis, 2011. Geodetické přístroje a GPS. [online] Geodis Brno, s.r.o., citováno 26.9.2011.

Dostupné na WWW: http://obchod.geodis.cz/geo

Adresa autorů: Ing. Cibulka Miloš

Ing. Mikita Tomáš, Ph.D.

Ústav geoinformačních technologií

Lesnická a dřevařská fakulta

Mendelova univerzita v Brně

Zemědělská 3

613 00 Brno

[email protected]

[email protected]



109

POSÚDENIE PRESNOSTI MERANIA HRÚBKY STROMU POMOCOU

POZEMNÉHO LASEROVÉHO SKENOVANIA

EVALUATION OF ACCURACY DURING THE MEASUREMENT OF

TREE DIAMETERS WITH USE GROUND BASED SCANNING

RÓBERT SMREČEK, JÁN TUČEK

Abstract:

Terrestrial laser scanners are optical devices, which capture images in their surroundings. Under scanning, the

automatic process is understood, where the object is remotely scanned and the information is collected for

further computer processing. The situation is captured in a point cloud. Trees in the sample terrain had a 1.3 m

measured diameter. The breast diameter was measured using two methods, by calliper and by laser scanner. The

data measured by laser scanner was processed by the programme, where the diameter was calculated using

different methods. Our goal was to consider the measurement of terrestrial laser scanner in forest stand.

Key words: forestry, breast hight diameter, terrestrial laser scanner

1. ÚVOD

Pozemné laserové skenery sú optické prístroje, ktoré zachytia situáciu vo svojom

okolí. Skenovanie je automatický proces, pri ktorom sa objekt bezkontaktne sníma a získavajú

sa informácie, ktoré sa ďalej spracovávajú pomocou počítača. Snímanie prebieha v dvoch

fázach. Najskôr sa situácia sníma vo vertikálnom smere, kde je laserový impulz pri

optickomechanickom princípe smerovania impulzu smerovaný pomocou zrkadla. Po

dokončení sa horizontálny uhol zvýši o konštantu a uskutoční sa ďalší vertikálny sken.

Situácia sa zachytí vo forme bodového mraku. Situácia sa môţe zachytiť aj pomocou kamery.

Snímky z týchto kamier sa následne pripoja k bodovým mrakom. Bodový mrak je moţné

zafarbiť na základe snímky z kamery (SMREČEK 2010).

Táto technológia má schopnosť zobrazovať povrchy v 3D s presnosťou na milimetre.

Na presné modelovanie rôznych povrchov bolo vytvorených mnoţstvo algoritmov. Najskôr

boli vyvíjané pre mechanické inţinierstvo napr. na sledovanie deformácií. Pomocou

pozemného laserového skenera je moţné zachytiť architektonické konštrukcie, výrobné haly,

anatómiu človeka a zvierat a mnoţstvo ďalších 3D povrchov v digitálnom formáte vhodnom

pre ďalšie spracovanie pomocou počítača (LEEUWEN a NIEUWENHUIS 2010).

THIES a SPIECKER (2004), WEZYK a kol.(2007), LEEUWEN a NIEUWENHUIS (2010) ako

aj ďalší autori, vidia moţnosti vyuţitia laserových skenerov pri lesníckych inventúrach.

Pomocou laserového skenera je moţné získať porastové charakteristiky, ako aj charakteristiky

jednotlivých stromov, jednoznačným, objektívnym a opakovateľným spôsobom. Dôleţitým

aspektom spracovania je automatizácia spracovania a identifikácie stromov. Z bodového

mraku je moţné rekonštruovať stromy a ďalej ich pouţiť pre rôzne ďalšie štúdie (ASCHOFF

a kol. 2004, BIENERT a kol. 2006, CÔTÉ a kol. 2009). Pre potreby spracovania jednotlivých

stromov je potrebné vytvoriť algoritmus na rekonštrukciu kmeňov. Väčšina algoritmov je

zaloţená na hľadaní optimálneho valca, ktorý najlepšie charakterizuje kmeň, alebo jeho časť

(THIES a kol. 2004, BIENERT a kol. 2007).

2. DELENIE POZEMNÝCH LASEROVÝCH SKENEROV

FRÖHLICH a METTESLEITER (2004) delia pozemné laserové skenery podľa princípu

systému merania vzdialenosti (kontinuálny a pulzný) a technickej špecifikácie archivácie.

110

Väčšina laserových skenerov vyuţíva na meranie dĺţky impulzné diaľkomery. Ďalej delia

skenery podľa vhodnosti pouţitia na skenery:

vhodné do vnútra a na stredné vzdialenosti ( do 100 m)

vhodné von na dlhé vzdialenosti

vhodné na malé vzdialenosti (okolo 1 m) s poţadovanou vysokou presnosťou.

Rozoznávajú 3 technológie merania vzdialeností:

princíp času letu: dnes najviac pouţívaná technológia, umoţňuje jednoznačné meranie

vzdialeností nad niekoľko 100 m

princíp merania fázy: beţná metóda obmedzená do 100 m dosahujúca presnosť do mm

optická triangulácia: dosahuje presnosť μm ale dosah má len niekoľko metrov.

Na základe zorného pola delia skenery na:

skenery s kamerovým zorným polom, toto pole je limitované zvyčajne na 60°x60°,

pomocou zrkadiel je ale moţnosť dosiahnuť aţ 360°x60°

skenery s panoramatickým zorným polom, ktoré má zorné pole 360°horizontálne a aţ

310° vertikálne, vertikálny uhol má obmedzenie v dôsledku stavby konštrukcie.

Uvádzajú, ţe klasifikácia systémov podľa technických vlastností je uţitočnejšia, ako

ukazovateľ ich moţností a výkonu. Dôleţitá je rýchlosť skenovania, oblasť záberu,

priestorová rozlišovacia schopnosť, mnoţstvo bodov v zornom poli, presnosť systému

merania vzdialeností a celková presnosť systému, kombinácia s inými zariadeniami

montovanými na systém (kamera, GPS atď.).

Podobné delenie uvádza BIENERT a kol. (2006), ktorý uvádzajú delenie skenerov na

základe princípu odchyľovania lúča, napr. galvanometrickými zrkadlami, rotujúcimi

eliptickými zrkadlami, mnohouholnými kolesami, alebo kombináciou. Podľa týchto

autorov by mal byť maximálny dosah skenera pouţitého pri inventarizácii lesa 20 aţ 100

m, počet zaznamenaných bodov aspoň 10 000 za sekundu, presnosť merania vzdialeností

by mala byť lepšia ako 10 mm. Pouţitý laserový skener by mal mať panoramatické zorné

pole.

3. PRESNOSŤ MERANIA HRÚBKY

Ako bolo spomenuté vyššie na meranie hrúbky z dát pozemného laserového skenera je

potrebné identifikovať kmeň v bodovom mraku a následne rekonštruovať kmeň. THIES a kol.

(2004) navrhol algoritmus, ktorý iteratívne hľadá valec, ktorého parametre orientácie a

priemeru sú najbliţšie k bodovému mraku reprezentujúceho kmeň stromu. Na pokrytie celého

kmeňa sú generované viaceré valce. Algoritmus okrem merania hrúbky umoţňuje merať aj

výšku nasadenia koruny, zbiehavosť, krivosť a sklon kmeňa. V zmiešaných porastoch buka,

duba a jedle bielej overili tento algoritmus THIES a SPIECKER (2004). Rozdiely medzi

meraniami hrúbky manuálne pásmom a laserom boli medzi 82,3 a 109,5 % pre jeden sken a

84 aţ 111,6% pre viacnásobný sken. Podobný algoritmus prezentovali aj BIENERT a kol.

(2007). Hrúbku merali na smreku sitkanskom, priemerná smerodajná odchýlka bola 2,48 cm

pre 22 stromov. MAAS a kol. (2008) pri testovaní podobného algoritmu dosiahli 97%

úspešnosť pri identifikácii stromov. Pomocou algoritmu určili hrúbku s presnosťou do 1,8 cm.

HENNING a RADTKE (2006) pri meraní hrúbky rozdelili kmeň na 1 m časti. Pri meraní hrúbky

dosiahli presnosť pod 1 cm do výšky nasadenia koruny a chyba pod 2 cm bola aţ do výšky 13

m. Od výšky 10 m sa vyskytovali časti kmeňov s nedostatočným počtom bodov pre meranie

hrúbky zapríčinené tienením spôsobeným konármi stromov. SMREČEK a HASENAUER (2007)

porovnávali hrúbku na 221 stromoch meraných v rakúskych lesoch. Aritmetický priemer

rozdielov bol -0,06 cm a smerodajná odchýlka 2,96 cm.

111

SMREČEK (2010) vo svojej práci potvrdil rovnocennosť meraní hrúbky pomocou

priemerky a pozemného laserového skenera. Hrúbka d1,3 bola zisťovaná pomocou metódy

Optimálnej kruţnice a metódy Monte Carlo na troch rezoch s hrúbkou 10, 20 a 40 cm. Lepšie

výsledky vyšli prvou metódou. Aritmetický priemer rozdielov bol v rozpätí od 0,14 aţ 0,3 cm

a smerodajnou odchýlkou v rozpätí od 1,0 do 1,4 cm. Pre metódu Monte Carlo bol

aritmetický priemer rozdielov bol v rozpätí od -0,14 do 0,5 cm a smerodajná odchýlka 1,5 aţ

2,2 cm.

4. ZÁVER

Napriek vysokej presnosti merania vzdialenosti a zachytenia lesných scenérií v 3D

pomocou bodového mraku existuje niekoľko prekáţok masového nasadenia pozemných

laserových skenerov v lesníctve. Významným faktorom je ich ekonomická a energetická

náročnosť. Pozemné laserové skenery neboli konštruované na prácu v lesnom prostredí a

preto je potrebná obozretnosť pri manipulácii a presune aby nedošlo k poškodeniu citlivých

súčastí. Táto skutočnosť sa dá odstrániť konštrukčným riešením. Veľkou nevýhodou je odraz

laserového impulzu od prvej prekáţky. V prípade hustého podrastu môţe byť skener

nepouţiteľný, nakoľko za prekáţkami vznikajú tiene bez dát. Pri skenovaní v lese je potrebné

plánovať jednotlivé stanovištia skenera tak, aby bolo z daného miesta čo najväčšia viditeľnosť

a zároveň dostatočný prekrytie z ostatných stanovíšť.

Výhodou je dokumentácia miesta v čase, ktorá môţe byť vyuţitá pri analýze zmien v

prírodnom prostredí, pri viacnásobných meraniach na skusných plochách bez potreby

opakovania meraní v teréne. Nakoľko väčšina procesov je automatizovaná dochádza k

zníţeniu chýb človekom. Výsledky poukazujú na moţnosti vyuţitia pozemných laserových

skenerov najmä pre vedecko-výskumné účely, alebo špecifické lesnícke aplikácie.

Poďakovanie

Príspevok vznikol na základe výskumu riešeného v projekte Vedeckej grantovej agentúry Ministerstva školstva,

vedy, výskumu a športu SR a Slovenskej akadémie vied 1/0764/10 (VEGA): Výskum princípov a metód

precízneho lesníctva.

LITERATÚRA

Aschoff, T., Thies, M., Spiecker, H. 2004. Describing forest stands using terrestrial laser-

scanning. In: ISPRS- International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and

Spatial Information Sciences. Istanbul, 2004. Zv. Volume XXXV, part B, s. 237-241.

Bienert, A., Maas, H., Scheller, S. 2006. Analysis of the Information Content of Terrestrial

Laserscanner Point Clouds for the Automatic Determination of Forest Inventory

Parameters. In: Workshop on 3D Remote Sensing in Forestry. Vienna, 2006. s. 44-49.

Bienert, A., Scheller, S., Keane, E., Mohan, F., Nuget, C. 2007. Tree Detection and Diameter

by Analysis of Forest Terrestrial Laserscanner Point Clouds. In: ISPRS Workshop on

Laser Scanning 2007 and SilviLaser 2007. Espoo, 12-14. September 2007. Zv. Volume

XXXVI, Part 3/W52, s. 50-56. ISSN 1682-1777.

Côté, J.-F., Widlowski, J.-L., Fournier, R. A., Verstraete, M. M. 2009. The structural and

radiative consistency of three-dimensional tree reconstructions from terrestrial lidar. In:

Remote Sensing of Environment. 2009. Zv. Volume 113, Issue 5, s. 1067-1081. ISSN

0034-4257.

Fröhlich, C., Mettenleiter, M. (2004). Terrestrial Laser Scanning – New Perspectives in 3D

Surveying. In: International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial

Information Sciences, Volume XXXVI, Part 8/W2, str. 7 – 13.

112

Henning, J., Radtke, P. J. 2006. Detailed Stem Measurments of Standing Trees from Ground-

Based Scanning Lidar. In: Forest Science. 2006. Zv. 52, s. 67-80. ISSN 0015-749X.

Leeuwen, Martin, Nieuwenhuis, Maarten. 2010. Retrieval of forest structural parameters using

LiDAR remote sensing. In: European Journal of Forest Research. 2010. Zv. Volume

129, Number 4, s. 749-770.

Maas, H.-G., Bienert, A., Scheller, S., Keane, E. 2008. Automatic forest inventory parameter

determination from terrestrial laser scanner data. In: International journal of remote

sensing. 2008. Zv. Volume 29, Number 5, s. 1579-1593. ISSN 0143-1161.

Smreček, R. (2009). Vyuţitie laserových a hyperspektrálnych údajov pre precízne lesníctvo.

[Dizertačná práca]. Lesnícka fakulta, Zvolen, 2009, 183 s.

Thies, M., Pfeifer, N., Winterhalder, D., Gorte, B. G. H. 2004. Three-dimensional

reconstruction of stems for assessment of taper, sweep and lean based on laser scanning

of standing trees. In: Scandinavian journal of forest research. 2004. 19, s. 571-581.

ISSN 0282-7581.

Thies, M., Spiecker, H. (2004). Evaluation and Future Prospects of Terrestrial Laser Scanning

for Standardized Forest Inventories. In: International Archives of Photogrammetry,

Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XXXVI, Part 8/W2, str. 192

– 197.

Wezyk P., Koziol K., Glista M., Pierzchalski, M. 2007. Terrestrial Laser Scanning Versus

Traditional Forest Inventory First Results from the Polisch Forests. In: International

Society for Photogrammetry and Remote Sensing. 2007. Zv. Volume XXXVI, Part

3/W52, s. 424-430. 1682-1777.

Adresa autorov:

Ing. Róbert Smreček, PhD.,

prof. Ing. Ján Tuček, CSc.,

Katedra hospodárskej úpravy lesov a geodézie

Lesnícka fakulta, Technická univerzita vo Zvolene, T.G. Masaryka 24,960 53 Zvolen

e-mail: [email protected], [email protected]



113

AUTOMATIZÁCIA ŤAŢOBNEJ ČINNOSTI NA BÁZE DELTASTATU

AUTOMATION OF TIMBER MINING ACTIVITIES ON THE BASIS OF

DELTASTAT

PAVOL BOŢEK, VLADIMÍR ŠTOLLMANN

Abstract

The paper aims at providing the expert public with the basic information about the robotics implementation in

the forestry and the reasons leading to the automation and robotization of forestry activities.

key words: automatization, forestry

1.ÚVOD

S cieľom odvrátiť hroziacu ekologickú katastrofu sa lesníci celého sveta zhodli na

stratégii „trvalo udrţateľného rozvoja“, ktorá bola prijatá na konferencii v Rio de Janeiro v r.

1992. Ak máme byť schopní uskutočňovať prijatú stratégiu a zároveň ak chceme v lesnom

hospodárstve obstáť v tvrdom konkurenčnom boji súčasného ekonomického systému, musíme

rozvíjať vedu a techniku. Zásadne nie ústupom od technizácie lesných prác, ale práve naopak

jej posilňovaním vo všetkých činnostiach – pestovaných, ochranných, ťaţbových [1].

V priemyselných aplikáciách uţ roboty našli svoje trvalé miesto. Teraz vstupujú do

poľnohospodárstva a lesníctva.

Obr.1: Komerčne dostupný kráčajúci harvester

2. ROBOTIZÁCIA LESNÍCKYCH ČINNOSTÍ

Prienik robotov do lesníctva môţeme očakávať v nasledovných oblastiach:

Na skladoch dreva pri výrobe sortimentov.

Pri pestovaní semenáčikov a sadeníc v škôlkach.

V lesnej ťaţbe.

Pestovná činnosť v škôlkach a výroba sortimentov na skladoch dreva poskytuje

vhodné podmienky pre nasadenie robotov. Tie sú dané:

114

Charakterom veľkosériovej výroby.

Deterministickým pracovným prostredím.

Dostupnosťou elektrickej energie.

To umoţňuje prevzatie konštrukčných princípov známych z oblasti priemyselných

robotov [2]. Omnoho zloţitejšia je situácia v prípade ťaţbových robotov. Kľúčové

problémy, s ktorými sa treba v tomto prípade vysporiadať, sú:

Náročné terénne podmienky stochastického charakteru.

Náročné klimatické podmienky.

Veľkorozmerné a ťaţké bremená.

3. SPOLOČENSKÁ OBJEDNÁVKA

Robotizácia lesníckych činností je nevyhnutný trend, ktorý sa nedá zastaviť. Kto

nezachytí včas trend k bezobsluţným strojom /obr. 2/, bude musieť s veľkými ťaţkosťami

dobiehať zameškané. Prečo povaţujeme robotizáciu v lesníctve za nevyhnutnú:

Psychická záťaţ. Súčasná harvestrová technika odbremenila človeka od náročnej

fyzickej práce v ťaţbovej činnosti. Oslobodila ho od hluku, vibrácií a vytvorila mu v mnohom

aţ komfortné pracovné podmienky, ale aj tak sa musia operátori harvesterov striedať cca po 2

hod. práce. Príčinou je veľká psychická záťaţ v dôsledku spracovávania veľkého mnoţstva

informácií a poţadovanej permanentnej sústredenosti na prácu. Výsledkom je únava,

vyčerpanosť, stres, zdravotné ťaţkosti. Nakoniec prichádza otupenie pozornosti s moţnými

fatálnymi dôsledkami.

Ochrana ŢP. Harvestrovú techniku povaţujeme v porovnaní s traktormi za

ekologickú. Faktom však zostáva, ţe vyšie účinky sa dosahujú predovšetkým zmenou

technológie práce, pričom všetky nevýhody kolesových a pásových podvozkov zostávajú

zachované. Kolesové a pásové podvozky majú v horských podmienkach svoje limity. Dá sa

napr. teoreticky dokázať, ţe max. svahová dostupnosť stroja na kolesovom podvozku na

lesnej pôde je cca 27o, ktorá sa pri zohľadnení bezpečnostných aspektov zniţuje na cca 12

o.

Samozrejme, ţe pomocou rôznych technických riešení vieme túto svahovú dostupnosť zvyšiť,

ale obrátenou stranou mince je potom zvýšené poškodzovanie ŢP, ohrozovanie bezpečnosti

práce, atď.

Bezpečnosť práce a technických zariadení. Práca ľudí a strojov v náročných terénnych

podmienkach je nebezpečná z hľadiska prevrátenia, pádu, či deštrukcie súčiastok v dôsledku

veľkého mechanického namáhania.

Kvalita práce. Z celej mnoţiny škôd na ŢP pripadá 40% na úkor techniky a 60% ako

dôsledok nedodrţiavania technologickej disciplíny. Roboty eliminujú tento faktor. Pracujú

presne podľa zadaného technologického postupu vo dne i v noci. Nepoznajú únavu, nehľadajú

dôvody prečo sa to nedá spraviť. Sú prostriedkom tzv. precízneho lesného hospodárstva

budúcnosti [3].

115

Obr. 2: Systémy navigovania ťaţbových robotov pomocou druţicovej techniky.

CPU– centrálna procesorová jednotka, NS– navigačný servosystém, RO– regulačné obvody

LR– ťaţbový robot, GPS – globálny polohovací systém GPS NAVSTAR

Vývojový proces spoločnosti a s ňou spätý fenomén environment je v súčasnej dobe

nutnou podmienkou úspešného procesu vzniku nových pracovísk. Uţ vo fáze projektu je

nutné navrhovať koncepčný model robotizovaného pracoviska, na ktorom je moţné reálne

definovať základné princípy systému riadenia technologického procesu spracovania nielen

drevnej hmoty, ale aj pri ňom vzniknutý odpad. V tejto prvotnej fáze vývoja sa javí nasadenie

virtuálnych metód vysoko efektívne a vedie k včasným rozhodnutiam efektívnosti reálneho

pracoviska z viacerých aspektov.

Sú to predovšetkým tieto dve nutne akceptovateľné aspekty trvalo udrţateľného

rozvoja (TUR):

1. Environmentálne aspekty - kaţdá technológia predstavuje istým spôsobom záťaţ pre ŢP,

čo sa premieta aj do ekonomického hľadiska, pretoţe opatrenia, ktoré sa musia dodrţať pri

prevádzke takejto výroby, predstavujú finančnú záťaţ pre výrobný podnik. Výhoda virtuálnej

technológie spočíva v tom, ţe nie je potrebné vyrábať nielen, napr. ani reálny model

technologického zariadenia, ale ani reálne technologické pracovisko. Výrobou spomenutých

zariadení je minimalizovaná environmentálna záťaţ ŢP a s ním spätý dopad na ŢP .

2. Ekonomické aspekty - ekonomických aspektov virtuálnej technológie je niekoľko. Moţno

ich deliť na čiastkové skupiny a podskupiny, ale medzi najdôleţitejšie aspekty, ktoré treba pri

optimalizácii takejto technológie brať do úvahy, sú bezpochyby investičné náklady (objem

finančných prostriedkov spojených s nákupom konkrétneho virtuálneho zariadenia) a

prevádzkové náklady (technologické zariadenia, spotreba elektrickej energie a ďalšie

súvisiace náklady), ktoré vo veľkej miere ovplyvňujú rozhodnutie o zakúpení takejto

technológie. Je dôleţité imlementovať spomenuté uţ v procese prípravy a vývoja lesníckej

robototechniky .

4. DELTASTAT – AEROSTATICKÝ A ROBOTICKÝ SUBSYSTÉM

V konštrukciách deltastatov nachádzajú aerostaty nasledovné uplatnenie:

na kompenzáciu hmotnosti ťaţbovej jednotky.

na odváţanie vyrobenej drevnej suroviny do drevospracujúcich podnikov.

na dopravu zamestnancov na pracovisko.

Ťaţbová jednotka môţe byť naprojektovaná s rôznym stupňom mechanizácie a

automatizácie. V zásade môţe byť procesorového resp. harvestrového typu a robotického

typu.

Aerostatický robot

CPU NS RO

GPS

LR

Riadiaci systém

φž

φ

φ

116

Najvyšší stupeň automatizácie sa dosahuje pri robotickej ťaţbovej jednotke. Aerostat

a robotická ťaţbová jednotka tvoria spolu aerostatický robot (AR). Schéma aerostatického

robota je uvedená na obr. 3, kde: 6 – aerostat, 10 – prijímač systému GPS, 11 – satelit GPS

systému, 7 – gondola, 8 – lanový systém delta, 9 – mechanická časť robota.

Aerostatický procesor

Iné riešenie aerostatickej ťaţbovej jednotky je navrhnuté na obr. 4. Aerostatická časť

pozostáva z tých istých častí ako v predchádzajúcom prípade. Namiesto robota je však

dokompletovaná uchopovaco–odvetvovacou hlavicou 12 procesorového typu upevnenou na

oceľovom lane. Zariadenie bolo nazvané ako aerostatický procesor AP. Spiľovanie stromu sa

uskutočňuje motomanuálne. 8 predstavuje laná delta lanového systému.

Obr. 3: Aerostatický robot

Obr. 4: Aerostatický procesor

Riešenie pracovnej hlavice procesorového typu je uvedené na obr. 5, kde: 21 –

pohonná jednotka, 22 – ovládací panel, 23 – teleskopicky výsuvná časť, 24 – pevný

odvetvovací nôţ, 25 – klieštiny, 26 – zdvíhacie lano.

117

Postup práce je nasledovný (viď obr. 4.3): pracovník naštartuje motor a pracovnú

hlavicu ručne umiestni na pätu stromu. Pomocou diaľkového ovládania spustí automatický

program pre výstup pracovnej hlavice do koruny stromu za súčasného odvetvovania kmeňa.

Pri tomto postupe najskôr spodná klieština 25 pevne uchopí strom, horná klieština 25 sa

uvoľní, teleskop 23 sa začne vysúvať a pri tomto pohybe horná klieština spolu s horným

pevným odvetvovacím noţom 24 zbavuje kmeň konárov. Potom kmeň pevne uchopí horná

klieština, dolná klieština sa uvoľní a teleskop 23 sa zasunie. Cyklus sa opakuje, pričom

pracovná hlavica stúpa do koruny stromu za súčasného odvetvovania. Proces je automaticky

zastavený na základe údaja snímača hrúbky kmeňa. Nakoniec obe klieštiny 25 pevne uchytia

strom za vrcholovú časť. Pílič spíli strom motomanuálne.

Obr. 5: Pracovná hlavica procesorového typu

Na obdobnom princípe pracuje aj aerostatický harvester, ktorý pouţíva

na lane upevnenú hlavicu harvestrového typu. Spiľovanie stromu je v tomto prípade strojové.

Kompenzácia hmotnosti aerostatických komplexov popísaných v predchádzajúcom sa môţe

uskutočňovať 2 spôsobmi:

Ako čiastočná – časť tiaţe robotického komplexu (cca10%) a tiaţ nákladu sa prenáša do

lanového systému delta. Aerostatický komplex visí na lanách delta systému. Ťaţisko

aerostatického komplexu zaujíma dolný vrchol D pracovného priestoru daného delta

systémom, ktorý má tvar prieniku 3 guľových plôch s polomermi rovnajúcimi sa dĺţke

jednotlivých lán (viď obr. 6).

Ako úplná – aerostat na viac ako 100% kompenzuje hmotnosť robotického komplexu

spolu s nákladom. Laná delta systému priťahujú aerostatický komplex ku Zemi.

Aerostatický komplex zaujíma horný bod H pracovného priestoru daného delta systémom

pri danej dĺţke lán.

118

Obr. 6: Tvar pracovného priestoru delta systému

Za účelom kompenzácie hmotnosti visutej ťaţbovej jednotky navrhujeme pouţitie

neztuţených resp. poloztuţených riadených aerostatov typu termoplánov. Tvar aerostatov je

diskovitý za účelom zníţenia bočného odporu vetra a umoţnenie všesmerového pohybu.

Aerostaty sú navrhované ako riaditeľné, aby bolo umoţnené premiestňovanie z pracoviska na

pracovisko po vlasnej osi. Takéto prevedenie zároveň umoţňuje mechanizované stavanie

stoţiarov delta systému v celých dĺţkach a montáţ jeho lanového systému. Časť aerostatu

plnená héliom zabezpečuje kompenzovanie hmotnosti aerostatického komplexu na 90%.

Presun medzi bodmi D a H (obr. 6), ako aj vyvaţovanie komplexu v rôznych prevádzkových

podmienkach, aby nedošlo k preťaţeniu delta systému, je zabezpečované pomocou

termovaku plneného horúcim vzduchom.

Vyťaţená drevná surovina je ukladaná na pracovnú plošinu (viď obr. 7). Ukladanie

musí byť rovnomerné, aby ťaţisko bolo umiestnené v strede plošiny. Po naplnení plošiny

vyťaţenou drevnou surovinou navrhujeme dopravu ku zákazníkovi (napr. drevospracujúci

podnik) realizovať opäť vzdušnou cestou pomocou aerostatu o veľkej nosnosti (cca 600 t). Pri

vhodnom nadimenzovaní aerostatu ťaţbového robota je moţné, aby aerostatický ťaţbový

robot plnil zároveň aj túto dopravnú funkciu

Obr. 7: Nákladná plošina

Ďalšou funkciou, ktorú môţe plniť riaditeľný aerostatický ťaţbový robot, je doprava

zamestnancov do práce a z práce domov.

V prípade realizácie uvedenej technológie môţeme hovoriť o revolúcii v logistike

výroby dreva, pretoţe:

Podstatným spôsobom redukuje poţiadavky na sprístupnenie porastov cestnou sieťou.

119

Problematiku ochrany prírodného prostredia rieši v celom komplexe. Umoţňuje realizáciu

stratégie trvalo udrţateľného hospodárenia v lesoch.

Umoţňuje automatizáciu a robotizáciu ťaţbovo dopravných činností.

Vyznačuje sa exaktným dodrţiavaním technologických postupov a tým umoţňuje

realizovať precízne hospodárenie v lesoch.

5. LANOVÝ POLOHOVACÍ SYSTÉM DELTA

Lanový polohovaci systém delta pozostáva z 3 ks oceľových lán, ktoré plnia nosnú

a riadiacu funkciu. Je špeciálnym prípadom triangulárnych lanových systémov. Znázornený je

na obr. 8. Oceľové laná 11, 12, 13, ktoré sú na voľnom konci pevne uchytené, sú navíjané na

bubny 14, 15, 16 pohonných navijakov. Regulácia pohonu bubnov sa uskutočňuje na základe

údajov zo snímačov osových síl lán 17, 18, 19.

Charakteristické znaky, ktoré odlišujú lanový systém delta od štandardných

triangulárnych systémov:

Oceľové laná sú pevne upevnenené na svojich koncoch.

Bubny, na ktoré sa navíjajú laná, sú umiestnené v spoločnom lanovom uzle.

Regulácia polohy sa uskutočňuje na základe merania a vyhodnocovania osových síl

v lanách alebo odometrickou metódou na základe merania dlţky lán odvinutých z lanových

bubnov.

Obr. 8: Delta systém

Lanový systém delta plní na pracoviskách s aerostatickými robotickými komplexami

nasledovné úlohy:

Realizuje premiestňovanie aerostatického komplexu v priestore, t.j. predstavuje

lokomočné (pohybové) ústrojenstvo aerostatického robota, aerostatického procesora resp.

harvestra.

Zabezpečuje polohovanie aerostatického komplexu.

Zabezpečuje stabilitu zaujatej polohy pri manipulovaní s bremenom, resp. pri rôznych

vyloţeniach robotického ramena.

Účinne eliminuje vplyv meteorologických činiteľov, najmä vetra.

120

V prípade čiastočnej kompenzácie preberá na seba časť zaťaţenia od hmotnosti

zariadenia.

V prípade úplnej kompenzácie zabezpečuje kotviacu funkciu, t.j. zabraňuje

aerostatickému komplexu vo voľnom lete vo vertikálnom smere.

Po skončení práce zabezpečuje zaparkovanie zariadenia vo vzduchu.

Pri práci lesníckych ťaţbových robotov tzv deltastatov, ktoré pouţívajú lanový systém

delta ako lokomočné ústrojenstvo, prichádza do úvahy vyuţitie obidvoch pracovných bodov.

Pouţitie horného pracovného bodu je ilustrované na obr. 9. Zapolohovanie v hornom

pracovnom bode je umoţnené vďaka vztlakovej sile aerostatu.

Obr. 9: Aplikácia deltastatu vyuţívajúca horný pracovný bod lanového systému

Lanový polohovací systém delta má veľmi blízko ku Clavelovmu delta robotu. Jedná

sa o originálnu konštrukciu robota, ktorú vymyslel Raymond Clavel, profesor na École

Polytechnique Fédérale de Lausanne, na ktorú mu bol v r. 1990 udelený patent. Schéma

robota je uvedená na obr. 10.

121

Obr. 10: Clevelov delta robot

Clavelov delta robot môţeme zaradiť do skupiny tzv. paralelných robotov. Jeho

konštrukcia sa vyznačuje pouţitím 3 ks kĺbových ramien 1, 2, 3, ktoré zabezpečujú

premiestňovanie a orientáciu mobilnej platformy 4, s ktorou je spojený efektor robota 5.

Motory nie sú súčasťou ramien ako pri klasických robotoch, ale sú oddelené. Umiestnené sú

na základovej doske 6.

Charakteristickými znakmi delta robotov sú vysoké dosahované zrýchlenia

(experimentálne aţ 50 g), vysoké rýchlosti, vysoká stabilita polohy a tuhosť konštrukcie.

V súčasnosti zaznamenali najväčšie pouţitie v potravinárskom priemysle, farmaceutickom

priemysle a strojárstve. V súčasnosti na trhu dostupné konštrukcie delta robotov pracujú vo

valcovom súradnicovom systéme s priemerom základne cca 1 m a výškou 0,2m. Manipulujú

s predmetmi do 1 kg.

Príklady realizácie delta robotov sú uvedené na obr. 11.

a/ b/

Obr. 11: Delta roboty

a - delta robot IRB 340 určený pre presné montáţne operácie

b - operačná sála s delta robotom

Lanové systémy delta umoţňujúce navigáciu a zároveň aj orientáciu pracovnej plošiny

v priestore vyţadujú pouţitie šiestich lán, ktoré sú pevne upevnené na troch stoţiaroch – viď

obr. 12, kde 1- pracovná plošina.

122

Obr. 12: Lanový systém delta so 6 stupňami voľnosti

Pre aplikáciu lanových delta systémov v zostavách lesníckych robotov, tzv.

deltastatov, je typické gravitačné ustavovanie robotickej pracovnej jednotky do vertikálnej

polohy. To umoţňuje zredukovať počet lán lanového systému delta na tri kusy – viď obr. 13.

Obr. 13: Lanový systém delta s 3 stupňami voľnosti

Štruktúra pohonu lanového delta systému je uvedená na obr. 14, kde: 1 – riadiaca

jednotka, 2 – pohonná jednotka, 3 – brzda, 4 – spojka, 5 – bubon, 6 – snímač dĺţky lana, 7 –

lanový vozík.

Obr. 14: Štruktúra pohonu

123

Charakteristickým znakom je umiestnenie pohonných jednotiek a lanových bubnov

priamo v robotizovanom lanovom vozíku. Pohyb robotickej jednotky nad pracovnou plochou

je zabezpečovaný pomocou 3 ks oceľových lán delta systému. Oceľové laná sú na voľných

koncoch pevne ukotvené (prirodzené alebo umelé kotvy) a navíjajú sa na bubny, ktoré sú

umiestnené v lanovom vozíku 7 (obr. 8).

Typické riešenie lanového delta systému pri ťaţbe dreva je ilustrované na obr. 15, kde:

1 – stoţiare s pevne upevnenými lanami, 2 – lanový vozík, 3 – odvozná cesta.

Obr. 15: Delta lanovka

4. ZÁVER

Cesta k prosperite lesného hospodárstva a celej spoločnosti vedie len cez techniku,

ktorá nepoškodzuje prírodu a cez vzdelané a kvalifikované pracovné sily. Vývoj smeruje cez

motorové píly, traktory, harvestre a integrované lanové systémy ku lesníckym robotom.

Popri ochote je však potrebná aj odborná pripravenosť. Robotizačná technika sa uţ nemôţe

prevádzkovať ako napr. motorové píly. Kľúčovou úlohou je profesionálna príprava

pracovníkov, preto je potrebné na všetkých stupňoch lesníckych škôl posilňovať výučbu

technických vied. Času uţ nemáme veľa. Na základe našich analýz je nástup robotizácie

v lesníctve otázkou 10-15 rokov.

Článok vznikol v rámci riešenia grantu V-07-013-00 o názve „Výskum nových

technických a technologických princípov strojov na sústreďovanie dreva“ za podpory

Ministerstva školstva SR a sú súčasťou riešenia projektu KEGA MŠ SR 3-7285-09

„Špecializované robotické systémy“.

LITERATÚRA:

[1] PAVLOVKIN, J.: Tendencie v rozvoji robotiky. In: Zborník MVK Technické vzdelanie

ako súčasť všeobecného vzdelania. Banská Bystrica: FPV UMB, 1998. Str. 197-200

[2] SMRČEK, J., A. PALKO, J. JURČIŠIN. 1999. Problematika servisných robotov.

Journal strojárstvo No.5/1999:20-22.

[3] ŠTOLLMANN,V.: Roboty- prostriedok ekologizácie lesníckych činností – Robots

instrument of ecologization forest activity. ACTA MECHANICA SLOVACA, 2-A/2006,

roč.10, Košice, ISSN 1335-2393, str.531-535.

Adresa autorov:

Doc. Ing. Pavol Boţek, CSc.,

Materiálovotechnologická fakulta STU v Bratislave, e-mail: [email protected]

Doc. Ing. Vladimír Štollmann, CSc.,PhD.,

Lesnícka fakulta TU vo Zvolene, e-mail: [email protected]

3

1 1

1

2 3

3



124

ROZDELENIE PRAVDEPODOBNOSTI VÝSKYTU EXTRÉMNYCH

OBJEMOV NÁHODNÝCH ŤAŢIEB DREVA NA ÚZEMÍ SLOVENSKA

THE PROBABILITY DISTRIBUTION OF EXTREME TIMBER

INCIDENTAL FELLINGS OCCURRENCE IN THE TERRITORY OF

SLOVAKIA

JÁN HOLÉCY

The probability distribution of extreme timber salvage cuttings volumes occurrence in the territory of

Slovakia. The paper presents the data about the occurrence of salvage cuttings volumes recorded in the period of

1990 - 2009 years including the results of their statistical analysis. The objective of a paper is to point out one

possible procedure how to derive the reliable probability distribution of the salvage cuttings extremes

occurrence. The observed data were fitted by both the Normal and Weibull cumulative distribution functions in

order to obtain the assumed distributions of their maximum and minimum expected values. As the more reliable

has been detected the underlying initial Weibull probability distribution, that also allows for the detection of

occurrence concerning the minimum expected values. The simple arithmetic mean of the assumed Normal

distribution of observed values 3 286 848 m3 proved to be the less reliable measure than the mean value of

assumed Weibull distribution approaching 4 156 361 m3, as well.

Key words: salvage cuttings of timber, extreme value distributions

1 ÚVOD

Náhodné ťaţby dreva predstavujú významné špecifické riziko hospodárenia na lesnej

pôde. Pri technických i ekonomických analýzach lesníckych projektov, ale aj pri hodnotení

návrhov opatrení lesníckej politiky, moţno poznatky o riziku náhodných ťaţieb dreva

povaţovať za strategickú informáciu. Tomuto riziku lesníctva sa uţ na rôznych úrovniach

riadenia a výskumu venovalo mnoho publikácií. Jeho opisu, príčinám a dôsledkom sa venujú

napr. Konôpka et al. (2008), Kouba (2002), Šišák a Půlkrab (2002), Polster a Polsterová

(2000) a veľa iných autorov. Doposiaľ však na Slovensku chýba informácia

o pravdepodobnosti výskytu extrémnych hodnôt náhodnej ťaţby dreva. Cieľom tohto

príspevku je vykonať analýzu časového radu výskytu náhodných ťaţieb dreva na Slovensku

za obdobie rokov 1990 - 2009 pomocou metód teórie extrémnych hodnôt a informovať o jej

výsledkoch.

2 ÚDAJE O VÝSKYTE NÁHODNÝCH ŤAŢIEB DREVA NA SLOVENSKU

Pre účely uvaţovanej štatistickej analýzy sme prevzali údaje ktoré zozbierali a

zverejnili Konôpka et al. (1999) a Suchomel et al. (2011). Údaj o celkovom objeme náhodnej

ťaţby dreva v roku 1999 bol uvedený v Správe o lesnom hospodárstve (2000). Údaje sú

súčtami rubnej a predrubnej ťaţby ihličnatého a listnatého dreva. Jedná sa o výsledné údaje

celkového pôsobenia všetkých známych prírodných (biotických a abiotických)

i spoločenských škodlivých činiteľov. Hoci významné výsledky by mohla priniesť aj

podrobnejšia štatistická analýza drevinového zloţenia a štruktúry náhodnej ťaţby vo vzťahu

k podielom jednotlivých škodlivých činiteľov, tu sa obmedzíme len na analýzu súhrnných

výsledných údajov. Tieto údaje sú uvedené v TABUĽKE 1.

125

TABUĽKA 1: Údaje o výskyte náhodnej ťaţby dreva na Slovensku v rokoch 1990 – 2009

ROKY 1990 1991 1992 1993 1994

( m3 ) 2 604 276 1 903 331 1 781 914 2 271 540 2 964 525

ROKY 1995 1996 1997 1998 1999

( m3 ) 2 985 694 3 217 709 3 396 211 2 324 678 1 872 477

ROKY 2000 2001 2002 2003 2004

( m3 ) 3 021 000 2 442 400 2 157 800 2 676 700 2 916 000

ROKY 2005 2006 2007 2008 2009

( m3 ) 6 533 000 4 266 000 4 700 800 6 115 200 5 585 700

3. ŠTATISTICKÁ ANALÝZA VÝSKYTU EXTRÉMNYCH HODNÔT NÁHODNÝCH

ŤAŢIEB

Pre modelovanie výskytu extrémnych javov sa pouţíva teória extrémnych hodnôt tak

ako jej princípy vysvetľujú napr. Kotz a Nadarajah (2002) a Coles (2001). Táto teória vznikla

pre riešenie praktických problémov z oblasti astronómie a jadrovej fyziky, pri návrhoch

vodných priehrad, ale i analýz procesov únavy materiálu a dimenzovania stavebných

konštrukcií proti účinkom geofyzikálnych, meteorologických i klimatických extrémov.

Z metód matematickej štatistiky ako ich uvádza Bury (1986), sa pre tieto účely pouţívajú buď

presné rozdelenia minimálnych alebo maximálnych hodnôt uvaţovaného rozdelenia náhodnej

veličiny, alebo asymptotické rozdelenia týchto extrémov, ak nie je známe východiskové

rozdelenie pravdepodobnosti, alebo ak nevieme vypočítať parametre rozdelenia

pravdepodobnosti extrémnych hodnôt známymi matematickými postupmi. Pre účely

štatistickej analýzy výberového súboru náhodných ťaţieb dreva sme zvolili obidva tieto

postupy a následne aj porovnali ich výsledky. Asymptotické Gumbelovo rozdelenie

extrémnych hodnôt sme pouţili pre opis pravdepodobnosti výskytu maximálnych

a minimálnych hodnôt náhodnej ťaţby dreva z uvaţovaného východiskového normálneho

rozdelenia náhodných ťaţieb. Presné rozdelenia pravdepodobnosti výskytu minimálnych

a maximálnych hodnôt ťaţby sme potom vypočítali z uvaţovaného východiskového

Weibullovho rozdelenia pozorovaných údajov.

3.1 Modelovanie výskytu náhodnej ťaţby normálnym rozdelením pravdepodobnosti

Parametre (μ) a (σ) uvaţovaného normálneho rozdelenia pravdepodobnosti N(μ; σ2)

výskytu ročnej náhodnej ťaţby (Q), sme odhadli postupom ktorý uvádza Pacáková (2000):

∑

∑ ( )

( )

kde (Qi) je objem pozorovanej ťaţby dreva v roku (i) a (n) je počet rokov v sledovanom

období. S vyuţitím publikácie Klein a Vacek (1986) je potom moţné pomocou známych

parametrov uvaţovaného normálneho rozdelenia N(μ; σ2) vypočítať intervalové odhady

výskytu náhodnej ťaţby so spoľahlivosťou (1 – α):

(

√

√ ) ( )

kde ( ) je kvantil normovaného normálneho rozdelenia N(0; 1) ktorý zodpovedá hladine

významnosti (α).

126

Pre modelovanie pravdepodobnosti maximálnych extrémnych hodnôt z východiskového

rozdelenia N(μ; σ2) sme zvolili distribučnú funkciu Gumbelovho asymptotického rozdelenia

maximálnych extrémov ako ju uvádza Bury (1986):

( )

( ) ( )

( ) kde ( ) je kvantil maximálnej extrémnej hodnoty východiskového normálneho rozdelenia

ktorá nebude prekročená so spoľahlivosťou = (1 – α). Symboly (A) a (B) označujú lineárne

odhady parametrov Gumbelovho rozdelenia maximálnych extrémnych hodnôt:

( √ )

√ a

√ ( )

Extrémnu hodnotu ročnej náhodnej ťaţby ( ) sme potom určili ako inverznú funkciu

k funkcii (3):

( ) ( ) ( )

Pre odhad minimálnych extrémnych hodnôt východiskového normálneho rozdelenia sme

pouţili modifikáciu distribučnej funkcie Gumbelovho asymptotického rozdelenia

minimálnych extrémov v tvare:

( )

( ) ( )

( ) kde kvantil ( ) bol určený pomocou inverznej funkcie k distribučnej funkcii (6):

( ) [ ( )] ( )

3.2 Modelovanie výskytu extrémnej náhodnej ťaţby Weibullovým rozdelením

pravdepodobnosti

Okrem normálneho rozdelenia je moţné výskyt hodnoty ročných náhodných ťaţieb

opísať aj Weibullovým rozdelením pravdepodobnosti W(c; γ) pomocou jeho distribučnej

funkcie:

( ) ( )

Pre odhad parametrov (c) a (γ) metódou maximálnej vierohodnosti sme rozdelili

pozorované objemy ročných náhodných ťaţieb do intervalov v stupnici po 0,5 mil. m3.

Vhodnosť vyrovnania náhodných ťaţieb dreva rozdelením W(c; γ) sme testovali

Kolmogorovovým – Smirnovovým testom pre jeden výber ako ho opisujú Klein a Vacek

(1986). Výsledky testu sú zrejmé z údajov v TABUĽKE 2. Pretoţe absolútna hodnota

najväčšieho rozdielu príslušných hodnôt obidvoch distribučných funkcií je menšia ako

kritická hodnota, zhodu empirickej distribučnej funkcie Fn( Q ) s teoretickou distribučnou

funkciou F( Q ) rozdelenia W(c; γ) na hladine významnosti (α) = 0,05 moţno hodnotiť ako

veľmi významnú.

Pre modelovanie extrémnych hodnôt z východiskového Weibullovho rozdelenia sme

pouţili presné známe rozdelenia jeho minimálnych i maximálnych hodnôt ktoré uvádza Bury

(1973) a ktoré je moţné algebraicky vypočítať ako distribučné funkcie rozdelení obidvoch

týchto extrémov. V prípade distribučnej funkcie rozdelenia výskytu minimálnych hodnôt

( )( ) sme pouţili vťah:

( )( ) [ ( )]

( )

Distribučná funkcia rozdelenia maximálnych hodnôt ( )( ) z východiskového

Weibullovho rozdelenia bola pouţitá v základnom tvare:

( )( ) ( )

( )

Kvantily ( ) a ( ) ktoré zodpovedajú zvolenej spoľahlivosti ( ) sme určili

pomocou inverzných kvantilových funkcií k funkciám (9) a (10):

127

( ) √ ( )

a ( ) √ ( √

)

( )

TABUĽKA 2: Výsledky testovania zhody empirickej distribučnej funkcie náhodných ťaţieb Fn( Q )

s distribučnou funkciou F (Q ) predpokladaného rozdelenia W(c; gama)

4. VÝSLEDKY A DISKUSIA

Získané výsledky štatistickej analýzy časového radu údajov o výskyte náhodných

ťaţieb dreva opísaným postupom sú naozaj zaujímavé. Sú usporiadané v TABUĽKE 3.

Hodnota kvantilu minimálnej extrémnej hodnoty ( ) z východiskového rozdelenia N(μ;

σ2) je záporná. Normálne rozdelenie preto zrejme nie je vhodným typom východiskového

rozdelenia pravdepodobnosti pre modelovanie výskytu extrémnych ročných náhodných

ťaţieb dreva. Hodnovernejšie výsledky poskytuje flexibilné Weibullovo rozdelenie.

OBJEM EMPIRICKÁ WEIBULLOVA ABSOLÚTNE

ŤAŢBY DISTRIBUČNÁ DISTRIBUČNÁ ROZDIELY

( mil. m3 ) FUNKCIA FUNKCIA DELTA F( Q )

( Q ) Fn( Q ) F( Q ) Fn( Q ) - F( Q )

0,5 0,000000000 0,002393352 0,002393352

1,0 0,000000000 0,015445362 0,015445362

1,5 0,000000000 0,045444521 0,045444521

2,0 0,084544865 0,096172001 0,011627135

2,5 0,224442097 0,168634942 0,055807154

3,0 0,439651259 0,260755417 0,178895842

3,5 0,586219045 0,367485737 0,218733308

4,0 0,586219045 0,481519191 0,104699855

4,5 0,651114050 0,594537801 0,056576249

5,0 0,722623295 0,698722845 0,023900449

5,5 0,722623295 0,788124384 0,065501090

6,0 0,807593765 0,859509810 0,051916045

6,5 0,900619066 0,912490110 0,011871044

7,0 1,000000000 0,948978873 0,051021127

7,5 1,000000000 0,972254268 0,027745732

c = 0,015565885 MAX. DELTA F( Q ) = 0,218733308

gama = 2,699554729 KRIT. Dn(0,05) = 0,294080000

n = 20 STREDNÁ HODNOTA E( Q ) = 4,156361157

128

TABUĽKA 3: Výsledky štatistickej analýzy časového radu objemu náhodnej ťaţby dreva

ROZDELENIE HODNOTY INTERVALOVÉHO ODHADU

DOLNÁ HRANICA STREDNÁ

HORNÁ HRANICA

HODNOTA

N(μ; σ2) Q0,025 509 162 3 286 848 6 064 534 Q0,975

Q0,05 955 740 3 286 848 5 617 956 Q0,95

QEmin(0,05) -851 491 7 425 187 QEmax(0,95)

W(c; γ) Q0,025 1 197 442 4 156 361 7 580 036 Q0,975

Q0,05 1 555 398 4 156 361 7 017 580 Q0,95

QEmin(0,05) 512 742 9 058 281 QEmax(0,95)

Pouţitie normálneho rozdelenia okrem uţ spomenutého nedostatku aj podhodnocuje

riziko extrémne vysokých hodnôt ročnej ťaţby o viac ako 1,6 mil. m3. Výsledky je tieţ moţné

pouţiť pre odhad stredného času prekročenia ( ). Pravdepodobnosť prekročenia tejto

hodnoty moţno opísať geometrickým rozdelením pravdepodobnosti so strednou hodnotou

( ) a rozptylom ( ) . Veličina

( )

( )( )

( )

je potom hľadaným stredným časom prekročenia ťaţby ( ) m3.

Výsledky tejto a podobných analýz môţu poskytovať dôleţitú informáciu

poisťovniam, ktoré poisťujú lesný majetok proti výskytu ničivých prírodných ţivlov, ako aj

zaisťovacím spoločnostiam ktoré zabezpečujú finančnú stabilitu činnosti medzinárodnej siete

poisťovní. Informáciu o rozdelení pravdepodobnosti extrémnych hodnôt náhodnej ťaţby

dreva moţno vyuţiť tieţ ako podklad pri rozhodovaní o výške rezervného fondu na pokrytie

nákladov nutných pre zvládnutie krízového stavu ktorý môţe vyvolať výskyt skúmaného

extrému. Tieto výsledky je moţné tieţ brať do úvahy pri formulácii adaptačných opatrení

lesníctva na podmienky klimatickej zmeny, tak ako o nich informujú Halaj a Ilavský (2009)

a tieţ Škvarenina et al. (2010). Môţe to významnou mierou prispieť k ich efektívnosti.

Poďakovanie

Výskumné práce opísané v tomto príspevku sa vykonali ako súčasť výskumného projektu VEGA 1/0896/09. Zber

údajov pre vykonané analýzy sa uskutočnil s podporou prostriedkov projektu APVV 51-037902. Autor touto

cestou ďakuje obidvom agentúram za podporu jeho výskumu.

LITERATÚRA

Bury, K. V. 1986: Statistical models in applied science. Malabar, Florida, Robert E. Krieger

Publishing Company. 625 s.

Bury, K. V. 1973: Distributions of Weibull extremes. INFOR, vol. 11, no. 2. 140-149

Coles, S. 2001: An introduction to statistical modeling of extreme values. London, Springer –

Verlag London Limited. 208 p.

Halaj, D., Ilavský, J. 2009: Podporné politiky a ich nástroje pre zlepšenie podmienok na trhu

s energetickým drevom. Zvolen, Technická univerzita vo Zvolene. 99 s.

Klein, T., Vacek, V. 1986: Základy pravdepodobnosti a štatistiky. Zvolen, Vysoká škola

lesnícka a drevárska vo Zvolene. 212 s.

129

Konôpka, J., Konôpka B., Raši, R., Nikolov, Ch. 2008: Nebezpečné smery vetra na Slovensku.

Zvolen, Národné lesnícke centrum – Lesnícky výskumný ústav. 81 s.

Konôpka, J. a kol. 1999: Analýza vývoja súčasného stavu lesného hospodárstva Slovenskej

republiky (1990 – 1998). Bratislava, Príroda. 268 s.

Kotz, S., Nadarajah, S. 2002: Extreme value distributions – Theory and applications. London,

Imperial College Press. 187 p.

Kouba, J. 2002: Das Leben des Waldes und seine Lebensunsicherheit. Forstw. Cbl., vol. 121.

p. 211-228

Pacáková, V. 2000: Aplikovaná poistná štatistika. Bratislava, Elita. 248 s.

Polster, P., Polsterová, H. 2000: Use of information entropy to define a mixed forest. Journal

of Forest Science, vol. 46, no. 6. p. 298-304

Správa o lesnom hospodárstve v Slovenskej republike 2000 (Zelená správa). Bratislava, MP

SR. 132 s.

Suchomel, J., Gejdoš, M., Tuček, J., Jurica, J. 2011: Analýza náhodných ťaţieb dreva na

Slovensku. Zvolen, Technická univerzita vo Zvolene. 140 s.

Šálka, J., Ternčiansky, M., Halaj, D. 2008: Integrácia lesného hospodárstva do obchodovania

s uhlíkom. Zvolen, Technická univerzita vo Zvolene. 108 s.

Šišák, L., Půlkrab, K. 2002: Estimate of economic impacts of climate change upon Czech

forestry. Journal of Forest Science, vol. 48, no. 11. 499-507

Škvarenina, J., Szolgay, J., Šiška, B., Lapin, M. 2010: Klimatická zmena a krajina. Zvolen,

Technická univerzita vo Zvolene. 114 s.

Adresa autora:

prof. Ing. Ján Holécy, CSc.

Technická univerzita vo Zvolene, T. G. Masaryka24, 960 53Zvolen,Slovensko

[email protected]


130

STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA A MOŢNOSTI PRIESTOROVÝCH

DATABÁZOVÝCH SYSTÉMOV

BRIEF DESCRIPTION AND POSSIBILITIES OF SPATIAL

DATABASES SYSTEMS

MATÚŠ KAJBA, IVAN PÔBIŠ, JÁN TUČEK

Abstract Utilization of spatial data is ubiquitous. Public commonly access spatial data through web-based applications

like Google Earth, Google Maps, Bing Maps etc. GPS devices are heavily used for free time activities like

biking, tourism and geocaching. Organizations and governments from all over the world already realized the

importance of spatial data in decision process and tend to build international spatial data infrastructures like

European INSIRE. Technologies behind the curtain of these systems are spatial databases, databases design to

store and manipulate spatial data. Advances in data collecting technologies and growing demand for spatial data

produce bigger amount of spatial data with more intense frequency. However complex analysis of large datasets

is becoming more complicated with standard database tools. Spatial data warehouses with data mining and

OLAP technologies are rapidly developing systems design to extract precious knowledge from vast amount of

data. This article briefly describes principles and possibilities of spatial databases and spatial data warehouses.

Key words: spatial database, GIS, spatial data mining, OLAP

1. ÚVOD

Databázové systémy predstavujú v dnešnom, informáciami zahltenom svete

všadeprítomnú, esenciálnu zloţku informačných systémov. Databázy ukryté za uţívateľským

rozhraním sú neoddeliteľnou súčasťou pracovného procesu takmer všetkých inštitúcií a

organizácií. S rapídnym vývojom technológií rastie objem, kvalita a rozsah digitálnych

údajov, ktoré je moţné a zároveň aj potrebné zaznamenávať a vyhodnocovať. Tým sa vytvára

prirodzený tlak na vývoj databázových systémov a zvyšujú sa poţiadavky na ne kladené.

Väčšina objektov a javov reálneho sveta, ktoré sú predmetom zberu dát je

lokalizovateľná v priestore a čase. Nezávislé štúdie ukázali, ţe aţ 80% údajov obsahuje

priestorovú zloţku (napr. geometria prvku) alebo priestorovú referenciu (napr. adresa) [18].

Rozvoj geoinformačných technológií a ich sprístupnenie širšej verejnosti, ako aj rastúce

moţnosti zberu geodát sa odzrkadlili aj na vývoji databázových systémov, ktoré uţ vnímajú

priestorovú dimenziu ako neoddeliteľnú súčasť údajov. Hovoríme o priestorových

databázach, resp. databázach s priestorovou dimenziou (angl. spatial databases, spatially-

enabled databases), ktoré pracujú s geometriou prvkov ako s natívnym formátom a umoţňujú

vykonávať základné priestorové analýzy.

Dôleţitosť a opodstatnenosť priestorových analýz, ako aj zobrazovania distribúcie

objektov a javov v priestore uţ dávnejšie dokázali geografické informačné systémy (GIS).

Vzhľadom na zvyšujúci sa objem a rôznorodosť podstaty digitálnych geografických údajov,

je však čoraz ťaţšie získavať z údajov relevantné poznatky, ktoré je moţné zúročiť v

rozhodovacom procese. Štandardné priestorové analýzy nedokáţu jednoducho objavovať

nové a neočakávané vzory, trendy a vzťahy, ktoré môţu byť ukryté hlboko vo veľkých a

diverzifikovaných geografických dátových sadách [11]. Riešenie ponúkajú dátové sklady

(angl. data warehouses) a rýchlo sa vyvíjajúce techniky dolovania dát (angl. data mining).

V tomto príspevku budú stručne predstavené databázové systémy s dôrazom na

priestorové databázy, ich špecifiká a moţnosti vyuţitia. Bude stručne opísaný koncept

dátových skladov, ich zmysel a moţnosti pri odvodzovaní nových poznatkov z mnoţstva

geografických údajov.

131

2. PRIESTOROVÉ DATABÁZOVÉ SYSTÉMY

2.1 Stručná charakteristika databáz a databázových systémov

Databázu je moţné zjednodušene charakterizovať ako súbor štrukturovaných

informácií pre určitú záujmovú oblasť, uchovávaných v digitálnej forme, spravidla na dlhé

časové obdobie. Charakteristickou črtou je, ţe dáta v databáze sú spravované. Správnosť ich

obsahu a ich konzistencia je do istej miery kontrolovaná. Systémy pre riadenie bázy dát sa

začali vyvíjať v 60. rokoch minulého storočia ako nutnosť nahradiť súborovú architektúru

ukladania dát, ktorá so vzrastajúcim objemom zaznamenávaných informácií a počtom

pristupujúcich uţívateľov nebola schopná zabezpečiť ich efektívne vyuţívanie a aktualizáciu.

Systém riadenia bázy dát, skrátene SRBD (angl. Database Management System – DBMS) je

softwarový systém poskytujúci prístup k údajom v kontrolovanej a riadenej rovine, ktorý

nezávisle definovanou štruktúrou dát odľahčí aplikačné riešenia od starostlivosti o dáta [9].

Databázový systém je moţné chápať ako databázu a jej systém riadenia bázy dát.

Podľa niektorých autorov [11], [5], [4] je však tento systém vhodnejšie chápať holisticky, ako

komplex databázy, SRBD a aplikačných programových riešení doplnený o ľudský faktor

tvorený nielen vývojármi a správcami databázy, ale aj koncovými uţívateľmi.

2.2 Charakteristika a špecifiká priestorových databáz

Priestorový databázový systém je databázový systém, ktorý ponúka priestorové dátové

typy vo svojom dátovom modely a dopytovacom jazyku, a podporuje ich v implementácií

aspoň prostredníctvom priestorových indexov a efektívnych algoritmov pre priestorové

spájanie údajov (angl. spatial join) [9]. Zjednodušene je moţné priestorové databázové

systémy charakterizovať ako plnohodnotné databázové systémy s pridanými prostriedkami

pre manipuláciu s priestorovými dátami. V pôvodných GIS systémoch boli priestorové dáta

oddelené od atribútových a prepojené relačnou väzbou pomocou spoločného identifikátora.

Prelom v tomto chápaní predstavuje modifikovaný relačný SRBD vyvinutý firmou ORACLE

začiatkom 90. rokov minulého storočia. V dnešnej dobe je podpora pre priestorové údaje

implementovaná vo väčšine dostupných SRBD (PostgreSQL, MySQL, ORACLE, IBM DB2,

Microsoft SQL Server, Sqlite).

Dátové typy vo všeobecnosti predstavujú sadu homogénnych hodnôt, povolených

operácií nad týmito hodnotami a spôsob akým tieto hodnoty môţu byť uloţené. Priestorové

dátové typy poskytujú základnú abstrakciu pre modelovanie geometrickej zloţky objektov v

priestore ako aj ich vzťahy, vlastnosti a operácie [18]. Vzťahy priestorových objektov sú

východiskom pre topológiu, ktorá prestavuje súbor pravidiel, ktoré definujú, aký spôsobom sú

priestorové objekty navzájom prepojené [3]. Topologické pravidlá (napr. strom musí leţať vo

vnútri porastu) sú základným nástrojom na zabezpečenie dátovej integrity priestorových

údajov a tým aj základným predpokladom pre korektnosť priestorových operácií a analýz

vykonávaných nad dátami. Vzhľadom na zloţitosť priestorových prvkov a javov existuje

viacero priestorových dátových typov, pričom za úplne základné dátové typy 2D objektov

moţno povaţovať bod, líniu a polygón. Komplexný konceptuálny model a popis

priestorových dátových typov pre priestorové SRBD je opísaný v OGC (Open Geospatial

Consorcium) štandarde - OGC 06-104r4 [14]. Je moţné konštatovať, ţe tento model spolu s

dátovými typmi a funkciami v ňom definovanými s menšími obmenami pouţíva väčšina

SRBD. Špecifiká priestorových objektov sa prenášajú aj do konceptuálneho dátového

modelovania, kde je okrem relačných vzťahov medzi entitami, resp. asociácií medzi objektmi,

potrebné vyjadriť aj topologický vzťah jednotlivých prvkov, ako aj ich priestorovú

reprezentáciu. Návrhy modelovania priestorových prvkov je moţné nájsť v prácach

[7],[2],[6].

132

Neodmysliteľnou súčasťou priestorových databáz je priestorový index (angl. spatial

index). Databázové indexy sú dátové štruktúry výrazne urýchľujúce získavanie údajov z

databázy, väčšinou za cenu pomalšieho zápisu. Pri priestorovom kombinovaní väčších

dátových sád hrá priestorový index kľúčovú úlohu v rýchlosti spracovania dát. Predpokladom

fungovania indexu je určité zoradenie hodnôt. To nie je problém pri alfanumerických

záznamoch, pretoţe je jasné v akom poradí číslice, resp. znaky za sebou nasledujú.

Priestorové dáta však majú vţdy minimálne dva rozmery, čo značne komplikuje situáciu. Za

účelom indexácie priestorových údajov bolo vytvorené veľké mnoţstvo typov priestorových

indexov. Asi najznámejšie sú indexy typu R-tree a Quadtree. Podľa [7],[11] môţeme

priestorové indexy rozdeliť do dvoch skupín: na priestorové indexy pre body a priestorové

indexy pre zloţitejšie (nebodové) objekty. Ţiadny priestorový index nemá univerzálne

pouţitie, kaţdý je navrhnutý pre určitý typ priestorových údajov a má svoje výhody a

nevýhody.

Ako uţ bolo uvedené súčasťou definície dátového typu sú aj operácie, ktoré sa s

daným dátovým typom môţu vykonávať. Operácie nad priestorovými dátovými typmi

môţeme podľa [9], [15] rozdeliť na operácie, ktorých výsledkom je boolean hodnota, skalárna

hodnota, alebo priestorový objekt. Tieto operácie je moţné rozdeliť na unárne, binárne a n-

nárne, podľa toho s koľkými inštanciami geometrie prvku pracujú. Operácie, ktorých

výsledkom je boolean hodnota sú tzv. topologické predikátory, ktorých účelom je testovať

priestorový vzťah medzi dvomi inštanciami geometrie prvku (napr. prekrývajú sa dva

polygóny?). V priestorových dopytoch (angl. spatial query) sa pouţívajú ako primárny filter,

ktorý zmenší mnoţstvo prvkov vstupujúcich do dopytu. Operácie, ktorých výsledkom je

skalárna hodnota sa väčšinou týkajú geometrie objektov a vzdialeností medzi nimi (napr.

plocha polygónu, dĺţka línie). Operácie, ktorých výsledkom je priestorový objekt predstavujú

pomerne rozsiahlu mnoţinu funkcií známych z GIS systémov, akými sú priestorové prekryty,

prieniky, zjednotenia a podobne. Konkrétnejšie viď. uţ uvedený OGC štandard [14].

Všetky uvedené operácie sú dostupné prostredníctvom dopytovacieho jazyka,

štandardne SQL (Structured Query Language), čo prináša výhody databázových systémov do

spravovania priestorových údajov, ako aj pribliţuje databázové systémy k istej miere

funkcionality GIS systémov. Avšak priestorové databázové systémy sú vo všeobecnosti

podstatne obmedzenejšie v zbere a editácií údajov, v komplexnejších priestorových analýzach

a v generovaní kartografických výstupov [11]. V takýchto prípadoch je ich spolupráca s GIS

systémami nevyhnutná.

Takáto spolupráca však nie je vţdy dostatočná. GIS aj databázové systémy sú

transakčne orientované systémy (zber, ukladanie dát), chýba im moţnosť interaktívneho

skúmania dát, ako aj komplexnej analýzy veľkého mnoţstva údajov. GIS systémy napríklad

veľmi ťaţko dokáţu spracovávať dlhé časové série údajov, čo je pri dnešnom frekventovanom

zbieraní dát veľkou nevýhodou, nakoľko nie je moţné vyťaţiť celý potenciál z nazbieraných

údajov. Databázové systémy zase prostredníctvom dopytu vţdy odpovedajú na konkrétnu

otázku, čím sa stráca moţnosť objaviť neočakávanú charakteristiku údajov. Navyše pre

získanie údajov z databázy je potrebné poznať databázovú schému a ovládať dopytovací

jazyk, čo pre doménového experta, ktorý sa špecializuje na modelovanú problematiku

predstavuje problém. Tento problém sa rieši uţívateľským rozhraním, ktoré však takmer vţdy

zniţuje komplexnosť dopytov, ktoré je moţné zadať.

Načrtnuté nedostatky je moţné riešiť vyuţitím priestorových dátových skladov (angl.

spatial datawarehouses) a technikami dolovania priestorových údajov (angl. spatial data

minig), ktorých účelom je, moţnosť hlbšej analýzy veľkého kvanta údajov a odvodzovanie

nových poznatkov z nich.

2.3 Priestorové dátové sklady a dolovanie priestorových dát

133

Dátový sklad je integrované úloţisko dát, uloţených tak, aby boli ľahko zrozumiteľné,

interpretovateľné a analyzovateľné ľuďmi, ktorý ich vyuţívajú v procese rozhodovania [19].

Dátové sklady pouţívajú údaje z viacerých databáz a organizujú ich do štruktúr, ktorých

základným prvkom je subjekt ku ktorému sa dáta vzťahujú. Na rozdiel od databáz, sú dátové

sklady analyticky orientované systémy, ktorých údaje spravidla uţ nepodliehajú aktualizácii a

vzťahujú sa k dlhým časovým obdobiam. Dátové sklady poskytujú infraštruktúru, ktorá

umoţňuje dosiahnuť efektívne a presné odpovede na komplexné dopyty [11]. Najčastejšie sa

dátové sklady vyuţívajú na interaktívnu analýzu dát prostredníctvom OLAP (Online

Analytical Processing) systémov, ďalej na reportovacie sluţby, štatistické analýzy a dolovanie

dát.

OLAP systémy, tak ako aj dátové sklady sú zaloţené na tzv. multidimenzionálnom

modely. Tento model prezentuje dáta v n-dimenzionálnom priestore nazývanom dátová kocka

(angl. data cube). Základnými prvkami dátovej kocky sú tzv. fakty (angl. facts) a dimenzie

(angl. dimensions). Fakty predstavujú numerické hodnoty, ktoré sú kategorizované, resp.

agregované na úrovni dimenzií. Dimenzie obsahujú hierarchie agregačných stupňov, ktoré

predstavujú rôzne úrovne detailu skúmaných dát (angl. data granularity) a agregagčný stupeň

s popisnými atribútmi [1]. Typickým príkladom dimenzie, ktorá je súčasťou väčšiny OLAP

kociek je časová dimenzia a úrovne detailu napr. deň, mesiac, rok. Úplne základnými

operáciami nad dátovou kockou je rolovanie medzi jednotlivými úrovňami detailu a výber

menších častí dátovej kocky. Vzhľadom na charakter multidimenzionálnej štruktúry, ktorá

obsahuje predagregované dáta, OLAP systémy poskytujú veľmi rýchle odpovede na ad hoc

dopyty. Umoţňujú rýchle a interaktívne prezeranie veľkého mnoţstva údajov v uţívateľsky

nenáročnom prostredí (napr. aj Microsoft Excell). Je nutné poznamenať, ţe OLAP systémy

obvykle disponujú silnou podporou pre generovanie grafických reportov. OLAP systémy,

ktoré umoţňujú analýzu priestorových dimenzií, spojenú s generovaním mapových výstupov,

bývajú označované ako SOLAP (Spatial OLAP) viď [16].

Dolovanie dát je proces netriviálneho získavania implicitnej, predtým neznámej a

potenciálne uţitočnej informácie [20], spravidla z objemných dátových sád. Informácia v

zmysle predchádzajúcej definície, býva označovaná ako vzor (angl. pattern) a predstavuje

obvykle súhrnnú štatistickú informáciu, alebo jednoduché pravidlo (napr. prvok A má

tendenciu vyskytovať sa s prvkom B). Rozdiel medzi klasický dolovaním dát a dolovaním

priestorových dát spočíva hlavne v tom, ţe jednotlivé prvky v priestore majú vysokú

tendenciu mať vzťah k okolitým prvkom a tento vzťah je tým silnejší, čím sú prvky k sebe

bliţšie. Najbeţnejšie typy vzorov odvodzovaných z priestorových údajov sú [17]: výskyt

prvkov značne odlišných od okolitých prvkov (angl. saptial outliers), tendencia prvkov

vyskytovať sa spoločne (angl. spatial co-locations), predpovedanie výskytu prvkov na základe

výskytu inej triedy prvkov (angl. location prediction) a neobvyklé zhlukovanie priestorových

javov (angl. spatial hotspots). Dolovanie dát je interaktívny a iteratívny proces v ktorom

analytik slúţi ako kľúčový článok, ktorý prepája syntaktické znalosti generované počítačom a

sémantické poznatky, ktoré sú potrebné pre ľudí, aby pochopili a porozumeli skutočnosti,

ktoré dáta reprezentujú [11]. Alternatívnym termínom pre dolovanie dát, je tieţ objavovanie

znalostí (angl. knowledge discovery).

OLAP systémy a systémy dolovania dát je vhodné chápať ako komplementárne systémy,

pričom ich spoločným znakom je vyuţitie v podpore rozhodovania (angl. decision support).

Vyuţitie databázových systémov, dolovania znalostí a ich postavenie v rámci

dátového toku, je moţné ilustrovať nasledovne. Prostredníctvom distribuovaných systémov sa

dáta nazbierajú a odošlú do centrálnej databázy, ktorá zaručí, ţe údaje sú korektné a

konzistentné a umoţní tak ich ďalšie pouţitie. Definuje sa problém, ktorý je potrebné vyriešiť.

Na základe špecifikácie problému sa vyberú dátové sady, ktoré prichádzajú do úvahy a

transformujú sa do štruktúry dátového skladu. Navrhnú sa techniky a vhodné algoritmy na

134

dolovanie dát. Doménový expert sa interaktívne „prehŕňa“ v údajoch a vygenerovaných

reportoch (grafy, mapy) a skúma, resp. hľadá trendy, vzory a vzťahy. Na základe toho stanoví

hypotézu, alebo súbor hypotéz, ktoré je nutné štatisticky overiť. Ak sú predpoklady overené

stávajú sa poznatkom. Takéto poznatky sú vyuţiteľné v beţnej praxi, alebo v komplexnejšom

systéme na podporu rozhodovania. Následne je moţné robiť efektívne a relevantné

rozhodnutia a posúvať hranice skúmaného problému ďalej.

3. SÚČASNÝ STAV A POTENCIÁLNE VYUŢITIE V LESNÍCTVE

Údaje o objektoch reálneho sveta sú základným predpokladom pre robenie analýz,

ktoré nám pomáhajú bliţšie pochopiť skúmané objekty a vzťahy medzi nimi. Zber údajov sa

stáva čoraz pohodlnejším, z roka na rok sme schopný získavať väčšie mnoţstvo údajov, v

čoraz menších časových intervaloch. Prostredníctvom GPS, DPZ, laserového skenovania,

rôznych digitálnych meračov a čipov získavame obrovské kvantá údajov v čoraz kratších

časových intervaloch. Existujúce databázové systémy sa plnia. Časové série rastú.

Dôleţitosť priestorovej zloţky údajov v lesníctve asi nie je potrebné rozoberať. GIS systémy

sú v dnes v lesníctve štandard.

Disponujeme mnoţstvom priestorových, ale aj atribútových údajov z výskumných

plôch, monitoringu, lesných hospodárskych plánov, atď. Dokáţeme mať tieto údaje v

centralizovaných databázových systémoch a vieme ich sprostredkovať pouţívateľom. Vieme

sa ale na tieto údaje pozrieť komplexne, dostať z nich potenciál, ktorý skrývajú?

Les je komplexný ekosystém, tvorený mnoţstvom prvkov a vzťahov distribuovaných v

priestore. Pritom tak ako kaţdý ekosystém, nie je izolovaný, ale je v úzkom vzťahu s

ostatnými ekosystémami. Hlbšie skúmanie lesa si preto vyţaduje širší priestorový kontext,

čím sa mnoţstvo potenciálne vyuţiteľných dát ešte zväčšuje.

Na základe uvedeného moţno konštatovať, ţe priestorové databázové systémy

poskytujú vhodné nástroje a moţnosti pre aktualizáciu, správu a dostupnosť priestorových

údajov o lese. Dátové sklady a techniky dolovania dát zase disponujú silným analytickým

potenciálom, ktorý umoţňuje dáta analyzovať v širokom časovom a priestorovom kontexte

a v uţívateľsky stráviteľnejšej podobe. Predstavujú tak silný nástroj pre získavanie nových

poznatkov, ktoré môţu viesť k spresneniu a zdokonaleniu rozhodovacích procesov v lese a v

konečnom dôsledku aj v krajine.

Poďakovanie

Príspevok vznikol v rámci riešenia projektu ITMS 26220120069 „Centrum excelentnosti pre podporu

rozhodovania v lese a krajine“ na základe podpory operačného programu Výskum a vývoj financovaného z

Európskeho fondu regionálneho rozvoja. „Podporujeme výskumné aktivity na Slovensku/Projekt je

spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“

LITERATÚRA

[1] Abelló, A., Romero, O. (2009): On-Line Analytical Processing. In Encyclopedia of

Database Systems, L. Liu, T. Özsu (Eds.), Springer, pp. 1949-1954, ISBN: 978-0-387-

39940-9

[2] Brodeur, J., Bédard, Y., Proulx, M. J. (2000): Modelling Geospatial Application

Databases using UML-based Repositories Aligned with Internationa Standards in

Geomatics., ACM Symposium on Advances in Geographic Information Systems 2000,

url: http://sirs.scg.ulaval.ca/Yvanbedard/article_nonprotege/266.pdf

[3] Cockroft, S. (2008): Topology. In Encyclopedia of Geographic Information Science,

Kemp, K. K. (Eds.), Sage Publications, pp. 481-482., ISBN 978-1-4129-1313-3

[4] Date, C. J. (2004): An Introduction to Database Systems. Addison-Wesley, 983 p.,

ISBN 0-321-18956-6

135

[5] Elmasri, R., Navathe, S. B. (2003): Fundamentals of Database Systems. Addison-

Wesley, 1030 p., ISBN 0-321-12226-7

[6] Filho, J. L., Iochpe, C. (2008): Modeling with a UML profile. In Encyclopedia of GIS,

Shekar, S., Xiong, H. (Eds.), Springer, pp. 691-700, ISBN: 978-0-387-35975-5

[7] Gandhi, V., Kang, J. M., Shekhar, S. (2009): Spatial Databases. In: Encyclopedia of

Computer Science and Engineering, Wah, B. W., Wiley,

url: http://www.spatial.cs.umn.edu/paper_ps/ecse408.pdf, citované 9.9.2011

[8] Garcia-Molina, H. , Ullman, J. D. , Widom, J. (2009): Database Systems: The Complete

Book. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 1119 p., ISBN 0131354280

[9] Güting, R. H. (1994): An intorduction to spatial database systems. The VLDB Journal,

No. 4, Vol. 3, 357-399 pp., ISSN 1066-8888

[10] Helland, P. (2009): Database Management System. In Encyclopedia of Database

Systems, L. Liu, T. Özsu (Eds.), Springer, pp. 714-719., ISBN: 978-0-387-39940-9

[11] Malinowski, E., Zimányi, E. (2008): Advanced Data Warehouse Desing – From

Conventiona to Spatial and Temporal Appllications, Springer, 435 p., ISBN: 978-3-540-

74405-4

[12] Manolpoulos, Y., Theodoridis, Y., Tsotras, V. J. (2008): Spatial Indexing Techniques. In

Encyclopedia of GIS, Shekar, S., Xiong, H. (Eds.), Springer, pp. 2702-2707, ISBN:

978-0-387-35975-5

[13] Miller, H. J., Han, J. (2009): Geographic Data Mining and Knowledge Discovery – An

Overview. In Geographic Data Mining and Knowledge Discovery, Miller, H. J., Han, J.

(Eds.), Taylor & Francis Group, pp. 1 -26., ISBN 978-1-4200-7397-3

[14] Open Geospatial Consorcium Inc. (2010): OpenGIS® Implementation Standard for

Geographic Information - Simple feature access - Part 2: SQL option. Verzia 1.2.1, url:

http://www.opengeospatial.org/standards/sfs, citované 9.9.2011

[15] Rigaux, P., Scholl, M., Voisard, A. (2002): Spatial Databases with application to GIS.

Morgan-Kaufman, San Francisco, 410 p., ISBN 1-55860-588-6

[16] Rivest, S., Bédard, Y., Proulx, M. J., Nadeau, M. (2003): SOLAP: a new type of user

interface to support spatio-temportal multidimensional data exploration and analysis.

Workshop ISPRS. url: http://sirs.scg.ulaval.ca/Yvanbedard/article_nonprotege/344.pdf,

citované 14.9.2011

[17] Shekhar, S., Kang, J., Gandhi, V. (2009): Spatial Data Mining. In Encyclopedia of

Database Systems, L. Liu, T. Özsu (Eds.), Springer, pp. 2695-2698, ISBN: 978-0-387-

39940-9

[18] Schneider, M. (2009): Spatial Data Types. In Encyclopedia of Database Systems, L. Liu,

T. Özsu (Eds.), Springer, pp. 2698-2702, ISBN: 978-0-387-39940-9

[19] Song, I. Y. (2009): Data Warehouse. In Encyclopedia of Database Systems, L. Liu, T.

Özsu (Eds.), Springer, pp. 657-658, ISBN: 978-0-387-39940-9

[20] Šarmanová, J. (2003): Dátové sklady a dolovanie znalostí z nich. VŠB – Technická

univerzita Ostrava, 239 s., ISBN 80-248- 0302-X

[21] Yeung, K. W. A., Hall, B. G. (2007): Spatial Database Systems: Desing, Implementation

and Project Management, Springer, 533 p., ISBN 1-4020-5393-2

Adresa autorov:

Ing. Ivan Pôbiš, Mgr. Matúš Kajba

Národné lesnícke centrum – Lesnícky výskumný ústav, Odbor inventarizácie a manaţmentu lesa

T. G. Masaryka 22, 960 92 Zvolen


prof. Ing. Ján Tuček, CSc.

Technická univerzita vo Zvolene - Katedra hospodárskej úpravy lesov a geodézie

T. G. Masaryka 22, 960 92 Zvolen



136

[email protected]

VZNIK NÁHODNEJ ŤAŢBY AKO DÔSLEDOK PASÍVNEJ OCHRANY

LESA

SANITARY FELLING AS A RESULT OF A PASSIVE MANAGEMENT

OF FORESTS

ANDREJ KUNCA, CHRISTO NIKOLOV, JOZEF VAKULA, JURAJ GALKO, ROMAN LEONTOVYČ,

ANDREJ GUBKA, MILAN ZÚBRIK

Abstract: There is a different view on a management of large wind calamities in Slovakia as well as in Europe.

The paper shows results from a research on the influence of an active and passive management of the great wind

calamity in 2004 in Tatra Mountains upon the spread of a forest damage caused by the secondary pest agent Ips

typographus. The information about the forest damage comes from aerial infrared photos taken annually from

2005 through 2008. The area of damage spreading from 4 paired research plots was measured in 4 different

buffer zones as far as 300 m from core zone border and statistically evaluated. Impacts of both managements are

discussed.

Key words: Ips typographus, active management, passive management, core zone, buffer zone

1. ÚVOD Ochrana prírody v Európe je určovaná národnými právnymi normami, ktoré sa

zdokonaľujú v priebehu niekoľkých desaťročí a v posledných rokoch v stále väčšej miera aj

smernicami Európskej komisie. Ide napr. o projekt NATURA 2000, ktorý má právny základ v

Smernici o vtákoch 2009/147/EC a Smernici o biotopoch 92/43/EEC. Cieľom týchto

európskych smerníc je zachovať alebo obnoviť prírodné biotopy s ohľadom na ekonomické,

sociálne a kultúrne poţiadavky a regionálne a miestne charakteristiky (Článok 2 Smernice

o biotopoch). Na Slovensku, podobne ako v ostatných európskych krajinách, nové chránené

územia sú vyhlasované tak, aby sa naplnili poţiadavky smerníc, avšak aký manaţment má

byť aplikovaný, aby sa stanovené ciele Európskej komisie aj naplnili? To smernice

neupresňujú, nechávajú to na národných právnych normách. V tomto bode sa krajiny odlišujú

a vznikajú z toho nedorozumenia a konflikty.

Na Slovensku je 2,008 mil. lesov. Chránené územia sú vyhlásené na výmere 1,579

mil. ha. Lesy v chránených územiach pokrývajú 1,146 mil. ha, čo znamená, ţe lesnatosť

chránených území je 72,6 (KOLEKTÍV, 2010). Je teda zrejmé, ţe lesníctvo na Slovensku,

a podobne aj v iných európskych štátoch, je pod trvalým tlakom podporovať funkcie ochrany

prírody.

Manaţment chránených území rôznou mierou obmedzuje vyuţívanie ekonomických

a sociálnych funkcií územia. Ak nastane v týchto územiach udalosť, pri ktorej dôjde k

veľkoplošnému poškodeniu lesov biotickými a abiotickými činiteľmi, nastáva ďalší problém,

ako manaţovať takéto chránené územie, aby sa plnili záujmy a ciele Európskej komisie a to

nielen zachovať a obnoviť biotopy a vtáky, ale aj zabezpečovať rozvoj vidieka a vyuţívanie

domácich surovinových zdrojov.

Za posledných 15 rokov sa vyskytlo niekoľko kalamít, ktoré závaţným spôsobom

poškodili lesy a zvrátili vývoj týchto ekosystémov (KUNCA ET AL., 2010). Najvýznamnejšia

z nich bola vetrová kalamita Alţbeta z 19.11.2004 (KUNCA, ZÚBRIK, 2006). Po tejto kalamite,

keď na Slovensku bolo poškodených 5,3 mil. m3 drevnej hmoty, špecialisti na ochranu lesa

upozorňovali na to, ţe sa týmto vytvorili podmienky pre kalamitné premnoţenie podkôrnych

druhov hmyzu (ZÚBRIK ET AL., 2005). Ten sa pri premnoţení potom správa ako primárny


137

škodlivý činiteľ stojacich stromov nepoškodených inými činiteľmi. Hlavným navrhovaným

obranným opatrením bola asanácia atraktívnej a uţ napadnutej hmoty, teda časť aktívneho

manaţmentu.

Iný názor navrhoval pasívny manaţment týchto chránených území, pričom očakávanú

kalamitu podkôrnych druhov hmyzu opisoval ako súčasť vývoja chránených území. Na to, či

sa má v chránených územiach zabezpečiť včasný aktívny manaţment po kalamitných

udalostiach, alebo pasívny manaţment, nemá jednoznačný názor ani Európska komisia.

Cieľom tejto práce je prezentovať výsledky výskumu, pri ktorom sa porovnával vývoj

poškodenia lesa okolo:

(i) spracovanej vetrovej kalamity, t.j. aplikovaný aktívny manaţment vetrovej kalamity s

(ii) vývojom poškodenia lesa okolo nespracovanej vetrovej kalamity, t.j. aplikovaný pasívny

manaţment vetrovej kalamity.

2. METODIKA

2.1. Charakteristika plôch

Modelovým územím boli Západné a Vysoké Tatry. Vytypovaných bolo spolu 8 plôch,

na polovičnom počte sa realizoval aktívny a na druhej polovici pasívny prístup v manaţmente

hospodárenia lesa. Vţdy sa porovnávali dve párové plochy, jedna s aktívnym manaţmentom a

druhá s pasívnym manaţmentom, obe nachádzajúce sa v pribliţne rovnakých pôdno-

klimatických podmienkach. Plochy sa nachádzali v 2., 3., 4. a 5. stupni ochrany prírody

(VAKULA ET AL., 2009A, 2009B).

Východiskom pre výber sledovaných území boli vetrom rozvrátené kalamitné plochy

z roku 2002 a 2004 (jadrové územie), v okolí ktorých sa nachádzali zachované stojace

porasty. Tieto boli atakované imágami podkôrneho hmyzu rojacimi sa v prvých rokoch

z vetrovej kalamity (jadrového územia) a neskôr uţ i zo stojacích, dovtedy nepoškodených

stromov. Plochy boli vybrané tak, aby bolo moţné porovnať vplyv spracovania kalamity

a ponechania kalamity na šírenie poškodenia lesa.

Za jadrovú zónu je v tejto práci povaţované ucelené územie poškodené vetrovou

kalamitou (z októbra a novembra 2002 a 19.11.2004), ktoré je obklopené stojacim lesom.

Nárazníkovú zónu tvoria stojacie lesy okolo jadrovej zóny, v ktorej sa hodnotil prírastok

mŕtvych stromov. Nárazníková zóna bola rozdelená na 4 radiálne „kruhy“ vo vzdialenosti 50,

100, 200 a 300 m smerom od vonkajšieho okraja jadrového územia, aby bolo moţné hodnotiť

priestorový a časový posun šírenia kalamity z jadrovej zóny.

Pre presnejší výpočet poškodenia sme od celkovej sledovanej plochy nárazníkovej

zóny odpočítali nezalesnenú časť tohto územia. Takýto postup umoţnil sledovanie

poškodenia len vo vetrom relatívne nepoškodených porastoch. V nárazníkových zónach bol

kaţdoročne v období rokov 2005 aţ 2008 sledovaný plošný nárast lykoţrútovej kalamity. Pri

plochách s aktívnym prístupom v ochrane lesa boli k identifikovanej ploche podkôrnikovej

kalamity v stojacich porastoch pripočítavané aj plochy s postupne vyťaţenou napadnutou

drevnou hmotou, čo je nárast holín, ktoré vznikli po náhodnej ťaţbe spôsobenej podkôrnym

hmyzom. Nakoľko v rokoch 2005 a 2006 pribudla len minimálna plocha poškodenia

spôsobená podkôrnym hmyzom (keďţe do jari 2007 sa podkôrny hmyz vyvíjal v leţiacej

nespracovanej vetrovej kalamite), toto mnoţstvo sme pripočítali k poškodenej ploche z roku

2007.

Plocha jadrovej zóny, ktorá bola manaţovaná pasívne, sa pohybovala od 3,49 ha do

21,22 ha, u plôch s aktívnym manaţmentov sa pohybovala od 3,85 ha do 9,31 ha. Vzdialenosť

medzi plochami bola od 1,5 km do 6 km (Tabuľka 1). Nebol zistený štatisticky významný

rozdiel medzi veľkosťou plôch jadrových zón pre pasívnu a aktívnu ochranu (P=0,32).

138

Tabuľka 1. Charakteristika plôch s aktívnym a pasívnym manaţmentom

Lokalita Typ manaţmentu

územia

Plocha jadrovej zóny

[ha]

Vzdialenosť medzi

plochami

Tichá dolina pasívny 21,22

6,0 km aktívny 4,20

Kôprova dolina pasívny 3,49


Vaţecká dolina pasívny 16,38


Javorina pasívny 3,55


Priemer pasívny 11,16 a ± 7,83

2,88 km aktívny 6,07 a ± 2,21

2.2. Metodický postup

Ako základný podklad pre evidenciu nárastu poškodenia lesa okolo jadrovej zóny

slúţili infračervené ortorektifikované letecké snímky, zhotovené v kaţdom zo sledovaných

rokov. Na týchto snímkach boli zobrazované odumreté stromy odtieňmi zelenej farby (KUNCA

ET AL., 2011). Na identifikovanie vetrovej kalamity nám slúţila digitálna vrstva vypracovaná

pri identifikácii vetrovej kalamity z 19. novembra 2004.

Vývoj kalamity podkôrneho hmyzu sme hodnotili na základe vytvorenej digitálnej

vrstvy poškodeného lesa pre jednotlivé roky (2005 – 2008) a vytvorenej digitálnej vrstvy

vyťaţeného územia (len pri aktívnom manaţmente). Tieto vrstvy obsahovali údaje o veľkosti

plôch (ha), na základe ktorých bolo moţné sledovať vývoj poškodenia lesov v kaţdom

analyzovanom priestore nárazníkovej zóny a v časovom horizonte.

Priestorové a údajové analýzy boli vypracované v prostredí geografických

informačných systémov ArcGis 9.2 s vyuţitím relevantných tabuľkových a štatistických

nástrojov programov Excel 2007 a Statistica (VAKULA ET AL., 2009A, B).

3. VÝSLEDKY

Lesnatosť nárazníkových zón 8 plôch bola spolu 439,55 ha, poškodenie lesa sa

vyskytovalo na 69,68 ha čo predstavuje 15,9 % z lesnatosti nárazníkovej zóny (Tabuľka 2).

Relatívne najväčšie poškodenie bolo zistené v nárazníkovej zóne 0 – 50 m od okraja jadrovej

zóny (20,1 %), so zväčšovaním vzdialenosti nárazníkovej zóny od jadrovej zóny klesalo

poškodenie aţ na 14,1 %.

Štatisticky významné rozdiely medzi veľkosťou nárazníkových zón ako aj medzi

veľkosťami poškodených území v nárazníkových zónach neboli zistené (Tabuľka 2).

Porovnaním poškodenia lesov v nárazníkových zónach okolo jadrovej zóny s aktívnym

manaţmentom (n=16) a pasívnym manaţmentom (n=16) však uţ bol štatisticky veľmi

významný (Tabuľka 3). Priemerná veľkosť poškodenia lesa v nárazníkovej zóne s aktívnym

manaţmentom bola 1,08 ha, s pasívnym manaţmentom aţ 3,28 ha. Štatisticky významné

rozdiely okolo území s aktívnym a pasívnym manaţmentom boli zistené v nárazníkových

územiach 51 – 100 m a 101 – 200 m (Tabuľka 4).

139

Tabuľka 2. Celkové poškodenie lesa nárazníkových zónach za roky 2005 – 2008 (P<0,5; n=8)

Nárazníkové

zóny

Zalesnená nárazníková zóna

[ha]

Poškodenie nárazníkovej zóny

[ha] [%]

x ± sx Spolu x ± sx Spolu

0-50 m 8,22 a ± 3,85 65,77 1,65 a ± 1,11 13,20 20,1%

51-100 m 8,32 a ± 2,70 66,58 1,40 a ± 0,93 11,16 16,8%

101-200 m 17,34 a ± 7,45 138,69 2,69 a ± 2,43 21,55 15,5%

201-300 m 21,06 a ± 7,62 168,51 2,97 a ± 2,40 23,77 14,1%

0-300 54,94 ± 20,86 439,55 8,71 ± 6,64 69,68 15,9%

Tabuľka 3. Rozdiely v poškodení nárazníkových zónach okolo jadrových území s pasívnym a aktívnym

prístupom ochrany lesa za roky 2005 – 2008 (P<0,01; n=16)

Manaţment jadrovej zóny Poškodenie jednotlivých nárazníkových zón spolu

[ha]

Pasívny 3,28 a ± 2,31

Aktívny 1,08 b ± 0,63

Tabuľka 4. Rozdiely v poškodení jednotlivých nárazníkových zón okolo jadrových území s pasívnym

a aktívnym prístupom ochrany lesa za roky 2005 – 2008 (P<0,05; n = 4)

Manaţment jadrovej zóny Poškodenie v jednotlivých nárazníkových zónach [ha]

0-50 m 51-100 m 101-200 m 201-300 m

Pasívny 2,32 a ± 1,06 2,09 a ± 0,94 4,41 a ± 2,79 4,27 a ± 3,28

Aktívny 0,98 a ± 0,97 0,70 b ± 0,36 0,98 b ± 0,29 1,67 a ± 0,35

4. DISKUSIA

Najvýznamnejším sekundárnym škodlivým činiteľom v smrekových lesoch je uţ

niekoľko rokov lykoţrút smrekový a to nielen na Slovensku (KUNCA (ED.), 2010A; KUNCA

(ED.), 2010B; PAVLÍK ET AL., 2010), ale aj v iných smrekových lesoch Európy (SCHROEDER,

LINDELÖW, 2002; TRZCINSKI, REID, 2008). V jadrovej zóne skúmaných plôch poškodených

vetrovou kalamitou, v ktorých sa neaplikovali opatrenia aktívnej ochrany lesa, dochádzalo

následne k jeho nekontrolovateľnému mnoţeniu a šíreniu z leţiacej hmoty do okolitých lesov.

Územie po spracovaní vetrovej kalamity však neposkytovalo substrát pre lykoţrúta

smrekového. V oboch ekosystémoch (so spracovanou aj nespracovanou kalamitou) sa však

vyskytovali stresované stromy na porastovej stene, čo zvyšovalo objem atraktívnej hmoty pre

lykoţrúta smrekového.

Vetrom zničené stromy sa nedokáţu brániť náletom lykoţrúta smrekového, stromy

s poškodenými koreňmi majú zníţenú schopnosť odolávať týmto náletom. Ak sa aktívnym

manaţmentom zníţi objem atraktívnych stromov pre týchto sekundárnych škodlivých

činiteľov, priamo v kalamitisku sa teda početnosť lykoţrútov smrekových nezvýši

a neohrozuje ani lesy v okolí. Okolité lesy môţu pokračovať vo vývoji.

Spracovanie kalamity v jadrových zónach našich výskumných plôch (aktívny

manaţment vetrovej kalamity) štatisticky významne zníţilo poškodenie lesov

v nárazníkových zónach do 300 m okolo kalamitiska! Je to potvrdenie poznania lesníckej

praxi o tom, ţe lykoţrút smrekový je nebezpečným škodlivým činiteľom, ktorý sa na

oslabených stromoch premnoţí ako sekundárny činiteľ, avšak pri veľkej početnosti populácie

napáda aj zdravé stromy v blízkom okolí ako primárny škodlivý činiteľ (BENKOVIČ, 1942).

140

Štatisticky významné rozdiely v poškodení lesov okolo jadrových území do 4 rokov

po vetrovej kalamite sa však začínajú objavovať nie v bezprostrednom okolí jadrových zón (0

– 50 m), ale aţ v 51 – 200 m vzdialenosti od ich okraja. Znamená to, ţe spracovanie kalamity

v prvých rokoch významne nezníţilo objem kalamity sekundárnych škodcov v blízkom okolí

kalamitiska, čo pripisujeme prítomnosti stresom zatraktívnených stromov v porastových

stenách. Tieto stromy sú stresované nielen tým, ţe ich kmene sú zrazu odkryté priamemu

slnečnému ţiareniu a rýchlejšiemu uschýnaniu kôry a podkôrnych pletív, ale aj poškodeniu

koreňov pri ohýnaní kmeňov v čase priameho pôsobenia vetra. Takéto stromy sa vyskytovali

okolo kalamitiska aj s aktívnym manaţmentom aj s pasívnym manaţmentom. Ďalšími

výskumami by bolo vhodné overiť, do akej mieri sú stojace stromy okolo kalamitiska

oslabené tak, ţe sú rovnako atraktívne pre naletenie podkôrnym hmyzom ako vývraty

a zlomy.

Významné rozdiely v poškodení lesov boli zistené v dvoch nárazníkových pásmach

a to 51 – 100 m a 101 – 200 m. V tomto území sa neprejavil efekt porastovej steny, ale len

šírenia premnoţených lykoţrútov smrekových do nových potravných lokalít. Aktívnym

manaţmentom sa zachoval ekosystém v tomto území bez poškodenia a môţe plniť svoje

funkcie aj 4 roky po kalamite rovnako ako pred kalamitou. Spracovanie vetrovej kalamity má

teda priamy význam hlavne pre lesy vo vzdialenosti 51 – 200 m.

V tomto krátkom období po vetrovej kalamite (2005 – 2008) sa na druhej strane

lykoţrút smrekový významne ešte nerozšíril do väčších vzdialeností (nad 201 m) ani v lesoch

okolo jadrových území s aktívnym manaţmentom ani s pasívnym manaţmentom.

Predpokladáme, ţe tento rozdiel nastane v priebehu ďalších 3 – 5 rokov, keďţe šírenie

poškodenia okolo území s pasívnym manaţmentom sa ešte nezastavilo.

5. ZÁVER

Táto práca prináša čiastočné výsledky výskumov zameraných na zhodnotenie vplyvu

aktívneho a pasívneho manaţmentu vetrových kalamít na následné poškodzovanie okolitých

lesov. Z výsledkov je zrejmé, ţe nespracovaním vetrových kalamít dochádza k premnoţeniu

škodcov najprv v kalamitnej hmote, potom na porastových stenách, neskôr sa masovo

presúvajú na okolité porasty.

Spracovaním vetrových kalamít sa podstatne zabránilo poškodzovaniu okolitých

lesov. Bezprostredné okolie spracovaného kalamitiska poskytuje stresované stromy na

porastovej stene, ktoré sú čiastočne poškodzované. Avšak vzdialenejšie lesy 50 – 200 m od

okraja jadrových zón s aktívnym manaţmentom sú uţ uchránené pred poškodzovaním.

Najvzdialenejšie lesy nad 200 m od okraja jadrovej zóny do 4 rokov po vetrovej kalamite ešte

neboli lykoţrútom smrekovým významne poškodzované. Dá sa predpokladať, ţe toto územie

bude okolo pasívneho manaţmentu do 3 – 5 rokov významne poškodené.

Poďakovanie

Tento článok bol vytvorený realizáciou projektu „Progresívne technológie ochrany lesných drevín juvenilných

rastových štádií“ ITMS: 26220220120, na základe podpory operačného programu Výskum a vývoj

financovaného z Európskeho fondu regionálneho rozvoja.

LITERATÚRA

BENKOVIČ, F., 1942: Ochrana lesov. Stredná škola pre lesných hájnikov v Liptovskom

Hrádku, Liptovský Hrádok, 229 pp.

KOLEKTÍV, 2010: Správa o lesnom hospodárstve v Slovenskej republike za rok 2009 – Zelená

správa (Report on the Status of Forestry in the Slovak republic of 2009 – Green Report).

141

Ministerstvo pôdohospodárstva a rozvoja vidieka Slovenskej republiky, Bratislava, 102

pp.

KUNCA, A. (ED), 2010A: Aktuálne problémy v ochrane lesa 2010. Zborník referátov

z medzinárodnej konferencie Aktuálne problémy v ochrane lesa 2010, ktorá sa konala

15. a 16. apríla 2010 v Novom Smokovci, Národné lesnícke centrum, Zvolen, 152 pp.

KUNCA, A. (ED), 2010B: Výskyt škodlivých činiteľov v lesoch Slovenska za rok 2009 a ich

prognóza na rok 2010. Národné lesnícke centrum - Lesnícky výskumný ústav Zvolen,

Zvolen, 119 pp.

KUNCA, A. ET AL., 2010: Rozbor najzávaţnejších kalamít od roku 1996 podľa údajov Lesníckej

ochranárskej sluţby. In: Konôpka, B. (ed.), Výskum smrečín destabilizovaných

škodlivými činiteľmi. Vedecký recenzovaný zborník, Národné lesnícke centrum,

Zvolen, p. 107-116. ISBN 978-80-8093-124-7

KUNCA, A., NIKOLOV, CH., VAKULA, J., LEONTOVYČ, R., GALKO, J., ZÚBRIK, M., 2011: Vplyv

aktívnej a pasívnej ochrany na šírenie kalamity sekundárnych škodlivých činiteľov.

NLC, Zvolen, 42 pp.

KUNCA, A., ZÚBRIK, M., 2006: Vetrová kalamita z 19. novembra 2004. Národné lesnícke

centrum, Zvolen, 40 pp.

PAVLÍK, Š., VAKULA, J., GALKO, J., GUBKA, A., KUNCA, A., 2010: Vývoj ročného objemu

lykoţrútom napadnutého dreva v smrečinách na Slovensku od roku 1973: analýza

a prognóza. Lesnícky časopis – Forestry Journal 56 (3): 235–245.

SCHROEDER L.M., LINDELÖW Å. 2002: Attacks on living spruce trees by the bark beetle Ips

typographus (Col. Scolytidae) following a storm-felling: a comparison between stands

with and without removal of wind-felled trees. Agricultural and Forest Entomology 4:

47–56

TRZCINSKI, M.K., REID, M.L., 2008: Effect of management on the spatial spread of mountain

pine beetle (Dendroctonus ponderosae) in Banf National Park. Forest Ecology and

Management 256: 1418 – 1426.

VAKULA, J. ET AL., 2009A: Štúdia vplyvu aktívnej a pasívnej ochrany na šírenie kalamity

v smrekových ekosystémoch. Správa za úlohu riešenú v roku 2008 v rámci Kontraktu,

ktorý bol uzavretý medzi MP SR a NLC, Národné lesnícke centrum – Lesnícky

výskumný ústav Zvolen, Zvolen, 26 pp.

VAKULA, J., NIKOLOV, CH., KUNCA, A., ZÚBRIK, M., GUBKA, A., GALKO, J., 2009B: Zhodnotenie

vplyvu aktívnej a pasívnej ochrany na zdravotný stav lesov z leteckých snímok. In:

Kunca, A. (Ed.), Zborník referátov z medzinárodnej konferencie Aktuálne problémy

v ochrane lesa 2008, 23. - 24. 4. 2009, Nový Smokovec, p. 68–72.

ZÚBRIK, M., BRUTOVSKÝ, D., BUČKO, J., FERENČÍK, J., FINĎO, S., FLEISCHER, P., HLAVÁČ, P.,

JAKUŠ, R., KALISKÝ, K., KAŠTIER, P., KODRÍK, J., KONÔPKA, B., KONÔPKA, J., KOREŇ, M.,

KUNCA, A., NOVOTNÝ, J., PAVLÍK, M., PAVLÍK, Š., RAŠI, R., TURČÁNI, M., VAKULA, J., 2005:

Projekt ochrany lesa na území ŠL TANAP-u po vetrovej kalamite zo dňa 19. 11. 2004 -

realizačný projekt. LVÚ Zvolen. 85 s.

Adresa autorov:

Ing. Andrej Kunca, PhD., Ing. Christo Nikolov, Ing. Jozef Vakula, PhD., Ing. Juraj Galko, PhD., Ing. Roman

Leontovyč, PhD., Ing. Andrej Gubka, PhD., Ing. Milan Zúbrik, PhD.

NLC-LVÚ Zvolen

Stredisko LOS

Lesnícka 11

969 23 Banská Štiavnica

[email protected]


142

ACCIDENT RISK DURING SALVAGE CUT

RIZIKO ÚRAZOV PRI NÁHODNÝCH ŤAŢBÁCH

ANTON POJE, IGOR POTOČNIK

Abstract

The climate changes with their extreme weather conditions such as drought increase damage in forests by

causing bark beetle infestation. Since the method of salvage cut differs from the standard one and since the

altered features of individual tree can also result in different accident risk, this study of accidents in Slovenian

state forests tries to establish whether the salvage cut, which also includes the cutting of infested trees, increases

the accident risk and also what are the characteristics of accidents during cutting of snags. The results show that

salvage cut that calls for immediate measures does not represent an increased accident risk to professional

workers since the relatively extensive cutting area prevents that the cut trees would remain hung up on the

adjacent trees or that their branches or tree tops would break during the cutting operations. Nevertheless, during

cutting of individual dry trees or snags, certain measures for decreasing accident risk have to be taken into

account, e.g. cutting sequence, the use of hand or tractor winches, and minimum safety distance from the

standing snags.

1. INTRODUCTION

The climate changes caused mainly by the increased level of carbon dioxide in the

atmosphere are reflected in the higher air temperature, cloudiness, precipitation patterns,

intensity and frequency of meteorological phenomena, and extreme weather events (Kajfeţ -

Bogataj, 2007). The climate changes have a direct or indirect effect on natural processes in the

ecosystem by effecting its flora and fauna. Thus the changes in the distribution of tree species

(Impacts of Climate …, 2008; Ogris and Jurc, 2007) and their increments in forests (Gričar et

al. 2007) are expected due to climate changes. Moreover, the extreme weather conditions, e.g.

drought, decrease the level of water in the ground (Kajfeţ-Bogataj and Bergant, 2005) which

consequently leads to the increased damage in forests caused by bark beetle gradation (Jakša,

2005; Demšar and Jurc, 2007). Higher average air temperatures can have negative influence

on the suitability of animal habitats and the number of populations of wild animals (Čas and

Adamič, 2007).

The altered stand conditions in forest due to higher percentage of snags can increase

accident risk. Some studies of fatal accidents (Peters, 1991) show that 11% of all fatal

accidents are the result of broken branches and tree tops, whereas 8 % of fatal accidents occur

during snag cutting. Regarding non-fatal accidents the authors mention tree parts and the

ground (Poje, 2003) among the most frequent causes for accidents with the most severe

injuries (Potočnik et al., 2009).

This article tries to establish whether the salvage cut, a part of which is also the cutting

of trees attacked by bark beetles, represents a higher risk for accident occurrence and what are

the characteristics of accidents when cutting snags.

2. METHOD

The study applied the data on accidents that occurred to forest workers of 14

concession holders in the Slovenian state forests. The data on accidents is annually acquired

on special code lists that apart from general data on the injured person and accident include

also the information on environmental and forestry factors with the data on cutting period (in

growing period, in non-growing period, and in the intermediate period) and timber condition

143

(dry, frozen). Out of 1215 accidents that occurred in the 1999-2005 period, only the accidents

that occurred during cutting operations were included, i.e. 572 accidents. The data on the

types of cut and causes for selecting trees to be cut as well as the cut volume and the number

of cut trees was acquired from the data base of Slovenia Forest Service. Spruce trees

represented 35% of the total 6,082,193 m3 cut volume which is 34% of the 7,615,837 cut

trees. Among the applied working technologies the cutting with chainsaw and long timber

skidding with adjusted agricultural tractors, cable skidders and tower yarders were the most

prevalent. The share of mechanized cut-to-length harvesting was in this period negligible,

because the period end coincided with the beginning of their introduction.

Methodologically, the study is divided into two parts. In the first part the differences

for accident risk are established according to the type of cut and causes for selecting trees to

be cut. The methodology is based on the assumption that in the case of the equal accident risk

level the distributions of volume or number shares by types of cut and causes of selecting

trees to be cut are the same in the compartments where the accident did and did not occur.

Due to the incomplete data on accident location there were 305 out of total 572 accidents

included in these analyses. In the second part of the study we compared the accident share

according to cutting period and timber condition by working operations in time of the

accident, sources of accidents, and injured body parts. In the frequency analysis there were

240 accidents included that occurred during cutting operations of spruce and fir trees.

3. RESULTS

The study results in the period 1999-2005 show that according to the type of cut the

thinning prevailed in cut volume with 83%, followed by salvage cut and cut of damaged trees

with approximately 8 % (Picture 1) respectively. The main difference in the latter types of cut

is in the urgency of action. Thus the salvage cut has to take place immediately because there

is a danger of the expansion of insects causing damage in the forest or the loss of timber

value, whereas the cut of damaged trees is executed along with regular cut plan. According to

working methods currently in use this means that this type of cut is conducted in the next

year. By comparing the shares according to types of cut in terms of volume and number, it can

be established that the salvage cut includes trees with higher average volumes in comparison

with thinning or cut of damaged trees.

The comparison of accident risk shown by the ratio between shares of number or cut

volume within compartments with and without accidents shows (Picture 2) that regardless of

the reference rate (number of trees or timber volume) the accident risk is increased in the

compartments with conducted thinning operations, since the ratio exceeds the value 1. In

regard to the cut of damaged trees the accident risk is increased mainly in regard to volume of

cut trees. On the contrary, the risk in compartments with salvage cut is smaller than expected

according to share or number of cut trees.

144

Picture 1: Share of trees and volume by compartments with and without accidents according to types of cut

Picture 2:Ratio between shares of number and volume within the compartments with and without accidents

according to types of cut

In the studied period the injuries of trees caused by insects and the danger of insect

gradation were the cause for 5.4% of the total volume of cut trees (Picture 3), i.e. 329,161 m3

of timber. Out of this, a high 93 % was the cause for the immediate salvage cut. The damages

caused by insects were the most frequent cause for immediate cutting operations in terms of

the volume and the number of trees.

By conducting a more detailed analysis of accident risk in the scope of salvage cut and

in the scope of cut of damaged trees (Picture 4), it was established that accident risk for

salvage cut is higher only in the compartments with tree damages caused by snow and this

only according to the number of cut trees. For regular cut the accident risk is higher in

compartments with tree damages caused by snow, sleet, fires, and forest operations. Accident

risk in compartments with trees damaged by insects is smaller than expected according to the

share or number of cut trees and regardless of the type of cut. However it is still higher in

regular than in salvage cut. The most plausible cause for this is the fact that the cutting of

individual snags is more dangerous than cutting the trees in outbreaks where most of the trees

are still alive and where there is no danger of tree being hung up on the adjacent tree since the

cutting is directed to the centre of outbreak area.

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Thinning

Planting

Salvage cut

Forest infrastructure (skid track, skyline)

Deforestation (road, electric line, urbanization,...)

Cut outside forest area

Ilegal cut

Damaged trees cut

Other

Share of trees in compartments without accidents (N=7.079.653)

Share of tree volumes in compartments without accidents (V=5.616.526 m3)

Share of trees in compartments with accidents (N=536.184)

Share of tree volumes in compartments with accidents (V=465.667 m3)

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Thinning

Planting

Salvage cut

Forest infrastructure (skid track, skyline)

Deforestation (road, electric line, urbanization,...)

Cut outside forest area

Ilegal cut

Damaged trees cut

Other

Ratio between shares of trees in compartments with and without accidents

Ratio between shares of tree volumes in compartments with and without accidents

145

The accident analysis by cutting period and timber condition showed that 3% or 6 accidents in

the studied period occurred during the spruce and fir snag cutting, which is a somewhat lower

share than is the share of cut spruce and fir trees due to damages (4.3%). Despite the small

sample of accidents that occurred during snag cutting, several findings can be established by

comparing these accidents to the accidents that occurred during the cutting of other trees. The

accidents during cutting operations of snags occurred in the process of back-cutting, wedging,

delimbing and cross-cutting (Table 1). The cause for the increased share of accidents during

delimbing can be a faster working speed, whereas for the operation of back-cutting and

wedging it can be ascribed to the improper working process and insufficient safety distance.

The assumptions are at least partly confirmed also by the accident sources and the injured

body parts where during delimbing the chainsaw caused arm injuries, during back-cutting

operations the falling tree top caused shoulder injuries, whereas the wedging operation caused

leg injuries due to butt rebound.

Picture 3: Share and volume of cut trees by compartments with and without accidents in the scope of salvage cut

and cut of damaged trees

0,0% 1,0% 2,0% 3,0% 4,0% 5,0% 6,0%

Insects

Diseases, fungi

Game

Wind

Snow

Sleet

Landslide

Fire

Imission

Damages due to forest operations

Other

Insects

Diseases, fungi

Game

Wind

Snow

Sleet

Landslide

Fire

Imission


Other

Share of trees in compartments without accidents (N=7.079.653)

Share of tree volumes in compartments without accidents (V=5.616.526 m3)

Share of trees in compartments with accidents (N=536.184)

Share of tree volumes in compartments with accidents (V=465.667 m3)

Salvage cut

Damaged trees cut

146

Picture 4: Ratio between shares of the number or volume of cut trees in the scope of compartments with and

without accidents within salvage cut and cut of damaged trees

Table 1: Accident share by working operations, accident sources and injured body parts

Accident

share (%)

Legs Arms

Chainsaw Tree Trunk Tree

top Ground Chainsaw Tree Trunk

Tree

top Ground

Back-cutting (4)

17 (4) (2)

Wedging

17 (5)

(4)

(2)

Delimbing (7)

(7) (2) 17(14) 33 (14)

(2) (4) (5)

Cross-cutting (5)

17 (16)

(4)

(2)

17% – accident share during snag cutting, (5%) – accident share during cutting of other trees

4. DISCUSSION

In contrast to expectations, the study showed that working conditions of cutting due to

damages caused by bark beetles do not represent the increased accident risk for professional

wood-cutters if they are evaluated according to the cut timber volume or number of cut trees.

We believe that the most plausible cause pertains to the method of cutting which is according

to the selected direction of cutting the same as it is in the clear-cut. The cutting of larger

number of trees into the outbreak area prevents the hung-up of a tree and decreases the

possibility of branches or tree top breaking off and injuring the worker. On the contrary, the

results showed that the accident risk in conditions where also the individual trees or smaller

groups of snags are cut is higher than during salvage cut. The findings are thus consistent with

other studies which establish that sustainable forest management brings other dangers as does

clear-cut system (Hartfiel, 2002) and that the causes for 56 % of cutting accidents within the

stand occur due to improper release of hung-up trees, snag cutting and butt rebound during

cutting operation, and injuries caused by broken branches and tree tops (Peters, 1991).

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Insects

Diseases, fungi

Game

Wind

Snow

Sleet

Landslide

Fire

Imission


Other

Insects

Diseases, fungi

Game

Wind

Snow

Sleet

Landslide

Fire

Imission


Other

Ratio between shares of trees in compartments with and without accidents

Ratio between shares of tree volumes in compartments with and without accidents

Salvage cut

Damaged trees cut

147

According to findings that fatal accidents can have different causes as non-fatal

accidents (Salminen et al., 1992), our results show that the accident share during snag cutting

without fatal result is smaller (3%) than fatal accident share (8%; Peters, 1991). The increased

accident risk during snag cutting is in individual working operations linked with uncontrolled

release of energy (Hartfiel, 2002). Therefore, the expected accident risk is due to broken and

falling branches and tree tops higher in cutting operations (back-cutting and wedging) as well

as during the falling of a tree. The accident analysis results showed that cutting accidents

occur during the expected working operations. Thus we presume that apart from longer

exposure the accident during snag delimbing occur due to faster work whereas during back-

cutting due to falling of broken tree parts. Consistent with accident causes, the injuries caused

by chainsaw and tree parts are more frequent.

Despite the findings that the salvage cut in general does not represent the increased

accident risk, it is apart from standard measures necessary to consider also special measures

for decreasing accident risk occurrence. During regular cutting operations it is necessary to

cut all snags first, if possible without wedging, and by applying hand or tractor winch. The

other option is to leave snags in the forest. However, by selecting the latter option, the cutting

direction of other trees has to meet the minimum safety distance from the snags.

REFERENCES

Čas, M., Adamič, M., 2007. Influence of climate change on the fluctuation of capercaillie

(Tetrao urogallus L.) population in the Slovenian southeast Alps. In: Jurc, M. (ed.).

Climate changes - impact on forest and forestry, Ljubjana, Studia forestalia Slovenica,

p. 99-116

Demšar, L., Jurc, M., 2007. The Influence of some Ecological Factors on Spruce Bark Beetles

(Coleoptera: Scolytidae) in the Javorje District, Kranj Forest Management Region. In:

Jurc, M. (ed.). Climate changes - impact on forest and forestry, Studia forestalia

Slovenica, Ljubjana, 130, p.475

Gričar, J., Oven, P., Levanič, T., 2007. Effect of drought in the year 2003 on cambial activity

in Norway spruce (Picea abies Karst.) in the Pokljuka and at Sorško polje. In: Jurc, M.

(ed.). Climate changes - impact on forest and forestry, Studia forestalia Slovenica,

Ljubjana, 130, p. 177-189

Hartfiel, J., 2002. Auswirkungen naturnaher Waldbewirtschaftung auf die Arbeitssicherheit.

Allgemeine Forst Zeitschrift für Waldwirtschaft und Umweltvorsorge, 57, 13, p. 667-

669

Impacts of Climate Change on European Forests and Options for Adaptation. 2008.

http://ec.europa.eu/agriculture/analysis/external/euro_forests/ (22.9.2010)

Jakša, J., 2005. Bark Beetles in Slovene Forests in the Period 1995-2004. Ujma, Ljubljana,

19. p. 154-162

Kajfeţ-Bogataj, L., 2007. Climate change now and future changes in climate. In: Jurc, M.

(ed.). Climate changes - impact on forest and forestry, Studia forestalia Slovenica,

Ljubjana, p. 13-26

Kajfeţ-Bogataj, L., Bergant, K., 2005. Climate change and drought in Slovenia. Ujma,

Ljubljana, 19, p. 37-41.

Ogris, N., Jurc, M., 2007. Potential changes in distribution of autochthonic species of maples

(Acer pseudoplatanus, A. compestre, A. platanoides, A. obtusatum) for the climate

change in Slovenia. In: Jurc, M. (ed.). Climate changes - impact on forest and forestry,

Studia forestalia Slovenica, Ljubjana, p. 317-334

Peters, P.A., 1991. Chain Saw Felling Accidents. Transactions of teh ASAE, 34, 6, p. 2600-

2608

148

Poje, A., 2003. Work accidents in Slovenian forestry companies - concession holders in the

year 2002. Gozdarski vestnik, 61, 9, p. 360-371

Potočnik, I., Pentek, T., Poje, A., 2009. Severity analiysis of accidents in forests operations.

Croat. j. for. eng., 30, 2, p. 171-184

Salminen, S., Saari, J., Saarela, K. L., Räsänen, T., 1992. Fatal and non-fatal occupational

accidents: identical versus differential causation. Safety Science, 15, 2. p. 109-118

Authors address:

Ph.D. Anton Poje

University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Department for forestry and renewable resources

Večna pot 83, 1000 Ljubljana, Slovenija

[email protected]

Ph. D. Igor Potočnik

University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Department for forestry and renewable resources

Večna pot 83, 1000 Ljubljana, Slovenija

[email protected]

149

PROGRESÍVNE POSTUPY UMELEJ OBNOVY HOLÍN PO

NÁHODNÝCH ŤAŢBÁCH

PROGRESSIVE REFORESTATION TECHNIQUES AFTER

INCIDENTAL FELLINGS

ANNA TUČEKOVÁ

Abstract: The paper presents the results of research verified progressive afforestation of large artificial calamity

clearings after the incidental fellings. Restoring of forest ecosystems affected by natural disasters requires a

significantly different approach than is usual in artificial forest regeneration, and particularly due significant to

rapid changes in ecological conditions on regenerated areas. Among the advanced technologies of artificial

afforestation with favorable results belongs planting of high quality bareroot and conteinerized plants, using of

various additives, as well as unconventional seeding "into the vegetation cells."

Key words: artificial forets regeneration of incidental fellings, progressive practices

1. ÚVOD

Obnova lesných spoločenstiev postihnutých prírodnými pohromami si vyţaduje

výrazne iný prístup ako je to pri beţnej umelej obnove lesa a to najmä v dôsledku výrazných

rýchlych zmien ekologických podmienok obnovovaných plôch. Zmena ekologických

podmienok po prírodných pohromách ako sú napr. aj vetrové kalamity je náhla, radikálna.

Odklad obnovy na nich zvyčajne znamená ochudobnenie vrchných vrstiev pôdy o ţiviny,

stratu na produkcii z dôvodu nevyuţívania produkčného potenciálu stanovišťa, zaburinenie

plochy a následné zvýšenie nákladov na samotnú obnovu i ďalšiu starostlivosť o zaloţené

kultúry. Preto treba tieto skutočnosti zohľadniť nielen pri voľbe druhu a kvality sadbového

materiálu ale aj technologických postupoch obnovy týchto holín (TUČEKOVÁ 2010).

Eliminovať negatívne dopady zhoršujúcich a meniacich sa klimatických podmienok sa

dnes aj lesníci snaţia všetkými dostupnými prostriedkami, či uţ sú to zmeny spôsobov

hospodárenia alebo vyuţívanie prírodných materiálov a v minulosti nepouţívaných postupov.

Toto platí aj v lesníckom procese umelej obnovy (zalesňovania) neočakávaných

veľkoplošných kalamitných holín po náhodných ťaţbách. Lesnícky výskum sa uţ viac ako

desaťročie zaoberá viacerými v minulosti nevyuţívanými technologickými postupmi, ktoré

moţno zaraďovať k netradičným a progresívnym (TUČEKOVÁ 2010).

Výsledky tohto výskumu sú priebeţne publikované v dostupných periodikách na

domácich ale aj medzinárodných seminároch a konferenciách. V príspevku citujem naše

publikované práce týkajúce sa zásad umelej obnovy veľkoplošných kalamitných holín

s vyuţitím progresívnych technologických postupov, v ktorých boli vedecké poznatky

zdokumentované podrobnejšie.

2. HLAVNÉ ZÁSADY UMELEJ OBNOVY KALAMITNÝCH HOLÍN PO

NÁHODNÝCH ŤAŢBÁCH

2.1. Sadbový materiál, jeho kvalita a výber na umelú obnovu holín po kalamite

V posledných rokoch sa na Slovensku ročne zalesňuje v priemere 9 tis. ha, z toho

kalamitných holín po náhodných ťaţbách je v rôznych podmienkach vysoký podiel. Čoraz

častejšie sa zdôrazňuje pestovanie "sadeníc na mieru", čiţe sadeníc dopestovaných určitými,

čo najracionálnejšími technológiami tak, aby spĺňali poţadované kritériá, ktoré sú

predpokladom pre úspešné prekonanie šoku z presadenia, odolnosti voči škodlivým faktorom

pôsobiacim na zalesňovaných lokalitách a prispôsobenie sa stanovištným podmienkam

150

zalesňovaných holín. Príkladom takéhoto postupu je napr. umelé skracovanie fotoperiódy

prikrývaním sadeníc tmavou fóliou pre dosiahnutie neskoršieho pučania a vyhnutie sa jarným

prízemným mrazom, aplikácia mykoríz na pestovaný sadbový materiál.

Významný článok v komplexe prác súvisiacich so zakladaním porastov sadbou tvorí

správna voľba sadbového materiálu. Sadbový materiál treba voliť diferencovane s ohľadom

na podmienky prostredia jeho ďalšieho rastu. Všeobecne je potrebné vychádzať zo zásady, ţe

so zhoršujúcimi sa podmienkami prostredia sa zvyšujú nároky na výber vhodných sadeníc.

O úspechu respektíve neúspechu umelej obnovy lesa sa začína rozhodovať uţ v lesnej škôlke.

Sadbový materiál, ktorý sa pouţije na umelú obnovu lesa musí byť kvalitný (genetická,

morfologická fyziologická kvalita + zdravotný stav). Hlavným parametrom na posudzovanie

kvality sadbového materiálu je koreňový systém.

Rozhodujúcu úlohu pre úspešnosť zalesňovacích prác hrá dodrţiavanie fyziologickej

kvality sadbového materiálu. Uţ krátkodobé nedodrţanie technologického postupu pri

pestovaní a manipulácii so sadbovým materiálom (nesprávne vyzdvihovanie, nedostatočná

ochrana koreňového systému, nesprávne krátkodobé a dlhodobé skladovanie) vedie

k výraznému fyziologickému poškodeniu sadbového materiálu. Je zrejmé, ţe práve

fyziologický stav rastliny a to predovšetkým koreňov je determinujúcim prvkom ujatosti. Je

ale potrebné zdôrazniť, ţe aj sadbový materiál, ktorý nebol vystavený fyziologickému stresu

môţe mať vysoké percento strát. Tento fakt je primárne zapríčinený práve v poslednom

období suchom v jarnom zalesňovacom období. Preto je potrebné obrátiť pozornosť k

spôsobom ako zabezpečiť novovysádzaným lesným kultúram dostatok vody. Jedným z riešení

sa ukazuje aj pouţitie hydroabsorbentov pri umelej obnove lesa (TUČEKOVÁ 2004).

Fyziologická kvalita sadbového materiálu je daná najmä stavom vodného reţimu

sadeníc, stavom zásobných látok, stupňom vegetačného kľudu, odolnosťou voči stresom,

rastovým potenciálom koreňov, stavom mykorízy a pod.. Viacerí autori povaţujú za najväčšie

riziko pri zalesňovaní pouţívanie sadbového materiálu s narušeným vodným reţimom

(CHALUPA 1997). Dochádza k nemu v období od vyzdvihnutia sadenice po jej výsadbu,

prípadne aj po výsadbe v dôsledku extrémneho sucha. So zvyšovaním extrémov klimatických

a pôdnych podmienok sa zvyšujú aj poţiadavky na fyziologickú kvalitu sadbového materiálu.

Poznatky zo zahraničia dokazujú, ţe zavedením progresívnej novinky exaktného zisťovania

kontroly fyziologickej kvality klesli straty na zalesňovaní v lesnícky vyspelých krajinách

o cca 20 % (DUNSWORTH 1997, JOHNSON 1994).

Nebezpečenstvo zníţenia fyziologickej kvality je podstatne vyššie pri voľnokorennom

sadbovom materiály. Pritom rozhodujúcim a nezanedbateľným parametrom je stav

koreňového systému, predovšetkým schopnosť rastu nových koreňov, ktorý súvisí s príjmom

ţivín a vody pre ujímajúce sa, pučiace dreviny. Koreňový systém je v porovnaní s nadzemnou

časťou náchylnejší k fyziologickému poškodeniu. Preto je potrebné sústrediť sa na tie

opatrenia, pomocou ktorých je moţné udrţať sadbový materiál čo najkvalitnejší čo môţe

následne zníţiť šok po výsadbe. Z tohto dôvodu odporúčame na koreňový systém sadeníc

aplikáciu vhodných vododrţných látok najlepšie ihneď po ich vyzdvihnutí. Fyziologickú

kvalitu sadeníc nemoţno teda podceniť. Úbytok vody v koreňoch viac ako 15 % obyčajne

vyvoláva 100 %-né straty po výsadbe.

Pre konkrétne podmienky zalesňovanej holiny je potrebné rozdeliť sadbový materiál

na voľnokorenný a krytokorenný (obalený). Prednosti sadbového materiálu s obaleným

koreňovým systémom sú všeobecne známe a uznávané. Jeho pouţitie je najmä na lokalitách

s extrémnymi podmienkami pôdnymi alebo klimatickými. Veľkosť obalených aj

voľnokorenných semenáčikov a sadeníc sa musí voliť s ohľadom na konkurenciu buriny.

Dodnes u nás percento krytokorenných sadeníc (z celkového vysádzaného sadbového

materiálu) napriek svojim pozitívnym vlastnostiam a výhodám nepresahuje 10 %.

Ekonomické rozbory aj v našich prevádzkových podmienkach ukázali, ţe i keď sú náklady na

151

zaloţenie kultúry obalenými sadenicami vyššie (asi o 28 %) ako voľnokorennými, celkové

náklady na zaistenú 5-ročnú kultúru vrátane produkčných strát sú naopak o 20 % niţšie.

Zniţovanie nákladov pouţitím voľnokorenného často slabšieho a teda aj lacnejšieho

sadbového materiálu, obyčajne nevedie k pozitívnemu ekonomickému efektu a negatívne sa

odráţa vo výške nákladov na ďalšiu starostlivosť o kultúru. Ďalšou výhodou krytokorenného

materiálu, ktorá sa prejavuje určitým ekonomickým efektom je predlţovanie sezóny výsadby,

čo sa následne prejavuje nielen rýchlejším zvládnutím zalesňovacích úloh ale aj lepším

vyuţitím priaznivejšieho stavu holín po odlesnení, príp. vyuţitím pracovných síl.

Po viacročnom výskumnom vyhodnocovaní rastových parametrov nadzemnej časti,

koreňového systému, zdravotného stavu a poškodenia výsadieb na čerstvých kalamitných

holinách nezaburinených sa preukazuje ako efektívnejšie pouţitie výsadby krytokorenného

sadbového materiálu (TUČEKOVÁ A KOL. 2008). Obdobie výsadby krytokorenných sadeníc

moţno predĺţiť aţ do času ich intenzívneho rastu, kedy sú citlivejšie na manipuláciu a

pokračovať koncom leta, kedy moţno vyuţiť druhú etapu rastu koreňov. Treba sa vyvarovať

neskorej sadby v jesennom období, vtedy korene nestihnú prerásť do okolitej pôdy a následne

sú poškodzované vyťahovaním mrazom. V prípade nedodrţania odporúčanej technológie

pestovania a výsadby krytokorenných sadeníc vzniká riziko deformácie koreňovej sústavy,

ktorá podobne ako pri voľnokorenných sadeniciach negatívne ovplyvní stabilitu zakladaných

kultúr. Krytokorenný sadbový materiál pestovaný intenzívnymi technológiami je moţné

pozitívne doplniť o mykorizáciu koreňov, ktorá vedie k lepšej schopnosti sadeníc prijímať

z pôdy ţiviny, ktoré sú nedostupné pre nemykorízne korene. Tieto technológie významne

vyuţívané v susedných krajinách (Poľsko, Česko) sú v našich podmienkach v štádiu

výskumného overovania (TUČEKOVÁ 2004, 2006, TUČEKOVÁ A KOL. 2009).

2.2 Progresívne technológie zalesňovania kalamitných holín sadbou (meliorácie,

hnojenie, aditíva)

Pri zalesňovaní rozsiahlejších kalamitných holín, na lokalitách s intenzívnym

nástupom buriny brániacej prirodzenej obnove (bez moţnosti pouţitia herbicídnych

prípravkov) a tam, kde je potreba urýchliť vytvorenie porastovej mikroklímy, dosiahnuť

aspoň čiastočnej vekovej rozrôznenosti zakladaného porastu a prispieť k vytvoreniu

priaznivej skladby pôdnych mikroorganizmov je moţné pouţiť výsadbu v bioskupinách.

Výsadba bioskupín je svojím charakterom formou umelej obnovy aj keď v sebe spája

čiastočne prvky obnovy prirodzenej.

Dlhodobo je v procese technológií umelej obnovy lesa sadbou výskumne riešená

problematika pôdnych aditív. Ide o rôzne materiály, hnojivá (organické, organominerálne,

prírodné), mikrobiologické a mykorízne prípravky, ktorých účelom je úprava pôdneho

prostredia (zníţenie kyslosti), udrţanie vlahy a dodanie absentujúcich ţivín (v našich

podmienkach predovšetkým horčíka, vápnika, fosforu). Preukazuje sa, ţe okrem mierneho

zvyšovania prírastku lesných kultúr moţno pomocou meliorácií, hnojenia a vápnenia

dosiahnuť kratší časový interval potrebný na ich zabezpečenie (Tučeková 2000).

Plošná aplikácia mletého dolomitického vápenca, prípadne čistého vápenca, má najmä

preventívny (kompenzačný) účinok z hľadiska tlmenia kyslej depozície v pôde. Výsledky

hodnotení na zdravotný stav lesných porastov sú však nejednoznačné. Pre účinnosť vápnenia

má veľký význam stav a charakter porastu a v literatúre sa uvádza ako problematické

celoplošné vápnenie holín, pri ktorom môţu prevládnuť negatívne dopady (podpora rastu

buriny, strata humusu, a dusíka a i.). Pri umelej obnove moţno vyuţiť vápnenie pri výsadbe

priamo do jamky alebo na jej povrch. Aplikácia dolomitického vápenca ako výplň

v mulčovacích plachtičkách nám však preukázala v koreňovom priestore výsadieb veľmi

pomalý a slabý účinok, objavujúci sa len v najvrchnejších vrstvách pôdy (cca do 5 cm)

(TUČEKOVÁ 2000).

152

Od chemickej meliorácie nemoţno oddeliť hnojenie, ktoré má zlepšiť stav výţivy

dodaním konkrétnych deficitných ţivín a tým zvýšiť vitalitu a toleranciu vysádzaných drevín.

Nedostatok ţivín sa prejavuje poruchami rastu sprevádzanými často karenčnými javmi

(farebné zmeny asimilačných orgánov, ţltnutie, škvrny na listoch). V kultúrach smreka

vyšších polôh sa často tieto javy prekrývajú s prejavmi šoku z presadenia (voľnokorenné

výsadby) a tu je práve hnojenie neúčinné. Preukázalo sa, ţe karenčné javy po správnom

prihnojení rýchlo miznú.

Hnojivá (najmä umelé, priemyselné) nemajú prísť do priameho kontaktu s koreňmi

a nadzemnou časťou a je dôleţitá ich doba aplikácie. U prevaţnej väčšiny starších hnojív

(práškové, tabletové, granulované) sa po aplikácii uvoľňovali ţiviny v pomerne krátkej dobe

(hlavne dusík). V súčasnosti dostupné hnojivá sú vyrobené cielene, uvoľňujú ţiviny

vymývaním vodou, príp. teplom pomaly a postupne. Hnojivá je nutné aplikovať v čase, kedy

sú korene sadeníc schopné ich prijímať, priamo pri výsadbe alebo druhý rok po výsadbe

v jarnom období, neskoršia aplikácia sa neodporúča, pretoţe môţe nepriaznivo ovplyvniť

fenologickú fázu (dokončovanie rastu, zdrevnatenie výhonkov) a v konečnom dôsledku

podporiť najmä rast okolitej vegetácie (buriny). Rast nových koreňov je závislý od teploty

pôdy, ktorá sa uvádza ako optimálna pre rast nových koreňov okolo 20 °C, táto sa vo

vysokohorských polohách udrţiava len krátke časové obdobie (máj - august).

Na holinách s nedostatočným ţivinovým reţimom, príp. kalamitných holinách po

poţiari odporúčame pri výsadbe aplikovať výskumne overované organominerálne hnojivá

a aditíva na báze ekologických produktov mikrobiálneho pôvodu. Tieto aditíva všeobecne

priaznivo ovplyvňujú bakteriálne procesy v pôde, viaţu atmosférický dusík, zabezpečujú

lepšie vyuţitie ţivín a rýchlejšie odrastanie kultúr.

Pri súčasných klimatických zmenách a výkyvoch (nedostatok a nerovnomernosť zráţok

počas vegetačného obdobia) je potrebné obrátiť pozornosť k spôsobom ako zabezpečiť

novovysádzaným lesným kultúram na rozsiahlych odkrytých holinách dostatok vody. Jedným

z riešení je priamo pri samotnej výsadbe pouţitie hydroabsorbentov (hydrogelov). Umelá

obnova v neskorších jarných termínoch je spojená v posledných rokoch s rizikom vysokých

strát spôsobených nielen nedostatkom zráţok ale aj nástupom vysokých teplôt.

Hydroabsorbenty (hydrogely), ktoré sú schopné viazať rastline prístupnú vodu, počas

transportu a manipulácie chránia koreňový systém sadbového materiálu pred poškodením

suchom a po výsadbe podporujú optimálny príjem vody čím zlepšujú nielen vývin koreňovej

sústavy, ale zvyšujú rozsah ujatosti novozaloţených lesných kultúr. Potvrdzujú to najnovšie

výsledky overovania týchto produktov na NLC – LVÚ Zvolen v rámci výskumu v rôznych

oblastiach Slovenska (Záhorie, Nízke a Vysoké Tatry, Spiš, Kysuce, Orava, Burda a i.).

V zahraničí boli doteraz k dispozícii len výsledky aplikácie hydroabsorbentov v aridných

a semiaridnych oblastiach. Na Slovensku sme spracovali prvé informácie o ich pouţití

v klimatických podmienkach strednej Európy (Tučeková 2004, Tučeková a kol. 2008).

Hydrogely a mikrobiologické pôdne kondicionéry sa preukazujú uţ niekoľko rokov

v spoločnej kombinácii ako najúčinnejšie aditíva pri umelej obnove na kalamitných holinách.

Ich aplikácia v novovyvinutej granulkovej podobe pôdneho bakteriálneho kondicionéra je

veľmi jednoduchá a nenáročná aj v lesníckych technológiách (výskumne overené NLC-LVÚ

Zvolen - Tučeková a kol. 2008, 2009). Sú to technológie zalesňovania, ktoré súvisia

s ochranou ţivotného prostredia, s citlivými ekologickými postupmi zvyšovania odolnosti

a vitality novozakladaných kultúr a preto ich môţeme nazývať v prírode blízkom hospodárení

„zelenými“.

Pouţitie bakteriálnych ekoproduktov a hydrogelu v pôdach s mikrobiálnym deficitom

zlepšuje nielen vlhkostné pomery ale hlavne má na novozakladané kultúry pozitívny efekt.

Obidva prípravky zvyšujú percento ujatia sadeníc o cca 10-15 %, zniţujú šok po výsadbe

a zároveň priaznivo podporujú rozvoj koreňových vlásočníc vrátane celkového adaptačného

153

procesu. Určité mnoţstvo mikroorganizmov výrazne obmedzuje prítomnosť patogénov

v koreňoch drevín. Preţívanie a aktivita patogénov je nepriamo úmerná mnoţstvu

mikroorganizmov v pôde. Individuálna odolnosť stromu je výrazne limitovaná kvalitou

svojho koreňového systému. Aj výskum aplikovaných mykoríznych inokúl húb

v škôlkárskych technológiách a pri samotnej výsadbe, ktorý je v počiatočnom štádiu

testovania, sa doteraz javí perspektívne.

Účelom hnojenia je vo všeobecnosti navrátenie odčerpaných ţivín do pôdy, v lesných

porastoch je to skôr doplnenie deficitných ţivín na určitých stanovištiach. V niektorých

krajinách ako napr. vo Veľkej Británii na stanovištiach s výrazným deficitom fosforu alebo na

stanovištiach s blokovaním mineralizácie organickej hmoty a s deficitom prístupného dusíka

je hnojenie nutnou súčasťou pestovania lesa. V minulosti sa v strednej Európe nehnojili ani

chudobné lesné pôdy, aţ degradácia pôd vplyvom imisií si vyţiadala aktívne zásahy do

pôdneho prostredia. Išlo najmä o vápnenie, ale aj o pouţitie rôznych minerálnych hnojív

v rôznych rastových fázach lesa, hlavne však pri umelej obnove. Na Slovensku sa v 80-tych

a začiatkom 90-tych rokov minulého storočia v podhorských a horských oblastiach pod

vplyvom imisií realizovalo prevádzkové vápnenie, ale overovalo sa aj pouţitie minerálnych

hnojív. V podstatne väčšom rozsahu sa aplikovali minerálne hnojivá v Nemecku a v Českej

republike, kde došlo často k radikálnym zmenám pôdnych vlastností.

V súčasnosti sa názory na opodstatnenosť, účelnosť a efektívnosť hnojenia pri

hospodárení v lese v podmienkach Slovenska líšia. Na jednej strane sa na hnojenie lesných

pôd moţno pozerať ako na jeden z prostriedkov moderného pestovania lesa, ako uvádza

pedológ prof. Šály a za určitých podmienok je hnojenie, prípadne komplexné pedomelioračné

opatrenie, podmienkou obnovenia autoregulačnej schopnosti lesných ekosystémov. Existujú

však aj názory, ţe pri degradácii stanovišťa je vhodnejšie akceptovať princíp prispôsobenia sa

rastlinného spoločenstva zmeneným podmienkam prostredia ako zasa uvádza prof. Čaboun.

Pri kalkuláciách kolobehu ţivín sa zvyčajne vychádza z predstavy rovnomerného rozdelenia

ţivín na plošnej jednotke. Treba sa však zmieniť aj o tom, ţe aj v súčasnosti pri ponechaní

tenčiny na holine po kalamite dochádza jednak k nerovnomernému plošnému rozloţeniu ţivín

(uhadzovanie zvyškov na hromady) a jednak k určitým stratám ţivín (spálenie ťaţbových

zvyškov a moţné erózne straty popola). Odborná literatúra ponúka mnoţstvo podkladov

o vstupných dátach pre kalkulácie a hodnotenie odčerpávania ţivín, konkrétne bilancie

a výsledky reálneho dopadu odberu biomasy na pôdne vlastnosti sú zriedkavé, resp. odráţajú

rôzne názory na moţnú degradáciu stanovišťa.

V posledných desaťročiach sa aj na Slovensku venujeme tejto progresívnej

problematike meliorácií a prihnojovania novozakladaných lesných kultúr. Dôvodom sú časté

ţivinovo nevyváţené pomery v lesných pôdach po rozpade monokultúr smreka, zníţená

aktivita pôdnej mikroflóry spojená s nedostatkom a nepravidelnosťou zráţok. Pri analýzach

kyslých a veľmi kyslých pôd bola zistená úplná absencia pôdnych baktérií, ktoré pri pH

niţšom ako 5 nedokáţu preţívať. Naše pôdy po rozpade monokultúr smreka na rozsiahlych

holinách majú často pH hodnoty pôd v priestore koreňovej vrstvy (do hĺbky 25 cm) okolo 3,8-

4,5.

Vysoké percento výsadieb smreka (ale aj iných drevín) na kalamitných holinách po

rozpade monokultúr smreka (najmä na Kysuciach) je uţ po 1. roku napadnuté čiernymi

povrazcami (rizomorfami) václavky (Armillarie), ktoré rastú na okolitých pňoch a pod kôrou

smreka. Z toho hľadiska by sme navrhovali voľbu redšieho sponu výsadby a vysádzanie

sadeníc v relatívne bezpečnej vzdialenosti od infikovaných pňov tej istej hostiteľskej dreviny

(3-4 m). Z lesníckych protiopatrení pri rekonštrukciách smrečín na týchto veľkoplošných

holinách prichádza do úvahy zvýšenie zastúpenia listnatých drevín, predovšetkým buka

a javora horského na úkor smreka.

Mykorizácia koreňov vedie k lepšej schopnosti sadeníc prijímať z pôdy ţiviny, ktoré

154

sú nedostupné pre nemykorízne korene. U viac ako 80 % všetkých rastlinných druhov na

planéte je mykorízna symbióza vytvorená prirodzene. Repáč (2001) prezentuje, ţe

veľkovýrobné technológie pestovania sadbového materiálu a narušené mykorízne pomery na

výsadbových plochách sťaţujú prirodzenú tvorbu mykoríz. Cudlín s kolektívom (1990)

uvádzajú, ţe jednou z príčin neúspechu zalesňovania vegetatívnym materiálom môţe byť

taktieţ nedostatočný vývin mykoríz. Výskum v súčasnosti v tejto oblasti prebieha aj na

Slovensku.

Po ujatosti sadbového materiálu voľnokorenného aj krytokorenného je v procese

adaptácie potrebné venovať ďalšiu pozornosť zabezpečeniu lesnej kultúry. Počas prvých

rokov po výsadbe je zaloţená lesná kultúra vystavená veľkému konkurenčnému tlaku buriny

príp. aj ataku biotických škodlivých činiteľov. Rozhodujúcim faktorom pre zabezpečenie

lesnej kultúry je zabezpečiť jej rýchle výškové odrastenie. Ani najstarostlivejšia výsadba však

ešte nezabezpečí plynulé odrastanie kultúry. V dôsledku zanedbania ošetrovania a ochrany

zaloţených kultúr sú často náklady na vypestovanie sadbového materiálu a samotnú výsadbu

nenávratne stratené. Lesný hospodár musí preto predvídať moţné poškodenia, starostlivo si

všímať napadnutie škodcami a realizovať protiopatrenia.

2.3 Progresívne technológie zalesňovania kalamitných holín sejbou („vegetačné bunky“) Aby sme sa vyhli v niektorých extrémnych prípadoch na veľkoplošných kalamitných

holinách umelej obnove sadbou navrhujeme moţnosť čo najlepšieho vyuţitia semena -

priamym výsevom. Sejba je jedna z prírode blízkych metód obnovy lesa, ktorá je najbliţšia

k prirodzenej obnove. Aj keď tento spôsob obnovy patrí k prvým metódam umelej obnovy

(zalesňovania) nemá doteraz širšie prevádzkové uplatnenie. Aspoň čiastočne eliminovať

negatívne faktory vysokých strát biotickými a abiotickými činiteľmi príp. problematickú

ochranu klíčnych rastlín proti tlaku buriny navrhuje netradičný spôsob „sejby vo vegetačných

bunkách“ („vegetačné bunky“: substrát, semeno, hydrogel, pôdny kondicionér vo vegetačnom

kryte). Technológia navrhnutá Ing. Štreitom (patentovaná v ČR) má zaistiť nielen vhodné

fyzikálne a chemické podmienky, ale aj vhodný hydrotermálny reţim pre rozvoj klíčnych

rastlín a semenáčikov. Pri testovaní tejto technológie na veľkoplošných kalamitných holinách

u nás sme v spolupráci s autorom doplnili o podporné látky typu mikrobiologický pôdny

kondicionér, hydroabsorbent, práve z dôvodu významných zmien pôdnych koreňových

vrstiev v našich imisných, kalamitných podmienkach, ovplyvnených extrémami klímy

(teplota, vlaha). Na Slovensku túto technológiu overujeme v prevádzkových podmienkach na

viacerých kalamitných holinách od r. 2005( TANAP, Kysuce, Orava, Spiš, Nízke Tatry - v

rámci OZ Beňuš, Námestovo, Čadca, Levice, Rimavská Sobota, Lesy ProPopulo s.r.o.,

Vojenské lesy Malacky, Keţmarok a VŠLP TU Zvolen). Testovanie technológie „sejby do

vegetačných buniek“ bolo v rámci výskumu (na NLC–LVÚ Zvolen) realizované na

Slovensku v 12 porastoch na veľmi kyslých, kyslých, stredne bohatých aj extrémne

chudobných stanovištiach od nadmorskej výšky 200 aţ do 1100 m n.m. Táto progresívna

technológia perspektívne pri nízkych nákladoch (o 30-40% niţšie ako pri sadbe) a prácnosti

má opodstatnenie v narušenom prostredí kalamitných holín, pri nedostatku kvalitného

sadbového materiálu na výsadbu rozsiahlych holín po kalamitách (TUČEKOVÁ 2007).

Vyklíčené semenáčiky preţívajú bez väčších problémov, poškodení, prevaţne v dobrom

zdravotnom stave (obdoba malého fóliového krytu). Výsevy majú porovnateľné rastové

parametre s klasickými výsadbami, ktoré často po šoku z presadenia majú vyššie percento

strát a poškodenie terminálnych vrcholov, ale najmä nekvalitne vysadený deformovaný

koreňový systém. Výsevy nemajú ţiadne deformácie koreňových sústav, ktoré je následne

spojené s napadnutím rôznymi plesňami a hubami.

155

3. ZÁVER

Zakladaniu lesných porastov na holinách po kalamite umelou cestou sa venuje

pozornosť aj z hľadiska zabezpečenia produkčných i mimoprodukčných funkcií lesa, ktoré

vyplývajú z revitalizácie lesných spoločenstiev. Lesnícky výskum u nás sa zameriava na

hľadanie a skúšanie viacerých progresívnych metód a postupov obnovy holín po náhodných

ťaţbách, ktoré by zvýšili mieru úspechu lesníckeho snaţenia. Výsledkom viacročného

výskumného snaţenia na Kysuciach je vytypovanie a zaloţenie demonštračného objektu

Husárik (DO) na území patriacom Odštepnému závodu Čadca. Cieľom projektu je

vybudovanie poloprevádzkového objektu pre vývoj, overenie a praktickú demonštráciu

nových technológií premeny smrečín na stabilnejšie multifunkčné lesy. Podľa navrhnutých

aktivít v projekte sa v jarnom a jesennom období r. 2011 zaloţili viaceré experimenty aj v

oblasti umelej obnovy lesa (pokusné voľné výsevy drevín - smrek, jedľa, smrekovec, buk,

dub, javor, jaseň a duglaska do pripravenej pôdy, mikrovýsevy do vegetačných buniek,

výsadby voľnokorenných a krytokorenných sadeníc, demonštračné výsadby voľnokorenných

sadeníc smreka, jedle a buka s variantmi pouţitia rôznych aditív, neceloplošné výsadby,

podsadby a podsejby. Súčasne na to bude nadväzovať efektívny a kontinuálny prenos

súčasných aj budúcich poznatkov do praxe lesného hospodárstva.

Pri riešení problematiky obnovy lesa je predpoklad získania nových poznatkov, ktoré

umoţnia „prírode bliţším“ spôsobom prispieť nielen k lepšiemu adaptačnému procesu nových

výsadieb, ale zároveň aj k zlepšeniu zdravotného stavu týchto novozakladaných porastov na

Slovensku. V rámci zvyšovania ekologickej stability nových lesných porastov na kalamitných

holinách treba zvoliť optimálne obnovné drevinové zloţenie v spojení s vhodnými formami

zmiešania týchto porastov. V súčasnosti uplatňovaná celoplošná forma umelej obnovy lesov

vytvára predpoklady pre vznik rovnovekých, štrukturálne málo diferencovaných porastov

a nedáva priestor pre vyuţitie prirodzených reprodukčných procesov, čím sa vytvárajú

predpoklady pre zúţenie biodiverzity. V rámci rekonštrukcií porastov sa začína overovať

u nás doteraz nepraktizovaná tzv. neceloplošná obnova lesa. Predbeţné výsledky sú

povzbudivé a aj preto sa ukazuje potreba overiť túto netradičnú formu obnovy nielen pri

rekonštrukciách, ale aj v rámci beţnej obnovy lesov. Ako uţ z pomenovania vyplýva, ide

o výsadbu sadeníc, prípadne výsev semien nie na celú obnovovanú plochu, ale v pruhoch

alebo hlúčikoch, ktorých stredy sú od seba vzdialené na priemernú vzdialenosť cieľových

stromov príslušnej dreviny.

Poďakovanie Všetky uvedené výskumné aktivity realizované na NLC-LVÚ Zvolen boli podporované Agentúrou na podporu

výskumu a vývoja na základe zmluvy č. APVV-0628-07“(50%) a realizáciou projektu „Demonštračný objekt

premeny odumierajúcich smrekových lesov na ekologicky stabilnejšie multifunkčné ekosystémy“,na základe

podpory operačného programu Výskum a vývoj financovaného z Európskeho fondu regionálneho rozvoja (50%).

LITERATÚRA

Cudlín, P., Chmelíková, E., Mejstřík, V, 1990. Occurrence of ectomycorrhizal structures in

rooted Norway spruce cuttings. In Mycorrhizas in ecosystems – structure and function.

Third European symposium on mycorrhizas, Sheffield, 19.-23. August 1990. s. 59-65

Chalupa, V., 1997. Moţnosti zvýšení ujímavosti proskořenných sazenic při výsadbě. Lesnická

práce, 1977, s. 350-353

Dunsworth, G. B., 1997. Plant quality assessment: an industrial perspective. New Forests 13,

1997, p. 439-448.

Johnson, C. M., 1994. Field performance of containern systems in British Columbia. For.

Cron.1994, 70, p. 137-139

156

Repáč, I., 2001. Tvorba mykoríz a rast semenáčikov borovice lesnej (Pinus sylvestris L.)

inokulovaných symbiotickými hubami. Acta Facultatis Forestalis, Zvolen, 2001, 275-

285

Tučeková, A., 200. Vplyv mulčovacích plachtičiek na rast a vývoj sadeníc smrekovca

opadavého (Larix decidua Mill.) v imisnej magnezitovej oblasti [The effect of mulching

cloths on the growth and development of larch (Larix decidua Mill.) transplants in a

region polluted by magnesite pollutants]. Lesnícky časopis-Forestry Journal. 2000, 46,

č. 2, s. 155-171.

Tučeková, A., 2004. Výsledky zalesňovania imisných holín voľnokorennými a obalenými

sadenicami. Lesnícky časopis-Forestry Journal, 2004, 50, č. 1, s. 17-39

Tučeková, A., 2004. Umelá obnova lesa kvalitným sadbovým materiálom a s vyuţitím

netradičných postupov. Zborník referátov z medzinárodného seminára „Aktuálne

problémy lesného škôlkárstva semenárstva a umelej obnovy lesa. L Mikuláš 22.-23.3.

2006, s. 35-40

Tučeková, A., 2007. O dôleţitosti prihnojovania výsadieb na kalamitných plochách.

Zabezpečiť lesnú kultúru v čo najkratšom čase. Lesník 2007, 5, s. 6

Tučeková, A., 2007. Pôdne kondicionéry v škôklárskych technológiách. In. Saniga, M.,

Jaloviar, P., Kucbel, S., 2007: Management of forests in chankung environmental

conditions. TU LF Zvolen, 2007, s. 56-66

Tučeková, A., Halák, A., Slamka, M., 2008. Hydrogely v umelej obnove lesa. Lesnícky

časopis Forestry Journal, 2008, 53, 4, s. 347-369

Tučeková, A., Longauerová, V., 2008. Vplyv ekologických a mikrobiologických prípravkov

na zdravotný stav a rast drevín v juvenilnom štádiu v oblasti kalamitných holín Kysúc

In. Zborník recenzovaných príspevkov z medzinárodnej vedeckej konferencie

„Silviculture at the Beginning of 21st Century“ Kostelec nad Černými lesy 9.-10.9.2008,

CD, ISBN 978-80-213-1805-2, 14 s.

Tučeková, A., 2009. Výsledky umelej obnovy kalamitných holín sejbou v Tanape. Results of

artificial regeneration of calamity clearings by sowing in TANAP. Zborník

recenzovaných príspevkov z medzinárodnej vedeckej konferencie konanej dňa 8. a 9.

septembra 2009 vo Zvolene. NLC-LVÚ. ISBN 978-8093-089-9, s. 87-97

Tučeková, A., Longauerová, V., Leontovyč, R., 2009. Poznatky z testovania mykorizovaného

preparátu Vambac na smreku (Picea abies L.) v oblasti s dlhodobo zvýšeným stavom

Armillarie sp. In. Sborník referátů „Mykorhiza v lesích a moţnosti její podpory“.

Frýdek-Místek 15.-16.marec 2009, ČLS ISBN 978-80-02-0212121-6, s. 52-58

Tučeková, A., 2010. Praktická realizácia progresívnych postupov zalesňovania kalamitných

holín po rozpade monokultúr smreka. In: Kulla, L., Sitková, Z. (eds.): Hynutie a

rekonštrukcie smrečín na Slovensku [DVD] : Recenzovaný zborník odborných prác.

Zvolen, Národné lesnícke centrum-Lesnícky výskumný úpstav Zvolen. 2010, s. 216-

223. ISBN 978-80-8093-129-2

Tučeková, A., 2010. Close to nature artificial regeneration of extensive calamity clearings. In:

Rakonjac, L. (ed.): Forest Ecosystems and Climate Changes: International Scientific

Conference, Belgrade, March 9-10th, 2010: Plenary lectures. Belgrade, Institute of

Forestry. 2010, s. 131-137. ISBN 978-86-80439-20-4

Adresa autorky:

Ing. Tučeková Anna, PhD.

Národné lesnícke centrum LVÚ Zvolen

T. G. Masaryka 22

960 01 Zvolen

[email protected]

157

VPLYV NÁHODNÝCH ŤAŢIEB NA INVESTIČNÝ ROZVOJ

DREVOSPRACUJÚCEHO PRIEMYSLU SR

INFLUENCE OF INCIDENTAL FELLINGS ON CAPITAL

DEVELOPMENT OF WOODPROCESSING SECTOR IN SLOVAKIA

JOSEF DRÁBEK, MARTINA MERKOVÁ

Abstract

For the successful development of wood-processing industry in Slovakia are necessary wood raw resources. As

is known, wood harvesting has recently growing trend, but with a negative impact on the economy of forests and

also wood-processing industry because of decreasing quality of supplies mainly due to unplanned harvesting.

These factors then significantly influence the development of enterprises and their competitiveness in EU

markets. For the development of wood processing industry must be necessary implemented certain systematic

measures in the present time to ensure current share of wood-processing industry into employment, added value,

or GDP in Slovakia.

Key words: wood resources, wood-processing industry, investment development, enterprise competitiveness

ÚVOD

Ako potvrdzujú základné identifikačné údaje, Slovensko má významnú komparatívnu

výhodu a to v oblasti lesného hospodárstva - jeho zásob, štruktúry dodávok sortimentov pre

nadväzujúce odvetvie - drevospracujúci priemysel. Do drevospracujúceho priemyslu (DSP) za

posledné roky vstúpili významní zahraniční investori, ktorí zabezpečili rozvoj. DSP ako celok

svojou významnou exportnou výkonnosťou pozitívne vplýva na aktívne saldo platobnej

bilancie. Taktieţ nie je jeho zanedbateľný podiel na zamestnanosti v jednotlivých regiónoch

Slovenska. Ak by sme dokázali na Slovensku spracovať všetku disponibilnú surovinu z lesov

a nedošlo by k vývozu suroviny, tak podiel LH a DSP na HDP by zaznamenal výrazný rast,

samozrejme s pozitívnym vplyvom na regionálnu zamestnanosť, sociálnu stabilitu, ako aj na

ďalší rozvoj najmä malého a stredného podnikania.

1. DREVOSPRACUJÚCI PRIEMYSEL SR

Drevospracujúci priemysel (DSP) má v slovenskom hospodárstve špecifické postavenie.

Moţno konštatovať, ţe ešte stále disponuje komparatívnymi výhodami., ktoré však nie sú

zhodnotené v prospech SR ako celku. Je relatívne málo závislý na dovoze surovinových vstupov,

vzhľadom na ich rozloţenie, je významný jeho vplyv z pohľadu regionálneho rozvoja malého a

stredného podnikania. V prípade vyuţitia zmien technológie výroby a výsledkov inovačných

procesov môţe podporovať rast zamestnanosti v daných regiónoch.

Drevospracujúci priemysel je významným spôsobom poznačený dôsledkami globálnej

ekonomickej krízy. Jeho súčasný stav moţno povaţovať z pohľadu jeho výkonnosti za značne

kritický. Objem obchodu s drevom poklesol na Slovensku v prvom štvrťroku 2009 v

porovnaní s rovnakým obdobím roka 2008 o 46 %. Negatívny vývoj majú tieţ ceny dreva, tie

sa zníţili na svetových trhoch o 15 aţ 20 percent. Na Slovensku priemerná cena 1 m3 dreva v

prvom štvrťroku 2009 poklesla v priemere o 24 %. Moţno konštatovať, ţe ceny dreva sa

v roku 2009 stabilizovali a v priebehu roka 2010 začali postupne narastať. Aj keď tento vývoj

v roku 2008-2010 moţno povaţovať z pohľadu DSP za výhodný (dôsledok aj vo vývoji

objemov náhodných ťaţieb), tak tento stav sa ţiaľ nepremietol do celkovej efektívnosti DSP

158

(výrazný pokles realizačných cien na európskom a svetovom trhu výrobkov odvetvia

spracovania dreva (Suchomel, Gejdoš 2010).

Tab. 1 Vybrané ukazovatele v DSP a priemyselnej výrobe

Ukazovateľ OKEČ 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Trţby za vlastné

výkony a tovar (mil. SKK)

20-DP 7 635 8 790 9 872 11 305 11 144 12 554 15 508 17 646 20 455 17 647

361-NP 8 442 10 125 13 874 20 230 26 735 27 830 28 832 29 303 38 691 28 568

21-CPP 22 688 28 949 32 939 32 899 31 108 32 652 32 629 36 247 42 624 42 255

DSP 38 764 47 863 56 685 64 434 68 987 73 036 76 969 83 195 101

770 88 469

D 547

791

657

254

728

145

792

487

947

626

1 027

700

1 125

308

1 356

575

1 557

404

1 609

457 Hospodársky

výsledok pred

zdanením (mil. SKK)

20-DP -316 126 -22 243 -201 687 774 1 108 925 -51 324

361-NP -194 164 -288 -2 631 741 180 1 561 1 200 458 2 076

21-CPP 1 339 2 170 4 167 4 608 2 746 1 171 1 708 2 896 2 445 3 407

DSP 829 2 460 3 857 2 220 3 286 2 037 4 043 5 204 3 828 -45 841

D -9 505 9 868 29 327 24 500 35 712 57 100 64 133 78 561 72 841 65 045

Priemerný

evidenčný počet

pracovníkov (osoby)

20-DP 11 400 10 856 10 460 10 323 9 069 8 604 9 924 9 681 9 451 8 617

361-NP 10 351 9 079 10 043 10 410 11 015 11 158 11 830 14 240 15 970 14 812

21-CPP 10 577 10 141 9 828 8 978 8 509 7 615 7 458 7 285 7 110 7 409

DSP 32 328 30 075 30 331 29 710 28 592 27 377 29 212 31 206 32 531 30 838

D 392

703

379

688

381

666

377

770

376

151

363

981

368

664

370

471

383

563

394

965

Pridaná hodnota (mil. SKK)

20-DP 2 044 2 437 2 264 2 738 2 265 3 027 3 581 4 124 3 489 3 326

361-NP 2 027 2 252 2 501 2 313 4 390 4 581 5 355 5 958 6 090 8 013

21-CPP 7 066 9 223 11 081 9 907 7 676 6 657 7 134 8 285 8 899 8 453

DSP 11 137 13 912 15 846 14 958 14 331 14 265 16 071 18 367 18 478 19 793

D 128

792

152

519

169

498

174

843

187

497

215

609

225

745

248

856

272

322

259

946 Zdroj: údaje o DSP z MH SR, údaje o priemyselnej výrobe zo ŠÚ SR

Obr. 1 Trţby a pridaná hodnota v odvetviach DSP (mil. SKK)

Niektoré problémy sa v celom odvetví spracovania dreva dlhodobo neriešili. Svetová

finančná a hospodárska kríza odhalila chyby v smerovaní slovenského drevospracujúceho

priemyslu po roku 1990. DSP na Slovensku bol zdecimovaný, čo negatívne ovplyvňuje aj

efektívne vyuţívanie dreva ako domácej obnoviteľnej suroviny. Piliarske závody stratili odbyt

pre vysoké ceny svojej produkcie, zlú finančnú disciplínu a z vyťaţených 7,0 – aţ 9,,0 mil. m3

drevnej hmoty (v závislosti od rozsahu kalamít ) nedokáţu spracovať cca 20 % ponúkaných

sortimentov. Chýbajú spracovateľské kapacity najmä na bukovú guľatinu .

2. SUROVINOVÁ ZÁKLADŇA PRE DSP

Z pohľadu surovinových zdrojov pre DSP je významným ukazovateľom - lesnatosť

Slovenska, ktorá je pribliţne 40,9 %. Lesy na Slovensku majú pomerne pestré drevinové

0

5 000

10 000

15 000

20 000

25 000

30 000

35 000

40 000

45 000

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Trţ

by

v

m

il.

SK

K

.

20-DP 361-NP 21-CPP

0

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000

12 000

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

PH

v m

il.

SK

K

.

20-DP 361-NP 21-CPP

159

zloţenie s najvyšším zastúpením buka 31,4 %, smreka 25,7 % a duba 13,3 %. (Správa

o lesnom hospodárstve, 2009).

Tab. 2 Vybrané krajiny s najvyššou lesnatosťou v Európe

Krajina Rozloha celkom

(tis. ha)

Lesy celkom (tis. ha) Lesnatosť (%)

1990 2000 2005 2010 2010

Fínsko 33 842 21 889 22 459 22 157 22 157 73

Švédsko 45 029 27 281 27 389 28 203 28 203 69

Slovinsko 2 027 1 188 1 233 1 243 1 253 62

Lotyšsko 6 459 3 173 3 241 3 297 3 354 54

Ruská Federácia 1 709 824 808 950 809 269 808 790 809 090 49

Rakúsko 8 387 3 776 3 838 3 862 3 887 47

Bosna a Hercegovina 5 121 2 210 2 185 2 185 2 185 43

Bielorusko 20 760 7 780 8 273 8 436 8 630 42

Slovensko 4 903 1 922 1 921 1 932 1 933 41

Portugalsko 9 212 3 327 3 420 3 437 3 456 38

Španielsko 50 537 13 818 16 988 17 293 18 173 36

Bulharsko 11 100 3 327 3 375 3 651 3 927 36

Česká republika 7 887 2 629 2 637 2 647 2 657 34

Litva 6 530 1 945 2 020 2 121 2 160 34

Chorvátsko 5 654 1 850 1 885 1 903 1 920 34

Európa celkom 2 306 276 989 471 998 239 1 001 150 1 005 001 45

Zdroj: Global Forest Resources Assessment 2010

Ťažba dreva v SR zaznamenáva rastúci trend. Z dôvodu vysokého podielu

náhodných ťaţieb sa prekročil ročný objem celkovej ťaţby dreva plánovanej v lesných

hospodárskych plánoch, ako aj sa zhoršila štruktúra dodávaných sortimentov dreva,

samozrejme s negatívnym dopadom nielen ne ekonomiku LH, ale aj ekonomiku podnikov

DSP. Z prognózovaných údajov moţno konštatovať, ţe pre rozvoj DSP sú dostatočné zdroje,

avšak ako potvrdzujú analýzy kvality dodávaných sortimentov, ich kvalita sa výrazne zniţuje,

a to aj v dôsledku rastu náhodných ťaţieb. Tab. 3 Vývoj objemov ťaţieb dreva v SR v rokoch 2000 – 2009 v m

3 (Gejdoš, Suchomel, 2011)

Rok

ťaţba plánovaná ťaţba realizovaná z toho ťaţba náhodná

ihličnatá listnatá spolu ihličnatá listnatá spolu ihličnatá listnatá spolu

2000 2 393 484 2 932 302 5 325 786 3 203 160 2 964 754 6 167 914 2 012 000 1 009 000 3 021 000

2001 2 517 251 3 101 059 5 618 310 3 037 450 3 146 907 6 184 357 1 581 000 861 400 2 442 400

2002 2 629 194 3 284 942 5 914 136 3 209 465 3 038 714 6 248 179 1 727 400 430 400 2 157 800

2003 2 723 524 3 473 918 6 197 442 3 508 522 3 143 380 6 651 902 2 375 800 300 900 2 676 700

2004 2 931 904 3 607 364 6 539 268 4 000 728 3 267 416 7 268 144 2 555 000 361 000 2 916 000

2005 3 088 908 3 732 952 6 821 860 6 927 449 3 263 088 10 190 537 6 152 700 380 300 6 533 000

2006 3 247 485 3 793 625 7 041 110 5 150 052 3 207 202 8 357 254 3 831 000 435 000 4 266 000

2007 3 341 664 3 886 615 7 228 279 5 435 466 3 149 347 8 584 814 4 271 800 429 000 4 700 800

2008 3 494 055 4 028 449 7 522 504 6 354 438 3 112 637 9 467 076 5 559 400 555 800 6 115 200

2009 3 672 407 4 158 063 7 830 470 6 183 485 3 064 662 9 248 147 5 178 800 406 900 5 585 700

Tab.4 Prognóza zásob dreva v SR (mil. m3)

Zdroj: Moravčík, 2007

Zásoby dreva 2010 2015 2020 2025 Vízia 2050

ihličnaté 213,4 213,4 208,4 204,3 181,8

listnaté 237,9 239,5 240,3 241,8 233,0

spolu 451,3 452,9 450,7 446,1 418,1

Spolu na ha 234 234 133 230 214

160

Tab. 5 Prognóza ťaţby dreva v SR (tis. m3)

Ťaţba dreva v tis. m3 2010 2015 2020 2025 Vízia 2050

ihličnaté 4 282 4 434 4 538 4 512 4 950

listnaté 3 523 3 781 3 993 4 222 4 935

spolu 7 805 8 215 8 531 8 734 9 885

3. ZDROJE DREVNEJ SUROVINY V REGIÓNOCH SR

V rámci územia SR je veľká variabilita druhovej skladby drevín v jednotlivých

oblastiach a regiónoch SR, podobne je potrebné rozlišovať lesnatosť, objem zásob dreva,

ktoré poskytujú jednotlivé kraje Slovenska. Na obrázku 3 je uvedené členenie SR na

jednotlivé kraje a percentuálny podiel zásob dreva z celkových zásob v SR k 31.12.2009.

Obr. 2 Regióny SR a podiely zásob dreva (%)

Tab. 6 Lesnatosť a zásoby dreva v regiónoch SR (k 31.12.2009)

Kraj

Lesnatosť Zásoby dreva (m3 bez kôry)

ha % Ihličnaté Listnaté Spolu spolu v %

Bratislava 75 030 36,5 5 575 278 12 104 377 17 679 655 3,87%

Trnava 65 256 15,7 3 224 378 10 659 507 13 883 885 3,04%

Trenčín 220 966 49,1 17 987 722 34 761 138 52 748 860 11,56%

Nitra 96 343 15,2 991 858 16 540 961 17 532 819 3,84%

Ţilina 380 236 55,8 83 755 340 15 229 580 98 984 920 21,69%

Banská Bystrica 463 169 49,0 42 036 731 67 126 542 109 163 273 23,92%

Prešov 441 279 49,2 35 576 569 50 340 588 85 917 157 18,83%

Košice 266 985 39,5 22 347 490 38 129 631 60 477 121 13,25%

Spolu SR - - 211 495 366 244 892 324 456 387 690 100,00%

Zdroj: forestportal.sk

V tabuľke 7 sú údaje z lesného hospodárstva o ťaţbe dreva v jednotlivých regiónoch

Slovenska. Náhodná ťaţba dominovala v ţilinskom kraji (aţ 88% z celkovej ťaţby). Údaje

o ťaţbe dreva sú uvádzané za rok 2009.

Bratislavský

kraj

Trnavský

kraj

Nitriansky kraj

3,84%

Banskobystrický kraj

23,92%

Žilinský kraj

21,69% Trenčiansky kraj

11,56%

Prešovský kraj

18,83%

Košický kraj

13,25%

161

Tab. 7 Ťaţba dreva v regiónoch SR (m3)

Kraj

ťaţba dreva spolu (m3) z toho náhodná (m

3)

Ihličnaté Listnaté Spolu spolu v % Ihličnaté Listnaté Spolu

Bratislava 284 613 200 688 485 302 5,25% 202 846 35 331 238 178

Trnava 50 851 194 101 244 953 2,65% 8 064 20 827 28 891

Trenčín 341 835 388 411 730 246 7,90% 206 631 55 246 261 877

Nitra 15 764 296 882 312 646 3,38% 3 965 21 738 25 703

Ţilina 2 565 598 76 384 2 641 982 28,57% 2 293 263 23 244 2 316 508

Banská Bystrica 1 104 607 889 252 1 993 859 21,56% 845 269 104 869 950 139

Prešov 1 022 703 655 528 1 678 232 18,15% 914 197 96 078 1 010 275

Košice 797 510 363 412 1 160 923 12,55% 704 631 49 530 754 161

Spolu SR 6 183 481 3 064 658 9 248 143 100,00% 5 178 866 406 863 5 585 732

Zdroj: forestportal.sk

Obr. 3 Zásoby a ťaţba dreva v regiónoch SR (mil. m3)

4. INVESTIČNÝ ROZVOJ DSP

Svetová hospodárska kríza najmä od druhej polovici roku 2008 spôsobila, ţe nie je

moţné zabezpečiť pozitívny rast DSP SR a to vo vzťahu napojenia odvetvia len na

stavebníctvo, ako aj iné odvetvia ekonomiky SR. Pokles HDP SR, jej tempa rastu, sa výrazne

prejaví v ekonomike DSP. Moţno konštatovať, ţe zníţenie dopytu, ako aj jednostranná

orientácia väčšiny podnikov na jedného, dvoch odberateľov v krajinách EÚ sú dôvodom

váţnych hospodárskych problémov podnikov. Pokles dopytu po výrobkoch z dreva v rokoch

2008 - 2010 môţe mať váţny dopad na stabilitu odvetvia, spracovanie disponibilných

zdrojov, ako aj značné zvýšenie sociálnej nestability v jednotlivých regiónoch Slovenska.

Je moţné konštatovať, ţe v odvetviach DSP bez rozvinutia inovácie zameranej na rast

konkurenčnej schopnosti produkcie a rast efektivity, ako aj bez riešenia dostupnosti zdrojov

na realizáciu potrebných inovatívnych zámerov moţno očakávať výrazný pokles

konkurenčnej schopnosti a dlhodobejšiu recesiu. Na báze vlastných zdrojov a reálne

dostupných úverov však nie je poţadovaný rozvoj reálny a bude potrebné hľadať

zahraničných investorov zameraných najmä na spracovanie sortimentov, ktoré sú vyváţané,

ako aj produkciu výrobkov s vyššou pridanou hodnotou. Vývoj investícií v DSP nám

dokumentuje tabuľka 8.

Prílev zahraničných investícií na celkových investíciách v odvetviach DSP má veľmi

kolísavý priebeh, ovplyvnený získaním významného zahraničného investora v jednotlivých

rokoch.

162

Tab. 8 Investície v DSP a priemyselnej výrobe (mil. SKK)

Ukazovateľ OKEČ 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Obstarané

investície

(mil. SKK)

20-DP 506 881 766 734 1 788 1 710 2 564 2 573 6 068 2 249

361-NP 580 1 572 1 645 701 794 1 687 2 024 2 787 4 512 1 644

21-CPP 4 785 1 594 2 205 3 083 6 634 5 161 4 744 3 185 2 796 3 300

DSP 5 871 4 048 4 616 4 519 9 216 8 558 9 331 8 545 13 375 7 194

D 44 489 42 328 71 077 56 466 59 152 71 897 104 046 105 101 102 993 98 627

Zdroj: údaje o DSP z MH SR, údaje o priemyselnej výrobe zo ŠÚ SR

Drevársky priemysel realizoval investície zo zahraničných zdrojov najviac v roku

2004 s podielom 32,53% PZI na investíciách. Nábytkársky priemysel prilákal najviac

zahraničných investícií v roku 2005 a takmer 70% investícií boli zahraničné investície.

Celulózo-papierenský priemysel prilákal zahraničných investorov v rokoch 2006-2007, kedy

podiel PZI na investíciách v danom sektore bol 19,08% resp. 21,68%.

Opačný trend ako v DSP je zaznamenaný v priemyselnej výrobe, kedy práve v roku

2005 bol prílev zahraničných investícií najniţší, 10,901 mld. SKK.

Podiel zahraničných investícií na celkových investíciách v DSP sa za 5 rokov (2003 –

2007) pohyboval na úrovni 5,05 - 16,68%, kým v priemyselnej výrobe je to v rozmedzí 10,48

- 41,17%. To znamená, ţe investície v priemyselnej výrobe SR sú v oveľa väčšej miere

financované zo zahraničných investícií ako je tomu v DSP.

Tab. 9 Prílev zahraničných investícií v odvetviach DSP (mil. SKK)

Ukazovateľ OKEČ 2003 2004 2005 2006 2007

Prílev priamych

zahraničných

investícií

(mil. SKK)

20-Drevársky priemysel 68 556 124 226 49

361-Nábytkársky priemysel 143 48 1 415 1 20

21-Celulózo-papierenský priemysel 260 1 17 608 606

DSP 472 605 1 557 835 675

D Priemyselná výroba 14 269 29 603 10 901 17 179 13 658

Zdroj: údaje NBS

5. SYSTÉMOVÉ OPATRENIA PRE ROZVOJ DSP

Hlavnou príčinou negatívneho stavu DSP sú dlhodobo neriešené problémy.

Strategické a systémové opatrenia ako efektívnejšie vyuţívanie dreva ako domácej, trvalo

obnoviteľnej suroviny, podpora budovania spracovateľských kapacít na Slovensku, programy

na zvýšenie domácej spotreby dreva v stavebníctve (vyuţívanie dreva pre verejné projekty na

novú bytovú a nebytovú výstavbu, rekonštrukcie a modernizácie), či podpora domácich

spracovateľov dreva, ktorí vyrábajú produkty s vyššou pridanou hodnotou, sa podceňovali aj

v minulosti, a aj preto sa odvetvie spracovania dreva ocitlo na Slovensku v zlej hospodárskej

situácii.

Príčinou je tieţ nepriaznivá situácia na trhu s drevom a s výrobkami z dreva.

Výrazne sa zníţil jeho odbyt tak doma ako aj v zahraničí. Všeobecnou poţiadavkou DSP

v súčasnosti nie je nadprodukcia, ale tvorba nových pracovných príleţitostí v jednotlivých

regiónoch Slovenska, v zmysle disponibility dostupnej suroviny. Potrebné je rozvíjať také

programy, ktoré zvyšujú pridanú hodnotu v jednotlivých odvetviach DSP ako celku.

Drevársky priemysel nemá na Slovensku honosné postavenie automobilovej výroby,

nevedú sa o ňom ekologické debaty ako o energetike. Napriek tomu drevársky a nábytkársky

priemysel na Slovensku existuje a je viac ako potrebný. Lesy a sofistikovane vyuţité drevo,

ktoré lesy neustále produkujú, sú základom aj pre rozvoj drevospracujúceho priemyslu, ktorý

163

môţe byť pre slovenskú ekonomiku strategický. Zvýšením spotreby dreva v Slovenskej

republike a zameraním sa na domácu spotrebu je moţné najlepšie pomôcť firmám nájsť

východiská pre preţitie, ako aj ich rozvoj.

Na základe hodnotenia stavu podnikateľského prostredia SR je moţné konštatovať, ţe

v porovnaní s ostatnými štátmi (prioritne v porovnaní s krajinami V4) Slovensko disponuje

výhodami v menšom rozsahu, resp. situácia na Slovensku sa zhoršuje, čo naznačujú aj čísla

najcitovanejších indexov. Zhoršenie Slovenska oproti minulým rokom zaznamenal index

vnímania korupcie, index globálnej konkurencieschopnosti a index kvality podnikateľského

prostredia. Zhoršenie Slovenska medzi krajinami V4 konštatuje index vnímania korupcie,

index globálnej konkurencieschopnosti a index ekonomickej slobody.

Obr. 4 Najproblematickejšie faktory podnikania na Slovensku

Zdroj: Global Competitiveness Report 2009-2010, World Economic Forum

Rozvoj DSP je prepojený s potenciálnymi výhodami ako kvalitné podnikateľské

a konkurenčné prostredie bez korupcie, rozvinutá infraštruktúra ľudský potenciál. Zhoršené

indikátory a negatívny vývoj na Slovensku ovplyvňuje rozhodnutia zahraničných investorov,

a teda je dôvod sa obávať, ţe investície budú umiestňované do iných krajín V4, resp.

ostatných štátov strednej a východnej Európy.

Neefektívna vládna byrokracia musí byť riešená zefektívnením a zníţením

administratívneho zaťaţenia všeobecne, na všetkých úrovniach riadenia. Potenciálni

zahraniční investori musia byť presvedčení, ţe nie sú zaťaţovaní vyššími nákladmi na

neefektívne zdĺhavé administratívne procesy (mnohokrát umelo zavedenými).

Nedostatočné budovanie infraštruktúry (s veľkými regionálnymi rozdielmi) kladie

dôraz na cestnú sieť, je nutné riešiť problémy s nedodrţiavaním časového harmonogramu,

a s tým súvisiacim predraţením výstavby. Kvalitná infraštruktúra v regiónoch Slovenska

s najvyššou nezamestnanosťou je účinné riešenie pre prilákanie potrebných investorov.

Nedostatočný prístup k financiám vyplýva z nedôveryhodnosti bánk v splácanie

úverov. Naštartovanie alebo rozšírenie inovatívnej firmy si vyţaduje peniaze, ale

financovanie týchto projektov je pre finančníkov riskantnou činnosťou. Riešením je, aby

existovalo viac bánk ochotných prijať toto riziko a na druhej strane, aby podnikatelia lepšie

chápali obavy poskytovateľov kapitálu a bánk, a poskytovali lepšie záruky za navrhnuté

projekty.

V nadväznosti na opatrenia na úrovni ekonomiky SR je potrebné, aby aj na úrovni

príslušných ministerstiev, ako aj zamestnávateľských zväzov boli prijaté opatrenia a to nielen

16,5

16,4

14,3

10,7

10,2

9,0

6,3

5,2

3,8

3,3

1,5

1,1

1,0

0,8

0,0

Neefektívna vládna byrokracia

Obmedzujúce predpisy v oblasti práce

Korupcia

Nedostatočné budovanie infraštruktúry

Prístup k financiám

Politická nestabilita

Daňové predpisy

Daňové sadzby

Nedostatočná vzdelaná pracovná sila

Zlá pracovná morálka

Inflácia

Vládna nestabilita/prevraty

Trestná činnosť a krádeţe

Devízové predpisy

Slabé verejné zdravie% opýtaných

164

pre prílev PZI, ale aby boli formulované a následne adresne realizované komplexné,

systémové opatrenia pre rozvoj investovania a podnikania v DSP ako celku.

ZÁVER

Strategické rozhodnutia musia smerovať k efektívnejšiemu využívaniu dreva ako

domácej, trvalo obnoviteľnej suroviny a k podpore budovania spracovateľských kapacít na

Slovensku. Pre celý reťazec lesy – drevo – výrobok je dôleţité, aby sa naštartoval celý blok

systémových opatrení a programov na zvýšenie domácej spotreby dreva v stavebníctve, kde

sú veľké rezervy, či podpora domácich spracovateľov dreva, ktorí vyrábajú produkty s vyššou

pridanou hodnotou. V stavebníctve treba nadefinovať vládne opatrenia zamerané na

vyuţívanie dreva pre verejné projekty zahŕňajúce novú bytovú a nebytovú výstavbu,

rekonštrukcie a modernizácie.

Súčasná kríza najtvrdšie dopadá na zamestnanosť vidieka, mimoriadne dôleţité sú

systémové opatrenia, ktoré je nutné vykonať na zmiernenie váţnych sociálnych a

ekonomických dopadov krízy na reťazec lesné hospodárstvo – drevospracujúci priemysel

(DP-NP-CPP), ide o systémové opatrenie na udržanie existujúcich pracovných miest. Je

prvoradou nevyhnutnosťou zachovať zamestnanosť na vidieku formou podpory existujúcich

pracovných miest. Drevársky priemysel spolu s lesným hospodárstvom je jedným z

najväčších zamestnávateľov na vidieku a to hlavne v regiónoch, kde je minimálna ponuka

voľných pracovných miest.

Rovnako dôleţité systémové opatrenie predstavuje revitalizácia trhu s drevom,

najmä vyuţívanie dreva a výrobkov z neho v projektoch a programoch financovaných z

národných a európskych finančných fondov. Týka sa to napríklad vyuţitia dreva v

stavebníctve, v prípade sociálnych domov, drevených strešných konštrukcií a drevených

okien pri programe zatepľovania domov a podobne, ale aj vyuţitia dreva pri výstavbe diaľnic,

oprave ţelezničných tratí a podobne.

Aktuálny problém, ktorý je potrebné riešiť, je problematika dostupnosti drevnej

suroviny pre MSP - piliarske prevádzky, ako aj neočakávanú rastúcu cenovú úroveň

surovinových sortimentov, ktoré negatívne pôsobia na vyuţitie kapacít, ako aj na

efektívnosť podnikov a ich konkurencieschopnosť najmä na trhoch krajín EÚ.

Táto publikácia je čiastkovým výsledkom riešenia grantovej úlohy VEGA MŠ SR č. 1/0089/11 - Meranie a

riadenie výkonnosti podnikov drevospracujúceho priemyslu SR.

LITERATÚRA

Drábek, J., Merková, M. 2010. Efektívnosť priamych zahraničných investícií v odvetví

spracovania dreva. Vydavateľstvo TU Zvolen. 2010. 103 s. ISBN 978-80-228-2196-4.

Gejdoš, M., Suchomel, J. 2011. The development of prices and supplies for PULpwood, fuel

wood and energy wood in Slovakia and in selected countries of Central Europe. Zborník

MVK - Vybrané procesy pri spracovaní dreva 7. - 9. 9. 2011 Štúrovo, Technická

univerzita vo Zvolene, ISBN 978-80-228-2207-7

Kovalčík, M., Moravčík, M. a kol.2009. Analýza a kvantifikácia dopadov svetovej finančnej

a ekonomickej krízy v lesníctve SR a návrh opatrení na jej riešenie. NLC – LVÚ

Zvolen, 2009. 59s. ISBN 978-80-8093-082-0.

Moravčík, M. 2007. Vypracovanie lesníckej časti prognózy a vízie vývoja slovenského

poľnohospodárstva, potravinárstva, lesníctva a vidieka správy za úlohy riešené v roku

2007 v rámci kontraktu, ktorý bol uzavretý medzi MP SR a NLC. December 2007.

Dostupné na: http://www.nlcsk.sk/files/1231.pdf

165

Mrník, A., 2009. Zmierňovanie následkov krízy v odvetví spracovania dreva. In Stolársky

magazín, 5/2009, str. 40-41. ISSN 1335-7018. [online]. [cit. 15.05.2009] Dostupné na

internete: http://www.lesy.sk/showdoc.do?docid=3764

Novotný, J.,2009. Dopady súčasnej krízy znásobujú dlhodobo neriešené problémy. In Les

a letokruhy, máj – jún 2009. [online]. [cit. 27.05.2009] Dostupné na internete:

http://www.lesmedium.sk/clanok.php?id=1131

Suchomel, J., Gejdoš, M. 2010. Analýza vplyvu náhodných ťaţieb na finančné zdroje

lesníckych subjektov. In zborník z MVK: Financovanie 2010 Lesy – drevo. [CD-ROM]

Zvolen: 2010. ISBN 978-80-228-2176-6.

Suchomel, J., Gejdoš, M., Šulek, R. 2010. Marketingová analýza obchodu s drevom na TU vo

Zvolene, VŠLP. Vedecká monografia. Zvolen: Vydavateľstvo TU vo Zvolene. 2010.

113s. ISBN 978-80-228-2128-5.

Global Forest Resources Assessment 2010. Rím: FAO, 2010.

Informácia o stave realizácie programu Drevo – surovina 21. storočia, vrátane Programu na

podporu rozvoja spracovania a vyuţívania drevnej suroviny. Vypracovalo MH SR.

Uznesenie vlády č. UV-10455/2006.

Informácia o ťaţbe dreva, jeho spracovaní a vývoze do zahraničia. Vypracovalo MP SR.

Uznesenie vlády SR č. UV-18818/2009.

Odporúčania, ako zmierniť následky globálnej krízy v lesnom hospodárstve,

drevospracujúcom a celulózovo-papierenskom priemysle. Zvolen: NLC – LVU Zvolen,

marec 2009.

Správa o lesnom hospodárstve v SR 2009 (Zelená správa). Vypracovalo MP SR, NLC-LVU

Zvolen, 2009. 147s. ISBN 978-80-8093-093-6.

Správa o stave podnikateľského prostredia v Slovenskej republike s návrhmi na jeho

zlepšovanie. Predkladateľ MH SR. Uznesenie vlády SR č. UV-15097/2010.

World Investment Prospects Survey 2009-2011. New York a Ţeneva: UNCTAD, 2008.

[online].

http://www.economy.gov.sk [online].

http://www.forestportal.sk/ForestPortal/lesne_hospodarstvo/info_o_lesoch/suhrnne_informaci

e [online].

http://www.land.gov.sk [online].

http://www.nbs.sk [online].

Adresy autorov:

Doc. Ing. Josef Drábek, CSc., Ing. Martina Merková, PhD.

Technická univerzita vo Zvolene, Drevárska fakulta , Katedra podnikového hospodárstva

T. G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen , Slovakia

E-mail: [email protected] E-mail: [email protected]

Tel.: +421-45-5206426 Tel.: +421-45-5206431



166

MOŢNOSTI UPLATNENIA HARVESTROV V KOMBINOVANÝCH

TECHNOLÓGIÁCH

POSSIBILITIES OF USING THE HARVESTERS IN COMBINED

LOGGING TECHNOLOGIES

MICHAL ALLMAN

Abstract

A high proportion of harmful agents, which operate on forest ecosystems at present, gives a rise to frequent

incidental felling particularly in conifer stands. This unfavorable situation requires the introduction of

technologies that allow fast processing of wood, which can respond to the demands of field production

conditions and the mountainous regions of Slovakia. The aim of this article is to highlight the harvester Kaiser

S2 as one of the possibilities for implementing the logging even in challenging cableway terrains, or refer to its

application in terms of combined technologies.

Key words: Kaiser S2, harvester, combined technologies, relaz

1. ÚVOD

Lesníctvo a lesné hospodárstvo čelí v súčasnosti mnoţstvu problémov týkajúcich sa

vzniku náhodných ťaţieb aj v tých najnáročnejších výrobných podmienkach. Tejto kritickej

situácii čelia najmä ihličnaté porasty, predovšetkým však smrekové monokultúry

nachádzajúce sa na nepôvodných, prípadne exponovaných stanovištiach horských hrebeňov,

kde čelia náporu vetra a tlaku podkôrneho hmyzu. Táto nepriaznivá situácia, vyţaduje rýchle

konanie pracovníkov lesného hospodárstva, najmä v oblasti plánovania ťaţbovo-dopravného

procesu a zavádzanie technológií, ktoré disponujú mnoţstvom výhod oproti klasickým

motomanuálnym technológiám. Vzhľadom na premenlivosť terénnych a výrobných

podmienok na našom území, môţeme povedať, ţe len asi 15% zásob drevnej hmoty sa

nachádza v lesných porastoch so sklonom svahov do 20%, čo predstavuje nízky podiel. Na

druhej strane viac ako 50% zásob drevnej hmoty sa nachádza v porastoch so sklonom svahov

viac ako 41%, čo predstavuje uţ tzv. lanovkové terény. Keďţe podiel lanovkového

sútreďovania dreva na našom území je nízky len cca. 3-4%, vyuţívajú sa kombinácie

klasických metód, ako spiľovanie pomocou prenosnej reťazovej píly (PRP), pribliţovanie

konskými poťahmi, lesnými kolesovými traktormi (LKT), resp. univerzálnymi kolesovými

traktormi (UKT).

Kombinované technológie predstavujú v tomto smere jednu z moţností ako pruţne

a efektívne reagovať na premenlivosť terénnych a výrobných podmienok na našom území.

1.1 Uplatnenie harvestrov v kombinovaných technológiách

Vo všeobecnosti by sme mohli kombinované technológie definovať ako také

technologické postupy, keď sa v rámci konkrétnej pribliţovacej vzdialenosti od pňa po

odvozné miesto mení druh prostriedku alebo spôsob sústreďovania dreva (LUKÁČ, 1999).

Podmienkou pre zabezpečenie efektívnosti kombinovaných technológií je (LUKÁČ,

1999):

- dobrá príprava pracoviska,

- časová synchronizácia vzájomne nadväzujúcich prác,

- výkonnostná synchronizácia prostriedkov.

167

Z hľadiska uplatnenia v lesníckej prevádzke sú tieto technológie prijímané skôr

negatívne, najmä z dôvodu kladenia vyšších nárokov na organizáciu práce.

1.1.1 Druhy kombinovaných technológií

V lesníckej prevádzke prichádzajú do úvahy nasledovné druhy kombinovaných

technológií:

a) Kombinácia malého harvestra a traktorovej vyváţacej súpravy.

b) Kombinácia malého harvestra na pásovom podvozku a ľahkého lanového systému.

c) Kombinácia PRP, harvestra strednej triedy a forwardra strednej výkonnostnej kategórie.

d) Kombinácia harvestra strednej výkonnostnej kategórie a LKT.

e) Kombinácia harvestra s vysokou svahovou dostupnosťou a lesníckej lanovky.

f) Kombinácia PRP, harvestra s vysokou svahovou dostupnosťou a LKT.

Perspektívnou kombinovanou technológiou je kombinácia harvestra s lesníckou

lanovkou typu RELAZ. Tieto lanovky sa vyznačujú tým, ţe pri svojej činnosti vyuţívajú

horskú energiu. Tento konštrukčný princíp im umoţňuje dosahovať výrazné prednosti v

oblasti ekonomiky prevádzky a ochrany ţivotného prostredia. Riešenia relazov vzniklo na TU

vo Zvolene a tu je v súčasnosti sústredený aj výskum a vývoj týchto zariadení

(ŠTOLLMANN, SLUGEŇ, 2009).

Moţností pre vytvorenie kombinovaných technológií je veľké mnoţstvo. Pri výbere

vhodnej konkrétnej technológie zohrávajú veľmi dôleţitú úlohu dané výrobné podmienky,

ktoré pôsobia ako jeden z najdôleţitejších limitujúcich faktorov.

2. POPIS KONKRÉTNEJ KOMBINOVANEJ TECHNOLÓGIE

Ako príklad uvádzame jednu zo skutočne nasadených kombinovaných technológií v

lesníckej prevádzke, ktorá bola skúmaná v rámci riešenia diplomovej práce (ALLMAN,

2011).

Z údajov týkajúcich sa prírodných a porastových pomerov sú uvedené základné

taxačné charakteristiky týkajúce sa lesného porastu (tab.1), (tab.2), kde bola príslušná

technológia nasadená.

Tab. 1 Základné údaje o poraste č. 819

Lesný celok: DEMÄNOVÁ

Lesný hospodársky celok: DEMÄNOVÁ

Lesná oblasť: 46 Nízke Tatry, Kozie chrbty

Podoblasť: A Salatíny, Demänovské vrchy

Dielec: 819

Výmera JPRL: 10,31 ha

Vek: 108 rokov

Expozícia: SV

Sklon: 70%

168

Tab. 2 Základné taxačné informácie o poraste č. 819

Drevina Zastup.% Stredný kmeň Bonita Poškodenie

Intenzita %

Fenotyp.

kat. Výška

(m)

Hrúbka

(cm)

Objem

(m³)

SM 45 27 35 1,05 26 2 C

JD 35 26 36 1,14 26 2 D

BK 20 17 35 0,77 16 1 D

2.1 Podrobný popis technológie

Vzhľadom na náročnosť a premenlivosť výrobno-technických podmienok v ktorých sa

ťaţba realizovala, bola v uvedenom poraste nasadená technológia, ktorej kombináciu z

technologického hľadiska tvorili prenosná reťazová píla (PRP), harvester Kaiser S2 (Obr.1) a

LKT 81T. Spiľovanie v tomto prípade vykonával piliar alebo harvester, v závislosti od hrúbky

d1,3 a dosahu ramena hydraulického manipulátora. Ťaţba v ktorej bola technológia nasadená

bola kalamitná spôsobená dôsledkom tlaku podkôrneho hmyzu. Z tohto dôvodu sa ako

ťaţbový zásah pouţil holorub, pričom sa harvester nepohyboval po pracovných linkách ale s

ohľadom na terénne podmienky a spracovávanie vzniknutej kalamity.

Odvetvovanie spílených kmeňov zabezpečoval harvester, ktorý nevykonával krátenie

kmeňov na sortimenty. Ťaţbová metóda bola kmeňová. Sústreďovanie vyrobených kmeňov

zabezpečoval LKT 81T (Obr. 2).

Obr. 1 Harvester Kaiser S2 v pracovnom Obr. 2 Sústreďovací prostriedok v

postavení na svahu podobe LKT 81T

2.2 Výkonnostné zhodnotenie technológie

Zhodnotenie uvedenej technológie z hľadiska výkonnostných moţností je náročné,

ovplyvňované mnohými činiteľmi. Jedným z podstatných a nezanedbateľných faktorov sú

predovšetkým povahové vlastnosti a schopnosti operátora harvestra, od ktorého závisí

výkonnosť celej technológie. Nevýhodou v našom prípade bolo, ţe vznikali časté poruchy

(hydraulické hadice, spiľovací mechanizmus, doplňovanie prevádzkových kvapalín), ktoré

spôsobovali opätovné delenie pracovných úkonov a tým následné skresľovanie zistených

údajov. Vzhľadom na to, ţe išlo o kombinovanú technológiu vplyv rôznych faktorov sa v

tomto prípade znásoboval.

Nezanedbateľný bol aj vplyv piliara, ktorý do značnej miery ovplyvňoval priemerný

čas spiľovania stromov, ktorý sa pohyboval na úrovni 2,13min-1

, čo je pomerne vysoká

169

hodnota. Z tohto dôvodu sa priemerná denná výkonnosť pouţitej technológie pohybovala na

nízkej úrovni iba okolo 30-40 m3.

ZÁVER

Harvestre a harvestrové technológie predstavujú v súčasnosti na Slovensku nové

spôsoby v oblasti realizácie ťaţbovo-dopravného procesu. Premenlivé výrobné ale aj prírodné

podmienky na území Slovenska, nás nútia uplatňovať nové spôsoby a východiská, ako

efektívne a plynule reagovať a zabezpečovať realizáciu ťaţby dreva aj v tých najnáročnejších

podmienkach (ŠTOLLMANN, SLUGEŇ, FERENČÍK, 2006). V tomto smere sa nám

dostávajú do popredia kombinované technológie, ktorých pouţívanie má v súčasnosti čoraz

väčšie opodstatnenie. Veľkú perspektívu v karpatských lesoch vidíme v uplatnení harvestrov

v kombinácii s lesníckymi lanovkami typu relaz. Predstavujú spôsob ako efektívne reagovať

pri vykonávaní sústreďovania dreva v terénoch s vysokou reliéfovou energiou.

Cieľom tohto článku bolo poukázať na problematiku kombinovaných technológií, ako

jednej z moţností realizácie ťaţby dreva v náročných podmienkach horských oblastí

Slovenska.

Veľmi dôleţitou súčasťou práce, je poukázanie na hodnotenie výkonnosti technológie,

ktorá sa v našom prípade pri jednozmennej prevádzke, a priemernej objemovosti kmeňov 1,25

m³ pohybovala v rozmedzí 30 – 40 m³. Táto hodnota je na nízkej úrovni najmä z dôvodu

realizácie spiľovania podstatnej časti kmeňov prostredníctvom PRP, kde bol výkon

podpriemerný, čo do značnej miery ovplyvnilo aj výkonnosť celej technológie. Z tohto

dôvodu, by bolo vhodné zabezpečiť predstínku surových kmeňov v určitom časovom

predstihu, následkom čoho by došlo k zvýšeniu výkonnosti a vyuţiteľnosti strojov

v ťaţbovom procese. V rámci uvedenej problematiky bol realizovaný širší výskum týkajúci sa

hlavne analýzy pracovných operácií harvestra Kaiser S2, tieto výsledky však budú

publikované v ďalších článkoch.

Poznatky uvedené v článku vznikli pri riešení projektu RELAZ I (ITMS kód projektu:

26220220036) a projektu RELAZ II (ITMS kód projektu: 26220220035) za podpory

Agentúry Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu SR pre štrukturálne fondy EÚ.

Poďakovanie:

Za podporu vo vedecko-výskumnej činnosti a realizáciu projektu RELAZ I Aplikovaný výskum a vývoj

špeciálnych lanových zariadení – špeciálny lanový vozík, ITMS kód projektu 26220220036 a projektu RELAZ

II Aplikovaný výskum a vývoj špeciálnych lanových zariadení – špeciálny zotrvačník, ITMS kód projektu

26220220035 ďakujeme Agentúre Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu SR pre štrukturálne fondy EÚ.

LITERATÚRA

ALLMAN, M., 2011. Technicko-ekonomické hodnotenie kolesovo-kráčajúceho harvestera

Kaiser S2 nasadeného v horských podmienkach, Diplomová práca. Zvolen. 83s.

170

LASÁK, O., 2005. Menzi Muck A91V2 s procesorem pro ťěţbu dřeva Woody 51. Lesnická

práce.zv. Roč 84, č.8, ISSN 0322-9254.

LUKÁČ, T., 2005. Viacoperačné stroje v lesnom hospodárstve, Zvolen: Technická univerzita

vo Zvolene, 2006. 137 s. ISBN 80-228-1348-6.

SLANČÍK, M., SUCHOMEL, J., LIESKOVSKÝ, M., TUČEK, J., KOREŇ, M., 2009:

Optimalizácia ťaţbovo-dopravných technologií na OZ Kriváň. In: Krajina, les a lesní

hospodářství, ISBN 978-80-213-1894-6: 182-190.

ŠTOLLMANN, V., SLUGEŇ, J., 2009. Lesnícke mechanizačné prostriedky. Zvolen:

Technická univerzita vo Zvolene, 2009. 213s. ISBN 978-80-228-2065-3.

ŠTOLLMANN, V., SLUGEŇ, J., FERENČÍK, M.,: Teoretické aspekty nasadenia kolesových

harvestrov v horských terénoch. In: Użytkowanie maszyn leśnych : badania naukowe i

dydaktyka. - [S.l. : s.n.], 2006. - S. 24.

ŠVANČARA, J., ŠPILDA, I., 2006. Technológie v ťaţbovo výrobnom procese zamyslenie. In:

Perspektívy vývoja ťaţbovo- dopravného procesu a vyuţitia biomasy v lesnom

hospodárstve. Zvolen: Technická univerzita vo zvolene, 2006. ISBN 80-228-1661-2,

s 13-19.

PRÖLL, W., 2001. Raupenharvester Valmet 911.1. Wald und Holz: Zeitschrift für Wald,

Waldwirtschaft, Holzmarkt und Holzverwendung. zv. Roč. 82, č.5, s 26-27. ISSN 1423-

2456.

TAJBOŠ, J., MESSINGEROVÁ, V., 2010. Štruktúra a spracovanie drevnej hmoty z prebierok

ihličnatých porastov v horských podmienkach Slovenska. In: Integrovaná logistika pri

produkcii a vyuţití biomasy. Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene, 2010. ISBN

978-80-228-2148-3, s 175-181.

http://www.kaiser.li/

http://www.lkttrstena.sk/

Adresa autora:

Ing. Michal Allman,

Technická univerzita vo Zvolene, Katedra lesnej ťaţby a mechanizácie,

T. G. Masaryka, 24, 960 53 Zvolen.

E-mail: [email protected]


171

NÁVRH KRITÉRIÍ PRE OPTIMALIZÁCIU VÝROBY

ENERGETICKÝCH ŠTIEPOK Z NÁHODNÝCH ŤAŢIEB

THE CRITERIA PROPOSAL FOR OPTIMIZATION THE ENERGY

CHIPS PRODUCTION FROM INCIDENTAL FELLING

KATARÍNA BELANOVÁ, MÁRIA VLČKOVÁ, ĽUBOMÍR IVAN, MOJMÍR IVAN

Abstract

The article is focused on the issue of optimizing the energy chips production from incidental felling. The aim of

this paper was to propose the basic criteria for optimizing the variants of chips production. Three principal areas

for the criteria selection: economic, environmental and ergonomic were defined on the basis of the research.

Verified criteria for modeling and optimization the chips production variants are part of a precision forestry

philosophy.

Key words: incidental felling, energy chips production, optimization

ÚVOD

Vetrová kalamita z roku 2004 sa okrem všetkých lesníkov Slovenska, zapísala aj

v mysli ľudí, ktorí majú pozitívny vzťah k lesom.

Abiotické škodlivé činitele patria z hľadiska rozsahu náhodných ťaţieb

k najvýznamnejším, pretoţe ţiadne iné škodlivé činitele sa im rozsahom náhodných ťaţieb,

ktoré spôsobia, nevyrovnajú. Z hľadiska poškodenia porastov náhodnými ťaţbami je

najzávaţnejším abiotickým škodlivým činiteľom jednoznačne vietor a to hlavne v dôsledku

globálnych klimatických zmien (Suchomel, Gejdoš, 2010; Suchomel a kol. 2011).

V roku 2008 bol na trh dodaný historicky najväčší objem guľatiny v tomto desaťročí,

a to hlavne kvôli veľkému rozsahu náhodných ťaţieb (Suchomel, Gejdoš, 2010).

Gejdoš, Suchomel (2011) zároveň konštatujú, ţe v rokoch 2008 a 2009 klesal podiel

dodávok piliarskej guľatiny a stúpal podiel dodávok vlákninového dreva. Hlavnú príčinu

pripisujú najmä globálnej ekonomickej kríze a zvýšenému tlaku odberateľov na kvalitu

drevnej suroviny, pričom často nakupovali ako vlákninové drevo také, ktoré

v predchádzajúcom období beţne nakupovali ako piliarsku guľatinu. Postupný nárast podielu

dodávok je viditeľný aj pri sortimente palivového dreva. Celkový objem dodávok dreva

rozhodujúcou mierou v rokoch 2008 a 2009 ovplyvňoval podiel náhodných ťaţieb.

Ďalším závaţným faktom, na ktorý je potrebné poukázať (nielen v prípade náhodných

ťaţieb) je spracovanie zvyškov po ťaţbe. V prípade náhodných ťaţieb je realizácia tejto úlohy

ovplyvňovaná, resp. obmedzovaná viacerými faktormi:

- lokalita náhodnej ťaţby,

- druh náhodnej ťaţby,

- druh dreviny,

- vek porastu,

- rozsah a koncentrácia kalamity,

- sklon svahu,

- únosnosť terénu,

- realizovaná ťaţbová metóda a pod.

Reálnym a v súčasnosti perspektívnym produktom, ktorý je moţné pri spracovaní

ťaţbových zvyškov a surového dreva (veľmi poškodeného a tenkého) zo špecifických druhov

kalamít vyprodukovať, sú lesné štiepky. Pre efektívne vyuţitie zvyškov na energetické účely

je potrebné proces výroby štiepok optimalizovať a navrhnúť tak vhodné varianty na jeho

realizáciu.

172

OPTIMALIZÁCIA VÝROBY ENERGETICKÝCH ŠTIEPOK

Otázke modelovania a optimalizácie ťaţbových procesov v lesníctve sa venoval

v minulosti rad významných autorov (Dejmal, 1979; Rónay a kol. 1985; Heinimann, 1994;

Suchomel, 1992, 1994, 1997, 1999, Tuček, Suchomel, 2003; Suchomel, Slančík, Gejdoš,

2008). Na úrovni trojrozmerného rozhodovania sa táto problematika začala rozvíjať pribliţne

v deväťdesiatych rokoch. Absolútnu špičku v tejto oblasti predstavujú systémy na podporu

priestorového rozhodovania (SDSS). Príklad ideového riešenia aplikácie SDSS pre

plánovanie ťaţbových operácií predstavuje práca Heinimanna (1994). V podmienkach

Slovenska sa problematike optimalizácie ťaţbového procesu s vyuţitím GIS (Geografické

informačné systémy) venovali Tuček, Suchomel (2003).

Relatívne komplexné hodnotenie ťaţbových metód a konkrétnych ťaţbovo-

dopravných technológií (TDT) si vyţaduje efektívne nástroje a metódy. Kritériá hodnotenia

variantov a ich priority je moţné meniť, resp. usporiadať podľa charakteru riešeného územia,

predpokladaných technológií, pouţitých prostriedkov a pod. Zámerom je ohodnotiť, posúdiť

čo najviac hľadísk vopred. Príkladom takéhoto prístupu je práca Suchomela (1992), ktorá

slúţi pre účely výberu optimálneho variantu ťaţbovej a dopravnej technológie.

Celkový postoj k chápaniu ergonomických kritérií v optimalizácii technológií je

publikovaný v práci Suchomela (1994). Pracovníci KLŤM prispeli ku kvantifikácii rizikovosti

TDT v prácach Suchomel (1999), Suchomel, Slančík (2005) a Suchomel et al. (2008).

Práca Belanovej (2008) rozširuje teoretické a praktické poznatky z analýzy kritérií a metód

pre optimalizáciu ťaţbového procesu. Prvýkrát bol analyzovaný vplyv exergie, počasia

a biotrofných faktorov počasia na riziko vzniku pracovného úrazu.

Relatívne komplexné hodnotenie variantov ťaţbovo-dopravného procesu je

spracované v prácach Tuček, Suchomel, Pacola, (2002); Tajboš, Majlingová, Pacola, (2002);

Tuček, Suchomel (2003); Slančík, Suchomel, Tuček, (2007); Slančík a kol. (2009).

Výroba štiepok na energetické účely nemá na Slovensku dlhú tradíciu. Lesná biomasa ako

potenciálny zdroj energie sa v minulosti vyuţívala najmä vo forme kusového palivového

dreva. Z hľadiska globálnych klimatických zmien (produkcia CO2, obnoviteľné zdroje

energie), inovácií výrobných procesov v ťaţbe dreva a zvyšujúceho sa dopytu po drevných

štiepkach ako perspektívnom obnoviteľnom zdroji energie je potrebné klásť dôraz na

efektívnosť ich produkcie.

Dosiahnuť efektívnosť výroby energetických štiepok je moţné práve návrhom

optimálnych variantov. Navrhnúť optimálny variant je moţné na základe kritérií, ktoré môţu

byť limitujúce alebo hodnotiace (Fotr, Hořický, 1988).

Konôpka a kol. (2010) analyzovali náklady vybraných variantov výroby energetických

štiepok. Pri výpočte nákladov uvaţovali s realizáciou dodávateľského spôsobu (sluţby). Do

nákladov zahrnuli hodnotu energetického smrekového dreva. Konštatovali, ţe pri hrúbkach

stromov v rozmedzí 10 - 15 cm v d1,3 sú ekonomicky najefektívnejšie technológie s nízkym

stupňom mechanizácie. S rastúcou hrúbkou kmeňov sa ekonomická efektívnosť presúva

k technológiám s čiastočnou, resp. úplnou mechanizáciou. Nasadenie viacoperačných strojov

zásadne mení parametre práce v prospech výrazne zlepšených výkonnostných, ekonomických,

bezpečnostných, ale predovšetkým ekologických ukazovateľov práce (Lieskovský, 2008).

Metodiku pre optimalizáciu zdrojov a dopravu biomasy zaloţenú na GIS vypracoval

Perpina et al. (2009). Autori vyuţili analýzu "najbliţšieho bodu (moţnosti)", ktorá zvaţuje

najkratšiu dobu potrebnú na prejdenie vzdialenosti bez pouţitia softvéru lineárneho

programovania.

Okrem ekonomických kritérií pouţíva pre výber optimálneho variantu výroby

energetických štiepok Emer (2010) aj ergonomické kritériá. Vplyv výrobného procesu na ľudí

hodnotí prostredníctvom hlukovej záťaţe, prašnosti prostredia a pod.

173

Jedným z faktorov, ktoré ovplyvňujú moţnosť efektívnej výroby energetických

štiepok je posúdenie východiskovej situácie. Pri výrobe energetických štiepok je potrebné

posúdiť energetický potenciál drevín (Suchomel, Lieskovský, Gejdoš; 2009, Trenčiansky et

al., 2007) a mnoţstvo spracovávaného dreva (Lieskovský, 2008) a aj na základe týchto

ukazovateľov navrhnúť optimálne riešenie výroby štiepok, či uţ pre primárnych odberateľov

alebo sekundárny predaj.

Kanzian et al. (2009) zostavili procedurálnu metódu na výpočet optimálneho

materiálového toku a predpokladaných nákladov pri výrobe štiepok a ich dodávkach pre

odberateľov (teplárne). Na základe rôznych scenárov ponuky a dopytu prezentovali rozdiely v

nákladoch medzi variantmi dodávok priamo k odberateľovi alebo dodávok na sklad (terminál)

a následne k odberateľovi. Model rozdelili na dva čiastkové modely: jeden optimalizuje

dopravu z terminálu do závodu, druhý optimalizuje tok z lesa do terminálu alebo priamo

k odberateľovi (do teplárne).

Dôleţitým krokom pre viackriteriálne rozhodovanie je výber správnych kritérií

a pridelenie adekvátnych váh. Komplexné riešenie problematiky býva priestorovo, ale

i časovo veľmi náročné, preto je vhodné určiť vybranú oblasť kritérií a na základe toho

identifikovať jednotlivé kritériá.

NÁVRH KRITÉRIÍ

Na základe vykonanej rešerše z dostupnej odbornej literatúry navrhujeme pre

optimalizáciu výroby energetických štiepok kritériá v nasledovnej štruktúre uvedenej

v tabuľke 1.

Tabuľka 2 Kritériá pre optimalizáciu výroby energetických štiepok

Ergonomické Environmentálne Ekonomické

expozícia hluku poškodenie pôdy poţadované objemy dodávok biomasy

expozícia vibráciám

(klimatické faktory,

vlhkosť, teplota)

zhutnenie pôdy veľkosť ponuky z jednotlivých lokalít

expozícia prachu ťaţbovo-dopravná erózia odpisy

expozícia hubám poškodenie ostávajúceho porastu mzdy

stres znečistenie emisiami náklady na opravy a údrţbu

riziko vzniku choroby z

povolania znečistenie pohonnými látkami iné materiálové náklady

riziko vzniku úrazu emisia hluku náklady na PHM

únik PHM straty v dôsledku znehodnotenia biomasy

skladovaním

náklady na skladovanie

náklady na dopravu

náklady na druhotnú dopravu

ZÁVER

Podiel náhodných ťaţieb na Slovensku je vysoký, pričom za posledných päť rokov

náhodné ťaţby predstavujú viac ako 60 % podiel zo všetkých ťaţieb dreva. Kritická situácia

je v ihličnatých, najmä smrekových porastoch, kde objem náhodných ťaţieb predstavuje viac

ako 84 % podiel z celkovej ťaţby (za rok 2009).

Orientácia spoločnosti na intenzívne vyuţívanie obnoviteľných zdrojov energie

akcentuje aktuálnosť a význam nástrojov pre výber a optimalizáciu variantov výroby

energetických štiepok.

Verifikované kritériá pre modelovanie a optimalizáciu variantov výroby štiepok tvoria súčasť

filozofie precízneho lesníctva (Tuček, Koreň, 2010; Kovacsova, Antalová, 2010).

174

Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. LPP-0420-09

Analýza bezpečnostných, zdravotných a hygienických rizík pri spracovaní lesnej biomasy na energetické účely,

Ministerstvom školstva Slovenskej republiky v rámci riešenia grantu VEGA 1/0764/10 - Výskum princípov a

metód precízneho lesníctva, projektu IPA 8/2011 „Analýza vybraných rizík pri skladovaní energetických

štiepok“ a COST Action FP 0902 Development and harmonization of new operational research and assessment

procedures for sustainable forest biomass supply.

LITERATÚRA

Belanová, K., 2008. Vplyv vybraných ergonomických kritérií na optimalizáciu ťaţbového

procesu v lesníctve. Dizertačná práca. Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene. 198

pp.

Dejmal, J., 1978. Soustředenost těţených stromů na ploše jako faktor limitující výkonnost

těţebních skupin. Lesnictví, p. 557

Emer, B., 2010. Optimatization of wood energy plants supply. [online]. [cit. 2011-10-04].

Dostupné na internete:http://paduaresearch.cab.unipd.it/2384/1/PhD_Thesis_Emer.pdf

Fotr, J., Hořický, K., 1988. Rozhodování, řešení rozhodovacích problémův řízení. Institut

řízení, Praha. 222 pp.

Gejdoš, M., Suchomel, J., 2011. The development of prices and supplies for pulpwood, fuel

wood and energy wood in Slovakia and in selected countries of central Europe. In

Selected processes at the wood processing, CD: 253-267 ISBN 978-80-228-2207-7

Heinimann, H., R., 1994. Cenceptual design of a spatial decission support system for harvest

planning, In: Proceedings of the International IUFRO FAO FEI Seminar on Forest

Operations under Mountainous Conditions, Subject groups S 3.06, 3.03 and 3.08

IUFRO, Harbin, China. pp. 19-27

Kanzian C., Holzleitner F., Stampfer K., Ashton S., 2009. Regional energy wood logistics -

optimizing local fuel supply. Silva Fennica 43 (1): 113-128.

Kovacsova, P., Antalová, M., 2010. Precision forestry – definition and technologies. Šumarski

list 143(11-12): 603-611. ISSN 0373-1332

Lieskovský, M., 2008. Spôsoby rýchleho odhadu mnoţstva dreva výmladkového lesa pre

energetické účely. Integrované ťaţbovo-dopravné technológie, TU Zvolen, ISBN 978-

80-228-1916-9: 103-110

Lieskovský, M., 2008. Spracovanie dendromasy z kalamitných porastov viacoperačnými

strojmi. In: Těţebně dopravní technologie a stavební úpravy v kalamitních těţbách,

ISBN 978-80-213-1791-8: 211-217

Perpiñá C., Alfonso D. Pérez-Navarro A., Peñalvo E., Cargas C., Cárdens R., 2009.

Methodology based on Geographical Information Systems for biomass logistics and

transport optimization. Renewable energy, 34(3): 555-565.

Rónay, E. a kol., 1985. Teoretické zásady plynulých technológií pri pouţití viacoperačných

strojov v LH. Záverečná práca výskumu, Zvolen, 78 pp.

Slančík, M., Suchomel, J., Lieskovský, M., Tuček, J., Koreň, M., 2009. Optimalizácia ťaţbovo-

dopravných technologií na OZ Kriváň. In: Krajina, les a lesní hospodářství, 182-190,

ISBN 978-80-213-1894-6

Slančík, M., Suchomel, J., Tuček, J., 2007. The planning of logging technologies and forest

stand accesing technologies with the utilization of geoinformatics in conditions of

slovak state forest enterprise. In: Woodworking technique, Zalesina, Croatia, 11-

15.9.2007, 109-115, ISBN 953-6307-94

Suchomel, J. et al., 2008. Analýza pracovných úrazov v Lesoch SR, š.p. Zvolen: TUZVO. 135

pp. ISBN 978-80-228-1979-4

175

Suchomel, J., Gejdoš, M., 2010. Analýza vplyvu náhodných ťaţieb na finančné zdroje

lesníckych subjektov. Zborník MVK: Financovanie 2010 Lesy – drevo, Technická

univerzita vo Zvolene, 25. 11. 2010. ISBN 978-80-228-2176-6

Suchomel, J., Gejdoš, M., 2010. Analýza vývoja náhodných ťaţieb a ich vplyvu na trh

s drevom. In Użytkowanie maszyn rolniczych i leśnych : badania naukowe i dydaktyka :

materiały V międzynarodowej konferencji naukowej : Zakopane 9-10 września 2010.

Suchomel, J., Gejdoš, M., Tuček, J., Jurica, J., 2011. Analýza náhodných ťaţieb dreva na

Slovensku. Zvolen : Technická univerzita vo Zvolene : 140 pp. ISBN 978-80-228-2289-

3

Suchomel, J., Lieskovský, M., Gejdoš, M., 2009. Energetický potenciál vybraných druhov

disponibilnej biomasy lesa. TU Zvolen, 73 pp. ISBN 978-80-228-1988-6

Suchomel, J., Slančík, M., 2005. Vplyv vybraných ergonomických kritérií na modelovanie a

optimalizáciu v ťaţbovo-výrobných a dopravných technológiách. In: „Manaţment

ľudského potenciálu v podniku“: 354 – 359. ISBN 80-8070-360-4

Suchomel, J., Slančík, M., Gejdoš, M., 2008. Vybrané ekologické faktory pri návrhu

optimalizácie terénnej technologickej typizácie v prostredí GIS. Kolokvium ku grantovej

úlohe č. 1/3534/6, 105-118, ISBN 978-80-228-1937-4

Suchomel, J., 1999. Analýza pracovných úrazov v ťaţbe a sústreďovaní dreva. In: AFF, vol.

XLI. pp. 327-344, ISSN 0231-5785

Suchomel, J., 1992. Modelovanie vybraných ťaţbovo-výrobných a dopravných technológií.

Kandidátska dizertačná práca, TU Zvolen. 123 pp.

Suchomel, J., 1997. Modelovanie vybraných ťaţbových technológií s vyuţitím programu

TVDT 2.0. In: MVK Les-drevo-ţivotné prostredie, TU Zvolen.

Suchomel, J., 1994. Vplyv vybraných ergonomických kritérií na modelovanie a optimalizáciu

technológií v ťaţbe a doprave dreva. In: AFF, vol. XXXVI. pp.323-332.

Tajboš, J., Majlingová, A., Pacola, E., 2002. Optimalizácia sprístupnenia územia v prostredí

GIS. In: Zborník referátov z MVK „Katedier častí a mechanizmov strojov“, Zvolen,

TU: 362-365

Trenčiansky, M., Lieskovský, M., Oravec, M., 2007. Energetické zhodnotenie biomasy.

Zvolen: NLC Zvolen. 147 pp. ISBN 978-80-8093-050-9.

Tuček, J., Koreň, M., 2010. Precízne lesníctvo a podpora rozhodovania: Tradícia a výzvy

súčasnosti. In: Biometria, informatika, inventarizácia, modelovanie lesa – základ pre

precízne lesníctvo, pp. 69-83, ISBN 978-80-228-2158-2

Tuček, J., Suchomel, J., 2003. Geoinformatika v sprístupňovaní lesov a optimalizácii ťaţbovo-

dopravných technológií – moţnosti, stav a perspektívy, Vedecké štúdie /2003/B, TU

Zvolen: 166 pp.

Tuček, J., Suchomel, J., Pacola, E., 2002. Possibilities for SDSS using in forestry – focus on

forest roads location and technologies planning. In: IUFRO International Seminar on

New Roles of Plantation Forestry Requiring Appropriate Tending and Harvesting

Operations, Tokyo, Japan: 113-128

Adresy autorov:

Ing. Katarína Belanová, PhD. Ing. Ľubomír Ivan, PhD. Ing. Mojmír Ivan

e-mail: [email protected] e-mail: [email protected] e-mail: [email protected]

Ing. Mária Vlčková Vysokoškolský lesnícky podnik Katedra ochrany lesa

e-mail: [email protected] Technická univerzita Zvolen a poľovníctva

Katedra lesnej ťaţby a mechanizácie Študentská 20 Lesnícka fakulta

Lesnícka fakulta 960 01 Zvolen Technická univerzita Zvolen

Technická univerzita Zvolen T. G. Masaryka 24

T. G. Masaryka 24 960 53 Zvolen

960 53 Zvolen





176

ZHODNOTENIE ZMIEN NIEKTORÝCH VLASTNOSTÍ LESNEJ PÔDY

V DÔSLEDKU SPRACOVANIA VETROVEJ KALAMITY V

BUKOVÝCH PORASTOCH HARVESTEROVOU TECHNOLÓGIOU

EVALUATION OF SELECTED CHANGES OF FOREST SOIL

PROPERTIES CAUSED BY CTL TECHNOLOGY AFTER

PROCESSING A WINDFALL IN BEECH STANDS

MICHAL FERENČÍK

Abstract

Presented paper is aimed on evaluation of damages on forest soil caused by harvester logging technology (CTL)

at the Smolenice Forest Enterprise, Forest department Píla and their comparison with damages, caused in similar

conditions by classical technology (chain saw + skidder). Measurements were performed in 3 forest stands of age

about 55 years, where harvester (John Deere 1070D) and forwarder (John Deere 870E) performed wind caused

salvage cutting. There were measured penetration resistance of undisturbed soil, soil between ruts and also of

soil in ruts. There was also measured soil moisture content and depth of skid trails. Results confirmed increase of

penetration resistance of forest soil after movement of the CTL technology. Growth of moisture content in forest

soil was also recorded after movement of machines. Multiple regression and correlation analysis confirmed

significant influence of soil moisture, depth of measurement, treatment intensity on penetration resistance of the

soil. Generally is possible to say, that skidder in observed forest stand caused minor soil damages than the CTL

technology.

Key words: harvester, forwarder, damage of forest soil, beech stand.

ÚVOD

Harvesterová technológia bola vyvinutá najmä pre pouţitie pre spracovanie

ihličnatých drevín (priebeţný kmeň pravidelné rozloţenie vetiev), no v súčasnosti sa čoraz

častejšie začínajú vyuţívať aj v listnatých porastov. Spracovanie veternej kalamity na LZ

Smolenice, LS Píla, bolo jedným z takýchto prípadov.

Prebierky sú výchovné zásahy určené na zlepšenie kvality hlavného porastu

a v prípade náhodných ťaţieb ide o minimalizáciu spôsobených škôd a rýchlu asanáciu dreva

z porastov za účelom minimalizácie rizika rozšírenia hmyzích škodcov.

Nesprávne pouţité ťaţbovo - dopravné technológie môţu spôsobiť značné škody na

ostávajúcom poraste a porastovej pôde, čím minimalizujú pozitívny efekt výchovného zásahu,

respektíve ešte zhoršia stav porastu po kalamite.

Pohyb techniky po povrchu porastu spôsobuje pedokompakciu a ťaţbovo-dopravnú

eróziu (KINDERNAY, 2010). Pedokompakcia je spôsobená stláčaním pôdnych častíc

pôsobením kontaktného tlaku pneumatík (KOREŇ, WALCZYK, 2000). Tlak spôsobuje zmeny

v pôdnej štruktúre, pričom rastie jej objemová hmotnosť, klesá podiel plynnej zloţky, čo

následne spôsobuje zvýšenie obsahu vody v pôde. Pôda s takto zmenenými vlastnosťami má

nepriaznivé podmienky pre rast koreňov rastlín a pre získavanie ţivín z pôdy. So zvyšovaním

tekutého podielu v pôde klesá jej únosnosť čo má za následok tvorbu koľají. Takto vytvorené

koľaje najmä v sklonitých terénoch pôsobia ako zbernice povrchového odtoku, pričom

dochádza k ich ďalšiemu prehlbovaniu a pôdnej erózii.

Z vyššie spomenutých dôvodov je nevyhnutné priebeţné sledovanie a vyhodnocovanie

škôd vznikajúcich počas ťaţby a sústreďovania dreva a snaha o minimalizáciu ich vzniku

Cieľom tohto príspevku je zhodnotenie zmien niektorých vlastností pôdy spôsobených

harvesterovou technológiou počas spracovania veternej kalamity v bukových porastoch.

Hodnotili sa zmeny penetračného odporu pôdy, pôdnej vlhkosti a hĺbka vytvorených koľají.

177

Získané výsledky boli porovnané s údajmi nameranými inými autormi a s hodnotami

nameranými pri pouţití traktorovej technológie.

MATERIÁL A METODIKA

Merania boli vykonané na území LZ Smolenice, LS Píla, v porastoch spracovaných

harvesterovou technológiou (420, 422), pre porovnanie bol vyhodnotený susedný porast 421,

v ktorom bola náhodná ťaţba vykonaná s vyuţitím klasickej technológie (prenosná píla +

ŠLKT). Základné údaje o porastoch sú zobrazené v tabuľke (Tab. 1).

Tab. 1 Základné údaje o porastoch

LZ Smolenice

LS Píla

Porast 420 421 422

Výmera (ha) 6,98 10,63 14,61

Vek (r) 55 50 50

Expozícia JV JZ Z

Sklon (%) 25 20 15

Zakmenenie 0,8 0,9 0,9

Pôdny typ Kambizem

Údaje pre drevinu buk (Fagus sylvatica)

Zastúpenie (%) 90 90 95

Stredná výška (m) 21 18 19

Stredná hrúbka (cm) 23 20 20

Stredný objem (m3) 0,39 0,25 0,27

Zásoba (m3) 1592 2200 3521

Objem ťaţby (m3) 86 295 620

Priem. pribliţovacia

vzdialenosť (m) 350 480 440

Výmera pokusných plôch

(ha) 0,20 0,35 0,36

V sledovaných porastoch boli zistené podobné podmienky (vek, expozícia, pôdny typ,

prevaţne zastúpený buk). Priemerné súradnice GPS jednotlivých porastov sú nasledovné:

420: 48°24,92350 N 17°18,89355 E

421: 48°25,04152 N 17°18,99325 E

422: 48°24,58142 N 17°18,20310 E

Spracovanie veternej kalamity bolo vykonané s pouţitím harvestera John Deere 1070 D a

forwardera John Deere 810 E v porastoch 420 a 422. Porast 421 bol spracovaný s pouţitím

prenosnej reťazovej píly a ŠLKT. Základné údaje pre harvester a forwarder sú uvedené v

tabuľke 2. Spracovanie kalamity prebiehalo v októbri 2010. Operátori mali viac ako 5 ročnú

prax s prácou s harvesteroma forwarderom. Práca prebiehala v 10 - 12 h pracovných zmenách

a operátori sa striedali po týţdni práce.

Základné údaje o operátoroch sú udávané v tabuľke 3. Práca prebiehala štandardným

spôsobom s rozostupom liniek 20 m.

Merania vlastností pôdy boli vykonané na štvorcových pokusných plochách

s veľkosťou 20 x 20 m (0,04 ha). Plochy boli umiestňované na vývozných linkách v časti

porastov, kde bola vykonaná ťaţba. Hranice pokusnej plochy zodpovedali hraniciam

pracovného poľa. Pokusné plochy umiestnené v poraste 421 boli rozmerovo prispôsobené

traktorovej technológii, pri ktorej sú pracovné polia širšie a plochy mali rozmer 20 x 50 m.

178

Počet pokusných plôch závisel od veľkosti plochy, na ktorej bol v porastoch vykonaný zásah,

pričom sa pouţila metóda vypracovaná na MZLU v Brne (ULRICH ET AL., 2002).

Tab. 2 Technické parametre harvestera a forwardera

Type John Deere 1070 D Eco

III John Deere 810 E

Hmotnosť (kg) 14700 12950

Šírka (mm) 2610 2480

Dĺţka (mm) 6820 8240

Výkon (kW) 129 100

Dosah ţeriava (mm) 10,8 9,8

Náklad (kg) - 9000

Pneumatiky

Rozmery - predná 4x Nokian 600/50-22,5 4x Nokian 600/50-22,5

Rozmery - zadná 2x Trelleborg 620/55-

30,5 4x Nokian 600/50-22,5

Tlak - predná (kPa) 500 500

Tlak - zadná (kPa) 400 500

Tab. 3 Základné údaje o operátoroch

Operátor Vek Prax

(roky) Mechanizácia

Harvester 1 41 7 harvester, odvozná súprava

2 35 9 harvester, forwarder,

odvozná súprava Forvarder

1 49 7 forwarder, odvozná

súprava 2 46 6 ŠLKT, odvozná súprava

Do úvahy bolo potrebné brať fakt, ţe kalamita nepostihla celú plochu porastu. Na

pokusných plochách boli zaznamenané nasledujúce údaje:

Sklon terénu (%),

hĺbka koľají (cm),

penetračný odpor pôdy (MPa),

obsah vody v pôde (%),

intenzita zásahu (%).

Koľaje boli merané vţdy v pravej aj ľavej koľaji, a to na dvoch miestach na linke,

ktorá prechádzala stredom pokusnej plochy. Hĺbka bola odčítaná s presnosťou na 1 cm od

vodorovnej laty. Pedokompakcia bola meraná prostredníctvom penetračného odporu pôdy.

Tieto merania boli vykonané pomocou penetrometra typu Eijkelkamp, ktorý bol vybavený

vlhkostnou sondou ThetaProbe, ktorá merala obsah pôdnej vlhkosti vo vrchnej vrstve pôdy

a GPS modulom. Podrobnosti k priebehu merania udáva Ferenčík (FERENČÍK, 2009). Na

kaţdej ploche boli vykonané dve merania v koľaji, dve v poraste, kde pôda nebola porušená

a dve medzi koľajami. Pri kaţdom meraní bola zisťovaná aj pôdna vlhkosť. Pouţitý

penetračný kuţeľ mal nasledujúce rozmery: uhol hrotu 30°, prierez 1 cm2 a rýchlosť merania

bola 2 cm.s-1

. Merania sa vykonávali do hĺbky max. 30 cm.

Získané údaje boli štatisticky spracované a vyhodnotené v programe Statistica 9

s vyuţitím Tukeyho testu pre overenie rozdielov medzi údajmi z rozdielnych porastov.

Viacrozmerná regresná a korelačná analýza bola pouţitá pre overenie významnosti závislosti

penetračného odporu a pôdnej vlhkosti od sledovaných faktorov (sklon, intenzita ťaţby, hĺbka

merania, pôdnej vlhkosti).

179

VÝSLEDKY A DISKUSIA

Namerané hodnoty vlhkosti neporušenej pôdy v jednotlivých porastoch boli

porovnané s vyuţitím Tukeyho testu, pre overenie významnosti rozdielov medzi nimi. Test

nepotvrdil významnosť rozdielov medzi hodnotami vlhkosti v porastoch 420 a 421, ale boli

zistené významné rozdiely vlhkosti porastu 422 oproti porastu 420 a 421 (obr. 1).

422 420 Skidder-20

0

20

40

60

80

100M

ois

ture

conte

nt

(%)

Obr. 1 Porovnanie pôdnej vlhkosti neporušenej pôdy v jednotlivých porastoch

Test nepotvrdil rozdiely v hodnotách pôdnej vlhkosti v koľajach medzi jednotlivými

porastmi. Podobne ani pôdne vlhkosti namerané medzi koľajami sa v jednotlivých porastoch

od seba nelíšili. Štatisticky významné rozdiely boli zistené medzi hodnotami koľají oproti

vlhkosti nameranej v neporušenej pôde a v pôde medzi koľajami. Rozdiely medzi vlhkosťou

neporušenej pôdy a vlhkosťou pôdy medzi koľajami neboli významné. Namerané hodnoty

spolu so základnými štatistickými charakteristikami sú prezentované v tabuľke (tab. 4).

Tab. 4 Namerané hodnoty pôdnej vlhkosti v koľajach, medzi nimi a v neporušenej porastovej pôde

Premenná N priemer S. odchýlka V. koeficient

Les 36 35,5 6,24 17,57

Koľaj 36 42,6 7,16 16,8

Medzi

koľajami

34 37,6 6,82 18,11

Zistené zvýšenie hodnôt pôdnej vlhkosti zodpovedá výsledkom prezentovaným

ďalšími (BEDRNA ET AL., 1989, KINDERNAY, 2010, VILČEK, J., et al., 2005, DVOŘÁK, 2004,

STANOVSKÝ, MESSINGEROVÁ, 2006). Pomocou viacrozmernej regresnej a korelačnej analýzy

bola zisťovaný vplyv sklonu a intenzity ťaţby na pôdnu vlhkosť (obr. 2).

Závislá premenná: vlhkosť

R= ,12789534 R2= ,01635722

F(2,1020)=8,4809 p<,00022 St. chyba : 6,7025

N=1023

b* St. chyba

b*

z b*

b St.chyba b

z b

t(1020) p-hladina

Abs.č len

Sklon

Zásah

43,10560 0,497314 86,67682 0,000000

0,006859 0,031329 0,00776 0,035452 0,21893 0,826747

-0,126808 0,031329 -0,02899 0,007161 -4,04764 0,000056

Obr. 2 Výsledky viacrozmernej regresnej a korelačnej analýzy závislosti

medzi pôdnou vlhkosťou, sklonom a intenzitou zásahu

Analýza potvrdila viacrozmernú závislosť ako významnú, ale pomerne slabú (R =

0,13) na hladine α.= 0,05. Iba 16 % variability závislej premennej (vlhkosť) môţe byť

vysvetlená pomocou sledovaných premenných (sklon, sila zásahu). Z jednotlivých faktorov

180

iba intenzita zásahu mala významný vplyv na pôdnu vlhkosť, pričom korelácia bola

negatívna.

V ďalšom bola vyhodnotená pedokompakcia. Úroveň pedokompakcie spôsobenej

ťaţbovou technikou bola stanovená na základe meraní penetračného odporu pôdy. Jednotlivé

merania (vpichy) boli umiestňované do neporušenej pôdy v poraste, v koľaji a medzi

koľajami. Merania boli vykonané pre dva porasty spracované harvesterovou technológiou

a pre jeden porast spracovaný pomocou klasickej technológie. Štatistické testy nepotvrdili

významné rozdiely medzi penetračnými odpormi neporušenej pôde v jednotlivých porastoch

a tak môţu byť povaţované za jeden súbor. Výsledky meraní sú prezentované na obrázku

(obr. 3).

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Depth (cm)

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

MP

a

Forest

Track CTL

Between

Track skidder

Obr. 3 Priebeh penetračného odporu pôdy v závislosti od hĺbky pôdy

Z obrázka je zjavný nárast penetračného odporu po prejazdoch harvestera a forwardera

oproti neporušenej pôde. Naproti tomu po skončení ťaţby a sústreďovania dreva klasickou

technológiou v poraste 421 nebolo zaznamenané významné zvýšenie penetračného odporu

pôdy v koľajach oproti neporušenej pôde. Najniţší penetračný odpor bol zaznamenaný

v prípade pôdy medzi koľajami. Tento jav je vysvetliteľný porušením pôdneho povrchu pri

sústreďovaní dreva vlečením. Zistené hodnoty penetračného odporu zaraďujú pedokompakciu

spôsobenú harvesterovou technológiou do stredného stupňa poškodenia (VILČEK ET AL.,

2005).

Vplyvy nezávislých faktorov (hĺbka merania, pôdna vlhkosť, sklon a intenzita zásahu)

na penetračný odpor pôdy bol zisťovaný pomocou viacrozmernej regresnej a korelačnej

analýzy. Jej výsledky sú znázornené v tabuľke 5, pričom významné nezávislé faktory sú

zvýraznené. Závislosť penetračného odporu od nezávislých faktorov je štatisticky významná

na hladine α = 0,05 a korelácia je stredne silná s R = 0,57 and R2 = 0,33. T. j. 33 %

z variability závislej premennej je spôsobených sledovanými nezávislými faktormi.

Tab.5 Výsledky viacrozmernej regresnej a korelačnej analýzy závislosti penetračného

odporu od nezávislých faktorov

ryx=0,57 r2yx=0,33 syx=0,92 p<0,000

Nezávislé premenné

x

St. chyba

Beta B

St. chyba

B t (1012) p-hladina

n = 1017 Beta

Abs. člen 3,670 0,203 18,110 0,000

Hĺbka 0,568 0,026 0,071 0,003 22,071 0,000

Pôdna

vlhkosť

-0,072 0,026 -0,012 0,004 -2,771 0,006

Sklon -0,010 0,026 -0,002 0,005 -0,358 0,720

Sila zásahu -0,054 0,026 -0,002 0,001 -2,058 0,040

181

Z individuálnych faktorov mala na penetračný odpor pôdy najväčší vplyv hĺbka pôdy

s pozitívnou koreláciou (s rastom hĺbky pôdy, rástol penetračný odpor). Pôdna vlhkosť

a intenzita zásahu mali takisto štatisticky významný vplyv na penetračný odpor pôdy, aj keď

ich korelácia bola pomerne slabá a negatívna. Tieto výsledky zodpovedajú údajom zisteným

počas našich predošlých meraní (FERENČÍK, 2009, FERENČÍK, KOVÁČIK, 2011) a ďalším

autorom (KINDERNAY, 2010, SLUGEŇ, 2009).

Na všetkých pokusných plochách boli zmerané aj hĺbky vytvorených koľají. Ich hĺbka

bola meraná od pôvodneho terénu pred poškodením. Priemerné hodnoty hĺbky koľají pre

jednotlivé porasty sú znázornené na obr. 4.

Z obrázka je zrejmé najvyššie poškodenie pôdy tvorbou koľají v poraste 422 (CTL 1),

ktorý bol spracovávaný harvesterovou technológiou. V tomto poraste sa zároveň vyťaţil

najväčší objem dreva. Najmenšia tvorba koľají bola zaznamenaná v poraste 421, kde bolo

sústreďovanie dreva vykonané traktorom.

CTL1 CTL2 Skidder-5

0

5

10

15

20

25

30

35

Rut

depth

(cm

)

Obr. 4 Priemerné hodnoty hĺbky koľají v jednotlivých porastoch

ZÁVER

Táto štúdia potvrdila negatívny vplyv harvesterovej technológie na porastovú pôdu,

prostredníctvom zvýšenia obsahu pôdnej vlhkosti, pedokompakcie a vytváraním koľají.

Zmeny spôsobené harvesterovou technológiou boli v daných podmienkach intenzívnejšie ako

dopady klasickej technológie (reťazová píla + špeciálny kolesový traktor). Pôdna vlhkosť

pred zásahom bola okolo 35 %, pričom práve pri takejto vlhkosti je pôda najcitlivejšia na

zhutnenie (RAB, 2005). Ďalšou dôleţitou skutočnosťou bola príprava materiálu pre

štiepkovanie, kde sa tenčina sústreďovala forwarderom na hromady, ktoré boli po preschnutí

štiepkované. Forwarder preto vykonával navyše ďalšie prejazdy za účelom sústreďovania

biomasy. Okrem toho tenčina pouţitá na biomasu nemohla byť ukladaná do koľají vo forme

rohoţe, čo zhoršilo zhutnenie pôdy. Tieto skutočnosti pravdepodobne znásobili negatívny

vplyv technológie na lesnú pôdu. Ak by sa tieto negatíva podarilo odstrániť, dopad

harvesterovej technológie na porastovú pôdu bybol výrazne niţší.

Táto publikácia vznikla vďaka podpore v rámci operačného programu Výskum a vývoj pre projekt: Centrum

excelentnosti: Adaptívne lesné ekosystémy, ITMS:26220120006, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu

regionálneho rozvoja.

182

LITERATÚRA

DVOŘÁK, J., 2004. Harvestorové technologie a podmínky pro jejich nasazení v lesním

hospodářství. In: Harvestorové technologie v lesním hospodářství v rámci programu

SAPARD, Svoboda n. Úpou: SOU ve Svobodě n. Ú., s. 25 – 37.

FERENČÍK, M., 2008. Objektivizácia výrobno-technických parametrov pre vyuţitie

integrovaných technológií ťaţby dreva na Slovensku, Dizertačná práca. TU vo Zvolene,

116 s.

FERENČÍK, M., KOVÁČIK, P., 2010. Poškodenie ostávajúceho porastu po sústreďovaní

dreva pomocou traktora HSM 805 HD. In: COYOUS 2010, ISBN 978-80-213-2082-6:

200-209

KINDERNAY, D., 2010. Stanovenie limitov ťaţbovo - dopravnej erózie a poškodenia lesa na

vybraných stanovištných podmienkach, DP, TU Zvolen, 129 P.

KOREŇ, J., WALCZYK, J., 2000. Príspevok k poznaniu prirodzenej regenerácie lesných pôd

zhutnených prejazdami lesníckych strojov, AFF Zvolen, XLII, s. 279-292

RAB, M. A., 2005. Review of Factors Affecting Disturbance, Compaction and Trafficability of

Soils with Particular Reference to Timber Harvesting in the Forests of South-West

Western Australia, Sustainable Forest Management Series, SFM Technical Report No.

2, 146 s.

SLUGEŇ, J., 2009. Nasadenie harvesterových technológií v listnatých prebierkových

porastoch do 50 rokov. In: Multioperačné výrobné technológie pri ťaţbe a spracovaní

dendromasy na energetické a priemyselné vyuţitie, ISBN 978-80-228-2033-2: 115-123

STANOVSKÝ, M., MESSINGEROVÁ, V., 2006. Harvesterové technológie v podmienkach

lesného hospodárstva SR. In: Perspektívy vývoja ťaţbovo-dopravného procesu a

vyuţitia biomasy v lesnom hospodárstve, ISBN 80-228-1661-2: 207-212.

VILČEK, J., HRONEC, O., BEDRNA, Z., 2005. Environmentálna pedológia. Nitra: Slovenská

poľnohospodárska univerzita, 299 s.

Adresa autora:

Ing. Michal Ferenčík, PhD.,

Technical University in Zvolen, Faculty of Forestry, T. G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen, Slovak Republic,

e-mail: [email protected],

tel. +421 455206832.


183

POROVNANIE KVALITATÍVNYCH PARAMETROV LESNÝCH

ŠTIEPOK Z NÁHODNÝCH A ÚMYSELNÝCH ŤAŢIEB

THE COMPARISON OF QUALITATIVE PARAMETERS OF WOOD

CHIPS FROM INCIDENTAL AND PLANNED FELLING.

LIESKOVSKÝ MARTIN, BELANOVÁ KATARÍNA

Abstract:

The contribution aim is to assess the quality parameters of energy chips produced from planned and incidental

cutting. The results aimed at monitoring the relative humidity, calorific and heating value, ash proportion and

chips fractions size did not confirm a significant differences between the chips from planned and incidental

cutting. We can positive evaluate the lower relative humidity of chips produced form incidental felling. Dry

summer months and the timber storage length of about 5 months influenced the heating value and this reflected

the price of energy chips. Compared with the freshly chopped material the price increase was 15.31 €.t-1

for

deciduous and 17.22 €.t-1

for coniferous chips.

Key words: biomass, calorific value, energy wood chips, ash, relative humidity

1. ÚVOD

V poslednom období dochádza v lesných porastoch k vzniku rozsiahlych škôd

spôsobených vplyvom abiotických alebo biotických faktorov a v ich dôsledku vznikajú

rozsiahle náhodné ťaţby. Abiotické činitele spôsobujú škody zvyčajne jednorázovo (vietor,

námraza, mokrý sneh). Biotické činitele (hmyz, hubovité ochorenia) pôsobia dlhodobo

a eliminácia ich vplyvu si vyţaduje systematické úsilie.

Abiotické škodlivé činitele patria z hľadiska rozsahu zapríčinených náhodných ťaţieb

k najvýznamnejším, pretoţe ţiadne iné škodlivé činitele sa im rozsahom náhodných ťaţieb,

ktoré spôsobia, nevyrovnajú. Z hľadiska poškodenia porastov náhodnými ťaţbami patrí a je

najzávaţnejším abiotickým škodlivým činiteľom jednoznačne vietor a to hlavne v dôsledku

globálnych klimatických zmien SUCHOMEL, GEJDOŠ (2010).

Rýchle spracovanie kalamity je nevyhnutnou podmienkou zabezpečenia trvalo-

udrţateľného hospodárenia v lesoch. Hlavnou úlohou lesného hospodárstva je zabezpečiť

ekologickú stabilitu lesa v zmenených podmienkach SUCHOMEL, SLANČÍK (2005).

Spracovaním primárnej kalamity a vyuţitím takto získanej drevnej hmoty zniţujeme

moţnosť vzniku sekundárnych kalamít a vytvárame zdroje pre následnú obnovu porastov.

Jednou z moţností ako vyuţiť kalamitou znehodnotenú drevnú hmotu je produkcia

energetických štiepok. Lesné štiepky sú heterogénnou surovinou, zloţené z dreva, kôry,

asimilačných orgánov a ostaných častí. Štiepky sú vyrábané sekaním dreva naprieč vlákien

v sekacích agregátoch – sekačkách. Na výrobu energetických štiepok v lesnom hospodárstve

je vyuţívané drevo z prerezávok, ťaţbové a manipulačné zvyšky, drevo z energetických

porastov a taktieţ drevo z kalamít.

Všeobecne platí, ţe kvalita štiepok je závislá od týchto faktorov:

1. vlhkosť dreva,

2. druh dreviny,

3. podiel tenčiny,

4. podiel asimilačných orgánov,

5. spôsob dezintegrácie drevnej hmoty.

184

1. PROBLEMATIKA

Dôleţitým faktorom ekonomickej efektívnosti produkcie štiepok je koncentrácia

objemu biomasy na určitej ploche. Z týchto dôvodov je napr. štiepkovanie nehrúbia priamo

v poraste z rozptýlenej ťaţby ekonomicky neefektívne. Najvyššia koncentrácia objemu je pri

energetických porastoch ťaţených holorubom a pri koncentrovaných náhodných ťaţbách. Z

hľadiska ekonomickej efektívnosti je dôleţité, aby presuny štiepkovača boli čo najmenšie

a aby bol vyuţívaný vo viaczmennej prípadne v predĺţenej prevádzke. Ďalší predpoklad

efektívnej produkcie štiepok je regionálna dostupnosť odberateľov a plynulé zabezpečenie

odberu vyrobených štiepok.

Proces produkcie biomasy integruje v sebe ťaţbu stromov, manipuláciu (odvetvenie,

krátenie), priblíţenie a štiepkovanie. Pri ekonomickom zhodnotení rozdeľujeme technológie

štiepkovania podľa stupňa mechanizácie do troch základných častí: nízky, čiastočný a úplný

stupeň mechanizácie. Zhodnotenie pozitív a rizík pre jednotlivé technologické postupy so

zohľadnením nákladov v podmienkach Rakúska KANZIAN a kol. (2006). Stručný opis

vybraných technologických postupov aplikovateľných v podmienkach Slovenska udáva

KONÔPKA a kol. (2010):

a) ťaţba – prenosná reťazová píla (PRP), ručné vyťahovanie na linku, štiepkovanie so

štiepkovačom s ručným podávaním, transport štiepky traktorom s prívesom,

b) ťaţba - PRP, vyťahovanie - kôň, pribliţovanie traktor so zverným oplenom štiepkovanie

časovo oddelené štiepkovačom s hydraulickou rukou pri lesnej ceste, resp. na odvoznom

mieste (OM),

c) ťaţba - PRP, vyťahovanie, pribliţovanie - traktor, časovo oddelené štiepkovanie na lesnej

ceste, resp. OM,

d) ťaţba - PRP, vyťahovanie - traktor, pribliţovanie traktor so zberným oplenom na sklad,

štiepkovanie na sklade,

e) ťaţba - harvester, vyváţanie - forwarder, štiepkovanie na OM, príp. lesnej ceste,

f) ťaţba, štiepkovanie - plne mechanizovaná - štiepkovací harvester s kontajnerom, výmena

kontajnera - na odvozný mechanizmus - OM, lesná cesta.

Obr. 1 Technologický postup výroby štiepok harvester, forwarder, štiepkovanie na OM Hakkila (2004)

Výška nákladov na dopravu závisí od miesta predaja a od logistického spôsobu

transportu. V prípade realizácie dopravy cez medzisklad sú náklady na dopravu výrazne

vyššie ako pri priamej doprave. Medzi najvýznamnejšie faktory patria: dĺţka odvoznej

vzdialenosti, typ a výkon odvozného prostriedku, resp. prepravné náklady na t.km-1

a náklady

na nakladanie biomasy. Pri výpočte nákladovosti produkcie energetických štiepok

185

najvýznamnejšiu časť nákladov tvorí hodnota energetického dreva. Jeho cena je

ovplyvňovaná faktormi ponuky a dopytu na trhu s drevom a nákladmi na jeho výrobu.

Z hľadiska ekonomickej efektívnosti je dôleţitý výber a príprava drevnej hmoty na

štiepkovanie. Pri manipulácii dreva je dôleţité rozhodnúť aký podiel kmeňa sa bude

manipulovať na sortimenty dreva, resp. vlákninové drevo a aký podiel hrúbia stromu bude

tvoriť energetické drevo. Dôleţité je optimálne rozdeliť strom na časť, z ktorej budeme

vyrábať vlákninové drevo a časť z ktorej budú produkované štiepky, tak aby sme dosiahli

minimálne náklady na spracovanie stromu a maximálny výnos z predaja dreva TRENČIANSKY

a kol. (2007).

3. MATERIÁL A METODIKA PRÁCE

Drevný odpad vznikajúci pri ťaţbe v lese, resp. v procesoch technologického spracovania

je rozmerovo značne heterogénny (kusové drevo, štiepky, piliny, drevný prach). Drevo v

uvedenej podobe nie je vhodné na priame spaľovanie v kúreniskách tepelných zariadení a

vyţaduje úpravu podľa konkrétnych poţiadaviek spaľovacích zariadení: roštových kúrenísk,

resp. spaľovacích komôr. K základným úpravy energetického dreva patrí dezintegrácia

kusového dreva na energetické štiepky. DZURENDA (2005). Takto pripravená surovina na

technologické, prípadne energetické zhodnotenie musí zodpovedať poţiadavkám

spracovateľov. Pre porovnanie kvality štiepok vyrobených z úmyselnej ťaţby a z kalamitných

porastov bolo pouţité hodnotenie kvality štiepok podľa technických noriem:

STN 48 0057: 2004 Sortimenty dreva – Ihličnaté štiepky a piliny,

STN 48 0058: 2004 Sortimenty dreva – Listnaté štiepky a piliny,

STN ISO 1171: 2003 Stanovenie popola,

STN ISO 1928: 2003 Tuhé palivá – Stanovenie spalného tepla a výpočet výhrevnosti

STN 01 5111: 1974 Vzorkovanie sypkých a zrnitých materiálov

Obr. 2 Lokalizácia zdroja štiepok pochádzajúceho z kalamity na LS Pezinok

Na základe týchto noriem boli hodnotené vybrané vlastnosti štiepok pre energetické vyuţitie.

Štiepky z kalamitnej ťaţby pochádzali z LS Makov (vzorka 1) a LS Pezinok (vzorka 2).

V prípade vzorky č. 2 sa jedná o kalamitu, ktorá vznikla v apríli 2011, spracovaná bola

v priebehu letných mesiacov a hmota bola zoštiepkovaná v septembri 2011. Štiepky

z úmyselnej ťaţby boli spracované v rámci prác na projekte APVV na Vysokoškolskom

lesníckom podniku vo Zvolene. Prípravné práce na projekte boli realizované v priebehu leta

2010 a samotné zoštiepkovanie oboch druhov drevín bolo uskutočnené v polovici decembra

186

2010. Pre identifikáciu vzorka 3 je z čerstvého smreka, pričom boli spracované celé stromy aj

s asimilačnými orgánmi a vzorka 4 je z buka vyťaţeného mimo vegetačného obdobia.

Meranie relatívnej vlhkosti bolo realizované metódou sušenia v laboratóriu TU vo

Zvolene. Vzorky boli vysušené pri teplote 104 °C ± 2 °C do konštantnej hmotnosti, následne

bola vypočítaná relatívna vlhkosť podľa vzťahu:

[%]

mw – hmotnosť vlhkej vzorky [g]

mo – hmotnosť vzorky po vysušení [g]

K výpočtu výhrevnosti bolo potrebné stanoviť spalné teplo z odobratých vzoriek. Na

stanovenie spalného tepla bol pouţitý kalorimeter IKA C200.

Výpočet výhrevnosti podľa STN ISO 1928:

[ ( ) ] ( )

- výhrevnosť paliva pri konštantnom objeme s obsahom vody

- spalné teplo pri konštantnom objeme v bezvodom stave

- obsah celkovej vody v palive pre ktorý sa prepočet vyţaduje

Podiel popola bol stanovený podľa STN ISO 1171 – Tuhé palivá. Stanovenie popola.

Podstatou metódy je ţíhanie vzorky, tá sa zahrieva na teplotu 815 oC ±10

oC, špecifikovanou

rýchlosťou a pri tejto teplote sa udrţuje do konštantnej hmotnosti. Obsah popola sa vypočíta

z hmotnosti zvyšku po spálení.

Stanovenie podielu veľkostí frakcií bolo vykonané podľa STN 01 5111: 1974

Vzorkovanie sypkých a zrnitých materiálov. Granulometrický rozbor štiepok bol vykonávaný

sitovaním, t.j. preosievaním štiepok na sade sít s veľkosťami medzier v pletive: 50 mm, 32

mm, 25 mm, 11,2 mm, 5 mm, a dno, na automatickom vibračnom sitovacom stroji.

4. VÝSLEDKY MERANÍ

Merania relatívnej vlhkosti, obsahu popola, spaľovacieho tepla a výpočet výhrevnosti

boli spracované do tabuľky 3. Z výsledkov meraní vyplýva, ţe pokiaľ nedôjde k zvýšeniu

podielu minerálnych nečistôt a iných prímesí počas spracovania kalamitného dreva, je takto

získaná hmota, spracovaná do podoby energetických štiepok, porovnateľná so štiepkami

vyrobenými pri spracovaní úmyselnej ťaţby. Na energetickú upotrebiteľnosť štiepok má

najväčší vplyv relatívna vlhkosť. Ako je moţné vidieť z tabuľky 1, relatívna vlhkosť vzoriek

štiepok zo spracovania kalamity (leto, jeseň 2011) je výrazne niţšia ako čerstvo spracovaná

úmyselná ťaţba. Tu sa prejavil efekt diskontinuálneho spracovania v prospech lesníckych

subjektov, pretoţe niţšia relatívna vlhkosť v prípade ihličnatých štiepok o 15,2% a v prípade

listnatých štiepok o 13,2% sa pozitívne prejaví na výhrevnosti a konečnej cene vyrobených

štiepok. Ak cena za 1 GJ obsiahnutý v štiepkach bude 5,35 € tak rozdiel vo výhrevnosti bude

v našom prípade 15,31 €.t-1

pri listnatých a 17,22 €.t-1

pri ihličnatých štiepkach.

Tab. 1 Výsledky hodnotenia vybraných kvalitatívnych parametrov energetických štiepok

Kvalitatívne vlastnosti štiepok Kalamitná hmota Úmyselná ťaţba

Ihličnatá

(sm)

Listnatá

(bk)

Ihličnatá

(sm)

Listnatá

(bk)

relatívna vlhkosť [%] 43,6 33,4 58,8 46,6

spalné teplo [MJ.kg-1

] 20,084 19,784 20,093 19,575

výhrevnosť [MJ.kg-1

] v dodanom stave 9,635 11,584 6,417 8,721

obsah popola [%] 0,76 1,77 0,83 0,37

187

Štiepky sú drevné častice, pričom je pre ne charakteristické, ţe nevypĺňajú celý objem

priestoru. Zrnitosť (granulometrické zloţenie) je údaj charakterizujúci kvantitatívne

zastúpenie jednotlivých častíc (skupiny častíc) určitej veľkosti v celom súbore sypkej hmoty.

Technické normy uvádzajú pre jednotlivé triedy zrnitosti hmotnostný podiel jednotlivých

frakcií v percentách. Kriticky sú hodnotené hlavne veľkostné frakcie do 5 mm (max. 20%

z hmotnostného podielu) a maximálna veľkosť štiepok (80 resp. 250 mm).

Obr. 3 Stanovenie veľkosti frakcií – vzorka č.1 ihličnaté štiepky z kalamity

Obr. 4 Stanovenie veľkosti frakcií – vzorka č.2 listnaté štiepky z kalamity

0,0

5,4

1,6

52,0

23,4

17,5

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

50 32 25 11,2 5,6 < 5,6

Veľkosť frakcií (mm)

0,0 2,6

0,0

59,2

18,7 19,5

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

50 32 25 11,2 5,6 < 5,6


188

Obr. 5 Stanovenie veľkosti frakcií – vzorka č.3 ihličnaté štiepky z úmyselnej ťaţby

Obr. 6 Stanovenie veľkosti frakcií – vzorka č.4 listnaté štiepky z úmyselnej ťaţby

Z obrázkov 3 – 6 je moţné vidieť, ţe ţiadna zo sledovaných vzoriek neprekračovala

povolené hodnoty podielu veľkosti frakcií. Je tu však vidieť určitý rozdiel, kde frakcie menšie

ako 5,6 mm sú pri štiepkach z kalamity zastúpené v podiele 17,5% a 19,5% (pričom horná

0,00

10,83

1,01

59,21

16,10

12,86

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

50 32 25 11,2 5,6 < 5,6


7,88

15,79

2,66

42,59

18,83

12,26

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50 32 25 11,2 5,6 < 5,6


189

hranica udávaná v norme je 20%) a najmenšie frakcie v štiepkach vyrobených

z nekalamitného dreva sú zastúpené na úrovni cca 12,5%.

5. ZÁVER

Spracovanie kaţdej náhodnej ťaţby s následnou sanáciou vznikajúcich ohnísk

podkôrneho hmyzu je podmienka, ktorú si súčasný stav lesov bezpodmienečne vyţaduje.

Kmeňové drevo predstavuje len pribliţne 60% stromovej hmoty. Ešte niţší podiel kmeňového

dreva je moţné získať pri spracovaní veternej kalamity. Pozornosť je teda potrebné zamerať

na vyuţívanie efektívnych technológií, ktoré umoţnia technologické, či energetické vyuţitie

aj tej časti dendromasy, ktorá zostávala v porastoch nevyuţívaná.

Z hľadiska bezpečnosti práce, ekonomiky a speňaţenia dreva sa pri spracovaní kalamít

javia ako výhodné harvesterové technológie. Výhodou je niţšie riziko vzniku pracovného

úrazu a spravidla kvalitnejšia manipulácia hlavne pri výrobe krátkych výrezov. Nasadenie

harvesterovej techniky pri spracovaní kalamít ponúka lepšie moţnosti spracovania nielen

kmeňového dreva, ale aj ostatných zloţiek dendromasy. Vhodným sústredením ťaţbových

zvyškov na dobre prístupné miesta ťaţbovej plochy je moţné výrazne ušetriť energiu

a minimalizovať prejazd štiepkovača po ploche. Takýmto spôsobom je moţné zamedziť

prípadným škodám na pôdnom povrchu a následnej erózii. Vyuţitím hmoty z pripravených

hromád sa stáva výroba štiepok efektívnejšou. Ak nám to podmienky umoţňujú a proces

štiepkovania je moţné posunúť na koniec vegetačného obdobia, je prínos ešte zreteľnejší.

Asimilačné orgány prispejú k rýchlejšiemu zniţovaniu mnoţstva vody v dreve a vyrobené

štiepky majú vyššiu výhrevnosť. Pri súčasnom trende predaja energetických štiepok na atro

hmotnosť sa tento efekt prejaví v konečnej cene pre spracovateľa.

Príspevok mal za cieľ zhodnotiť kvalitatívne parametre výroby energetických štiepok

z náhodnej a úmyselnej ťaţby. Výsledky zamerané na sledovanie relatívnej vlhkosti,

spaľovacieho tepla a výhrevnosti, podielu popola a veľkosť frakcií štiepok nepotvrdili

výrazné rozdiely medzi energetickými štiepkami. Pozitívny efekt je moţné badať pri niţšej

relatívnej vlhkosti štiepok zo spracovaných kalamít, nakoľko sekanie dendromasy sa zvyčajne

vykonáva aţ v závere spracovania kalamity. Suché letné mesiace a doba skladovania drevnej

hmoty cca 5 mesiacov sa prejavila v cene, kde cenový prírastok predstavoval od 15,31 €.t-1

pri

listnatých a 17,22 €.t-1

pri ihličnatých štiepkach.

Poďakovanie

Príspevok vznikol na základe výskumu riešeného Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č.

LPP-0420-09 Analýza bezpečnostných, zdravotných a hygienických rizík pri spracovaní lesnej biomasy na

energetické účely a projektom Vedeckej grantovej agentúry Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu SR

a Slovenskej akadémie vied 1/0764/10 (VEGA): Výskum princípov a metód precízneho lesníctva.

LITERATÚRA

DZURENDA, L. (2005): Spaľovanie dreva a kôry. Zvolen, Vydavateľstvo Technickej univerzity

vo Zvolene, 124 s. ISBN 80-228-1555-1

HAKKILA, P., 2004: Developing technology for large-scale produktion of forest chips – Wood

Energy Technology Programme 1999 – 2003, Finnal Report, VTT Processes, ISSN

1239-1336: 99 pp

KANZIAN, CH., HOLZEITNER, F., KINDERMANN, G., STAMPFER, K., 2006: Regionale

Energieholz logistik Mittelkärnten, Universität für Bodenkultur Wien: 133 pp.

KONÔPKA, J. a kol. 2010: Príručka vlastníka a obhospodarovateľa lesa. Zvolen: Národné

lesnícke centrum, 2010, ISBN 978-80-8093-123-0: 212 pp.

190

SUCHOMEL, J., GEJDOŠ, M. 2010: Analýza vývoja náhodných ťaţieb a ich vplyvu na trh

s drevom. In Użytkowanie maszyn rolniczych i leśnych : badania naukowe i dydaktyka :

materiały V międzynarodowej konferencji naukowej : Zakopane 9-10 września 2010.

SUCHOMEL, J., SLANČÍK, M., 2005: Vplyv vybraných ergonomických kritérií na modelovanie

a optimalizáciu v ťaţbovo-výrobných a dopravných technológiách. In: „Manaţment

ľudského potenciálu v podniku“: 354 – 359. ISBN 80-8070-360-4

TRENČIANSKY, M., LIESKOVSKÝ, M., ORAVEC, M, 2007: Energetické zhodnotenie biomasy,

NLC Zvolen, ISBN 978-80-8093-050-9: 147 pp.

Adresa autorov:

Ing. Lieskovský Martin, PhD., Ing. Belanová Katarína, PhD.

Technická univerzita vo Zvolene, Lesnícka fakulta, katedra lesnej ťaţby a mechanizácie,

Masarykova 22, 96053 Zvolen

e-mail: [email protected], [email protected]



191

KLASIFIKÁCIA NÁSTROJOV PRE PODPORU PRIESTOROVÉHO

ROZHODOVANIA SLÚŢIACICH AKO PODPORA EURÓPSKEHO

LESNÉHO HOSPODÁRSKEHO PLÁNOVANIA

CLASSIFICATION OF DSS TOOLS TO SUPPORT THE EUROPEAN

FORESTRY MANAGEMENT PLANNING

ANDREA MAJLINGOVÁ, MAROŠ SEDLIAK

Abstrakt

Lesy plnia mnoho účelov a funkcií s cieľom uspokojiť mnohokrát vzájomne nezlučiteľné potreby vlastníkov a

uţívateľov lesa, lesnícku výrobu a spoločnosť vo všeobecnosti, čo predstavuje veľkú výzvu pre lesných

hospodárov. Potreba dokonalých systémov pre podporu rozhodovania (DSS) v lesníctve je zrejmá aj z viacerých

dokumentov EU Tieto sa týkajú najmä budúceho postavenia a významu lesov v Európe.

Systémy pre podporu rozhodovania v lesníctve umoţňujú lesnému hospodárovi vyuţívať pokrokové systémy pre

podporu rozhodovania a techniky pre správu poznatkov zaloţené na expertných systémoch, systémoch

zaloţených na poznatkových bázach, viacfaktorových analýzach s vyuţitím komunikačných a vizualizačných

nástrojov. Doterajšie skúsenosti s vývojom a aplikáciou systémov pre podporu rozhodovania v lesníctve

predstavujú pevný základ pre technologickú inováciu a ich implementáciu do praxe lesného hospodárstva.

V príspevku je uvedený prehľad vývoja systémov pre podporu rozhodovania a priestorového rozhodovania.

Ďalej sú tu uvedené všetky systémy pre podporu rozhodovania (DSS) v lesníctve, ktoré sú publikované na

webovom portáli Wikipédie, ktorý prezentuje jednotlivé DSS aplikované v lesníckom výskume a praxi, ktoré sú

klasifikované do kategórií na základe krajiny pôvodu, aplikačnej oblasti, časovej a priestorovej škály a pouţitej

„knowledge management“ technike.

Kľúčové slová: DSS, FORSYS, lesníctvo, lesné hospodárstvo

1. INTRODUCTION

This article introduces the basic theory of the decision and particularly spatial decision

support system which is very good highlighted at the Spatial Decision Support Portal (link:

http://www.institute.redlands.edu/sds/welcome.html). The SDS Knowledge Portal is

developed to help people involved in a spatial decision process (decision makers,

practitioners, researchers) gain a holistic view of the spatial decision process and better access

to the vast amount of knowledge, information, and various resources that can be applied

during spatial decision making. The objectives of the SDS Knowledge Portal include:

Developing a systematic representation of the body of knowledge in the field of SDS;

Promoting semantic clarity of commonly used terms within the SDS user community, in

the areas including decision process, methods and techniques, functionalities of Spatial

Decision Support Systems (SDSS);

Organizing and facilitating access to a representative set of SDS resources including

literature, tools and models, data sources, case studies, etc.

Except the theory it is oriented also to the introduction and classification of particular

DSS system that were developed for purposes of the forest management planning simulation

and optimization. European-wide framework with core processes and information standards

for decision making in a sustainable multifunctional forest management environment defines

The COST Action 0804 – FORSYS. European experience with developing and applying

forest DSSs for forest management provides a solid foundation for technological innovation

and collaboration between E.U. countries research partners/institutions. Furthermore, it

defines requirements for DSS implementation and provides a consistent European-wide

quality reference for development of decision systems enhancing sustainable forest

management. More information about this Action you can acquire at

http://www.institute.redlands.edu/sds/welcome.html

192

http://fp0804.emu.ee/?id=home. More information about the particular DSS system which

was included onto the FORSYS is included on the Wiki webpage related to the FORSYS

COST Action (link: http://fp0804.emu.ee/wiki/index.php/Main_Page).

2. PROBLEM

2.1 Decision support systems

More than 30 years ago, Mintzberg et al. (1976) in Reynolds and Schmoldt (2006)

proposed a general model for the decision-making process. The Mintzberg model has stood

the test of time; it is still widely accepted today as a general description of the multiple

alternative processes and pathways, including feedback loops that individuals and

organizations use to get from problem recognition to problem resolution, which culminates in

some course of action. Any software system that explicitly assists with the implementation of

one or more components of the overall process can be described as a decision support system

(DSS). Holsapple (1996) captures the essential features of a DSS as: a computer-based system

composed of a language system, presentation system, knowledge system, and problem-

processing system whose collective purpose is the support of decision-making activities. Two

key attributes in the Holsapple definition are a subsystem for processing problems and

purposeful support of a decision-making process. Many DSS focus exclusively, or nearly so,

on the alternative-selection phase of the overall process. Some examples of systems that

conform to the Mintzberg and Holsapple definitions and that usually focus on the alternative-

selection phase include optimization systems, expert (or knowledge-based) systems that

provide a framework for applying procedural or reasoning knowledge to decision problems,

neural networks, Bayesian belief networks, and multi-criteria decision models (MCDM) that

implement the Analytic Hierarchy Process (AHP) and similar MCDM methods.

Decision Support Systems (DSS) are also characterized as a specific class of

computerized information system that supports business and organizational decision-making

activities. A properly-designed DSS is an interactive software-based system intended to help

decision makers compile useful information from raw data, documents, personal knowledge,

and/or business models to identify and solve problems and make decisions.

2.2 Spatial decision support systems

Spatial decision support is the computational or informational assistance for making better

informed decisions about problems with a geographic or spatial component. This support

assists with the development, evaluation and selection of proper policies, plans, scenarios,

projects, interventions, or solution strategies.

Spatial decision making faces various decision complexities such as:

- Spatial nature and temporal development of phenomena and processes;

- Complex multi-dimensional and heterogeneous data describing decision situations;

- Large or extremely large data sets that include data in numerical, map, image, text, and

other forms;

- Large number of available alternatives or a need to generate decision alternatives "on the

fly" according to the changing situation;

- Multiple participants with different and often conflicting interests;

- Multiple categories of knowledge involved, including expert knowledge and layman

knowledge.

The concept of spatial decision support has featured prominently in the GIS science

literature of the last two decades for a simple reason: much of geospatial data processing is

http://fp0804.emu.ee/?id=home

http://fp0804.emu.ee/wiki/index.php/Main_Page

193

done to obtain information for decision making. Since almost any spatial information system

can be claimed to offer some form of decision support, an effort was made in the late 1980s

and early 1990s to define a minimum set of functionalities required of spatial decision support

systems (SDSS). SDSS were originally proposed to aid individual (Densham and Armstrong

1987) and group (Armstrong 1993) decision makers in solving spatial, semi-structured

problems, in which location and spatial relationships of distance, direction, connectivity, and

adjacency are an integral part of problem solution, and decision objective(s), decision

alternatives and their outcomes, and evaluation criteria are not fully known. Accordingly, the

original purpose of SDSS was to assist individuals and groups in articulating decision

objectives and evaluation criteria, finding feasible decision alternatives, and identifying

superior decision options. To achieve this purpose SDSS needed to integrate: (1)

mathematical and logical formalisms (models) to process spatial data and information, (2)

technical data (scientific measurements), and (3) perceptual data (estimates, probabilities, and

human judgments). These requirements mirrored the requirements for decision support

systems (DSS) formulated by Keen (1977) and Sprague and Watson (1986) in the field of

management science. Similar to DSS, a blueprint for SDSS was based on the idea of

providing an easy access to spatial data and decision models through the integration of spatial

databases, analytical models, and visualization tools (Densham 1991).

Spatial decision problems unlike non-spatial decision problems represent explicitly

location and spatial arrangements. The main characteristics of spatial decision problems

include

- Multiple decision alternatives ranging from a few to many,

- The outcomes or consequences of the decision alternatives are spatially variable, each

alternative is evaluated on the basis of multiple criteria,

- Some of the criteria may be qualitative while others may be quantitative,

- There are typically more than one decision maker (or interest group) involved in the

decision-making process,

- The decision makers have different preferences with respect to the relative importance of

evaluation criteria and decision consequences,

- The decisions are often surrounded by uncertainty.

A decision context describes the context in which a spatial decision is being made. It

includes institutional context, legal context, social context, cultural context and geographic

context. It also refers to the decision problem type(s) and application domain(s).

3. MATERIAL AND METHODOLOGY

In the paper are introduced and classified only those DSS tools that are published on

the FORSYS COST Action Wiki web page. They are classified by the forest management by

country of origin, problem they solve, temporal and spatial scale, applied knowledge

management technique and participatory process. On the FORSYS web page you can find

some basic classifications. This article introduces mainly those classification schemes that are

not directly included on the web page.

Classification based on country of origin and problem solved, is not very time

demanding and needs no higher experience. On the other hand, some experience is still

required by DSSs classification based on the method, knowledge management technique used,

their spatial and time scale or identification of participatory processes used by development of

particular DSSs.

Among the methods and techniques used in spatial decision process and collaborative

decision process belong Evaluation criteria selection techniques; Forecasting methods; Group

methods; Multi-Criteria decision analysis; Optimization methods; Problem definition

194

methods; Spatial analysis and modeling methods; Uncertainty methods; Visual analytics

methods.

Important dimension in spatial decision processes is also collaboration. During a

spatial decision process, in addition to the classical decision making phases and steps (i.e.

issue articulation, intelligence, design, choice, and their sub steps), there may also be

activities in the dimension of collaboration. These activities are present in an overlay with

some or all of the decision process phases, and are manifested in different ways, depending on

the parameters of collaboration such as participant type, participation level and contribution

mode. The participant type parameter concerns the range of the decision participant types and

the number of participants that are present (decision makers, types of advisors, types of stake

holders including the public, etc.). For each participant type, the level parameter concerns the

level of their participation (communication, coordination, cooperation, collaboration). The

contribution modes includes direct input (e.g. on importance value of evaluation criteria),

comments, reviews, etc. There are also various methods for selecting/engaging the

participants, and methods for reaching consensus among the participants.

4. RESULTS

In the first classification the DSS tools are classified by the country they were

developed and/or applied: Supranational (AFFOREST-sDSS, EnerTree); Austria (CONES,

DSD); Belgium (AFFOREST-sDSS, MGC Larch, SimForTree); Canada (VDDT,

Woodstock); China (FORESTAR); Denmark (AFFOREST-sDSS, EnerTree); Estonia

(ForMIS); Finland (EnerTree, Geo-SIMA-HWIND, MELA, Mesta, Monsu, SIMO); France

(Capsis); Germany (DSS-WuK, PYL); Great Britain (Conifer Timber Quality, EMIS, ESC,

ForestGALES, GB Forestry DSS, HMSS, HaRPPS, Stormrisk); Greece (DSS for managing

forest fire casualties, FFIREDESSYS, WRR-DSS); Italy (MISFORM, ProgettoBosco); Latvia

(EnerTree); Lithuania (EnerTree); Netherlands (AFFOREST-sDSS); Norway (AVVIRK-

2000, GAYA, SGIS, T; Portugal (Agflor, MfLOR, SADPOF, SADfLOR); Russia

(EFIMOD); Slovakia (SIBYLA), Spain (MONTE, SADMVMC); Sweden (AFFOREST-

sDSS, EnerTree, FMPP, GAYA, Heureka, Hugin, The Forest Time Machine); South Africa

(Microforest), Switzerland (WIS.2); U.S.A. (Criterium DecisionPlus, DTRAN, EMDS, FVS,

HARVEST, Habplan, LANDIS, LMS, MAPSS, NED, NetWeaver, SIMPPLLE, Spectrum,

TEAMS, VDDT, Vista, Woodstock).

The second classification of the DSS tools by the problem they solve problems (application

field) like

- Adaptation strategies of the sustainable forest management to the impact of the climate

change: DSS-WuK, FVS, LANDIS, MAPSS, SimForTree, Stormrisk, VDDT;

- Afforestation: AFFOREST- sDSS, PYL;

- Carbon and nitrogen flows analyses: EFIMOD, GAYA, Heureka, LANDIS, LMS,

MAPSS, Spectrum;

- Development choices / land use zoning: Criterium DecisionPlus, DSD, EFIMOD,

EMDS, EMIS, EnerTree, ESC, FORESTAR, ForestGALES, GAYA, HMSS, Hugin,

LMS, MONTE, MfLOR, Monsu, NED, NetWeaver, PYL, ProgettoBosco, SADMVMC,

SADPOF, SADfLOR, SIMO, SIMPPLLE, Spectrum, TEAMS, Forest Time Machine,

Vista, Woodstock;

- Forest and biodiversity conservation: AVVIRK-2000, Criterium DecisionPlus, DSD,

DSS for managing forest fire casualties, EFIMOD, EMDS, EMIS, EnerTree, ESC,

FMPP, FORESTAR, ForestGALES, GAYA, HaRPPS, HARVEST, Heureka, Hugin,

195

LMS, MAPSS, MONTE, MfLOR, Monsu, NED, NetWeaver, PYL, ProgettoBosco,

SIMO, SIMPPLLE, Forest Time Machine, Vista, Woodstock;

- Forest certification: Vista, Criterium DecisionPlus, DSD, EMDS, EMIS, EnerTree, ESC,

FORESTAR, ForestGALES, GAYA, HARVEST, HMSS, Hugin, LMS, MONTE,

Monsu, NED, NetWeaver, ProgettoBosco, SADfLOR, SIMO, TEAMS, Forest Time

Machine, Vista, Woodstock;

- Forestry growth and yield / dynamics models: Capsis, FVS, GAYA, Habplan, MELA,

Microforest, NED, SIBYLA, SIMO, SimForTree, WIS.2;

- Forest protection: AVVIRK-2000, Criterium DecisionPlus, EMDS, FORESTAR, FVS,

LANDIS, MISFORM, NetWeaver, PYL, SimForTree;

- Forest restoration: Criterium DecisionPlus, DSD, EFIMOD, EMDS, EMIS, ESC,

FORESTAR, ForestGALES, Hugin, LANDIS, LMS, MfLOR, NED, NetWeaver, SIMO,

SIMPPLLE, Forest Time Machine, Vista;

- Landscape protection: AVVIRK-2000, NetWeaver, PYL, Spectrum, VDDT;

- Natural hazards modeling: DSS for managing forest fire casualties, FFIREDESSYS,

FVS, Geo-SIMA-HWIND, LANDIS, LMS, MAPSS, MISFORM, NetWeaver, SIBYLA,

Stormrisk, VDDT, WIS.2, WRR-DSS;

- Policy/intervention alternatives: Agflor, Criterium DecisionPlus, DSD, DTRAN, EMDS,

EMIS, EnerTree, ESC, FORESTAR, FVS, ForestGALES, GAYA, Habplan, HARVEST,

Heureka, HMSS, Hugin, LMS, MONTE, MfLOR, Monsu, NED, NetWeaver, PYL,

ProgettoBosco, SADMVMC, SADfLOR, SIMO, SIMPPLLE, SimForTree, Spectrum,

Forest Time Machine, Vista, Woodstock;

- Silvicultural operations: CONES, Criterium DecisionPlus, DSD, DTRAN, EFIMOD,

EMIS, EnerTree, ESC, FMPP, FORESTAR, ForestGALES, FVS, GAYA, Geo-SIMA-

HWIND, Habplan, HARVEST, Heureka, HMSS, Hugin, LMS, MELA, MCG Larch,

MISFORM, MONTE, MfLOR, Microforest, Monsu, NED, NetWeaver, PYL,

ProgettoBosco, SADMVMC, SADPOF, SADfLOR, SGIS, SIBYLA, SIMO, SIMPPLLE,

Spectrum, TEAMS, Forest Time Machine, VDDT, Vista, WIS.2, Woodstock;

- Sustainable forest management: AVVIRK-2000, Criterium DecisionPlus, EFIMOD,

EMDS, EMIS, EnerTree, ForestGALES, Heureka, HMSS, LANDIS, MELA, MfLOR,

NED, NetWeaver, PYL, SGIS, SIMO, SIMPPLLE, SimForTree, Spectrum, Vista, WIS.2;

- Timber harvesting and logging operations: AVVIRK-2000, CONES, DTRAN, EMDS,

FORESTAR, Geo-SIMA-HWIND, Habplan, HARVEST, Hugin, LANDIS, MELA,

Microforest, NetWeaver, SADPOF, SGIS, SIMO, WIS.2, Woodstock;

- Timber quality and supply analysis: Conifer Timber Quality, DTRAN, MGC Larch,

SADPOF, SimForTree, Woodstock;

- Transportation: DSS for managing forest fire casualties, DTRAN, EMDS, Hugin,

Microforest, NetWeaver, SADPOF, SIMO, Vista;

- Water management: MAPSS, SimForTree;

- From the aspect of dimension (temporal scale) the particular DSS tools were classified to

the following categories

- Long term (strategic level): AFFOREST- sDSS, AVVIRK-2000, DSS-WuK, DTRAN,

FMPP, HARVEST, Heureka, Hugin, MELA, Mesta, MfLOR, SADfLOR, SGIS,

SIBYLA, TEAMS, The Forest Time Machine, WIS.2;

- Medium term (tactical level): AFFOREST- sDSS, AVVIRK-2000, CONES, EnerTree,

GAYA, Heureka, MONTE, Monsu, SADMVMC, SIBYLA, TEAMS, WIS.2;

- Short term (operational level): AVVIRK-2000, CONES, DSS for managing forest fire

casualties, EMIS, EnerTree, FFIREDESSYS, FMPP, Heureka, MISFORM,

ProgettoBosco, SADMVMC, SIBYLA, WIS.2;

196

From the aspect of the spatial level the DSS tool were classified to the following 4

categories

- Tree level: Criterium DecisionPlus, LMS, SIMO

- Stand level: CONES, Capsis, Criterium DecisionPlus, DSD, HMSS, EFIMOD, EMDS,

EMIS, EnerTree, FORESTAR, FVS, ForestGALES, GAYA, Habplan, Heureka, LMS,

Mesta, MGC Larch, MfLOR, Microforest, NED, NetWeaver, SGIS, SIMO, SIMPPLLE,

SimForTree, Vista, WIS.2, SIBYLA

- Forest level: AFFOREST- sDSS, Capsis, Conifer Timber Quality, Criterium

DecisionPlus, EFIMOD, EMDS, ESC, FMPP, FORESTAR, Heureka, LMS, MELA,

MONTE, Mesta, MfLOR, Monsu, NED, NetWeaver, ProgettoBosco, SADMVMC,

SADPOF, SADfLOR, SIMO, SIMPPLLE, SimForTree, Spectrum, The Forest Time

Machine, VDDT, Vista, WIS.2

- Regional/national level: AFFOREST- sDSS, AVVIRK-2000, Agflor, DSS for managing

forest fire casualties, DSS-WuK, DTRAN, EFIMOD, EMDS, FFIREDESSYS,

HARVEST, Hugin, LANDIS, MAPSS, MELA, MISFORM, Mesta, MfLOR, NetWeaver,

PYL, ProgettoBosco, SIMO, SIMPPLLE, Spectrum, TEAMS, VDDT, Vista, Woodstock

Based on the knowledge management technique used the DSS tools were identified the

following categories

- Expert systems: WIS.2, SGIS, CONES, MILOR, NetWeaver, Criterium Decision Plus,

Capsis

- Simulation systems: AVVIRK-2000, FVS, HARVEST, Heureka/PlanWise, Hugin,

LEaRNForME, MAPSS, SADILOR/SAGILOR, SADMVMC, SIMPPLLE, The Forest Time

Machine, GAYA, SIMO, SADPOF, SIBYLA, LANDIS

From the aspect of participatory processes there were identified those systems in which the

participatory process was included: Example DSS (EDSS).

As the spatial DSSs were classified: AFFOREST-sDSS, CONES, Capsis, DSS for managing

forest fire casualties, DSS-WuK, EMDS, FORESTAR, Geo-SIMA-HWIND, Monsu, PYL,

SADfLOR/SAGfLOR, SGIS, TEAMS, WIS.2.

Among those tools which are free of charge belong: AFFOREST-sDSS, Capsis, MISFORM,

NED, ProgettoBosco, SADMVMC, SIMPPLLE, SIBYLA.

5. CONCLUSIONS

Forest DSSs allow the forest managers to use the advanced decision support tools,

such as expert and knowledge based systems, multi-criteria techniques as well as

communication and visualization tools. The experience with developing and applying forest

DSSs for forest management provides a solid foundation for technological innovation and

their next implementation in the practice of forest management. Here presented article

introduces the basic information from the sphere of DSS theory, the particular DSSs which

are more described on the wiki web page representing the results of FORSYS COST Action

solving. There is also introduced their classification based on the country of origin, field of

application, temporal and spatial scale and knowledge management technique used.

This article provides the first information about web portals introducing the basic

terminology, theory related to the particular components of DSS as well as the its application

at all.

197

6. ACKNOWLEDGEMENT

This work was supported by the VEGA Grant Agency of the Ministry of Education,

Science, Research and Sport of the Slovak Republic, under the contracts no. VEGA

1/0764/10, VEGA 1/0313/09. Special thanks belong to the COST Action FP 0804 –

FORSYS.

7. REFERENCES

Armstrong, M. P., 1993. “Perspectives on the development of group decision support systems

for locational problem solving.” Geographical Systems 1: 69–81.

Densham, P. J, 1991. Spatial Decision Support Systems. (Maguire, D. , Goodchild, M. &

Rhind, D. , Eds.). Harlow, Essex, England : Longman Scientific and Technical.

Densham P. J., Armstrong M P, 1987. A spatial decision support systems for location

planning: design, implementation and operation. Proceedings of AUTOCARTO 8.

ACSM/ASPRS. Bethesda Maryland, pp. 112-121.

Holsapple, C. and A. Whinston, 1996. Decision Support Systems: A Knowledge-Based

Approach, Minneapolis/St. Paul, MN: West Publishing.

Keen, P. G. W., 1977. The Evolving Concept of Optimality: Multiple Criteria Decision

Making, Starr, M.K., and Zeleny, M., eds., New York, North-Holland.

Reynolds, K.M., and D.L. Schmoldt, 2006. Computer-aided decision making. Pages 143-169

in Shao, G. and Reynolds, K.M., eds. Computer applications in sustainable forest

management. New York: Springer.

Sprague, R. H., & Watson, H. J., 1986. Decision support systems: Putting theory into practice.

New Jersey: Prentice Hall.

Address of authors

Ing. Andrea Majlingová, PhD.

Department of Fire Protection, Faculty of Wood Sciences and Technology,Technical University in Zvolen

T.G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen, Slovakia


Ing. Maroš Sedliak

Department of Forest Management and Geodesy, Faculty of Forestry, Technical University in Zvolen

T.G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen, Slovakia




198

ŤAHOVÉ VLASTNOSTI ŠPECIÁLNEHO LESNÉHO KOLESOVÉHO

TRAKTORA V LESNOM TERÉNE

TRACTION PROPERTIES OF SPECIAL FOREST WHEELED

TRACTOR IN THE TERRAIN

JURAJ MIKLEŠ, MILAN MIKLEŠ

Abstract

Traction properties are treated in special forest tractors used for wood skidding. The basic parameters traction

driving force overcoming the rolling resistance are described; these parameters are applicable only if the data on

wheel slip are given. Gradeability is given maximum angle of slope αmax, maximum load are determined using

the limiting criteria as follows: engine power, adhesion conditions, weight distribution and geometric design of

the tractor. This article also deals with problems of measuring the relationship between the traction force and

slippage, traction power, speed of work, of terrain vehicles – tractors, especially the instantaneous of these

quantities.

Key words: forest machinery, tractors, traction properties

Problematika ťahových vlastností je všeobecne známa a pomerne veľmi dobre

rozpracovaná u poľnohospodárskych traktorov. Aj keď špeciálny lesný traktor pracuje tieţ na

poddajnej podloţke, vyskytujú sa pri vyšetrovaní ťahových vlastností špecifiká, na ktoré je

v článku predovšetkým zameraná pozornosť. Pri rozbore sú vyšetrované hlavne moţnosti

ŠLKT (špeciálny lesný kolesový traktor) v lesnom teréne na základe jeho hmotnostno-

geometrických parametrov.

V rámci experimentu boli vykonané štandardné ťahové skúšky špeciálnych lesných

kolesových traktorov slovenskej výroby LKT-81 a LKT 120B (bezúväzkové pribliţovanie).

Ťahová charakteristika je veľmi účelná ako technický podklad pre koncepcie traktoru a jeho

konkrétnych zostáv. V rámci OECD pri skúšanie traktorov sa ťahové vlastnosti traktorov

merali na betónovej dráhe pri prostom ťahu. Preto by bolo idealistické povaţovať výsledky

určitej ťahovej skúšky za reprezentáciu vlastností traktorov v iných zostavách a na inom

povrchu.

1. ŤAHOVÉ VLASTNOSTI ŠLKT

Doteraz publikované práce z tejto oblasti sú zamerané na teoretický výpočet alebo

meranie ťahových vlastností prevaţne univerzálnych traktorov. Závislosť, ktorá

charakterizuje stroj (traktor) ako celok, od určitej podloţky je moţné jednoducho upraviť na

vzťah medzi hnacou (obvodovou) silou na samotnom hnacom ústrojenstve a medzi preklzom

a konečne na vzťah medzi súčiniteľom záberu (pomer hnacej sily k zaťaţeniu hnacieho

ústrojenstva-tiaţ) a preklzom. To všeobecne charakterizujú záberové schopnosti hnacieho

ústrojenstva bez ohľadu na stroj.

Definícia veličín

Skôr ako pristúpime k vyšetrovaniu ťahových vlastností ŠLKT definujeme niektoré

základné veličiny:

Fx - zloţka celkovej ťahovej sily, rovnobeţná s povrchom dráhy,

Hi - hnacia sila na i-tej (i = 1, 2 .....) náprave definovaná vzorom [4],

H - celková hnacia sila ŠLKT,

Ti - posuvná sila na i-tej náprave, sila prenášaná osou nápravy na rám,

Ri - celkový odpor valenia i-tej nápravy,

199

R - celkový odpor valenia ŠLKT,

G - celková tiaţ ŠLKT,

Zi - tlaková sila (normálová reakcia) jednej nápravy,

Fx/G - merná ťahová sila,

H/G - merná hnacia sila Cm,

Hi/Zi - súčiniteľ záberu i ,

Ti/Zi - súčiniteľ ťahu i ,

R/G, Ri/Zi - súčiniteľ valenia i, .

Vzťahy medzi definovanými veličinami sú tieto:

iiiiix HRTRTRFH (1)

iiiiii (2)

Preklz je definovaný dráhou, ktorú prejde hnacie koleso na určitej podloţke pri

otočení o jednu otáčku, bez hnacej sily (l0) a pri prenose hnacej sily (l):

0l

ll (3)

Hnacia sila na styčnej ploche hnacieho ústrojenstva a podloţky je vyvolaná hnacím

momentom. Práca tohoto momentu na jedno otočenie hnacieho kolesa s prihliadnutím na

mechanickú účinnosť hM2 kompenzuje prácu vnútorného odporu valenia pd Rr 2

a prácu hnacej sily Hrd 2 . Z podmienky rovnováhy vyplýva:

HrRrM dpdh 222

Pre veľkosť hnacej sily platí:

p

d

h Rr

MH

(4)

Celkový odpor valenia R sa u kolesa s pneumatikou skladá z vonkajšej Rt

a vnútornej Rp zloţky, ktoré vznikajú vplyvom špecifických strát vo vlastnom hnacom

ústrojenstve. Straty, ktoré sú však závislé od prenášaného hnacieho momentu, je treba zahrnúť

do mechanickej účinnosti hnacieho ústrojenstva .

Vo výpočtoch sa často pouţíva pribliţná definícia: hnacia sila H je pomer hnacieho

momentu Mh k účinnému (valivému) polomeru kolesa rd. Vnútorný odpor valenia sa pripočíta

k vonkajšiemu a tvorí s ním celkový odpor valenia.

Pri ťahových skúškach terénnych vozidiel, ktoré sa vykonávajú zásadne na rovine,

nemoţno dosiahnuť nulový preklz. Pri ťahovej skúške sa meria závislosť medzi ťahovou silou

Fx a relatívnym preklzom . Tento relatívny preklz sa potom prepočítava na (skutočný)

preklz . Hnacie kolesá meraného stroja majú pri nulové jazde preklz zodpovedajúci hnacej

sile H, ktorej veľkosť je rovná súčtu vonkajšieho odporu valenia hnacích kolies a celkového

trakčného odporu (vlečené kolesá). Táto metóda je pri meraní v teréne všeobecne platná pri

aplikácii na rôzne terénne vozidlá.

Skutočný preklz pri vyjadrení pomocou otáčok kolies n (s hnacou silou) a n0 (bez

hnacej sily) hnacieho kolesa na rovnakej dráhe s

00 nlnls

dosadením n

nll 0

0/ do rovnice (3) dostaneme

200

n

nn

n

n 001

(5)

Meraný stroj musí byť pred skúškou prehriaty. Ťaţné zariadenie s dynamografom

má pôsobiť pokiaľ moţno vodorovne. Ťahové vlastnosti terénneho vozidla alebo záberové

vlastnosti hnacieho mechanizmu sa obtiaţne definujú, čo komplikuje ich meranie. Sem patrí

hlavne preklz, polomer valenia, hnacia sila a odpor valenia.

2. ANALÝZA VYBRANÝCH VELIČÍN LESNÉHO TRAKTORA

Najprv budeme vyšetrovať svahovú dostupnosť danú uhlom svahu max , limitovanú

výkonom motora, pričom uvaţujeme s maximálnym točivým momentom motora Mmax.

Vtedy môţeme napísať:

maxmaxmax sincos1

Gr

iMd

p (6)

Kde:

amax - maximálny uhol sklonu svahu,

Mmax - maximálny točivý moment motora,

ip - celkový prevodový pomer prevodového ústrojenstva,

- celková mechanická účinnosť hnacieho ústrojenstva,

dr - účinný polomer hnacieho kolesa,

G - tiaţ traktora,

- súčiniteľ valenia.

Ak výraz dp riM /max vydelíme tiaţou traktora, dostaneme mernú hnaciu silu Cm

mmmC max,max, sincos (7)

Zo vzťahu (6) určíme uhol svahu max v ideálnych podmienkach; údaj však aj

napriek tomu poskytne obraz o svahovej dostupnosti traktora limitovanej výkonom motora

traktora:

1

1sin

1

1cos

2

2

1

2

2

1

max,

mmmm

m

CCCc (8)

Vzťah (7) sme dostali vyriešením kvadratickej rovnice. Na obr. 1 je vynesená

závislosť uhla svahu max od súčiniteľa odporu odvaľovania pri rôznych konštantných

hodnotách mernej hnacej sily Cm. Pri rozbore vzorca (7) musí byť výraz pod odmocninou

v čitateli: 012 mC . Z toho vyplýva, ţe veličina mernej hnacej sily 12 mC . Tým

dostávame vymedzenú oblasť hodnôt Cm, keď svahová dostupnosť traktora je limitovaná

výkonom motora (obr. 2).

201

Obr. 1 Svahová dostupnosť traktora limitovaná výkonom motora.

Obr. 2 Oblasť hodnôt Cm, keď svahová dostupnosť je limitovaná výkonom motora.

Ďalší prípad budeme vyšetrovať, keď svahová dostupnosť je limitovaná adhéziou

medzi podloţkou a traktorom. Vtedy môţeme napísať rovnicu:

aaa GG max,max,max, sincoscos (9)

kde: amax, - maximálny uhol svahu limitovaný adhéziou.

Riešením rovnice (8) dostaneme:

11

max,

tgtga (10)

kde: - súčiniteľ ťahu.

Na obr. 3 je vynesená závislosť uhla svahu amax, od súčiniteľa ťahu . Z grafu

vidieť, ţe (teoreticky) maximálny uhol limitovaný adhéznymi podmienkami je 45°.

V reálnych podmienkach pri priaznivých adhéznych podmienkach (lesná cesta hlinitá,

hlinitopiesčitá suchá) sa súčiniteľ ťahu pohybuje v intervale 0,6 – 0,7, z čoho potom vyplýva

uhol amax, = 30°- 35°, v nepriaznivých adhéznych podmienkach (lesná cesta hlinitá,

hlinitopiesčitá mokrá) .25205,04,0 max, a A konečne pre úplnosť, svahovú

dostupnosť (uhol pmax, ) určuje aj celkové hmotnostno-geometrické riešenie traktora (poloha

ťaţiska), to znamená, ţe pri svahu väčšom ako pmax, dôjde k prevráteniu traktora. Uhol

svahu pmax, pri statickom riešení dostaneme z rovnice:

pTp GhGl max,max,1 sincos (11)

T

ph

ltg 11

max,

(12)

kde:

l1 - vzdialenosť ťaţiska traktora od osi zadnej nápravy (vzdialenosť je v podstate zhodná

so vzdialenosťou k bodu okolo ktorého dochádza k preklápaniu traktora),

hT - výška ťaţiska traktora.

202

Pri určovaní uhla pmax, je, ako vidíme rozhodujúci pomer Th

l1 , ktorý sa pohybuje

u súčasných traktorov v rozmedzí 1,0 – 1,7 čo zodpovedá uhlu svahu 45°- 60°(obr. 4).

Obr. 3 Svahová dostupnosť traktor limitovaná adhéznymi podmienkami medzi

podloţkou a traktorom.

Obr. 4 Svahová dostupnosť limitovaná hmotnostno-geometrickým riešením traktora.

3. ROZBOR VZÁJOMNÉHO SILOVÉHO PÔSOBENIA LESNÝ TRAKTOR – KMENE

V tejto časti vykonáme analýzu silového pôsobenia na kmene a ŠLKT počas

operácie pribliţovania v polozávese. Najprv pristúpime k vyšetrovaniu silového pôsobenia na

zväzok kmeňov. Na obr. 5 je schéma silového pôsobenia na kmene pri pribliţovaní

v polozávese. Pri dĺţke kmeňov lL určíme polohu ťaţiska zväzku kmeňov pomocou súčiniteľa

ke (určenie pôsobiska sily Q). Potom z podmienky rovnováhy síl a momentov v rovine

môţeme odvodiť tieto rovnice:

0coscossin FRfR kk (13)

0sincossin QRfRF k (14)

cossinsincoscos FFQke (15)

Kde:

Q - tiaţ nákladu (kmeňov),

F - sila v lane navijaka traktor,

Rk - reakcia pôsobenia na zväzok kmeňov od podloţky,

- uhol sklonu svahu,

- uhol sklonu lana traktora voči horizontále,

- uhol sklonu kmeňov voči terénu,

f - súčiniteľ vlečného odporu kmeňov.

203

Obr. 5 Schéma silového pôsobenia na pribliţované kmene v polozávese ŠLKT

Z rovníc (12) a (13) určíme silu v lane F:

00 sincos

cossin

f

fQF

(16)

pritom 0 .

Úpravou rovníc (14) a (15) dostaneme uhol sklonu lana :

tg

ftg

tgfk

ktg e

e

1

1

11 (17)

Jednoduchou úpravou rovnice (15) môţeme určiť aj tiaţ pribliţovaných kmeňov

(náklad) Q, pri danej veľkosti sily v lane

sincos

sin 00

f

fFQ (18)

Z obr. 5 vidíme, ţe ak 0 , rovnice (12), (13) sa nemenia, ale musí platiť (aby

kmene boli na zemi):

cossinsincoscos FFQke (19)

Pre daný prípad určíme F aj z rovnice (15), resp. Q z rovnice (17), pritom však pre

silu v lane (ako vyplýva z nerovnosti (18) musí platiť ţe:

0sin

cos

QkF e (20)

4. VÝSLEDKY – EXPERIMENT

Ťahové skúšky traktora LKT 81

Traktor LKT 81 je určený na úväzkové pribliţovanie dreva. Na skúšky bol pouţitý

traktor vybavený radlicou a ochranným štítom. Pôsobisko ťahovej sily bolo v osi kladky

lanového kozlíka, smer pôsobenia sily k vodorovnej rovine bol 35°. Tabuľkové a grafické

spracovanie je v tab. 1 a na obr. 6. merané boli prvé 3 prevodové stupne. Pri meraniach boli

zapnuté pohony všetkých hydrogenerátorov.

204

Ťahové skúšky traktora na betónovom povrchu

Druh skúšobnej dráhy: betónová vozovka

Súčiniteľ valivého odporu: ψ = 0,025

Poloha ovládacej páky regulátora: plné otáčky motora

Palivo: motorová nafta letná podľa STN 65 6506

Olej – motorový: M5 AD

prevodový: PP 90

Výška ťaţného bodu: cca 1850 mm

Vzdialenosť od osi zadných kolies: 680 mm

Smer pôsobenia ťahovej sily: 35°

Hmotnosť traktora: 6890 kg

Vertikálna statická reakcia – predná náprava: 42,67 kN

zadná náprava: 24,92 kN

Rozmery pneumatík – predné 16,9/14 – 30 10 PR

zadné 16,9/14 – 30 10 PR

Tlak v pneumatikách – predných: 150 kPa

- zadných: 150 kPa

Tab. 1 Najväčší ťahový výkon

Prevodový

stupeň

Výkon

[kW]

Ťahová

sila [kN]

Rýchlosť

[m.s-1

]

Preklz

[%]

Merná

spotreba

paliva

[g.kwh-1

]

Atmosfer. podmienky

Teplota

vzduchu

[°C]

Relatívna

vlhkosť

[%]

Tlak

[kPa]

1 30 37,5 0,8 16 480 14,6 56 94,76

2 33,2 19,7 1,68 5 434 21,2 38 94,69

3 32,7 12,2 2,68 2,4 440 19,4 56 94,70

Výsledky ťahových skúšok na betónovej vozovke analogický charakter.

Ťahové skúšky traktora LKT 120 B

Traktor LKT 120 B je určený na bezúväzkové pribliţovanie dreva. Traktor bol vybavený

radlicou a klieštinami. Prevodové ústrojenstvo: hydrodynamický menič, štvorstupňová

prevodovka, hnacie nápravy so samosvorným diferenciálom. Pri meraniach boli vypnuté

nepotrebné pohony. Pôsobisko zaťaţovacej sily bolo zvolené v otočnom čape klieštin

(drapáku). Výsledky meraní sú v tab. 2 a na obr. 7.

Skúšky na betónovom povrchu

Pruh skúšobnej dráhy: betónová vozovka, súč. val. odporu ψ = 0,031

Poloha ovládacej páky regulátora: plné otáčky motora

Palivo: motorová nafta letná podľa STN 65 6506

Olej ÷ motorový: M5AD

- prevodový: PP 90

Výška ťaţného bodu: cca 2100 mm

Vzdialenosť od osi zadných kolies 1520 mm

Smer pôsobenia ťahovej sily: 320

Hmotnosť traktora: 10650 kg

Vertikálny statická reakcia – predná náprava: 62,78 kN

- zadná náprava: 41,69 kN

Tlak v pneumatikách – predných: 150 kPa

- zadných: 150 kPa

205

Obr.6 Ťahová charakteristika traktora LKT 81 Obr. O br. 7 Ťahová charakteristika traktora LKT 120 B na

betónovej vozovke na betónovej podloţke

Tab. 2 Najväčší ťahový výkon

Prevodový

stupeň

Výkon

[kW]

Ťaţná

sila [kN]

Rýchlosť

[m.s-1

]

Preklz

[%]

Merná

spotreba

paliva

[g.kwh-1

]

Atmosférické podmienky

Teplota

vzduchu

[°C]

Relatívna

vlhkosť

[%]

Tlak

[kPa]

1 40,2 49 0,82 12 14,4 80 95,4

2 44,1 25 1,76 5,5 18,1 55 95,4

3 43,2 12 3,6 3,2 18,1 55 95,4

ZÁVER

Skúšané lesnícke traktory majú niţšiu účinnosť ako poľnohospodárske traktory. To je

zrejme spôsobené pouţitím hydrostatických pohonov.

Vplyvom uchytenia ťahovej sily, ktoré zodpovedá podmienkam pri nasadení traktora

v prevádzke sa dosiahne menší preklz. Maximálna sila nie je limitovaná stopercentným

preklzom, ale riaditeľnosťou traktora.

LITERATÚRA

Grečenko, A., 1994.Vlastnosti terenních vozidel, VŠZ Praha, 1994, s. 115

Mikleš, M.; Holík, J.; Mikleš, J..2010. Projektovanie a výpočet lesných strojov, Technická

univerzita vo Zvolene, 2010, s. 200, ISBN 978-80-228-2096-7

Adresa autorov:

Ing. Juraj Mikleš, PhD., Prof. Ing. Milan Mikleš, DrSc.

Katedra lesnej a mobilnej techniky, Fakulta environmentálnej a výrobnej techniky,

Technická univerzita vo Zvolene

206

VYBRANÉ POSTUPY SPRACOVANIA NÁHODNÝCH ŤAŢIEB

SELECTED PROCEDURES FOR PROCESSING OF INCIDENTAL

FELLING

MAREK PAZDERA ,VLADO GOGLIA, PETER POLAKOVIČ

Abstract

The work deals the procedures for processing of the selected incidental felling, describes the security conditions

that must be followed in such cases. It further describes specific cases of individual situations, which occur most

frequently. Movies of examples are documented in a presentation on the CD medium.

Key words: the incidental felling, workflows, movies

Kľúčové slová: náhodná ťaţba, pracovné postupy, filmy

ÚVOD

Náhodné ťaţby predstavujú významný podiel ťaţieb na Slovensku, čo sa týka ich

plošného rozsahu, ale aj objemu. V roku 2009 činil tento objem 60,4 % objemu všetkých

ťaţieb (Zelená správa 2010). Vzhľadom na takéto mnoţstvo musíme pristupovať k ich

spracovaniu s osobitným prístupom, čo sa týka legislatívnych, ale aj ekologických,

ekonomických a technologických podmienok.

Príspevok je zameraný na vybrané pracovné postupy pri spracovaní náhodnej ťaţby,

pozostáva z prehľadu jednotlivých postupov spracovania náhodných ťaţieb a je doplnený ich

videosekvenciami, ktoré sa nachádzajú v prezentácii na priloţenom CD médiu.

PROBLEMATIKA

Pri náhodných ťaţbách bývajú kmene stromov spravidla spojené s koreňovou časťou,

ktorá je zo zeme vytrhnutá a tvorí tzv. koreňový koláč (obr. 1).

Obr. 1. Koreňový koláč

Pri spracovaní kalamity je potrebné vykonať fyzicky náročné a nebezpečné práce. Aby

bolo moţné drevo zachrániť, je spravidla nutné realizovať práce rýchlo, pritom však nesmie

byť ohrozená bezpečnosť tých, ktorí ich vykonávajú.

207

S prenosnou reťazovou pílou je treba pracovať tak, aby nedošlo k poškodeniu dreva

a predovšetkým aby bolo minimalizované nebezpečenstvo vzniku úrazu.

Spracovane vývratov vyţaduje veľké skúsenosti a dobrú a premyslenú organizáciu

práce. Práve z dôvodov obtiaţnosti a nebezpečnosti nemôţe byť v ţiadnom prípade

vykonávaná jednotlivcami. Moţnosť pouţitia strojov (aj jednoduchých) je veľkou výhodou.

Dobrá spolupráca medzi lesným robotníkom a obsluhou stroja je bezpodmienečne

nutná pokiaľ má byť zaistená bezpečnosť. Pokiaľ je to moţné, mal by stroj nasledovať

pracovníkov a v prípade potreby zasiahnuť.

Predpokladom pri spracovaní vývratov je dobré plánovanie a dokonalá znalosť

miestnych podmienok. Pracovať treba vţdy s prehľadom a sledovať ako práce prebiehajú.

Kaţdý piliar, ktorý spracúva vývraty má byť vybavený pretláčacou lopatkou, pílou,

rukavicami chrániacimi ruky pred trieskami, helmou s ochranou zraku a sluchu, opaskom

s hákom, meracím pásmom a noţnicami, lekárskym materiálom pre prvú pomoc, odevom so

signálnou farbou, nohavicami s ochranou proti porezaniu, topánkami s protišmykovou

podráţkou a vystuţenou špicou, klinom, obracákom zavesených stromov, druhou

výkonnejšou pílou, ak je porast väčšieho vzrastu.

Pri spracúvaní vývratu sa vţdy začína pracovať na strane tlaku a kmeň sa zabezpečí

proti rozštiepeniu spínačom kmeňov (obr. 2).

Obr. č. 2. Spínač kmeňov

Pri spracovaní skupiny vývratov (hromady, závaly alebo búdy) sa začína od

posledného pňa ku korunám stromov.

Pracovný proces môţeme rozdeliť do nasledujúcich častí:

• Pracovať v smere od okraja kalamitiska z vonkajšieho okraja do stredu

• Nikdy nevstupovať na spadnuté kmene ani medzi ne a udrţovať si voľnú ústupovú cestu

Z dôvodu bezpečnosti sa musí pracovať zhora dole a pritom postupovať podľa nasledujúcich

krokov:

1. naklonené a vyvrátené stromy

2. zlomené stromy

3. leţiace stromy

4. zlomy kmeňov (štompy)

208

Ak sa pracuje zhora dole, vyťahované sú najprv naklonené stromy, tieto sú

nebezpečné a preto sa začína nimi. Pri práci je nevyhnutné postupovať opatrne. Najprv je

potrebné urobiť rez v tvare písmena V (obr. 3). Je ţiaduce, aby sa linky písmena V navrchu

kríţili. Pre bezpečnosť je dôleţité, aby zvieraný uhol tvoril max. 90°, ostrejší uhol je ešte

výhodnejší.

Obr. č. 3. V-rez

Ak sa jedná o nadrozmerné kmene, alebo kmene s hrúbkou väčšou ako je technologická dĺţka

lišty odporúča sa postup zobrazený na obrázku (obr. 4).

Obr. č. 4. Postup vedenia jednotlivých rezov pri oddeľovaní koreňového koláča od kmeňa

Zlomené stromy, na ktorých ostali ešte zvyšky vetiev môţu byť nebezpečné.

Vyťahovat' stromy pred odvetvením nie je moţné. Vetvy musia byť najprv odrezané,

bezpečnosť je tu najdôleţitejšia, nesmie sa rezať cez ruku.

Zavesené stromy v blízkosti pracoviska môţu byť nebezpečné, treba dbať na to aby,

boli najprv uvoľnené.

Pri pílení je nutné postaviť sa na správnu stranu a rezať niekoľkými rezmi tak, aby

nedošlo k zovretiu píly v reze.

Ak sa jedná o leţiace a takmer padnuté stromy, predstavujú stromy leţiace cez ne

najväčšie nebezpečenstvo.

Najbezpečnejšie je odrezanie kmeňa nad koreňovým koláčom. Začína sa rezať

zospodu, na strane tlaku (obr. 5). Pri rezaní je treba pozorne sledovať rez. Na ňom je zavčasu

vidieť, či sa kmeň pohybuje a či nehrozí zovretie píly. Treba počítať s tým, ţe kmeň sa môţe

209

po odrezaní vymrštiť, preto si treba udrţovať ústupovú cestu. Pokiaľ hrozí nebezpečenstvo, ţe

by časť kmeňa s koreňom mohla padnúť dopredu, teda na piliara, treba rezať v dostatočnej

vzdialenosti od koreňového koláča, aby nedošlo k ohrozeniu piliara. Pokiaľ je k dispozícii

mechanizačný prostriedok, je vhodné urobiť rez vo väčšej vzdialenosti (dĺţka prvého výrezu

plus výška pňa) a prízemkovú časť spíliť aţ po postavení stromu mechanizačným

prostriedkom (obr. 6). V prípade, ţe nie je k dispozícii ţiadny stroj, je vţdy nutné viesť

priečny rez minimálne vo vzdialenosti rovnajúcej sa priemeru koreňového koláča, ktorý

zabraňuje, aby koreňový koláč padol dopredu. Po odrezaní vývratov sa majú koreňové koláče

vrátiť do pôvodnej polohy, najvhodnejšie lanom traktora. Nikdy sa nesmie z dôvodu

úspornosti ohroziť bezpečnosť.

Obr. č. 5. Vymedzenie ťahovej a tlakovej zóny Obr. č. 6. Postavenie koreňového koláča pomocou navijaka

Voľbu miesta a postupu priečneho delenia (rezu) treba robiť s ohľadom na pnutie v

kmeni. Ak je pnutie malé, stačí normálny protirez. Pri strednom pnutí je vhodný otvorený

protirez a pri silnom pnutí je najlepšie voliť metódu v tvare písmena V.

Nikdy sa nesmie pracovať bez uváţenia, posúdenia situácie, prácu je nevyhnutné vykonávať

v kľude, nič neriskovať. Neodmysliteľná je obhliadka pracoviska a naplánovanie práce,

postupovať z vonkajšej strany dovnútra a zhora dole.

Naklonené stromy alebo stromy s vonkajším nedorezom priečne deliť rezom v tvare

V. Leţiace stromy je vhodné krátiť priečnym rezom. Pri leţiacich stromoch treba určiť

správny postup a miesto s ohľadom na pnutie v kmeni (otvorený protirez, rez v tvare písmena

V).

ZÁVER

Podstatou príspevku je popis a následná demonštrácia vybraných postupov pri

spracovaní náhodných ťaţieb v podobe videoukáţok. Uvedené videoukáţky vznikli počas

riešenia projektu KEGA č. 3/6429/08 "Integrácia obsahu a štruktúry predmetov z oblasti

ergonómie, bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci v študijných programoch na LF a DF TU

Zvolen", práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe

zmluvy č. LPP-0420-09 Analýza bezpečnostných, zdravotných a hygienických rizík pri

spracovaní lesnej biomasy na energetické účely, Ministerstvom školstva Slovenskej republiky

v rámci riešenia grantu VEGA 1/0764/10- Výskum princípov a metód precízneho lesníctva a

COST Action FP 0902 Development and harmonization of new operational research and

assessment procedures for sustainable forest biomass supply.

POUŢITÁ LITERATÚRA

Moravčík, M. a kol., 2010. Správa o lesnom hospodárstve v Slovenskej republike 2010

(Zelená správa). Bratislava, MP SR a NLC-LVÚ Zvolen, 102 s.

210

Pazdera, M., 2009. E-learningový vzdelávací program pre kurzy obsluhy prenosných

reťazových píl, diplomová práca, 108 pp.

Suchomel, J., Belanová, K., Vlčková, M., Ivan, Ľ., 2008. Analýza pracovných úrazov v Lesoch

SR, š.p. TU Zvolen, 135 pp. ISBN 978-80-228-1979-4

Suchomel, J., Slančík, M., Gejdoš, M., 2006. Vzdelávací program obsluhy prenosnej reťazovej

píly v ťaţbe dreva [elektronický zdroj], Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene

Suchomel, J., Slančík, M., Gejdoš, M., 2010. Vzdelávací program rozvoja princípov

humanizácie a zásad bezpečnosti a ochrany zdravia v lesníctve I. [elektronický zdroj].

Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene

Suchomel, J., Slančík, M., Gejdoš, M., Pazdera, M., 2010. Vzdelávací program rozvoja

princípov humanizácie a zásad bezpečnosti a ochrany zdravia v lesníctve II.

[elektronický zdroj]. Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene

Adresa autorov:

Ing. Marek Pazdera, KLŤM, LF Technická univerzita Zvolen, [email protected]

Prof. dr. sc. dr. h. c. Vlado Goglia, Department of Forest Harvesting, Faculty of Forestry, University of Zagreb,

Croatia, [email protected]

PaedDr. Peter Polakovič, PhD., KPO, DF Technická univerzita Zvolen, [email protected]



http://alpha.tuzvo.sk/~krak/personal/chromek.htm


211

HODNOTENIE KOMBINOVANEJ TECHNOLÓGIE NA BÁZE

HARVESTERA KAISER S2 NASADENEJ PRI ODSTRAŇOVANÍ

PODKÔRNIKOVEJ KALAMITY

EVALUATION OF COMBINED TECHNOLOGY BASED ON THE

KAISER S2 HARVESTER DURING SANITATION OF BARK BEETLE

CAUSED SALVAGE FELLING

JOZEF SLUGEŇ

Abstract: The paper deals with performance evaluation of wheeled - walking harvester Kaiser S2, in mountains.

The harvester worked in terrain with slope of 70 % as a part of combined technology, which was used to process

the timber from incidental felling caused by the bark beetle. Time consumption of individual work operation and

for whole work cycles was recorded using camcorder. The paper presents results about correlation between

recorded time consumption and dimensions of felled trees. The contribution also evaluates negative impacts of

technology to forest soil. Pedocompaction was measured through penetration resistance. Finally, the results are

changed into practical suggestions which may decrease negative impacts of technology.

Key words: harvester Kaiser S2, combined technology, pedocompaction.

1. ÚVOD

Na Slovensku sa nachádza viac ako 50% zásob drevnej suroviny v porastoch so

sklonom väčším ako 41%. V týchto horských oblastiach musia v súčasnosti lesníci

a obhospodarovatelia lesov zápasiť s novodobým problémom, a to odumieraním smrečín.

Zvyčajne bývajú súvislé smrekové porasty prvotne poškodené abiotickými škodlivými

činiteľmi (vietor) a následne biotickými, podkôrnym hmyzom. Pri oneskorenom spracovaní

kalamity dochádza k jeho masívnemu premnoţeniu a expanzií aj do okolia, čoho následkom

je len ďalšie zväčšovanie výmery porastov postihnutých podkôrnikovou kalamitou. Táto

kritická situácia si vyţaduje urýchlené odstraňovanie kalamity. Na tento účel sú vhodné

a dobre sa osvedčili vysokovýkonné viacoperačné technológie na báze harvesterov alebo ich

kombinácie (FERENČÍK 2008). Konkrétne harvestery na kolesovo-kráčajúcom podvozku sú

schopné prekonávať veľké terénne nerovnosti, extrémne prekáţky alebo strţe vďaka svojej

špeciálnej konštrukcii. Dokáţu prekonávať aj svahy so sklonom väčším ako 100%

a v porovnaní s inými typmi harvesterov sa tieto stroje vyznačujú relatívne nízkou

hmotnosťou. No kaţdá ťaţbová technológia vplýva na ostávajúci porast aj negatívne, a to

poškodzovaním ostávajúceho porastu, podrastu a porastovej pôdy. Hlavne poškodenie

na ostávajúcom poraste, ako je oder koreňových nábehov a spodnej časti kmeňa, môţe

spôsobiť infekciu drevokaznými hubami a tým vznik hniloby, čo má za následok okrem

zníţenia kvality drevnej hmoty aj ďalšie oslabenie porastu pred abiotickými vplyvmi. Pri

poškodení pôdy sa okrem erózie prihliada hlavne na jej zhutnenie, čím dôjde k zníţeniu

kapilárnej schopnosti, z čoho vyplýva hrozba následného vzniku vodnej erózie a strate na

prírastku drevnej hmoty.

Cieľom príspevku je zisťovanie výkonnosti kombinovanej technológie na báze

harvestera Kaiser S2 a hodnotenie negatívnych aspektov práce harvestera na porastovú pôdu.

2. MATERIÁL A METÓDY

Vlastné merania sa uskutočnili v pohorí Nízke Tatry, LHC Demänová, v poraste 819.

Vykonávalo sa tu odstraňovanie následkov podkôrnikovej kalamity za pomoci prenosnej

reťazovej píly (PRP), harvestera Kaiser S2 a špeciálneho lesníckeho kolesového ťahača

212

(ŠLKT 81T) s pouţitím metódy surových kmeňov. Taxačné charakteristiky porastu z údajov

z LHP sú v tab. 1.

Tab. 1 Taxačné charakteristiky porastu 819

Drevina Zastúpenie Výška

(m)

Hrúbka

(cm) Objem (m

3) Bonita Zásoba m

3 (1ha) Zásoba celkom (m

3)

SM 50 18 27 0,41 24 173 1072

JD 30 15 25 0,34 20 73 454

BK 20 18 28 0,48 24 68 423

Vek porastu bol 105 rokov, priemerný sklon dosahoval 70%. Pôda bola miestami

skalnatá, terénny typ 10, nadmorská výška 980 – 1020 m.n.m..

2.1 Zisťovanie výkonnosti kombinovanej technológie

Výkonnosť technológie sa zisťovala za pomoci metódy videochronometráţe

a vyhotovený videozáznam sa následne ďalej spracovával v kancelárskych podmienkach.

Jednotlivé pracovné úkony sa evidovali s presnosťou na päť stotín minúty a na ich celkové

vyhodnotenie sa vyuţila regresná a korelačná analýza.

Pri práci harvestera sa merali nasledovné pracovné úkony:

tÁ121 – prejazd harvestera po poraste [m, min],

tÁ122 – nastavenie polohy hydraulického manipulátora [min],

tÁ123 – spiľovanie [min],

tÁ124 – odvetvovanie [min],

tÁ125 – iné práce hydraulického manipulátora [min],

tÁ126 – iné práce harvestera [min],

T´ – prestávky, ostatné [min].

Pri určovaní spotreby času na jednotlivé pracovné operácie zohrával dôleţitú úlohu tzv.

deliaci bod, ktorý nám určoval koniec pracovného úkonu.

Pracovná zmena trvala štandardne 8 hodín. Spiľovanie hrubších stromov bolo

motomanuálne s PRP, odvetvovanie stromov harvesterom, ktorý zároveň koncentroval

vyrobené surové kmene pre ŠLKT. Spílené stromy, ktoré sa nenachádzali v pracovnom

priestore hydraulického manipulátora (dosah 8 m), si harvester priblíţil prostredníctvom

navijaka umiestneného v prednej časti stroja (obr. 1). Pribliţovanie vyrobených kmeňov

zabezpečovalo ŠLKT úväzkovým spôsobom na odvozné miesto. Harvester o hmotnosti 10 ton

bol vybavený harvesterovou hlavicou Woody 50 (obr. 2), ktorá umoţňuje spiľovanie kmeňov

do max. hrúbky v mieste rezu 55 cm.

Na výpočet ceny 1 m3 vyrobeného dreva na odvoznom mieste (OM) sme vyuţili údaje

od prevádzkovateľa stroja Salatín s.r.o. o skutočne vynaloţených nákladoch na jednotlivé

pracovné činnosti. Vzhľadom na to, ţe sa jednalo o kombinovanú technológiu, výsledná cena

sa vypočítala ako súčet nákladov na spiľovanie prostredníctvom PRP, prácu harvestera

a sústreďovanie ŠLKT 81T.

213

Obr. 1 Navijak na harvesteri Kaiser S2 Obr. 2 Harvesterová hlavica Woody 50

2.2 Zisťovanie negatívnych dopadov na porastovú pôdu

Výskumné plochy na zisťovanie poškodenia pôdy mali tvar štvorca o rozmeroch

20 × 20 m (obr. 3) a vytyčovali sa aţ po skončení práce harvestera.

Obr. 3 Tvar výskumnej plochy Obr. 4 Miesta poškodenia na kmeni

Merania zhutnenia pôdy prostredníctvom statickej penetrácie penetrometrom

„Pentrologer Set“ (obr. 4) od firmy Ejkelkamp sa vykonávali na výskumných plochách

v koľajach, pod podperou stroja a aj na neporušenej pôde v ostávajúcom poraste (kontrolné

merania). Pri meraniach bol pouţitý z titulu vyššej skeletnatosti kuţeľ s plochou 1 cm2

a uhlom 60°.

3. VÝSLEDKY A DISKUSIA

Na dosiahnuté výsledky mali nezanedbateľný vplyv extrémne výrobno-technické

podmienky, v ktorých sa vykonávalo odstraňovanie kalamity. Pri práci bolo potrebné

predovšetkým klásť dôraz na bezpečnosť a ochranu zdravia pri práci, najmä z titulu zloţitého

a strmého terénu.

3.1. Výkonnosť kombinovanej technológie

Harvester sa v poraste pri odstraňovaní kalamity pohyboval po spádnici, no podľa

potreby (vývraty, skalné bralá) vybočoval zo svojej trasy. Jeho zlý technický stav

(opotrebované hydraulické hadice), spôsoboval časté prerušovanie pracovných úkonov a tým

následné zniţovanie výkonnosti. Dôleţitý bol aj vplyv piliara s PRP, ktorý do značnej miery

ovplyvňoval priemerný čas spiľovania stromov. Pohyboval sa na úrovni 2,13 min.. Priemerná

denná výkonnosť sa pohybovala na úrovni 35 m³. Iní autori napr. SCHÖTTLE et al. (1997),

214

uvádzajú výkonnosť pásových harvesterov v strmých svahoch pri priemernej objemovosti

0,70 m³ na úrovni 20,5 m³.h-1

, čo je pri 8 hodinovej pracovnej zmene 164 m3.

Štruktúra pracovných operácií harvestera je znázornená na obr. 5. Poskytuje nám

informácie o percentuálnom podiele jednotlivých pracovných úkonoch stroja, na základe čoho

môţeme objektívne zhodnotiť efektivitu práce a rozsah neproduktívnych prestojov. Najväčší

podiel spotreby času zo všetkých pracovných úkonov tvorilo odvetvovanie (36 %).

Obr. 5 Štruktúra pracovných operácií harvestera Obr. 6 Štruktúra prac. úkonov po započítaní času PRP

Najniţší podiel tvorilo spiľovanie (6 %). Tento výsledok je spôsobený najmä tým, ţe

išlo o kombinovanú technológiu, kde podstatnú časť spiľovania vykonávala PRP. Autori

TAJBOŠ – MESSINGEROVÁ (2010), ktorí robili výskum v ihličnatom prebierkovom poraste

s harvesterom John Deere 770D, dospeli k nasledovnej štruktúre pracovných úkonov:

manipulácia 45 %, prejazdy 26 %, prestávky 17%, spiľovanie 12 %. Zistené rozdiely oproti

našim výsledkom sú spôsobené najmä odlišnosťou technológií a podmienok, v ktorých stroj

pracoval. V našom prípade totiţ stroj nevykonával výrobu sortimentov. Na obr. 6 je

znázornená štruktúra pracovných úkonov harvestera spolu so započítaním času spiľovania

PRP. Štruktúra grafu je v tomto prípade výrazne pozmenená. Najdlhšie trvajúcim pracovným

úkonom bolo spiľovanie (55 %), ktoré tak tvorí viac neţ polovicu pracovného času

potrebného na vyrobenie jedného kusa surového kmeňa.

Vzájomným zisťovaním korelačných závislostí medzi dĺţkou trvania jednotlivých

pracovných úkonov a dendrometrickými veličinami stromov sme zistili štatisticky významné

závislosti medzi časom spiľovania a časom odvetvovania stromu od jeho objemu (obr. 7, 8).

Obr. 7 Závislosť času spiľovania od objemu kmeňa Obr. 8 Závislosť času odvetvovania od objemu kmeňa

V prípade závislosti času spiľovania od objemu kmeňa (obr. 7) sa hodnota

korelačného koeficienta pohybuje na úrovni R = 0,8861, čo je relatívne tesná závislosť.

Priebeh hodnôt ovplyvňuje do značnej miery stúpajúca objemovosť kmeňa. Koeficient

determinácie sa pohybuje na úrovni R² = 0,7852, z čoho nám vyplýva, ţe 79 % závislého

znaku (t.j. čas spiľovania) ovplyvňuje znak nezávislý (t.j. objem kmeňa). Priebeh hodnôt má

logickú postupnosť (so stúpajúcou objemovosťou narastá aj hodnota času spiľovania).

spiľovanie

6%

odvetvovanie

36%

iné HM

10%

iné

10%

prestávky

11%

prejazd

11%nastavenie HM

16%

prejazd

5%

spiľovanie

55%

nastavenie HM

8%

prestávky

5%iné

5%iné HM

5%

odvetvovanie

17%

y = 0,2626x + 0,1418

R = 0,8861

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Objem kmeňa (m3)

Čas s

piľ

ovan

ia (

min

)

y = 0,239x + 0,1333

R = 0,6886

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 1 2 3 4 5

Objem kmeňa (m 3)

Čas o

dvetv

ovan

ia (

min

)

215

Na základe zistených hodnôt môţeme povedať, ţe medzi časom odvetvovania

a objemom kmeňov (obr. 8) existuje priemerná závislosť, nadobúdajúca hodnoty korelačného

koeficienta na úrovni R = 0,6886. Oproti predchádzajúcemu grafu je o niečo niţšia, čo je

spôsobené najmä tým, ţe so stúpajúcim objemom kmeňov, narastá aj problém s ich

odvetvovaním a manipuláciou.

Logicky významná sa prejavila aj tesná závislosť medzi časom prejazdu harvestera

a dĺţkou prejazdu v metroch v poraste počas práce. Stroj bol vybavený protišmykovými

reťazami na všetkých štyroch kolesách, pri presune často vyuţíval pomoc hydraulického

manipulátora, ktorý je na konci vybavený špeciálnou podpernou pätkou, ktorá je dobre

viditeľná na obr. 2. Vo všeobecnosti však môţeme povedať, ţe čas presunu aj na kratšie

vzdialenosti je v prípade týchto strojov o niečo vyšší ako pri kolesových typoch. Tieto

rozdiely vyplývajú na jednej strane z konštrukčnej charakteristiky stroja, na strane druhej

z náročnosti terénnych podmienok, v ktorých stroj pracoval.

Pri hodnotení nákladovosti technológie sa zohľadňovala náročnosť terénnych

a výrobných podmienok. Skutočný priemerný objem ťaţených kmeňov na základe zisteného

empirického materiálu sa pohybovala na úrovni 1,25 m³.kmeň-1

. Priemerná vzdialenosť

sústreďovania sa pohybovala na úrovni 400 m.

Tab. 2 Základné cenové kalkulácie pri objemovosti kmeňov 1,00 m³ a viac

Pracovná operácia Kalkulovaná cena €.m-³

Spiľovanie prostredníctvom PRP (stromová metóda) 1,21

Harvester (spiľovanie, odvetvovanie celých kmeňov) 9,76

Sústreďovanie kmeňov ŠLKT 81T 3,81

Celková cena kombinovanej technológie 14,78

Kalkulovaná cena kombinovanej technológie (tab. 2) dosahuje relatívne priaznivú

hodnotu (14,78,- €.m-3

). Tento jav je spôsobený tým, ţe dodávateľ prác pracoval vo svojich

porastoch so svojimi strojmi, ktoré uţ boli po odpisovej dobe. V prípade dodávateľských

sluţieb pre iné subjekty, by bola táto cena určite vyššia. V porovnaní s inými autormi, napr.

SCHÖTTLE et al. (1997) uvádza nákladovosť pásového harvestera IMPEX 1650 T

„Königstiger“ pri objeme stredného kmeňa 0,70 m³ na úrovni 7,82,- €.m-³, pričom nám vyšla

o 1,94,- €.m-³ vyššia hodnota. Podobne aj WEIXLER et al. (1999) uvádza nákladovosť

pásového harvestera Neuson 11002 HV pri sklone 40 % a objeme stredného kmeňa 0,30 m³

na úrovni 4,45,- €.m-³. Oproti nami kalkulovanej cene tu vznikajú určité rozdiely spôsobené

najmä odlišnosťou pouţitých strojov a prírodných a porastových podmienok. TAJBOŠ –

MESSINGEROVÁ (2010) zistili priame náklady na výrobu 1 m3 dreva harvesterom na OM pri

priemernom objeme ťaţených kmeňov 1,00 m3 a viac a pri sústreďovaní hore svahom 14,84,-

€.m-3

. Tento údaj je podobný nami kalkulovanej cene na OM dosiahnutej kombinovanou

technológiou, pričom so stúpajúcim objemom kmeňov, klesá aj hodnota nákladov na ťaţbový

proces.

3.2. Zhutnenie porastovej pôdy

Pri meraní zhutnenia pôdy statickou penetráciou bola meraná aj jej vlhkosť

vlhkomerom „ThetaProbe“, pretoţe táto má najvýraznejší vplyv na jej odolnosť voči

utláčaniu. Stúpajúca vlhkosť je príčinou zniţujúcej sa odolnosti pôdy proti jej stlačeniu.

Kritický obsah vlhkosti pôdy je od 39,0 do 49,0% (RAAB, 1999). Pri spracovaní nameraných

údajov pre vyhodnotenie penetračného odporu sme brali do úvahy iba hodnoty v rozsahu od 0

do 15 cm so stúpaním hodnôt po 1 cm. Príčinou nemoţnosti merania vo väčších hĺbkach bolo

veľmi skeletnaté podloţie. Pre koľaj, podperu a porast boli vykonané 3 série po 20 meraní.

Ďalej bola závislosť odporu pôdy od hĺbky merania a vlhkosti podrobená viacrozmernej

regresnej a korelačnej analýze (obr. 9), ktorá potvrdila závislosť odporu pôdy od hĺbky

216

a vlhkosti. Na odpor pôdy ma výraznejší vplyv hĺbka a potom vlhkosť. Hĺbka aj vlhkosť

ovplyvňujú variabilitu závislého znaku, čiţe odpor pôdy. Čím sú hodnoty vyššie, zväčšuje sa

aj odpor pôdy.

3 2,8 2,6 2,4 2,2 2

Obr. 9 Penetračný odpor v závislosti od hĺbky a vlhkosti Obr. 10 Priemerné hodnoty penetračného odporu

Na obr. 10 je zobrazený priebeh penetračného odporu pre všetky tri merané miesta.

K najvýraznejšiemu zhutneniu vo všetkých hĺbkach došlo pod podperou stroja. Penetračný

odpor na kontrolných miestach v poraste dosahoval od hĺbky 3 cm vyššie hodnoty, neţ

penetračný odpor v koľaji. Tento zaujímavý jav môţe byť spôsobený vyššou skeletnatosťou

pôdy, stabilizáciou stroja v poraste cez podperné pätky ako aj jeho netradičným spôsobom

pohybu. V porovnaní s údajmi, ktoré uvádza FERENČÍK (2009), sú nami namerané údaje

vyššie, no napr. DVOŘÁK (2008) zistil maximálnu hodnotu aţ 3,4 MPa v koľaji a 3,1 MPa

v poraste. Uvedený autori ale vykonávali merania aţ do hĺbky 25 – 40 (52) cm.

4. ZÁVER

Dôleţitou informáciou o vhodnosti nasadenia konkrétnej technológie je jej výkonnosť.

Kombinovaná technológia na báze harvestera Kaiser S2, PRP a ŠLKT dosiahla pri strednom

objeme ťaţených kmeňov dennú výkonnosť iba 35 m3. Stroje boli nasadené v extrémnych

výrobno-technických podmienkach, čo sa odzrkadlilo v porovnaní s údajmi iných autorov na

relatívne podpriemernej výkonnosti. Väčší dôraz neţ na výkonnosť, tu bol kladený na BOZP.

Obhospodarovateľ lesa tu úspešne vyuţil vlastné prostriedky, ktoré aj napriek nie dobrému

technickému stavu dokázali „vyprodukovať“ priaznivú cenu za m3 dreva na odvoznom

mieste. Pokiaľ by bol nútený pre spracovanie kalamity vyuţiť dodávateľským spôsobom

napríklad podľa nás vhodnejšie lanové dopravné zariadenie, došlo by aj ku navýšeniu ceny za

m3 vyrobeného dreva. Výsledné poškodenie porastovej pôdy jej zhutnením by bolo ale určite

menšie. V našom poraste dochádzalo ku najväčšiemu zhutneniu pod stabilizačnou podperou

harvestera. Toto poškodenie je ale iba pomiestne a nehrozí pri ňom zvýšené riziko pôdnej

erózie. Utláčanie pôdy kolesami v koľajach na linke je v porovnaní so zhutnením v okolitom

neporušenom poraste irelevantné.

Na základe zistených výsledkov by sme by sme navrhovali:

- pouţívať pri tomto harvesteri iný typ stabilizačnej podpery, ktorá má iné konštrukčné

riešenie a nevytvára taký vysoký tlak na pôdu,

- zohľadňovať klimatické podmienky, konkrétne mnoţstvo spadnutých zráţok za posledné

dni, čo má prostredníctvom vlhkosti pôdy najvýraznejší vplyv na zhutňovanie pôdy,

- prednostne vyuţívať vlastné prostriedky za účelom zniţovania nákladov vynaloţených na

pouţitú technológiu,

Zh

utn

en

ie M

Pa

Hĺbka

Porast

Koľaj

Podpera

217

- v rámci dôslednej technologickej prípravy nezabúdať na vhodnú časovú a výkonnostnú

synchronizáciu mechanizačných prostriedkov, obzvlášť pri kombinovaných

technológiách.

„Táto publikácia vznikla vďaka podpore v rámci operačného programu Výskum a vývoj pre

projekt: Centrum excelentnosti: Adaptívne lesné ekosystémy, ITMS: 26220120006,

spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.“

LITERATÚRA

Dvořák, J., 2004: Harvestorové technologie a podmínky pro jejich nasazení v lesním

hospodářství. In: Harvestorové technologie v lesním hospodářství v rámci programu

SAPARD, Svoboda n. Úpou: SOU ve Svobodě n. Ú., s. 25 – 37.

Dvořák, J., 2008: Mechanické poškodenie a zhutňení pudy při nasadzení harvesterových

technológií na kalamitních plochách, Integrované ťaţbovo-dopravné technológie,

Zvolen. s 25-32. ISBN 978-80-228-1916-9

Ferenčík, M., 2008: Objektivizácia výrobno-technických parametrov pre vyuţitie

integrovaných technológií ťaţby dreva na Slovensku, Dizertačná práca. TU vo Zvolene,

116 s.

Raab, S. 1999: Arbeitsverfahren für die Pflege in der Fichte. Bericht aus der LWF Nr. 20,

Freising,86 S.

Schöttle, R.; Pfeil, C.; Sauter, F., 1997: Vollmechanisierte Holzernte am Steilhang,

Raupenharvester „Impex 1650 T Königstiger“ - Forwarder „Valmet 860“ -

Kurzstreckenseilkran „Ritter KSK“. Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-

Württemberg, Versuchsbericht Nr. 2

Tajboš, J., Messingerová, V., 2010: Štruktúra a spracovanie drevnej hmoty z prebierok

ihličnatých porastov v horských podmienkach Slovenska. In Integrovaná logistika pri

produkcii a vyuţití biomasy. Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene, 2010. ISBN

978-80-228-2148-3, s 175-181

Weixler, H.; Feller, S.; Hamberger, J. 1999: Der Raupen-Harvester Neuson 11002 HV -

Leistung, Kosten, Pfleglichkeit. Abschlußbericht, Bayerische Landesanstalt für Wald

und Forstwirtschaft und Lehrstuhl für Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte

Informatik, 37 S.

Kontaktná adresa:

Ing. Jozef Slugeň, PhD.,

Technická univerzita vo Zvolene, Lesnícka fakulta,

T. G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen,

Slovenská republika,


tel. +421 455206262


218

MOŢNOSTI VYUŢITIA LETECKÉHO LASEROVÉHO SKENOVANIA

PRE POTREBY PRECÍZNEHO LESNÍCTVA

USING POSSIBILITIES OF AEREIAL LASER SCANNING FOR

PRECISE FORESTRY

RÓBERT SMREČEK

Abstract:

Airborne laser scanning is a remote sensing technique which is originally designed to measure the topography of

the Earth's surface. The airborne laser scanning can be used also in precision forestry for retrieval of tree

parameters. For retrieval of vegetation parameters the most common procedure is to calculate digital terrain

model, forma a digital surface model and calculate a normalized digital surface to represent the height of the

vegetation. So derived vegetation height model can be used as input for further vegetation analysis. Many

authors see the possibility of using airborne laser scanning in forestry inventories and retrieval of forest

characteristics. The paper will focus on possibility of using airborne laser scanning in precision forestry.

Key words: forestry, LiDAR, diameter, height

1. ÚVOD

Cenová dostupnosť hi-tech technológií umoţnila ich nasadenie v oblastiach, kde to

teraz pre ich cenovú nedostupnosť nebolo moţné. Ich nasadenie umoţňuje zvýšiť efektivitu

práce a takisto prináša aj nové informácie. Jednou z týchto technológií je aj letecké laserové

skenovanie, ktoré má obrovský potenciál vyuţitia aj v lesníctve. Nedielnou súčasťou definícií

precízneho lesníctva je aj vyuţívanie hi-tech technológií. Podľa WARKOTSCHA (2006)

precízne lesníctvo vyuţíva hi-tech snímacie a analytické nástroje na podporu stanovištne

závislých ekonomických, environmentálnych a trvale udrţateľných rozhodnutí v lesníctve.

Vyuţitie údajov z leteckého laserového skenovania v precíznom lesníctve uvádzajú aj ďalší

autori (BARE 2003, TAYLOR a kol. 2000, TAYLOR a kol. 2006). Výhodou údajov získaných

pomocou leteckého laserového skenovania je vysoká miera automatizácie spracovania. Takto

je moţné získať podrobnejšie informácie z väčších území, ktoré by pri získavaní klasickými

metódami boli časovo náročnejšie. Vyuţitiu leteckého laserového skenovania pre lesnícku

inventúru sa venovalo viacero autorov (WACK a kol. 2003, ANDERSEN a BREIDENBACH 2007,

KORPELA a kol. 2007).

V praxi a v literatúre sa stretávame s pojmom LiDAR. LiDAR je technológiu

leteckého laserového skenovania. Skratka pochádza z anglického Light Detection and

Ranging. Prvý „full waveform“ LiDAR skener bol skonštruovaný uţ v roku 1980 a komerčne

sa pouţíva od roku 2004, jednalo sa o LiteMapper – 5600 (HUG a kol. 2004). Vyuţívanie

leteckého laserového skenovania začalo uţ v roku 1970, išlo o presné určovanie prevýšenia

terénu (LILLESAND a kol. 2008). Dáta boli získavané len pod lietadlom v smere letu a kvôli

vysokým nákladom nebola táto technológia vhodná na získavanie údajov na veľkých

územiach. Jednou z prvých úspešných aplikácií bolo presné zisťovanie hĺbky vody.

LiDAR sa vyuţíva na mapovanie terénu a následné odvodenie digitálneho modelu

reliéfu (DMR) a digitálneho modelu terénu (DMT). V porovnaní s radarovými systémami

a fotogrametriou poskytuje najvyššiu presnosť mapovania terénu. Môţe sa pouţiť na

mapovanie porastových štruktúr ako aj mapovanie nízkej vegetácie. Na odstránenie šumu

a tvorbu DMR a DMT sa vyuţívajú rôzne techniky filtrovania. Na trhu existuje viacero

programov na spracovanie LiDAR-ových dát, napr. SCOP++, NGATE, QT Modeler,

LAStools a pod. Aj napriek silným nástrojom filtrovania, neustále bude asi 1 % bodov zle

219

klasifikovaných (DTMaster 2009). Tieto body je potrebné preklasifikovať zmenou

parametrov filtrovania alebo manuálne pomocou ďalších nástrojov a produktov.

2. LiDAR V LESNÍCTVE

Najväčšia pozornosť pri získavaní lesných parametrov pomocou LiDAR-u bola

venovaná výške. Môţe sa zisťovať výška pre porast alebo po segmentácii bodového mraku

pre jednotlivé stromy. Z dát je moţné získať priemernú, maximálnu výšku, výšku stromu,

výšku nasadenia koruny a pod.

Smerodajnú odchýlku 1,49 m, čo predstavuje 7,6 % z výšky stromov na skúmanej

ploche dosiahli NÆSSET a ØKLAND (2002) pri určovaní výšky v poraste smreka obyčajného

(Picea abies (L.) Karst.). Smerodajnú odchýlku 1,8 m dosiahli COOPS a kol. (2007)

v zmiešanom poraste duglasky tisolistej (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) a jedľovca

rôznolistého (Tsuga heterophylla (Raf.) Sarg.). Pri určovaní výšky jednotlivých stromov

v porastoch s prevahou buka lesného (Fagus sylvatica L.) a smreka obyčajného (Picea abies

(L.) Karst.) dosiahol HEURICH (2008) priemernú odchýlku medzi výškou z LIDAR-u

a meraniami v teréne -0,54 m.

Väčšina autorov uvádza podhodnotenie výšky získanej z LiDAR-ových dát. Toto

podhodnotenie je spôsobené rozmiestnením laserových impulzov na korunách stromov. Na

väčšine korunách sa impulz neodrazí od terminálu. V niektorých prípadoch môţe dôjsť

k nadhodnoteniu výšky. V týchto prípadoch dochádza k odrazeniu impulzov od blízkych

vyšších stromov (LIM a kol. 2001, FARID a kol. 2006).

Hrúbku stromov je potrebné odvodzovať pomocou rôznych modelov. PERSSON a kol.

(2002) dosiahli vo svojej práci strednú kvadratickú chybu pre d1,3 3,8 cm. HEURICH (2008)

dosiahol strednú kvadratickú chybu v rozmedzí od 4,6 do 5,9 cm a v prípade práce autorov

ANDERSON a kol. (2008) bola priemerná stredná kvadratická chyba 2,86 cm, najlepší výsledok

bol pre jedľovec kanadský (Tsuga canadensis (Bong.) Carr.) 1,93 cm. Na výpočet hrúbky d1,3

pouţil DEAN a kol. (2009) rovnicu:

d hBLC

hM

kde hBLC je výška po nasadenie koruny, kde výškou nasadenia nebol prvý ţivý konár,

ale začiatok koruny a hM je mediánová výška koruny, ktorá bola v rámci terénnych meraní

určená ako stredový bod medzi výškou najvyššieho stromu na skusnej ploche a minimálnou

výškou nasadenia koruny korunovej vrstvy na ploche.

3. EXPERIMENTÁLNY MATERIÁL

Laserové letecké skenovanie prebehlo na ploche cca 52 km2 na území odštepného

závodu Roţňava, lesná správa Betliar. Skenovanie prebehlo v septembri 2009 leteckým

laserovým skenerom Leica ALS 50-II. Dáta boli poskytnuté firmou Geodis Slovakia, s.r.o.

Spracovanie prebehlo v prostredí SCOP++ od firmy INPHO. Na filtrovanie bol pouţitý

algoritmus „hierarchic robust filtering“ určený na filtrovanie LiDAR-ových dát.

4. ODVODENIE DMR A DMT

DMR a DMT sú odvodené pomocou algoritmu „hierarchic robust filtering“, ktorý je

určený na filtrovanie LiDAR-ových dát. Filtrovanie prebieha v postupných krokoch pomocou

modulov „eliminate buildings“, „thin out“, „sort out“, „interpolate“, „filter“. Odvodenie

DMR nevyţaduje stanovenie náročnej stratégie. Pomocou jednotlivých krokov sa eliminuje

šum a definuje sa tolerancia pre pripojenie bodov k povrchu. Odvodený DMR je na Obr. 1.

220

Odvodenie DMT vyţaduje stanovenie stratégie, ktorá by dokázala eliminovať budovy

a tieţ vegetáciu. Na eliminovanie budov slúţi samostatný modul „eliminate buildings“.

V prípade vegetácie je potrebné mať body na úrovni terénu v poraste. Tieto body vzniknú

prienikom laserových impulzov cez vegetačný kryt. Úspešnosť a presnosť výsledného DMT

závisí od počtu týchto bodov a tieţ od nastavenia parametrov jednotlivých modulov.

Odvodený DMT je na Obr. 2.

Obr. 1: Odvodený DMR Obr. 2: Odvodený DMT

Na základe potreby bodov na úrovni terénu v prípade odvodenia DMT pod porastom

je vhodné skenovať územie počas vegetačného kľudu, kedy prenikne viacej laserových

impulzov na úroveň terénu. Pre odvodenie DMR je vhodnejšie vegetačné obdobie, nakoľko

viacej laserových impulzov sa odrazí od korún stromov a nízkej vegetácie. V prípade

opadavých drevín je táto skutočnosť významnejšia ako pre neopadavé dreviny. Skenovanie

DMR vo vegetačnom období platí najmä pre určovanie výšky vegetačného krytu (WAGNER

a kol. 2004).

5. URČENIE VÝŠKY OBJEKTOV NAD ÚROVŇOU TERÉNU

Pre určenie výšky objektov nad úrovňou terénu, napr. výšku porastu, je potrebné

odčítať DMT od DMR. Ako bolo spomenuté vyššie, pre lepšie výsledky je vhodné pouţiť

DMT z obdobia vegetačného kľudu a DMR z vegetačného obdobia. Výsledkom bude

normalizovaný digitálny model reliéfu (nDMR). Hodnoty buniek reprezentujú výšku objektov

nad úrovňou terénu (Obr. 3).

6. ZÁVER

Kvalita DMT odvodených z dát leteckého laserového skenovania je veľmi vysoká.

Kvalita závisí od mnoţstva laserových impulzov na jednotku plochy (m2). Problematické je

odvodenie DMT pod porastom, v tomto prípade je kvalita závislá od mnoţstva laserových

impulzov, ktoré prenikli cez korunovú klenbu.

Kvalitne spracované dáta z leteckého laserového skenovania umoţňujú odvodenie

mnoţstva parametrov o teréne, vegetácii, zástavbe a pod. Z porastových veličín je moţné

odvodiť výšku, výšku nasadenia koruny, zápoj a pod. Pomocou modelov a výpočtov sa

následne odvodí hrúbka, objem, zásoba a pod. V prípade dostatočnej hustoty bodov sa tieto

charakteristiky môţu odvodiť pre jednotlivé stromy. Takéto spracovanie je výpočtovo

náročnejšie.

Letecké laserové skenovanie môţe nahradiť niektoré doterajšie postupy zisťovania

informácií o lese. Výhodou je vysoká miera automatizácie a moţnosť získania informácií o

lese na veľkých územiach za pomerne krátky čas. Potenciál vyuţitia leteckého laserového

skenovania na lesnícke inventúry bol prezentovaný vo viacerých prácach (ZIEGLER a kol.

221

2000, WACK a kol. 2003, ANDERSEN a BREINDENBACH 2007, KORPELA a kol. 2007). Prvé

lesnícke inventúry pomocou s vyuţitím leteckého laserového skenovania boli vo Fínsku

vykonané uţ v roku 1999.

Obr. 3: Normalizovaný digitálny model reliéfu

Poďakovanie

Poďakovanie firme Geodis Slovakia, s.r.o. za poskytnutie dát z leteckého laserového skenovania. Príspevok

vznikol na základe výskumu riešeného v projekte Vedeckej grantovej agentúry Ministerstva školstva, vedy,

výskumu a športu SR a Slovenskej akadémie vied 1/0764/10 (VEGA): Výskum princípov a metód precízneho

lesníctva.

LITERATÚRA

Andersen, H.-E., Breindenbach, J. 2007: Statistical Properties of Mean Stand Biomas

Estimators in a LIDAR-based Double Sampling Forest Survey Design. In: International

Society for Photogrammetry and Remote Sensing, Volume XXXVI, Part 3/W52, Laser

Scanning 2007 and SilviLaser 2007, s. 8 – 13, ISSN 1682-1777.

Anderson, J. E., Plourde, L. C., Martin, M. E., Braswell, B. H., Smith, M.-L., Dubayah, R. O.,

Hfton, M. A., Blair, J. B., 2008. Integrating waveform lidar with hyperspectral imagery

for inventory of a northern temperate forest. In: Remote Sensing of Environment,

Volume 112, Issue 4, s. 1856-1870, ISSN 0034-4257.

Bare, B., B. (2003). Opening remarks and welcome to the first international precision forestry

symposium. In: Proceedings of the second international precision forestry symposium,

Seattle, Washington, 15 – 17 June 2003, s. 1 – 2.

Coops, N. C., Hilker, T., Wulder, M. A., St-Onge, B., Newnham, G., Siggins, A., Trofymow, J.

A., 2007. Estimating canopy structure of Douglas-fir forest stands from discrete-return

LiDAR. In: Trees - Structures and Function, Volume 21, Number 3, s. 295 - 310, ISSN

0931-1890.

Dean, T. J., Cao, Q. V., Roberts, S. D., Evans, D. L., 2009. Measuring heights to crown base

and crown median with LiDAR in mature, even-aged lobolly pine stand. In: Forest

Ecology and Management, Volume 257, Issue 1, s. 126-133, ISSN 0378-1127.

DTMaster Manual for Version 5.2 and higher (2009). INPHO GmbH, Stuttgart.

Farid, A., Goodrich, D. C., Sorooshian, S., 2006. Using airborne lidar to discern age classes

of cottonwood trees in a riparian area. In: Western Journal of Applied Forestry, Volume

21, Issue 3, s. 149-158, ISSN 0885-6095.

222

Heurich, M. (2008). Automatic recognition and measurement of single trees based on data

from airborne laser scanning over the richly structured natural forests of the Bavarian

Forest National Park. In: Forest Ecology and Managent, Volume 255, Issue 7, s. 2416-

2433, ISSN 0378-1127.

Hug, C., Ullrich, A. and Grimm, A. 2004: Litemapper-5600 - A Waveform-Digitizing LIDAR

Terrain and Vegetation Mapping System. In: ISPRS Laser-Scanners for Forest and

Landscape Assessment, Vol. 36, Frieburg, Germany, 2004, ISSN 1682-

1750. [online], [január 2008]. In:

<http://www.isprs.org/commission8/workshop_laser_forest/HUG.pdf>

Korpela, I., Dahlin, B., Schäfer, H., Bruun, E., Haapaniemi, F., Honkasalo, J., Ilvesniemi S.,

Kuutti, V., Linkosalmi, M., Mustonen, J., Salo, M., Suomi, O., Virtanen, H. 2007:

Single-tree forest inventory using LIDAR and aerial images for 3D treetop positioning,

species recognition, height and crown width estimation. In: International Society for

Photogrammetry and Remote Sensing, Volume XXXVI, Part 3/W52, Laser Scanning

2007 and SilviLaser 2007, s. 227 – 233, ISSN 1682-1777.

Lillesand, M. T., Kiefer, W. R., Chipman, W. J., 2008. Remote sensing and image

interpretation. 6th edition, John Wiley & Sons, Hoboken, 756 s., ISBN 978-0-470-

05245-7.

Lim, K., Treitz, P. Groot, A., St-Onge,B., 2001. Estimation of individual tree heights using

LIDAR remote sensing. In: Proceedings of the 23 rd Annual Canadian Symposium on

Remote Sensing, 20-24 August 2001, Quebec, s. 243-250.

Nӕsset, E., Økland, T., 2002. Estimating tree height and tree crown properties using airborne

scanning laser in a boreal nature reserve. In: Remote Sensing of Environment, Volume

79, Issue 1, s. 105-115, ISSN 0034-4257.

Persson, Å., Holmgren, J., Söderman, U., 2002. Detecting and measuring individual trees

using an airborne laser scanner. In: Photogrammetric Engineering and Remote Sensing,

Volume 68, Number 9, s. 925-932.

Taylor, E., S., McDonald, P. T., Fulton P., J., Shaw, N., J., Corley, W., F., Brodbeck, J., C.

(2006). Precision forestry in the Southeast U. S. In: Precision forestry in plantations,

seminatural and natural forests, International Precision ForestrySymposium, March 5–

10 2006, Stellenbosch University, Stellenbosch, South Africa, ISBN 0-7972-1121-7. 18

s. [online], [marec 2011]. URL <

http://academic.sun.ac.za/forestry/pf2006/iufro2006.html>

Taylor, E., S., Veal, W., M., Grift, E., T., McDonald, T., P., Corley, W., F. (2000). Precision

forestry: operational tactics for today and tomorrow. 2000. 6 s.

[online], [marec 2011]. URL

<http://www.eng.auburn.edu/department/an/research/ForestEngineering/PrecisionForest

ry/S_Taylor_COFE.pdf>

Wack, R., Schardt, M., Barrucho, L., Lohr, U., Oliveira, T. 2003: Forest inventory for

eucalyptus plantations based on airborne laserscanner data. In: International Society for

Photogrammetry and Remote Sensing, Volume XXXIV, Part 3/W13, 3D reconstruction

from airborne laserscanner and InSAR data, Dresden, ISSN 1682-

1750. [online], [január 2008]. In:

<http://www.isprs.org/commission3/wg3/workshop_laserscanning>

Wagner, W., Eberhöfer, C., Hollaus, M., Summer, G. (2004). Robust Filtering of Airborne

Laser-Scanner Data for Vegetation Analysis. In: International Archieves of

Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol XXXVI, Part

8/W2, ISSN 1682-1750.

Warkotsch, W. (2006). Precision forestry today and tomorrow. In: Precision Forestry in

Plantations, Semi-Natural and Natural Forests. Power point presentation in the

223

International Precision ForestrySymposium, March 5–10 2006, Stellenbosch University,

Stellenbosch, South Africa, ISBN 0-7972-1121-7. [online], [marec 2011]. URL

<http://academic.sun.ac.za/forestry/pf2006/iufro2006.html>

Ziegler, M., Schradt, M., Konrad, H. 2000: Einsatzungmöglichkeiten von Laserscannerdaten

für die Forstinventur – Laserscanning for forest inventur. In: Aplikácia dieľkového

prieskumu Zeme v lesníctve, III. Medzinárodné sympózium, Lesnícka fakulta, TU vo

Zvolene, s. 57 – 64, ISBN 80-968494-0-9.

Adresa autora:

Ing. Róbert Smreček, PhD.

Katedra hospodárskej úpravy lesov a geodézie

Lesnícka fakulta, Technická univerzita vo Zvolene,

T.G. Masaryka 24,960 53 Zvolen


224

PROJEKT NA SPRACOVANIE KALAMITY NA PRÍKLADE

VYSOKÝCH TATIER

PROJECT FOR PROCESSING OF WOOD FROM WINDFALL BASED

ON VYSOKÉ TATRY

JOZEF SUCHOMEL, MILOŠ GEJDOŠ, JÁN TUČEK, MARTIN SLANČÍK, KATARÍNA BELANOVÁ

Abstract

This paper reports the details of a project, which was executed in relation to the wind calamity in the High Tatras

in the end of 2004. Composite authors had compiled a number of related projects within the framework of

complex processing of the calamity, preventing of forest fires and insect infestation and the post elimination of

the wind calamity consequences in the affected area. There is a more detailed explanation of the project of the

calamity processing. This project consists of an open system of information, criteria, principles and priorities for

the choice of an optimal wood harvesting and transport technology alternative for the calamity processing or the

designation of areas without human intervention. Apart from the alternative design of optimal or substitutive

harvesting and transport technology for the processing of the calamity wood and the prioritizing of certain

localities in order to minimize negative outcomes of the calamity, the project also suggests system measures that

can be applied in all areas of Slovakia.

Keywords: wind calamities, calamity processing, wood harvesting and transport technologies

1. ÚVOD

Dňa 19. novembra 2004 v čase medzi 1500 a 2000 hodinou územie SR zasiahla

veterná smršť s najväčším negatívnym dopadom na lesné ekosystémy v regiónoch Horehronie

(okresy Brezno, Banská Bystrica, Zvolen), Kysuce (okresy Čadca, Kysucké Nové Mesto),

Orava (okresy Námestovo, Tvrdošín), Spiš (okresy Spišská Nová Ves, Gelnica, Levoča),

Gemer (Roţňava, Revúca) a Tatry (okresy Poprad, Keţmarok, Liptovský Mikuláš, Spišská

Magura, Stará Ľubovňa, osobitne lesný pôdny fond na území Tatranského národného parku).

Sila vetra dosahovala v nárazoch rýchlosť takmer 200 km.h-1. Víchrica zanechala po sebe

kalamitu, ktorá postihla lesy na území o celkovej rozlohe takmer 330 tis. ha. Celkový objem

dreva zo zlomených alebo vyvrátených stromov, ktoré zasiahla kalamita, predstavoval objem

cca 4,7 mil. m3 dreva. Na lesných pozemkoch vo vlastníctve štátu bolo zničených 3,75 mil.

m3 a vo vlastníctve neštátnych subjektov lesného hospodárstva predstavoval rozsah kalamity

0,95 mil. m3.

V zmysle ZÁKONA č. 100/1977 Zb., v znení neskorších predpisov, v prípade

mimoriadnych okolností a nepredvídaných škôd v lesoch (veterné a snehové kalamity,

premnoţenie škodcov, nebezpečenstvo vzniku lesných poţiarov v období sucha a pod.) sú

uţívatelia lesov povinní neodkladne urobiť opatrenia na ich odvrátenie a odstránenie

následkov škôd.

Ak odhadnutý objem dreva z náhodnej ťaţby počas platnosti lesného hospodárskeho

plánu presiahne 20 % zásoby dielca alebo ak vznikne holina s výmerou viac ako 0,5 hektára,

obhospodarovateľ lesa ohlási túto skutočnosť do siedmych dní odo dňa, keď zistil, ţe k nim

došlo, najneskôr však do 30 dní od ich vzniku, orgánu štátnej správy lesného hospodárstva, v

chránených územiach so štvrtým a piatym stupňom ochrany tieţ orgánu štátnej správy

ochrany prírody a krajiny.

Ak je náhodná ťaţba v rozsahu, na ktorej vykonanie do šiestich mesiacov od jej

vzniku obhospodarovateľ lesa nemá sily a prostriedky, vypracuje návrh harmonogramu

(projektu) na jej vykonanie a predloţí ho orgánu štátnej správy lesného hospodárstva na

schválenie. Odvolanie proti rozhodnutiu o schválení harmonogramu (projektu) náhodnej

ťaţby nemá odkladný účinok.

225

Na území TANAP bolo kalamitou postihnutých cca 12 600 ha lesných ekosystémov a

objem kalamitného dreva bol odhadnutý na 2,5 mil. m3. V pôsobnosti MP SR a ním

zriadených a zaloţených organizácií boli vykonané opatrenia na zvládnutie zabezpečovacích

prác, na ktorých sa zúčastňujú vlastníci, správcovia a uţívatelia postihnutých lesov. Cieľom

tohto príspevku je popísať tvorbu projektu na spracovanie kalamity z roku 2004 vo Vysokých

Tatrách.

2. ZÁSADY TVORBY PROJEKTOV NA SPRACOVANIE KALAMITY

Základom pre postup spracovania náhodnej ťaţby, v prípade ak je náhodná ťaţba v

rozsahu, na ktorej vykonanie do šiestich mesiacov od jej vzniku obhospodarovateľ lesa nemá

sily a prostriedky, je v zmysle zákona 100/1977 Zb. „Projekt spracovania náhodnej ťažby“.

Mal by pozostávať z organizačnej, technologickej, biologickej a ekonomickej časti. Jeho

hlavnými cieľmi sú predovšetkým:

spresniť rozsah a povahu poškodenia lesných porastov,

zhodnotiť porastové, ekologické a technologické podmienky v postihnutom území,

navrhnúť vhodné technologické postupy spracovania dreva z postihnutých porastov,

navrhnúť časový harmonogram spracovania kalamity,

navrhnúť spôsob merania, evidencie dreva, logistiky dodávok,

stanoviť zásady prideľovania pracovísk bezpečnosti práce a preberania výsledkov,

definovať širšie väzby a súvislosti v oblasti trhu s drevom, a odbytom, súčinnosti

s neštátnymi subjektmi a štátnou správou,

rešpektovanie poţiadaviek Štátnej ochrany prírody – dosiahnuť kompromis,

navrhnúť organizačné, technické, ekonomické opatrenia pre úspešnú realizáciu projektu

spracovania náhodnej ťaţby.

Ako prvé je v projekte potrebné vypracovať zásady pre tvorbu pracovných polí

s ohľadom na: stupeň ochrany prírody, časovú naliehavosť spracovania kalamity, moţné

riziká ohrozenia ţivota a zdravia, vznik náhodných ţivelných pohrôm (záplavy, poţiare),

ročné obdobie, potenciálne nebezpečenstvo, vek porastov, drevinové zloţenie porastov, sklon

svahov a priechodnosť terénu.

Druhým krokom je návrh ťaţbovo-dopravných technológií na základe všeobecných zásad

eliminácie zdravotných a bezpečnostných rizík, environmentálnych aspektov a ekonomických

aspektov.

2. PROJEKT NA SPRACOVANIE KALAMITY VO VYSOKÝCH TATRÁCH Z 19.

11. 2004

Rozhodnutím ministra zo dňa 30. 11. 2004 bolo určené spracovať 3 projekty – projekt

spracovania kalamitného dreva, projekt revitalizácie územia a projekt ochrany lesov.

Následne boli vypracované 4 projekty:

Projekt na spracovanie kalamity vo Vysokých Tatrách zo dňa 19. 11. 2004 (SUCHOMEL,

a kol.,2004).

Projekt revitalizácie lesných spoločenstiev na území Vysokých Tatier postihnutom

vetrovou kalamitou zo dňa 19. 11. 2004 (JANKOVIČ a kol., 2005).

Projekt protipoţiarnej ochrany na území Vysokých Tatier po vetrovej kalamite (HLAVÁČ

a kol.,2005).

Projekt ochrany lesa (ZÚBRIK a kol. 2005).

226

Keďţe, čo do rozsahu, bolo najviac vetrovou kalamitou postihnuté územie

Tatranského národného parku (tabuľka 1), bolo nutnosťou čo najrýchlejšie vypracovať projekt

na spracovanie kalamitnej hmoty, pričom beţné postupy a plánovanie sťaţovala hlavne

skutočnosť výskytu chránených území a ochranných pásiem.

Projekt na spracovanie kalamity bol koncipovaný tak, aby predstavoval otvorený systém

informácií, kritérií, zásad a priorít na voľbu optimálneho variantu ťaţbovo-dopravnej

technológie pre spracovanie kalamity, resp. určenie lokalít bez zásahu.

Tabuľka 1 Rozsah objemu kalamity na území TANAP-u (Suchomel, a kol. 2004)

Ochranný

obvod

Sústredená kalamita Roztrúsená

kalamita

Kalamita

spolu

(m3) Vývraty

(m3)

Zlomy

(m3)

Vývraty

(m3)

Zlomy

(m3)

Podbanské 48694 20869 9188 5250 84001

Štrbské Pleso 78779 34870 18726 9685 142060

Vyšné Hágy 374956 111567 42556 11502 540581

D. Smokovec 397281 351338 28377 6756 783752

T. Lomnica 172870 259305 34574 35654 502403

K. Ţľaby 204398 146775 31530 19570 402273

ŠL TANAPu 1276978 924724 164951 88417 2455070

3.1 Materiály a údaje pouţité pre vypracovanie projektu

Základom pre lokalizáciu a rozsah poškodenia lesných porastov bolo letecké

snímkovanie z vrtuľníka, snímky boli prekryté digitálnou lesníckou mapou. Určenie rozsahu

kalamity v ŠL TANAP vychádzalo z určenia plochy JPRL (porastov), objemu dreva v JPRL.

Na základe prekrytia snímok boli určené plochy sústredenej a rozptýlenej kalamity. Následne

bol určený objem kalamity z informačnej vrstvy jednotiek priestorového rozdelenia lesov

s databázou popisov a hospodárskych opatrení. Tieto zistenia boli dopĺňané, resp.

konfrontované so zisteniami pracovníkov ochranných obvodov ŠL TANAP.

Určenie druhu a stupňa poškodenia dreva v JPRL bolo spresnené terénnym zisťovaním

a konzultáciou s pracovníkmi ochranných obvodov ŠL TANAP..

Ďalšie vstupné údaje boli získané z digitálnej základnej lesníckej mapy, pričom išlo najmä o

informačné vrstvy:

jednotiek priestorového rozdelenia lesov s databázou popisov a hospodárskych opatrení,

organizačného členenia územia na lesnícke obvody,

rastrového digitálneho modelu reliéfu terénu (primárne výšky s odvodenými hodnotami

sklonu terénu),

vodných tokov, ciest,

lesných typov,

členenie územia z hľadiska ochrany prírody podľa zákona č. 543/2002 Z.z., vrátane

výskytu lokalít chránených – NATURA, DAPHNE.

Ako nové boli vytvorené informačné vrstvy:

hraníc zón so sústredenou a rozptýlenou kalamitou,

pracovných polí,

odvozných miest a kumulačných plôch.

227

3.2 Postup, metódy a faktory vplývajúce na spracovanie údajov

Ako prvá sa vypracovala definícia pracovných polí s ohľadom na: stupeň ochrany

prírody, časovú naliehavosť spracovania kalamity, ročné obdobie, potenciálne

nebezpečenstvo, vek porastov, drevinové zloţenie porastov, sklon svahov a priechodnosť

terénu.

S ohľadom na tieto faktory bolo vymedzených 97 pracovných blokov s optimálnym

a náhradným spôsobom spracovania kalamity.

Druhým krokom bol návrh ťaţbovo-dopravných technológií na základe všeobecných

zásad eliminácie zdravotných a bezpečnostných rizík, environmentálnych aspektov

a ekonomických aspektov.

Zdravotné a bezpečnostné riziká

Pri návrhu ťaţbových technológií je potrebné sa z tohto pohľadu prioritne orientovať

na technické prostriedky a postupy, s cieľom minimalizovať riziká na zdraví a ţivote

obyvateľov regiónu a pracovníkov, ktorí sa podieľajú na spracovaní kalamity a prednostne

realizovať opatrenia na zabránenie vzniku povodní, poškodení ciest, ţelezníc, mostov

a ďalších objektov, pričom treba preferovať technické, technologické a pracovné postupy,

ktoré efektívne zníţia riziko následnej kalamity podkôrneho a drevokazného hmyzu, riziko

vzniku poţiarov a znehodnotenia zdrojov pitnej vody.

Environmentálne aspekty

Pri navrhovaní a realizácii opatrení bolo pri týchto aspektoch potrebné vychádzať z

aktuálneho právneho stavu chránených území (3., 4. a 5. stupeň ochrany prírody a krajiny

v zmysle zákona č. 543/2002 Z.z.). Nutné bolo rešpektovanie stupňa ochrany prírody lokalít

zahrnutých do siete NATURA 2000. Jednotlivé opatrenia a ich realizáciu bolo potrebné

navrhovať a zabezpečovať v súlade s rozhodnutím príslušného orgánu štátnej správy

ţivotného prostredia, pričom osobitná pozornosť bola venovaná zamokreným a podmáčaným

územiam vyšpecifikovaných Štátnou ochranou prírody.

Ekonomické aspekty

Prednostne bolo potrebné ako prvú spracovať kalamitnú hmotu v rubných porastoch,

kde je predpoklad maximálneho zhodnotenia dreva, v rámci nich sa bolo potrebné orientovať

predovšetkým na tie, ktoré tvoria súčasť génových základní, určených na získavanie

semenného materiálu v súlade so zákonom č. 217/2004 Z.z., a kde je pred a počas spracovania

kalamity predpoklad získania zdrojov kvalitného semena.

Dôleţitým aspektom bol taktieţ podkôrny hmyz, preto bolo dôleţité prednostne spracovať

kalamitu v oblastiach so silným výskytom podkôrneho hmyzu.

Z hľadiska maximálnej moţnej produkcie piliarskych výrezov sa malo uprednostňovať

spracovanie vývratov.

Dôleţité bolo aj maximálne moţné vyuţívanie integrovaných lanových systémov a

harvesterovej technológie predovšetkým na lokalitách s prevládajúcou pôdo-ochrannou

funkciou a v dosahu na existujúcu lesnú cestnú sieť, pričom sa mali maximálne uplatňovať

integrované lanové systémy (lanovka – procesor, pri uplatňovaní stromovej metódy aj

štiepkovač).

Pri výbere optimálneho variantu ťaţbovo – dopravnej technológie bola orientácia na

ekologicky vhodné prostriedky, ktoré zároveň majú vysokú výkonnosť, dokáţu pracovať

v zloţitých výrobnotechnických podmienkach (vrstva snehu do 0,5 m (1,5 m) a teploty do -

20°C). Mimoriadnu dôleţitosť v týchto prípadoch má aj rýchly postup spracovania kalamity,

čím sa zníţi riziko znehodnotenia dreva, urýchli kolobeh finančných prostriedkov, vytvoria sa

zdroje pre ochranu, obnovu a revitalizáciu poškodeného územia, atď.

228

V určených JPRL, kde bolo rozhodnuté ponechať kalamitnú hmotu „in situ“, je

v prípade listnatých drevín odporúčané ponechať drevnú hmotu bez zásahu, v prípade

ihličnatých drevín, kde je riziko premnoţenia podkôrneho hmyzu, je nutné jej spracovanie

(spíliť, odvetviť a odkôrniť) a ponechanie na mieste.

V odôvodnených prípadoch (strţe, drobné vodné toky a neprístupné lokality) bolo

navrhnuté vyuţitie sústreďovania dreva leteckou technikou (stromová metóda).

3.3 Harmonogram spracovania kalamity

V rámci Tatranského národného parku bolo teda vymedzených 97 pracovných blokov

s konkrétnym návrhom optimálneho a náhradného variantu realizácie spracovania kalamity.

Následne bol navrhnutý harmonogram spracovania kalamity a rozdelenie veľkosti objemov

spracovania na jednotlivé technológie (tabuľka 2).

Tabuľka 2 Harmonogram spracovania kalamity v zmysle projektu na spracovanie kalamity z r. 2004 vo V.

Tatrách (SUCHOMEL a kol., 2004)

∑ŠL TANAP celkom m3 2 455 070 m

3

v roku 2005 – 1 759 274 m3

v roku 2006 – 695 796 m3

2005 2006

Harvester – celkom 1 112 981 m3 823 538 m

3 303 443 m

3

Lanovka – celkom 572 716 m3 465 430 m

3 107 286 m

3

UKT, LKT – celkom 712 686 m3 427 619 m

3 285 067 m

3

Vrtuľník – celkom 13 682 m3 13 682 m

3

Bez zásahu – celkom 20 579 m3 20 579 m

3

Asanácia – celkom 8426 m3 8 426 m

3

3.4 Varianty ťaţbovo-dopravných technológií (TVDT)

Jednotlivé varianty ťaţbovo-dopravných technológií (TVDT) pre kaţdý z 97

pracovných blokov boli navrhované v tejto štruktúre:

Optimálny variant ťaţbovo-dopravnej technológie (TVDT) – návrh v najvyššej miere

zodpovedal ekologickým poţiadavkám a výrobnotechnickým podmienkam (VTP) v danom

bloku;

Náhradný variant TVDT - z dôvodov nedostatočnej dodávateľskej kapacity bolo prípustné

menej vhodné, ale reálne moţné riešenie – variant TVDT, resp. 2. variant bolo moţné

uplatniť v určitých VTP (napr. priaznivé klimatické podmienky);

Reálny variant 1 – vychádzal z najvyššieho moţného počtu pouţitých lesníckych lanoviek a

harvestrov odvodeného expertným odhadom z ponúk dodávateľov k 18. 12. 2004;

Reálny variant 2 – mal oproti variantu 1 zníţený počet lesníckych lanoviek so zvýšením

podielu TVDT na báze harvestrov a čiastočne tieţ TVDT na báze traktorov; vychádzalo sa

z toho, ţe disponibilné počty lesníckych lanoviek (najmä integrovaných lesníckych lanoviek)

boli oveľa niţšie ako bola ich optimálna potreba (variant 1);

Reálny variant 3 – mal oproti variantu 2 zníţený počet TVDT na báze lesníckych lanoviek a

harvestrov so zvýšením podielu TVDT na báze traktorov.

Prehľad jednotlivých variantov TVDT a ich podielov na spracovaní kalamity je

uvedený v tabuľke 3.

229

Tabuľka 3 Navrhnuté varianty TVDT (SUCHOMEL a kol., 2004)

Rok Variant lanovky harvestory traktory vrtuľník

bez

zá

sah

u

asa

no

va

ť

spo

lu

2005

Optimálny

celkom m3 465430 823538 427619 13682 20579 8426 1759274

dni 20233 6587 16446 55

počet strojov 68 22 55 1

Náhradný

celkom m3 334871 347328 958330 89740 20579 8426 1759274

dni 14559 2780 36857 359

počet strojov 49 10 123 3

2006

Optimálny

celkom m3 107286 303443 285067 0 0 0 695796

dni 4665 2428 10964 0

počet strojov 15 8 37

Náhradný

celkom m3 139047 44316 512433 0 0 0 695796

dni 6046 355 19709 0

počet strojov 19 2 66

Spolu

Optimálny celkom m

3 572716 1126981 712686 13682 20579 8426 2455070

dni 24898 9015 27410 55

Náhradný celkom m

3 473918 391644 1470763 89740 20579 8426 2455070

dni 20605 3135 56566 359

Spracovanie kalamity optimálnym variantom predstavovalo vyššie priame náklady na

realizáciu spracovania kalamity, ale prinášalo so sebou celý rad výhod:

niţšie riziko ohrozenia ţivota a zdravia pracovníkov,

ekologickú vhodnosť variantu TVDT a niţší rozsah škôd,

rýchlejšie spracovanie a zhodnotenie dreva,

niţšie riziko následnej hmyzovej kalamity a poţiarov,

vyššiu ekonomickú efektívnosť.

Potrebné počty prostriedkov v jednotlivých variantoch sa vypočítali z mnoţstva

kalamitného dreva v konkrétnom bloku a výkonnosti prostriedkov. Výpočet výkonnosti

prostriedkov vychádza z priemernej ročnej výkonnosti prostriedkov podľa typov

v obnovných (rubných) ťaţbách zníţenej o 30 % na prácu v kalamite, počtu dní práce za rok:

300 dní práce v roku 2005 z toho dôvodu, ţe predovšetkým integrované lesnícke lanovky,

harvestre a procesory neboli k dispozícii hneď na začiatku roka, pretoţe kontrakty na prácu

s nimi sa z dôvodu ich vysokej ceny a výkonnosti uzatvárali najmenej na dobu troch

mesiacov;

330 dní práce v roku 2006;

Pri harvestroch sa uvaţovalo s prácou 1,5 zmeny za deň.

V zmysle navrhnutých technológií boli navrhnuté aj zásady výberu mechanizačných

prostriedkov na spracovanie kalamity.

Pri ťaţbe kalamitného dreva odporúčame maximálne uplatňovať stromovú metódu ťaţby.

Technológia motomanuálna (JMP): pouţívanie biologicky rýchlo odbúrateľných

mazacích olejov, na prepravu PHM pouţívanie bandasiek, ktoré vylúčia únik

a vyparovanie do ovzdušia.

Technológia strojová integrovaná lanovka, kombinácia lanovka + procesor, resp.

harvester: pouţívanie strojov, ktorých vek nepresiahol dobu odpisovania, v hydraulických

systémoch pouţívanie výlučne biologicky odbúrateľných tlakových médií, na málo

únosných podloţiach (rašeliniská, mokré humózne pôdy, vlhké pôdy a podmáčané pôdy)

pouţívanie kolopásových alebo pásových podvozkov, v sklonoch nad 40 % na únosných

230

podloţiach pouţívanie výlučne špeciálnych horských harvestrov a harvestrov na

kráčajúcom podvozku a uprednostňovať stroje s pouţívaním bionafty a alternatívnych

biologicky odbúrateľných univerzálnych motorovo – prevodových olejov.

V sústreďovaní dreva:

Sústreďovanie univerzálnymi kolesovými traktormi (UKT): pouţívať len stroje, vek

ktorých nepresahuje dobu odpisovania, v hydraulických systémoch pouţívanie výlučne

biologicky odbúrateľných tlakových médií, uprednostňovať UKT s diaľkovo ovládanými

navijakmi na zvýšenie moţnosti usmerňovania pohybu nákladu pri jeho vyťahovaní

z porastu, uprednostňovať stroje s pouţívaním bionafty a alternatívnych biologicky

odbúrateľných univerzálnych motorovo – prevodových olejov, na máloúnosných

podloţiach (rašeliniská, mokré humózne pôdy, vlhké pôdy a podmáčané pôdy)

uprednostňovať stroje s flotačnými pneumatikami, so zníţeným tlakom na podloţie,

kolopásové, pásové.

Sústreďovanie špeciálnymi lesníckymi kolesovými traktormi (ŠLKT): pouţívať stroje,

vek ktorých nepresahuje dobu odpisovania, uprednostnenie ŠLKT s diaľkovo ovládanými

navijakmi na zvýšenie moţnosti usmerňovania pohybu nákladu pri jeho vyťahovaní

z porastu, uprednostňovať stroje s pouţívaním bionafty a alternatívnych biologicky

odbúrateľných univerzálnych motorovo – prevodových olejov, na máloúnosných

podloţiach (rašelinická, mokré humózne pôdy, vlhké pôdy a podmáčané pôdy)

uprednostňovať stroje s flotačnými pneumatikami so zníţeným tlakom na podloţie.

Sústreďovanie dreva lesníckymi lanovkami (LL): pri špeciálnych lesníckych lanovkách,

lanovkách na traktorovom aj na automobilovom podvozku pouţívanie strojov, vek

ktorých nepresahuje dobu odpisovania, uprednostňovať LL s diaľkovým ovládaním

vozíka aj zapínačom z porastu, uprednostňovať integrované LL na sústreďovanie stromov

a ich spracovanie integrovaným procesorom na odvoznom mieste, v terénoch so

zvýšeným rizikom vodnej erózie uprednostňovať LL so sústreďovaním dreva v plnom

závese, pri LL na báze kolesových traktorov aj nákladných automobilov uprednostňovať

stroje s pouţívaním bionafty a alternatívnych biologicky odbúrateľných univerzálnych

motorovo – prevodových olejov, uprednostňovať LL s pouţívaním biologicky

odbúrateľných tlakových médií v hydraulických systémoch.

V odvoze dreva

Vývoz dreva vývoznými súpravami (VS): pouţívať stroje, vek ktorých nepresiahol dobu

odpisovania, uprednostňovať stroje s pouţívaním bionafty a alternatívnych biologicky

obúrateľných univerzálnych motorovo – prevodových olejov, na máloúnosných

podloţiach (rašeliniská, mokré humózne pôdy, vlhké pôdy a podmáčané pôdy)

uprednostňovať stroje s kolopásmi a flotačnými pneumatikami so zníţeným tlakom na

podloţie, uprednostňovať VS s pouţívaním biologicky odbúrateľných tlakových médií

v hydraulických systémoch.

Odvoz dreva nákladnými automobilmi (NA): pouţívanie strojov, vek ktorých nepresiahol

dobu odpisovania, uprednostňovať stroje s pouţívaním bionafty a alternatívnych

biologicky odbúrateľných univerzálnych motorovo – prevodových olejov, uprednostňovať

NA s pouţívaním biologicky odbúrateľných tlakových médií v hydraulických systémoch.

3.5 Odporúčania v závere „Projektu“

Na záver „Projektu na spracovanie kalamity vo Vysokých Tatrách zo dňa 19. 11.

2004“ boli formulované tieto praktické odporúčania:

231

Potreba posilniť ŠL TANAP-u personálne o cca 50 – 60 pracovníkov (manipulačných

majstrov, marketing, obchod, odbyt, nové informačné technológie, kontrola).

Do 25. 1. 2005 vypracovať marketingovú analýzu trhu s ihličnatým surovým drevom

v SR, resp. v stredoeurópskom regióne, vrátane analýzy cien sortimentov surového dreva

nedostatok integrovaných lesníckych lanoviek a čiastočne i vhodných harvesterových

uzlov je potrebné riešiť: dodávateľsky (cca 85 % - 90 % podiel), nákupom (cca 10 % -

15 % podiel).

Získanie a udrţanie dodávateľských kapacít (urýchlená realizácia predaja dreva na pni,

pričom rozhodujúce uplatňované kritérium – vhodnosť variantov TVDT).

Osobitný reţim dopravy a jej regulácie, resp. čiastočných obmedzení.

Urýchlene zabezpečiť projektovú prípravu, schválenie a realizáciu výstavby, resp.

rekonštrukcie cestnej siete.

Riešiť odbyt energetickej štiepky v objeme cca 350 tisíc m3 (Systémový prístup vlády SR.

vypracovať osobitný projekt).

Schváliť, resp. implementovať do obchodných zmlúv rámcové smernice pre predaj dreva

na pni.

Vyhodnotiť pravidlá pre moţnú úpravu ceny dreva na pni.

Striktne dodrţiavať Zásady pre výber mechanizačných prostriedkov na spracovanie

kalamity v lesoch vodohospodárskeho významu, v ostatných prípadoch uprednostňovať

firmy a stroje s týmito riešeniami.

Zabezpečiť pri mechanizačných prostriedkoch označenie osvedčujúce, ţe boli pre

spracovanie kalamity vybrané.

Povýrobná úprava – sanácia pracovísk

Predchádzať poškodeniu prírodného prostredia (prípravy výroby a voľba vhodných

ťaţbových technológií, rešpektovanie optimálnych podmienok pre vykonanie prác,

v prípadoch nepriaznivej poveternostnej situácie počítať s moţnosťou presunu ťaţieb

z ohrozených pracovísk na menej ohrozené).

Riešiť problémy v oblasti evidencie dreva (aktuálna potreba novelizácie vyhlášky č.

244/97 Z.z.; Navrhnúť a overiť moderný postup pre evidenciu sortimentov surového

dreva).

Novelizovať „Pravidlá o ochrane zdravia a bezpečnosti pri práci v ťaţbovom procese“,

osobitnú pozornosť venovať spracúvaniu náhodných ťaţieb.

Do 20. 01. 2005 zabezpečiť preškolenie BOZP.

4. ZÁVER

Rozsah vetrovej kalamity v objeme cca 2,5 mil. m3 presiahol v podmienkach ŠL

TANAP-u takmer 72 násobne priemerný ročný etát. Napriek kalamite obrovských rozmerov

sa podarilo vďaka úsiliu a nasadeniu všetkých pracovníkov túto kalamitu spracovať, aj keď

časový harmonogram nebol dodrţaný. Nedostatok harvesterových uzlov (vo vtedajších

podmienkach ich pracovalo cca 56) a integrovaných lesníckych lanoviek mal za následok

zníţenie tempa spracovania kalamity, čiastočné znehodnotenie sortimentov smrekového

dreva, a následné ohrozenie ostávajúcich porastov podkôrnym hmyzom a poţiarmi, ktoré sa

stalo realitou s ďalšími negatívnymi dôsledkami. Čiastočne k tomu prispeli aj postoje Štátnej

ochrany prírody a organizácii tretieho sektora, ktoré zabránili dôslednej realizácii všetkých

opatrení na zabránenie následnej kalamity podkôrneho hmyzu.

Dnes môţeme konštatovať, ţe neboli akceptované všetky odporúčania predloţeného

projektu, najmä odporúčania, ktoré sa týkali legislatívnych zmien príslušných právnych

predpisov, resp. boli zmenené nevyhovujúcim spôsobom aj napriek pripomienkam. Niektoré

232

právne predpisy boli novelizované aţ s odstupom veľmi dlhého času po spracovaní kalamity.

Nebola vypracovaná marketingová analýza trhu s ihličnatým surovým drevom v SR, resp.

stredoeurópskom priestore, vrátane analýzy cien sortimentov surového dreva.

Aj napriek tomu, ţe neboli akceptované všetky odporúčania projektu a všetky práce

neprebehli optimálnym a plánovaným spôsobom, tak sa celú kalamitu podarilo spracovať

v relatívne krátkom čase.

POĎAKOVANIE: Príspevok vznikol na základe výsledkov výskumu riešeného v projektoch VEGA

1/0764/10 Výskum princípov a metód precízneho lesníctva. APVV LPP-0420-09 Analýza

bezpečnostných, zdravotných a hygienických rizík pri spracovaní lesnej biomasy na energetické

vyuţitie. COST Action FP 0902 “Development and harmonization of new operational research and

assessment procedures for sustainable forest biomass supply”

LITERATÚRA HLAVÁČ, P. a kol. 2005. Projekt protipoţiarnej ochrany lesa na území Vysokých Tatier po

vetrovej kalamite. Realizačný projekt, TU Zvolen 2005, 53 s.

JANKOVIČ a kol. 2005. Projekt revitalizácie lesných spoločenstiev na území Vysokých Tatier

postihnutom vetrovou kalamitou zo dňa 19. 11. 2004, 2005

SUCHOMEL, J. a kol. 2004. Projekt na spracovanie následkov vetrovej kalamity zo dňa

19.11.2004, Technická univerzita vo Zvolene, 90 s.

ZÁKON Č. 100/1977 Zb. o hospodárení v lesoch a štátnej správe lesného hospodárstva

ZÁKON Č. 217/2004 Z.z. o lesnom reprodukčnom materiáli a o zmene niektorých zákonov

ZÁKON Č. 326/2005 Z.z. Zákon o lesoch v znení neskorších predpisov (2005)

ZÁKON Č. 543/2002 Z.z. o ochrane prírody a krajiny

ZÚBRIK a kol. 2005. Projekt ochrany lesa, Národné lesnícke centrum Zvolen, 2005

Adresa autorov:

doc. Ing. Jozef Suchomel, CSc., Prof. Ing. Ján Tuček, CSc., Ing.Miloš Gejdoš, PhD., Ing. Martin Slančík, PhD.,

Ing. Katarína Belanová, PhD.

Technická univerzita vo Zvolene, Lesnícka fakulta, Katedra lesnej ťaţby a mechanizácie

T. G. Masaryka 24, Zvolen 960 53

[email protected], [email protected], [email protected], [email protected],

[email protected],






233

ŠKODLIVÉ ÚČINKY SPAĽOVACÍCH MOTOROV

HARMFUL EFFECTS OF COMBUSTION ENGINES

VLADIMÍR ŠTOLLMANN, MICHAL ALLMAN

Abstract:

The share of air pollution emissions are also forestry mechanization means. The article summarized findings

from the literature on the harmful exhaust gases, mechanisms of action and the consequences toll on human

health and the environment. Increased attention to acid rain and its impact on the death of vegetation. In

conclusion, the article talks about the necessity of finding new ways of development of forest resources and the

mechanization of human society in general.

Key words: foresty machinery equipment, internal combustion engines, emissions, acid rain

1. ÚVOD

Ľudská spoločnosť je v súčasnosti vystavená globálnym ekologickým zmenám ako

nikdy predtým. Tieto zmeny sa týkajú vzduchu ktorý dýchame, vody ktorú pijeme, potravín,

ktoré jeme, zhoršujúceho sa zdravotného stavu obyvateľstva. Počiatky tohto nepriaznivého

stavu súvisia s obdobím nástupu priemyselnej revolúcie v 18. storočí.

Na znečistení ovzdušia sa vo veľkej miere zúčastňujú predovšetkým spaľovacie

motory. Odhaduje sa, ţe spaľovacie motory automobilov vyprodukujú vo svete

10 000 000 000 m3 emisií z výfukových plynov za rok [4]. Svojim najväčším podielom v

tomto smere prispieva cestná doprava, ktorá vyprodukuje 91-97% škodlivých emisií zo

všetkých druhov dopravy [6]. Podiel automobilov na celoeurópskych emisiách kysličníkov

dusíka v súčasnosti predstavuje aţ 63 % [4]. Pre organické látky (napr. benzén) je to 47 %,

tuhé častice 10-25 %, kysličník síričitý 6,5 % [4]. V mestských aglomeráciách, kde v

súčasnosti ţije aţ 70% populácie, sú tieto príspevky ešte vyššie [4]. Napríklad podiel dopravy

na koncentrácii tuhých častíc v prízemnej vrstve atmosféry v Londýne predstavuje aţ 80%, čo

je spôsobené hlavne naftovými vozidlami [4]. V iných veľkomestách to nie je o nič lepšie.

Spaľovacie motory pracovných strojov sa na celkovom znečistení podieľajú oveľa

menším podielom, pretoţe ich počet je menší, ale ani ich vplyv nie je zanedbateľný. Pri

spálení normálnej pohonnej zmesi tvorenej 1 kg benzínu resp. nafty, vznikne pribliţne 15 kg

exhalátov, ktoré okrem iného obsahujú 2,5 kg kysličníka uhličitého, 0,350 kg kysličníka

uhoľnatého, 0,05 kg uhľovodíkov, 0,015 kg oxidu dusíka, vyše 0,005 kg olova a ďalších cca

250 druhov škodlivín, ktoré ovplyvňujú ľudské zdravie [5].

Na znečisťovaní ovzdušia sa podieľajú aj lesnícke mechanizačné prostriedky aj keď

oveľa menším podielom. Špecifikom prác v lese je zvyšovanie koncentrácie škodlivín

v dôsledku lesného zápoja. Ťaţké terénne a výrobné podmienky, v ktorých musia lesnícke

mechanizačné prostriedky pracovať a vo všeobecnosti malá starostlivosť o ich technický stav,

zvyšujú spotrebu pohonných hmôt, čo v konečnom dôsledku zvyšuje mnoţstvo vypúšťaných

škodlivých látok.

Ľudia sú si vedomí škodlivosti výfukových plynov. Väčšina však nepozná mieru

nebezpečnosti týchto škodlivých účinkov, mechanizmus ich pôsobenia, aké následky

zanechávajú na zdravý človeka a prírode. Potom podceňujú riziko a nebezpečenstvá z toho

vyplývajúce. Treba povedať, ţe táto situácia vyhovuje jedine nadnárodným korporáciám,

ktoré v tejto oblasti robia biznis. Preto si článok kladie za cieľ podrobne o týchto veciach

informovať na základe odbornej literatúry uvedenej v závere článku. Je to predpoklad pre to,

aby sa mohli hľadať nové cesty rozvoja lesníckych mechanizačných prostriedkov a ľudskej

spoločnosti vo všeobecnosti.

234

2. ŠKODLIVÉ ZLÚČENINY VO VÝFUKOVÝCH PLYNOCH

Pri činnosti spaľovacieho motora sa uvoľňujú do ovzdušia nasledovné škodlivé

zlúčeniny. Sú to predovšetkým :

a) kysličníky dusíka,

b) kysličník siričitý,

c) kysličník uhoľnatý,

d) kysličník uhličitý,

e) uhľovodíky a organické látky,

f) olovo a ťaţké kovy,

g) tuhé častice.

a) Kysličníky dusíka

V spaľovacích motoroch dochádza k tvorbe zmesy kysličníkov dusíka označovanej

ako NOx, ktorá vzniká v dôsledku vysokého tlaku a teploty v motore, pri ktorej reaguje dusík

s kyslíkom. Viac ako 90 % kysličníkov dusíka je emitovaných vo forme kysličníka dusného

N2O. Vo vzduchu sa však tento plyn rýchlo mení na kysličník dusičitý NO2. NO2 reaguje so

vzdušnou vlhkosťou na kyselinu dusičnú, ktorá vedie ku vzniku tzv. kyslých daţďov.

V prízemných vrstvách atmosféry sa vplyvom slnečného ţiarenia časť NO2 mení na

kysličník dusnatý a kyslík:

NO2 + slnečné ţiarenie NO + O (1)

Uvoľnený atóm je vysoko reaktívny a pri reakcii s kyslíkom sa mení na ozón :

O + O2 O3 (2)

Tento prízemný ozón je pre organizmy škodlivý. Spôsobuje neţiaduce zmeny v

pľúcnom tkanive. Poškodzovanie buniek má za následok natekanie tekutín do pľúc, ale aj ich

nahrádzanie hrubšími bunkami, ktorými vzduch ťaţšie preniká. Výsledkom takéhoto stavu sú

chronický zápal a zníţená funkčnosť pľúc. Prízemný ozón zapríčiňuje vyšší výskyt zápalu

dýchacích ciest a vzniku bolesti pri hlbokom dýchaní. Podieľa sa na zvýšenom počte úmrtí

osôb hospitalizovaných s dýchacími problémami a zvyšuje citlivosť alergikov na prítomnosť

peľových častíc vo vzduchu.

Prízemný ozón má vplyv aj na vegetáciu, hlavne stromy. Poškodenie lesných porastov

nastáva v dôsledku interakcie ozónu s uhlíkom, čo negatívne ovplyvňuje priebeh fotosyntézy.

Okrem ţivých organizmov prízemný ozón negatívne vplýva aj na niektoré materiály

ako napr. textil, gumu a plasty, u ktorých spôsobuje predčasné starnutie.

Emisie N2O, ktoré nestihli zreagovať na NO2, sa dostávajú do vyšších vrstiev atmosféry,

kde poškodzujú ochrannú ozónovú vrstvu Zeme. N2O účinkuje tieţ ako skleníkový plyn,

ktorý sa podieľa na otepľovaní Zeme.

Ozónová vrstva

Na vrchole stratosféry, asi vo výške 50 km nad zemským povrchom, je

koncentrovaný ozón vo vrstve, ktorej hovoríme ozónová vrstva. Teplota je tu vyššia neţ v

troposfére (vrstva najbliţšia zemskému povrchu), pretoţe ozón zachytáva veľké mnoţstvo

škodlivých ultrafialových slnečných lúčov. V ozónosfére prebieha neustály kolobeh vzniku a

zániku ozónu v dôsledku fotochemických procesov. Pre ţivot na Zemi je dôleţité

predovšetkým to, ţe sa pri týchto procesoch zachytáva alebo odráţa späť do vesmíru väčšina

ultrafialového ţiarenia, pričom viditeľné svetlo sa prepúšťa na zemský povrch. Ozón je

zvláštna forma existencie kyslíka – trojatómový kyslík O3. Beţný kyslík, ktorý je nevyhnutný

pre dýchanie, poznáme v dvojatómovej podobe O2. Ozón je plyn, vo vyššej koncentrácii

jedovatý. V troposfére je preto neţiadúci, ale v stratosfére je pre ţivot nevyhnutný. Od roku

235

1970 pozorujeme stenčovanie ozónovej vrstvy v oblasti celej zemegule. Je to spôsobené

civilizačnými vplyvmi. V súčasnosti poznáme viac ako 200 chemických reakcií procesu

rozkladu ozónu. Hlavnou príčinou úbytku ozónu sú v súčasnosti najmä freóny – to je

obchodný názov zlúčenín pouţívaných napr. na chladenie (chladničky, mrazničky,

klimatizácia), ale aj ako hnací plyn sprejov. V súčasnosti je celosvetový pokles mnoţstva

ozónu v ozónovej vrstve asi 5% [5].

Obr. 1 Ozónová diera nad Antarktídou (zdroj: http://www.meteo.sk)

b) Kysličník siričitý

Emisie kysličníka síričitého SO2 v lesníctve pochádzajú hlavne zo spaľovania nafty v

nákladných automobiloch, traktoroch, harvestroch a pod.. Benzínové motory produkujú aţ 6-

krát menšie mnoţstvo SO2 ako motory naftové [2 ]. Podiel cestnej dopravy v Európe je 3 –

6 % na emisiách SO2 [5]. Tieto emisie nie sú teda veľké a sú silne závislé na pôvode ropy.

Napr. ruská ropa obsahuje veľa síry, lýbijská takmer ţiadnu. Aj keď emisie SO2 nie sú veľké,

výrazne ovplyvňujú ţivotné prostredie a zdravie ľudí. Síra obsiahnutá v palive v spaľovacích

motoroch oxiduje a do atmosféry sa dostáva vo forme kysličníka síričitého SO2. Ten reaguje

so vzdušnou vlhkosťou a vzniká kyselina sírová H2SO4, ktorá vedie ku vzniku kyslých

daţďov. Kysličník síričitý SO2 spolu s kysličníkom dusičitým NO2, sú hlavnou príčinou

kyslých daţďov.

Kyslé daţde

Kyseliny neutralizujú vápenaté častice v pôde a uvoľňujú ťaţké kovy, ktoré sa

nachádzali v pôde vo forme neškodných nerozpustných zlúčenín. Pôda mení svoje zloţenie

a stáva sa kyslou. Ničia sa pôdne baktérie a ďalšie ţivé organizmy v pôde. Pôda sa

následkom toho zhutňuje, stráca nasiakavosť. Povrchová voda rýchlo steká do dolín

a spôsobuje záplavy. Jemné korene stromov odumierajú, klesá odolnosť stromov voči

chorobám, mrazom, obdobiam sucha. Les sa poškodzuje. Najviac trpia mladé

stromy. Poškodenie porastov sa prejavuje opadávaním listov a ihličia. Najskôr uschýnajú

vrcholce stromov a dochádza k prerieďovaniu ich korún. Neskôr stromy úplne hynú.

http://www.meteo.sk/

236

Obr. 2 Vplyv kyslých daţďov a iných škodlivín na

poškodenie lesných ekosystémov (zdroj : http://ovode.wep.sk)

Kyslé daţde pôsobia škodlivo nielen cez pôdu a korene, ale aj priamo cez ihličie a

listy. Kyseliny v týchto orgánoch poškodzujú bunky a chlorofyl, následkom čoho sa

zastavuje fotosyntéza. Predpokladá sa, ţe len v strednej Európe je v dôsledku kyslých

daţďov poškodených 31 miliónov hektárov lesov [4].

Kyslé daţde spôsobujú aj vymieranie rýb v jazerách a vodných tokoch, Ohrození sú

však aj ľudia, ktorí v dôsledku kyslých daţďov trpia hlavne na ochorenia dýchacieho systému.

Najdôleţitejším negatívnym vplyvom na ľudské zdravie je vznik astmatických ochorení. Len

v USA kyslé daţde spôsobujú okolo 50 tisíc úmrtí ročne [4].

Kyslé daţde spôsobujú škody aj na neţivej prírode. Škody spôsobené ľuďom

v dôsledku korózie oceľových konštrukcií, rozpadávania stavebných diel v dôsledku

vymývania vápenného spojiva z muriva (hrady a iné kultúrne pamiatky), záplav a erózie pôdy

sú obrovské.

Odstránenie negatívnych účinkov kyslých daţďov by si vyţadovalo zníţenie

kyselinotvorných emisií vypúšťaných do ovzdušia o 80 aţ 90 % [4]. Takýmto podielom by sa

na zníţení emisií mali podieľať všetky odvetvia, ktoré kyselinotvorné emisie produkujú, teda

aj lesné hospodárstvo.

c) Kysličník uhoľnatý Na celkových emisiách kysličníka uhoľnatého CO sa v súčasnosti podieľajú

spaľovacie motory viacej ako 78 % [5]. Vzniká pri prevádzke spaľovacích motorov v

dôsledku nedokonalého spaľovania, pri ktorom uhlík obsiahnutý v palive len čiastočne

oxiduje. Pri dokonalom spaľovaní dochádza v motore k tvorbe kysličníka uhličitého CO2.

Katalytické konvertory (katalyzátory) sú schopné emisie CO zníţiť. Ich účinok je však malý

počas studeného chodu motora a pri nízkych otáčkach.

237

Pre organizmus je škodlivý, pretoţe pri vdychovaní zniţuje schopnosť krvi viazať a

prenášať kyslík, Spôsobuje bolesti hlavy, stres, respiračné choroby, ochorenia srdca a pri

vyššej koncentrácii rýchlu smrť človeka.

d) Uhľovodíky a organické látky

V súčasnosti viac ako 1/3 celosvetových emisií uhľovodíkov a organických látok

pochádza zo spaľovacích motorov [5]. Majú rakovinotvorné účinky. Veľmi nebezpečný je

benzén, ktorý má veľmi silné rakovinotvorné účinky a zapríčiňuje aj vznik leukémie. Medzi

uhľovodíky patrí tieţ samotná ropa, benzín, nafta. Ku vdychovaniu benzénu môţe teda dôjsť

aj pri čerpaní a manipulácii s pohonnými hmotami. Uhľovodíky reagujú s kysličníkmi

dusíka pri účinku slnečného ţiarenia a vytvárajú iné škodlivé látky ako napr. prízemný ozón.

e) Olovo a ťaţké kovy

Počas spaľovania paliva v spaľovacích motoroch sú do ovzdušia uvoľňované aj ťaţké

kovy obsiahnuté v benzíne resp. nafte, napr. arzén As, kadmium Cd, ortuť Hg, olovo Pb,

zinok Zn. Najvýznamnejšími z hľadiska vplyvu na zdravie sú emisie olova. Vplyv účinku

olova vo vzduchu na zdravie obyvateľstva sa prejavuje hlavne v oblasti zniţovania IQ u detí.

Na Slovensku, ako v jednej zo štyroch európskych krajín (Rakúsko, Dánsko, Fínsko, SR), sa

podarilo v dôsledku úplného vylúčenia výroby olovnatých benzínov tento problém

eliminovať. V mnohých krajinách predstavujú stále veľkú záťaţ pre ţivotné prostredie.

Olovnaté benzíny sa v súčasnosti podieľajú aţ 35 % na predaji benzínov vo svete [5].

f) Tuhé častice

Tuhé častice predstavujú zmes látok pozostávajúcu z uhlíka, prachu a

aerosolov. Vznikajú hlavne pri spaľovaní nafty. Ich rozmery sa pohybujú od 0,1 μm vyššie.

Mnohé nie sú okom ani viditeľné a práve tieto mikroskopické častice predstavujú pre zdravie

človeka váţne riziko. Častice s veľkosťou 10 μm a viac sa zachytávajú v nose a membránach.

Menšie častice však postupujú hlboko do pľúc a sú zodpovedné za nárast počtu

hospitalizovaných osôb s chronickými dýchacími problémami, za zvýšený výskyt astmy,

zápaly nosohltana, rakoviny pľúc a chrípkové ochorenia.

g) Kysličník uhličitý

Kysličník uhličitý CO2 nie je pre organizmy toxický, má však vplyv na zmenu klímy.

Patrí medzi najdôleţitejšie skleníkové plyny a je zodpovedný za viac ako 50% emisií

prispievajúcich k tomuto v súčasnosti najzávaţnejšiemu ekologickému problému [4].

Spaľovacie motory sa na celosvetových emisiách CO2 podieľajú v priemere 25% [4]. V

niektorých krajinách však podiel dosahuje aţ 38% [4].

ZÁVER A DISKUSIA

Čistý vzduch, voda a pôda sú pre zdravie ľudí nenahraditeľné. Ţijúc pod neustálym

ekonomickým tlakom si ľudia poškodzujú ţivotné prostredie, a potom trpia astmou,

rakovinou, srdcovocievnymi ochoreniami, alergiami. Počet týchto ochorení je veľký a svedčí

o tom, ţe náš národ je chorý. Veľký podiel na znečistení ţivotného prostredia majú

spaľovacie motory. Najzávaţnejšie na súčasnej situácii je to, ţe emisie zo spaľovacích

motorov vo vyspelých krajinách neustále rastú ako v relatívnych tak aj v absolútnych číslach.

Je vôbec správne nazývať takéto krajiny vyspelé?

V článku sa popisovali rôzne škodliviny nachádzajúce sa vo výfukových plynoch,

mechanizmy pôsobenia a účinky na zdravie ľudí a prírodu.V tejto súvislosti treba povedať, ţe

vo vzduchu sa nachádza veľké mnoţstvo škodlivín. Jednoznačne určiť, ktorá z nich a v akom

238

rozsahu je zodpovedná za konkrétne ochorenie, nie je moţné, nakoľko škodliviny pôsobia

súčasne a individuálna citlivosť ľudí na ne je rôzna. Platí však, ţe starší ľudia, osoby ktoré uţ

trpia chorobami, tehotné ţeny a ich budúce deti sú vo výrazne vyššom riziku.

Znečistenie ţivotného prostredia spôsobuje aj odumieranie lesov a klimatické zmeny.

Stabilizácia globálnej teploty Zeme (zastavenie nárastu priemernej teploty) by si vyţadovala

aţ 60%-né zníţenie celosvetových emisií CO2 do roku 2050 [4]. Takéto zníţenie

znečisťovania ovzdušia by bolo potrebné uskutočniť vo všetkých oblastiach vrátane lesného

hospodárstva.

Vynára sa tu otázka, či cesta technického rozvoja pre ľudskú spoločnosť nie je slepou

uličkou. Akosi všetky technické diela sa nakoniec obracajú proti človeku. Donedávna sa

napr. nafta pokladala za čistejšie palivo ako benzín, nakoľko pri jej spaľovaní dochádza k

niţším emisiám CO a NOx. Avšak v dôsledku zistenia emisií tuhých častíc menších ako

10 μm a ich váţnemu vplyvu na zdravie ľudí došlo k zmene pohľadu na toto palivo. Freóny –

boli vynájdené v roku 1930. Začali sa vyrábať v presvedčení o ich veľkej uţitočnosti a

neškodnosti. Sú nehorľavé, nejedovaté, bez zápachu, nereagujú s inými látkami a sú lacné.

Dnes je ich výroba a pouţívanie zakázané pretoţe sa zistilo, ţe porušujú ozónovú vrstvu.

Alebo si zoberme haváriu jadrovej elektrárne vo Fukušime – čo by dnes dali Japonci za to,

keby si v minulosti zvolili inú cestu rozvoja ...

Technická činnosť je človeku predurčená. Umoţňujú ju také dannosti ako tvorivosť,

predstavivosť a logika. Nástroje, stroje a zariadenia však musíme vyrábať nie preto, aby sme

robili biznis, ale preto, aby pomáhali človeku a aby človek pomocou nich premenil našu Zem

na kvitnúcu záhradu. Kaţdá činnosť má za následok zmenu ţivotných podmienok. To je

objektívna realita. Len gradient týchto zmien nesmie prekročiť určité limity, za ktorými sa

stráca schopnosť organizmov adaptovať sa na zmenené podmienky. Budeme musieť zmeniť

náš súčasný hodnotový systém a orientovať sa na trvalejšie hodnoty neţ sú tie dnešné

. Musíme vytvoriť taký spoločenský systém, aby naša existencia nebola závislá na výrobe

a pouţívaní technických zariadení. Všetko potrebné pre náš ţivot príroda vytvorila. Len sa

musíme naučiť lepšie vyuţívať tieto moţnosti a naše schopnosti. Ako príklad môţu slúţiť

slovenskí lesníci, ktorí v našich lesoch uţ storočia hospodária tak, ţe koľko stromov vyrúbu,

toľko aj vysadia. Aj ropy by sme mali za rok spotrebovať toľko, koľko sa jej za rok dokáţe

vytvoriť. Uzatvárať sa do umelého a virtuálneho sveta je z dlhodobého hľadiska

neperspektívne.

Článok vznikol v rámci riešenia projektov RELAZ I Aplikovaný výskum a vývoj špeciálnych lanových zariadení.

Špeciálny lanový vozík, ITMS 2620220036 a RELAZ II Aplikovaný výskum a vývoj špeciálnych lanových

zariadení. Špeciálny zotrvačník, ITMS 2620220035, ktoré sú spolufinancované Ministerstvom školstva, vedy,

výskumu a športu SR a zo štrukturálnych fondov EÚ.

Preklad do anglického jazyka: Mgr. Mária Laciková

LITERATÚRA

Ďurčanská, D. – Moravčík, M., 2003: Posudzovanie vplyvu automobilovej dopravy na

znečistenie ovzdušia – Assesment of the impact of road traficc on air pollution.

Hlavňa, V. a kol., 1996: Dopravný prostriedok a ţivotné prostredie. Ţilina: ES VŠDS, 1996,

ISBN 80-7100-306-9.

Suchánková, J.: Doprava, jej dopad na ŢP a zdravie človeka. Zdroj: http://enviro-edu.sk, [cit.

dňa 15.7.2011].

http://enviro-edu.sk/

239

Ţivotné prostredie v Slovenskej republike, vybrané ukazatele v r. 1996 – 2000 (The

Environment in the Slovak Republic, Selected Indicators in 1996 – 2000). Bratislava:

ŠÚ SR, 2000.

http://www.eea.europa.eu, [cit. dňa 15.7.2011].

http://www.ovzdusie.wz.cz, [cit. dňa 15.7.2011].

http://ovode.wep.sk, [cit. dňa 15.7.2011].

http://www.meteo.sk, [cit. dňa 15.7.2011].

Adresa autorov:

Doc. Ing. Vladimír Štollmann, CSc. PhD.,

Ing. Michal Allman,

Technická univerzita vo Zvolene, Katedra lesnej ťaţby a mechanizácie, T. G. Masaryka, 24, 960 53 Zvolen.

E-mail: [email protected], tel.: 045/5206290, [email protected], tel.: 045/5206562..

http://www.eea.europa.eu/

http://www.ovzdusie.wz.cz/

http://ovode.wep.sk/

http://www.meteo.sk/



240

TECHNOLÓGIA FFI A JEJ VPLYV NA ENVIRONMENT

TECHNOLOGY FFI AND ITS INFLUENCE ON ENVIRONMENT

VLADIMÍR ŠTOLLMANN, ŠTEFAN ILČÍK

Abstract:

The problems of relationship human-machine-environment are solved in the paper. The stress is laid on the

influence of air pollutants in exhaust gases on man and environment. The causes, which are responsible for

current ecological crisis, are analysed and possible solutions are searched. There are described various

possibilities how to decrease the amount of air pollutants in exhaused gases when the main attention is paid to

optimisation of combustion process in cylinders. The aim of the paper is mainly to inform forest experts about

high technology in this area, which is known as FFI.

Key words: combustion engines, optimisation of combustion process, emissions

1. ÚVOD

Spaľovacie motory sú v súčasnosti hlavným pohonným agregátom dopravných

prostriedkov, pracovných strojov a mnohých druhov prenosného náradia. Umoţnili ľuďom

voľnosť pohybu, cestovanie po celej zemeguli, odbremenili ich od ťaţkej fyzickej práce.

Môţeme povedať, ţe sú základom súčasnej technickej civilizácie s vysokou ţivotnou

úrovňou.

Keď ľudstvo nastúpilo na túto cestu vývoja, málokto si v tom čase uvedomoval riziká

tohto vývoja. Veď všade bol dostatok čistého vzduchu, vody, zdravých potravín, neexistovali

dnešné tzv. civilizačné choroby. Zdalo sa, ţe to tak zostane navţdy. Zásoby ropy boli

obrovské a nikto sa nezamýšľal nad tým, ţe sa raz minú. Svedčí o tom aj oslavný článok

v jednych londýnskych novinách zo začiatku minulého storočia, keď sa v londýnskych

uliciach objavil prvý automobil, v ktorom sa písalo, ţe Londýn bude konečne bez konského

trusu a zápachu.

Postupne ľudia získavali skúsenosti a prichádzali na to, ţe spaľovacie motory majú aj

negatívne stránky a ţe človeku nielen pomáhajú, ale aj škodia. Rovnako aj prírode. Do

ovzdušia vypúšťajú exhaláty, prostredie zaťaţujú hlukom a vibráciami, spotrebovávajú

ţivotodarný kyslík, produkujú odpadové teplo, jedovatými látkami kontaminujú pôdu,

povrchové a podzemné vody, spôsobujú kyslé daţde, vznik prízemného ozónu, odumieranie

lesov, masové rozšírenie dovtedy nepoznaných chorôb, produkujú skleníkové plyny,

nebezpečné prachové mikročastice, a pod..

V Londýne v 50. r. m. stor. behom jedného týţdňa zomrelo 2 000 ľudí na otravu.

Príčinou úmrtí bolo znečistené ovzdušie v dôsledku automobilovej dopravy. Podobné

problémy mali aj iné veľkomestá, napr. v Tokiu museli zaviesť automaty na kyslík. Dnes uţ

nikto nepíše oslavné články na to, ţe po uliciach veľkomiest jazdia automobily. Treba však

povedať, ţe to bol úplne normálny vývoj. Niečo sa vymyslelo, aby to ľudstvu pomáhalo

a prinieslo úţitok, potom sa objavili nedostatky a tie sa začali odstraňovať. V tejto fáze

odstraňovania negatívnych dopadov prevádzky spaľovacích motorov sa v súčasnosti stále

nachádzame, čo ilustruje aj tab. 1, ktorá ukazuje na sprísňovanie predpisov EURO týkajúcich

sa povolenej produkcie emisií spaľovacích motorov. Nesprávne na tejto vývojovej ceste bolo,

ţe do toho vstúpil biznis, ktorý neberie ohľad na skutočné potreby človeka, ţivotné

prostredie, trvalý a stabilný rozvoj ľudskej spoločnosti. Dôsledkom zavedenia hromadnej

241

výroby a masového rozšírenia bolo prekročenie ekologických limitov, príliš rýchle zmeny

ţivotného prostredia, ktorým sa ţivé organizmy nedokázali prispôsobiť.

Tab. 1 Vývoj podielu karcinogénnych látok pre spaľovacie motory (Hlavňa – Isteník, 2003)

Vznetový motor EURO I EURO II EURO III Záţihový motor bez/s katalyzátorom

100 % 60 % 30 % 15 % 20 – 4 %

Zatiaľ štáty, politické strany ani samotní ľudia, nie sú pripravení prijať radikálne

globálne riešenie tohoto problému. Politici a nadnárodné spoločnosti sa nechcú vzdať ziskov

a moci, obyčajní ľudia zase rôznych technických vymoţeností a pohodlného ţivota. Na takéto

riešenia doba zrejme dozreje aţ po vyčerpaní všetkých fosílnych palív. Je to škoda. Svedčí to

o tom, ţe súčasná spoločnosť nie je dobrá, nevie sa správať cieľavedome, je nenásytná a

pozerá iba na svoje egoistické záujmy. Nie je schopná zabezpečiť svojim deťom zdravé

ţivotné prostredie, netrápi ju, ţe ďalším generáciám nezanechá taký vynikajúci energetický

zdroj akým je ropa, obnova ktorého bude prírodu trvať miliardu rokov. Ľudia na celom svete

by si mali zobrať príklad od sloveských lesníkov, ktorí uţ niekoľko stročí hospodária v lesoch

tak, ţe koľko stromov vyrúbu, tak toľko aj vysadia a vďaka nim máme zachované naše lesy.

2. MOŢNOSTI ZNIŢOVANIA EMISIÍ Z VÝFUKOVÝCH SYSTÉMOV

SPAĽOVACÍCH MOTOROV

Najväčší počet spaľovacích motorov sa dnes pouţíva v cestnej doprave. Preto je aj

doprava v súčasnosti najväčším znečisťovateľom ţivotného prostredia. Na celkových

emisiách v SR sa sa doprava podieľa aţ 24% (Televízne noviny, televízia Markíza, cit. dňa

23.7.2011). Podiel lesníckych mechanizačných prostriedkov na celkovom znečistení je malý.

Súčasná nepriaznivá situácia si však vyţaduje, aby sa produkcia emisií zniţovala všade.

Existuje viacero spôsobov, ako je moţné zníţiť emisie škodlivých látok obsiahnutých vo

výfukových plynoch spaľovacích motorov:

Prechodom na iné alternatívne fosílne palivá (zemný plyn, propán), biopalivá (metanol,

etanol, bionaftu, bioplyn, bioolej, drevný plyn), vodík.

Pouţívaním elektrických pohonov. To prichádza do úvahy hlavne na manipulačno

expedičných skladoch, kde je k dispozícii elektrorozvodná sieť. Vývoj ale smeruje

k tomu, ţe v budúcnosti bude moţné vyuţívať elektrický pohon aj pri mobilných

prostriedkoch. Obrat v tomto smere by mohla priniesť H2 lanovka (Štolmann a kol.,

2010), ktorej vývoj prebieha v súčasnosti na TU vo Zvolene.

Čistením výfukových plynov. Najúčinnejším prostriedkom čistenia výfukových plynov

benzínových motorov v súčasnosti je pouţitie katalyzátora. Nové katalyzátory sú pri

optimálnych podmienkach schopné zníţiť emisie oxidov dusíka, oxidu uhoľnatého a

uhľovodíkov takmer o 90%. Tento efekt je však moţný aţ po zohriatí katalyzátora na

pracovnú teplotu. Celkový účinok katalyzátora na zníţenie emisií počas ţivotnosti

automobilu sa odhaduje na 60-80% v porovnaní s vozidlom bez katalyzátora. Katalyzátor

však nemá vplyv na zniţovanie emisií skleníkových plynov (oxidu uhličitého).

242

Pouţitím motorov pracujúcich pri vysokých teplotách, ktoré zabezpečujú zhorenie

väčšieho mnoţstva škodlivých látok. Zvyšujú sa nároky na konštrukčné materiály blokov

motorov a ich mazanie.

Zavedením konštrukčného princípu „relaz“ do praxe. Vysvetlenie tohto princípu je témou

samostaného článku. V lesníctve má tento princíp osobitne vhodné podmienky uplatnenia

najmä s ohľadom na vyuţitie horskej energie, ktorá predstavuje v súčasnosti nevyuţívaný

alternatívny zdroj energie.

Zlepšovaním konštrukcie motorov a optimalizovaním spaľovacieho procesu. Podrobnejšie

sa im budeme venovať v ďalšom.

Poznámky:

1. Zníţenie spotreby pohonných hmôt a exhalátov produkovaných pri spaľovaní pohonných hmôt v motoroch je

moţné dosiahnuť aj jednoduchými organizačnými opatreniami. Napr. zníţením prepravnej rýchlosti. Vo

všeobecnosti platí, ţe priemerné vozidlo s benzínovým motorom má aţ o 30% niţšiu spotrebu pri rýchlosti

90 km.h-1

ako pri rýchlosti 120 km.h-1,

, čo si jednoducho môţe overiť kaţdý motorista. Do úvahy môţe

prichádzať aj direktívne obmedzenie povolených rýchlostí na cestách. Obmedzenie rýchlosti má okrem

zníţenia spotreby pozitívny vplyv najmä na zníţenie emisií oxidov dusíka.

2. Významné zníţenie produkovaných exhalátov by sa v spoločnosti dalo dosiahnuť posilnením verejnej

dopravy hlavne v mestách. Skúsenosti tu sú z minulého obdobia našej spoločnosti, na ktoré by bolo moţné

nadviazať. Sú to práve mestá, kde je moţné zníţením exhalátov docieliť najväčšie a najvýraznejšie zlepšenie

ţivotného prostredia s pozitívnymi dopadmi aj na lesy a hospodárenie v lesoch. V tomto smere by malo svoj

význam aj zobrať si príklad z Číny, Vietnamu a iných ázijských krajín a snaţiť sa o posilňovanie bicyklovej

dopravy.

3. ZHODNOTENIE SÚČASNÉHO TECHNICKÉHO STAVU

V súčasnosti sa rôznymi konštrukčnými riešeniami podarilo výrazne zníţiť mnoţstvo

exhalátov produkovaných v spaľovacích motoroch. Uveďme zvýšenie kompresného pomeru

motorov, zavedenie vstrekovacích jednotiek aj v prípade záţihových motorov, ventilových

rozvodov s variabilným časovaním. Výrazné zlepšenie stavu sa dosiahlo zavedením

elektronických riadiacich systémov, tzv. motormanaţmentov, ktoré vykonávajú

multiparametrickú optimalizáciu činnosti spaľovacieho motora. Za účelom obmedzenia emisií

NOx boli vyvinuté rôzne redukčné činidlá, ktoré sa pridávajú do nafty. Na podobnom

princípe fungujú aj systémy s dodatočným vstrekom paliva vo fáze expanzie, pričom ako

redukčné činidlo sa pouţívajú chemicky aktívne uhľovodíky obsiahnuté v samotnom palive.

Zdokonaľovaním konštrukcie spaľovacích motorov sa podarilo výrazne zníţiť

produkované exhaláty. Napriek tomu nedošlo k očakávanému zmierneniu dopadov na ţivotné

prostredie, ba práve naopak ešte k zhoršeniu situácie. Príčinou tohto stavu je neustály nárast

ich počtu. Tento nárast nie je ale opodstatnený potrebami spoločnosti a uţ vôbec nie prírody.

Súvisí najmä so zlou organizáciou spoločnosti a jej jednostrannou orientáciou na ekonomiku.

Napriek vysokému stupňu dokonalosti dnešných spaľovacích motorov sú stále oblasti,

kde neboli ešte dosiahnuté limity a je moţné ďalšie vylepšovanie. Napríklad stále sa nám

takmer 2/3 energie z pohonných hmôt strácajú vo forme odpadového tepla. Je to alarmujúci

poznatok. Alebo si zoberme pracovný cyklus a analyzujme ho. Pracovný cyklus spaľovacích

motorov pozostáva zo 4 pracovných fáz: nasávanie, stláčanie, výbuch, expanzia a výfuk. Zo

samotného princípu dvojtaktných motorov vyplýva, ţe časť pohonnej zmesy sa pri výplachu

243

valca dostáva do výfukového potrubia. Pri štvortaktných motoroch sa taktieţ časť nespálenej

pohonnej zmesy dostáva vo fáze výfuku do výfukového potrubia, kde postupne dohára, čo

v konečnom dôsledku znamená vyššiu spotrebu pohonných hmôt. Tento nedostatok

súčasných štvortaktných motorov by bolo moţné odstrániť optimalizáciou procesu horenia.

Výsledkom takejto optimalizácie by malo byť to, aby všetka pohonná zmes zhorela vo valci

a do výfukového potrubia sa dostávali len samotné exhaláty.

Technológie na dosiahnutie takejto optimalizácie spaľovacieho procesu existujú.

O jednej takejto špičkovej High Tech technológii pochádzajúcej z USA bude pojednané

v ďalšej kapitole.

4. TECHNOLÓGIA FFI

Americká fy Fuel Freedom International vyvinula technológiu pre upravenie

spaľovacej komory vo valci motora. V spaľovacej komore sa vytvára katalytická vrstva a to

pomocou špeciálnej látky pridávanej do pohonných hmôt vo forme tabliet. Obchodné

označenie tejto látky je MPG Caps a jej zloţenie je chránené výrobcom. Tablety sa v palive,

ktorým môţe byť ako benzín tak aj nafta, rozpúšťajú, ale nemenia jeho vlastnosti. Palivo

v tomto prípade slúţi len ako transportný prostriedok. Pomocou neho sa MPG Caps dostáva

do spaľovacej komory, kde aktivuje jej povrch. MPG Caps nie je teda aditívum v beţnom

význame slova.

Vytvorená katalytická vrstva na stenách v spaľovacej komore má rozmery

v mikrónoch. Jej účel spočíva v tom, ţe urýchľuje zapálenie a horenie pohonnej zmesy. Tým

dochádza, podľa údajov výrobcu, k efektívnejšiemu spaľovaniu vo fáze výbuchu.

V prevádzke motora sa to prejavuje zvýšením výkonu, zníţením spotreby a zníţením

mnoţstva exhalátov. Chod motora sa stáva vďaka dokonalejšiemu horeniu rovnomernejším

a zniţuje sa teplota výfuku. Nedochádza k prehrievaniu výfuku a výfukového potrubia.

Environmentálne dopady sú nasledovné:

V dôsledku horenia pri vyššej teplote a krátkej dobe horenia sa zniţuje obsah všetkých

exhalátov, vrátane oxidov N, S a C.

Testy vykonané v nezávislých inštitáciách ukázali, ţe MPG Caps umoţňuje zníţiť emisie

o 75 – 80 % v porovnaní s dnešným stavom!

Technológia MPG Caps sa vyznačuje aj dekarbonizačnými účinkami. Steny

spaľovacej komory sú bez karbónových usadenín, čo vplýva okrem iného na vyššiu ţivotnosť

spaľovacích motorov.

Súčasťou technológie sú aj ďalšie produkty, ktoré prispievajú ešte k výraznejšej

úspore pohonných hmôt . Uveďme napr. prísady do motorového oleja a prevodového oleja,

ktoré na zníţenie spotreby PHM účinkujú cez zníţenie trenia v pohyblivých častiach motora

a prevodovky.

244

Obr. 1 Tablety MPG Caps

5. ZÁVER A DISKUSIA

Za posledných 15. rokov zníţili výrobcovia automobilov emisie na cca 25 % z pôvodnej

hodnoty. Je to veľa, avšak tablety MPG Caps umoţňujú zníţiť dnešnú úroveň o ďalších 75 –

80 %. Je to podstatné zlepšenie dnešného stavu, ktoré môţe výrazne prispieť k ozdraveniu

ţivotného a prírodného prostredia. Zároveň dochádza k šetreniu ropy, ktorej zásoby sú

vyčerpateľné. Pritom je to taká vzácna energetická surovina, ţe je našou povinnosťou

zabezpečiť, aby ju mali k dispozícii aj naše deti a ďalšie generácie našich potomkov.

Technológia FFI je špičkovou High-Tech technológiou USA. Zahŕňa celý rad produktov,

z ktorých sme v tomto článku venovali pozornosť produktu MPG Caps, ktorý umoţňuje

optimalizáciu spaľovacieho procesu vo valci motora. V súčasnosti sa tieto produkty dostávajú

aj na náš tuzemský trh prostredníctvom sieťového marketingu (multi- level-marketing).

Poznatky o technológii FFI boli prvotne získané pri riešení projektov

RELAZ I Aplikovaný výskum a vývoj špeciálnych lanových zariadení. Špeciálny lanový

vozík, ITMS 2620220036 a RELAZ II Aplikovaný výskum a vývoj špeciálnych lanových

zariadení. Špeciálny zotrvačník, ITMS 2620220035, ktoré sú spolufinancované

Ministerstvom školstva, vedy, výskumu a športu SR a zo štrukturálnych fondov EÚ. Prísne

byrokratické predpisy Agentúry Ministerstva školstva, vedy výskumu a športu SR pre

štrukturálne fondy však neumoţnilli výskum tejto novej technológie. Prínosy deklarované

výrobcom predmetnej technológie sú ale také závaţné, ţe sme vypracovali nový projekt

a s ním sme sa uchádzali o finančné prostriedky v rámci Internej grantovej agentúry TU vo

Zvolene. Podali sme projekt IPA o názve „Testovanie technológie FFI v podmienkach

VŠLP“, ktorý bol prijatý na riešenie. Jedná sa o pilotný projekt v rámci lesného hospodárstva.

Výsledky tohoto projektu budú známe koncom r. 2011 a budeme o nich informovať odbornú

lesnícku verejnosť.

Preklad do anglického jazyka: Mgr. Mária Laciková

LITERATÚRA:

Ďurčanská, D. – Moravčík, M., 2003: Posudzovanie vplyvu automobilovej dopravy na

znečistenie ovzdušia – Assesment of the impact of road traffic on air pollution. Ţilina:

EDIS, In: čas. Komunikácie/Communications, č. 1, 2003, s. 5 – 14, ISSN 1335-4205.

245

Hlavňa, V. – Isteník, R., 2003: Niektoré problémy konštrukcie a prevádzky automobilu vo

vzťahu k ţivotnému prostrediu – Possibilities of solution of an automobile designing

and operation in relation to the environment. Ţilina: EDIS, In: čas.

Komunikácie/Communications, č. 1, 2003, s. 16 – 25, ISSN 1335-4205.

Štollmann,V. – Šmál, P. – Ilčík, Š. – Suchomel, J., 2010: Mechanické rekuperačné lanové

zariadenie s palivovými článkami. Banská Bystrica: Úrad priemyselného vlastníctva

SR, prihláška patentu PP 50053-2010 , 2010.

Firemná literatúra fy Fuel Freedom International, USA.

Adresa autorov:

Doc. Ing. Vladimír Štollmann, CSc. PhD.,

Ing. Štefan Ilčík, PhD.,

Technická univerzita vo Zvolene, Katedra lesnej ťaţby a mechanizácie,

T. G. Masaryka, 24, 960 53 Zvolen.

E-mail: [email protected], tel.: 045/5206290, [email protected], tel.: 045/5206562.



246

ZMENY V ŠTRUKTÚRE PORASTOV VYSOKÝCH TATIER PO

KALAMITE Z ROKU 2004 A PRIEBEH ICH REKONŠTRUKCIE

STRUCTURAL CHANGES OF FOREST STAND INVYSOKÉ TATRY

AFTER THE WINDFALL IN 2004 YEAR AND THEIR

RECONSTRUCTION PROCESS

JOZEF TAJBOŠ, JOZEF SUCHOMEL

Abstract

In the present work is given the structure of the High Tatras forest stands before and after the wind disaster in

November 2004. Calamity very much and on large area (60 x 2 km) undermine the integrity of the ecosystem.

The main source of data was documents from NLC-Lesoprojekt, forest management plans LHC High Tatras

1997-2006 and 2007-2016, the general part and especially description of forest stands in digital form and

statements of the form LHE L 144. The data was processed in programming environment Visual FoxPro. Part of

the paper is a brief overview of proposed and executed a cutting and silvicultural measures

Keywords: structure of forest stands, calamity, stock, area.

1. ÚVOD A PROBLEMATIKA

V novembri 2004 postihla lesy Tatranského národného parku vetrová kalamita (vietor

dosahoval rýchlosť 140-180 km za hodinu). Vietor poškodil aj iné chránené územia v

severnej a centrálnej časti Slovenska - Národný park Nízkych Tatier a Národný park

Muránska planina. Mnoţstvo stromov a padnutého dreva bolo také veľké, ako 90% ročnej

ťaţby ihličnatého dreva na území celého Slovenska. Postihnuté boli prevaţne smrekové

monokultúry, umelo vysadené na začiatku 20. storočia.

Vysoké Tatry sú naším najvyšším pohorím, majú štítovitý character veľhôr. Lesné porasty

sú v horskom, vysokohorskom a alpínskom pásme od 700 metrov nad morom v piatom

jedľovo-bukovom vegetačnom stupni na juhu v Tatranskej kotline, aţ miestami nad 2300

metrov nad morom v deviatom kosodrevinovom vegetačnom stupni, aţ alpínskom pásme,

teda aţ 800 metrov nad hornou hranicou vysokého lesa, len 300 metrov pod najvyššími

vrcholmi. Výmera porastovej pôdy je 36 450 ha.Ako je uvedené v ďalších častiach, porasty

plnia predovšekým ochranné a rekreačné funkcie, majú vysokú hodnotu ako stabilný

ekosystem.

Kalamita veľmi podstatne a na veľke ploche (pribliţne 60 x 2 km) narušila celistvosť

ekosystému a zmenila štruktúra lesa. Z toho vyplynuli úlohy na riešenie obnovy, resp.

rekonštrukcie poškodenej časti.

1. MATERIÁL A METODIKA

Hlavným zdrojom údajov boli podklady z NLC-Lesoprojekt, lesný hospodársky plán

LHC Vysoké Tatry 1997-2006 a 2007-2016, ich všeobecné časti a predovšetkým popis

porastov v digitálnej forme a výpisy z tlačív LHE L 144. Dáta sa spracovali v prostredí Visual

FoxPro jednoduchými účelove vyvinutými procesnými programami, vizualizovali sa v

prostredí Excel a Statistika. Pouţité boli metódy triedenie, agregovanie údajov podľa

zadaných parametrov a štandardné matematicko – štatistické metódy.

Polohopis, resp. vertikálna štruktúra porastov sa prevzala z digitalizovaných

mapových podkladov, spracovali sa v prostredí ArcGIS. Vývoj rekonštrukcie (výchovy)

porastov, resp. plnenie predpisov lesných hospodárskych plánov sa verifikovali s údajmi

štatistických výkazov LHE L 144 časti ťaţba a zalesňovanie za obdobie rokov 1997-2009.

247

2. VÝSLEDKY

Štruktúra porastov

Vzhľadom k rozsashu predkladanej práce sú ďalej uvedené len najdôleţitejšie

agregované údaje v grafickej, resp. tabuľkovej forme. Na obr. 1 je uvedená zásoba v m3 a

výmera (obr. 2) v hektároch podľa jednotlivých drevín pri inventarizácii v roku 1996 a 2006.

Dominantnou drevinou je smrek, jeho plošný podiel klesol o 12%, zásoba len o 1,6 percenta.

Bol najviac poškodenou drevinou, na druhom mieste je borovica. V absolútnom vyjadrení sa

výmera smreka v dôsledku kalamity zmenšila pribliţne o 3600 ha, zasoba o 1841 m3. Pomer,

resp index stavu zásob v m3 a výmery drevín v ha 2006/1996 je na obr. 3. Napríklad

porastová výmera jarabiny narástla 3-násobne tým, ţe ostala na ploche a zvyšok smrekováho

porastu vyvrátila kalamita (zakmenenie porastu sa zníţilo).

Obr. 1 Štruktúra drevnej hmoty porastov podľa drevín

Obr. 2 Štruktúra výmery podľa drevín

0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

7000000

Pic

ea

abie

s

Ab

ies

alb

a

Pin

us

sylv

est

ris

Pin

us

mu

go

Pin

us

cem

bra

Lari

x d

eci

du

a

Sorb

us

aucu

pa

ria

Be

tula

ve

rru

cosa

Aln

us

inca

na

Ace

r p

seu

do

pla

tan

us

Fagu

s sy

lvat

ica

Aln

us

glu

tin

osa

Po

pu

lus

tre

mu

la

Salix

alb

a

Ulm

us

mo

nta

na

Frax

inu

s e

xce

lsio

r

oth

ers

záso

ba

(m

3 )

drevina

1996

2006

0

5000

10000

15000

20000

25000

Pic

ea

abie

s

Ab

ies

alb

a

Pin

us…

Pin

us

mu

go

Pin

us

cem

bra

Lari

x d

eci

du

a

Sorb

us…

Be

tula

…

Aln

us

inca

na

Ace

r…

Fagu

s…

Aln

us…

Po

pu

lus…

Salix

alb

a

Ulm

us…

Frax

inu

s…

oth

ers

un

sto

cke

d…

záso

ba

(h

a)

drevina

1996

2006

248

Obr. 3 Indexy plochy a zásoby 2006/1996

Obr. 4 Priemerné veky dreviny zoradené zostupne

Ďalšou výraznou zmenou je zníţenie priemerného veku drevín o 10 rokov (zalesnením

kalamitných plôch). Za celé Vysoké Tatry je to pokles z 87 rokov na 77 rokov (obr. 4).

Priemerný vek smreka, ktorý sa podieľa na zmenách všeobecne, nielen pri veku rozhodujúcou

mierou, klesol z 85 rokov na 75 rokov.

Na obr. 5 sú uvedené zastúpenia kategórií lesa. Pribudli hospodárske lesy po delimitácii

plôch.

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

Pic

e…

Ab

i…

Pin

…

Pin

…

Pin

…

Lari

…

Sor…

Bet

…

Aln

…

Ace

…

Fag…

ind

ex

m3

020406080

100120140

1996 wood averageage

020406080

100120140

Pin

us

nig

ra

Pin

us

cem

bra

Pic

ea a

bie

s

Po

pu

lus

alb

a

Salix

alb

a

Aln

us

glu

tin

osa

Fagu

s sy

lvat

ica

Tilia

co

rdat

a

Bet

ula

…

Ulm

us…

Frax

inu

s…

2006 wood…

249

63,86

29,95

6,20 2006

protectionforest

63,87

36,13

1996

protection…

Obr. 5 Zastúpenie kategórii lesa

Rekonštrukcia porastov

Na obr. 6 je návrh obnovnej ťaţby na decennium 1997-2006 a 2007-2016 podľa

kategórií lesa je. Ťaţba smreka na decennium 2007-2016 po vekových tr. je na obr. 7.

Obr. 6 Obnovné ťaţby podľa kategórií lesa

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

production forest special purposeforest

protection forest

mai

n f

ellin

g (

m3)

forest category

1996

2006

250

Obr. 7 Ťaţba smreka na decenium 2006-2010 po vekových triedach

Na obr. 8 je graficky znázornený plán zalesňovania podľa drevín na decennium 2007-

2016. Smrek 1410 ha, 40% prirodzené zmladenie (PZ), smrekovec 950 ha, 4% (PZ), borovica

420 ha, 3% (PZ), jarabina 380 ha, 95%(PZ), javor horský 350 ha, 2% (PZ), jedľa 310 ha, 7%

(PZ), breza 220 ha, 98% (PZ). Výrazne sa podporili dreviny ktoré vydrţali vo víchrici – sc, jb,

jh.

Obr. 8 Plán zalesňovanie podľa drevín na decennium 2007-2016

Skutočný priebeh zalesňovania je uvedený na obr. 9. Po kalamite sa ročná

zalesňovacia plocha viac ako zdvojnásobila. Najväčší rozsah zalesňovania bol v roku 2006 po

uvoľnení kalamitnej plochy.

Práca je súčasťou projektu RELAZ I, Aplikovaný výskum a vývoj špeciálnych lanových

zariadení. Špeciálny lanový vozík. ITMS 2620220036.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

-60 61-80 81-100 101-120 121-140 141-160 161+

mai

n f

elli

ng

(m

3)

age class

Picea abies productionforest

specialpurposeforest

0

500

1000

1500

SM JD SC BO LB KS

BK

JH JX BR JB O

S

BH JL JS

LM VK

DG

vým

era

(h

a)

drevina

z toho zmladenie

zalesňovanie (ha)

251

Obr. 9 Priebeh zalesňovania LHC Vysoké Tatry

3. DISKUSIA A ZÁVER

V súvislosti s kalamitou 2004 nastali zmeny v štruktúre porastov, ale aj v prístupe k

ich výchove. Ako je uvedené v predchádzajúcej časti, klesol priemerný vek porastov o 10

rokov, napriek tomu ţe pomerne veľkú čast kalamitnej plochy tvorili umele vysadené 80-90

ročné porasty. Smrek bol najviac poškodenou drevinou okrem iných faktorov aj v dôsledku

nevhodného štíhlostného koeficientu a slabého zavetvenia (nepestované monokultúry). Podiel

jeho plochy klesol o 12%. V absolútnom vyjadrení sa výmera smreka v dôsledku kalamity

zmenšila pribliţne o 3600 ha, zásoba o 2000 m3.

Zvýšil sa podiel ťaţby v ochranných lesoch. Zalesňovanie bolo v deceniu 1997-2006

predpísané na 960 ha, z toho 410 ha sa rátalo s prirodzeným zmladením. V súčasne platnom

decéniu je predpis 4,5 krát vyšší, ale dôleţitá je štruktúra zalesňovaných drevín napr.

smrekovec 950 ha oproti predošlým 90 ha, javor horský 350 ha oproti 50 ha. Sú to dreviny

ktoré sa jednoznačne presadili ako odolné a môţu podrţať architektúru porastu pri kalamitách

podobného typu.

LITERATÚRA

Tuček, J., Majlingová, A2004.Hodnotenie kvality a vhodnosti pouţitia digitálnych modelov

terénu. In Aktuálne problémy lesníckeho mapovania : II. Sympózium : zborník

referátov. Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene, 2004. - ISBN 80-228-1406-7. - S.

105-111.

Tuček, J., Majlingová, A.2004. Vyhodnotenie kvality a presnosti vybraných digitálnych

modelov terénu. In Aktuální problémy fotogrammetrie a DPZ [elektronický zdroj] :

sborník konference. - Praha : FSv ČVUT, 2004. - ISBN 80-01-03171-3. - 13 s.

Adresa autorov:

Ing. Jozef Tajboš, CSc., doc. Ing. Jozef Suchomel, CSc., LF, KLŤM, TU Zvolen, T.G.Masaryka 24, 960 53

Zvolen, Slovensko, e-mail: [email protected], [email protected]

297 285 311 260 236 226

517 701 631 605 577

75 57 70 36 48 53

35

543

56 139

1036

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

zale

sňo

van

ie (

ha)

rok

zmladenie

umelé



252

VÝVOJ CIEN A ODBYTU VLÁKNINOVÉHO DREVA V SR ZA

OBDOBIE ROKOV 1999-2011

DEVELOPMENT OF PRICES AND OUTLET OF PULPWOOD IN

SLOVAKIA DURING THE YEARS OF 1999 - 2011

JOZEF TAJBOŠ, MÁRIA BREZINOVÁ

Abstract

Development of price and timber market of pole timber in period years 1999-2003 is presented in this paper.

This assortment create the largest part of timber logs from calamities. Using methods of analysis, synthesis, data

comparison and trend development evaluation there are analysed pole timber production selected indicators –

price, participation in profits, volume and participation in pulpwood production. Source data were taken from the

particular business subjects from the form Les (MP SR) 2-04. Their aggregation formed the basis for the creation

of relevant section in the "Green Report".

Keywords: pole timber, prices, harvesting, marketing

1. ÚVOD A PROBLEMATIKA

Trh s drevom je pre lesné hospodárstvo hlavným zdrojom príjmov. Poznanie trendov

vývoja cien surového dreva a analýzy trhu sú dôleţité pre optimálne rozhodovanie v súvislosti

s maximalizáciou zhodnotenia dreva.

Zásoba dreva sa v lesoch Slovenskej republiky dlhodobo zvyšuje. K 31. 12. 2005 bola

zásoba dreva v lesoch SR 438,9 mil. m3 bez kôry, k 31. 12. 2009 bola 456,4 mil. m

3. Pri

celkovej súčasnej výmere porastovej pôdy 1 938 tis. ha je priemerná zásoba na 1 ha

porastovej pôdy 236 m3 b.k.

Výška ťaţby dreva z jeho zásob sa pre uţívateľov lesných pozemkov stanovuje počas

vypracovania LHP v etáte ťaţby dreva. Takto určený a orgánom štátnej správy LH schválený

ťaţbový etát predstavuje objektívne a reálne ťaţbové moţnosti vyplývajúce zo skutočného

stavu lesných porastov a legislatívnych ustanovení platných na úseku ťaţbovej úpravy lesov.

Pri kalamitách vzniká náhodná ťaţba, ktorá má najvyššiu prioritu spracovania a tým sa

čiastočne, alebo úplne mení predpis ťaţieb z LHP

2. MATERIÁL A METODIKA

Zdrojom informácií pre sledovanie vývoja priemerných tuzemských cien sú štvrťročné

štatistické zisťovania o dodávkach a priemerných cenách sortimentov surového dreva

sledované v subjektoch štátnych a neštátnych lesov na Slovensku Les (MP SR) 2-04 (ich

agregovaním vznikajú podklady pre vytvorenie príslušnej sekcie „Zelenej správy“) a

Spravodajca Lesoprojektu, v ktorom sú spracované údaje z uvedených štatistických výkazov.

Vývoj priemerných cien a dodávok surového dreva sa analyzovali za obdobie rokov 1999-

2010 a za I. štvrťrok 2011. Uvedené ceny platia pre lokalitu ES (expedičný sklad).

Informácie sa spracovali štandartnými metódami pouţívanými v ekonomike – metóda

analýzy, syntézy, komparácie údajov a zhodnotenie trendov vývoja. Vzhľadom k rozsahu

práce nie sú analyzované sezónne odchýlky (mesačné, resp. štvrťročné), spracovali sa

agregované ročné údaje ako stredne aţ dlhodobé trendy vývoja.

3. VÝSLEDKY

Z celkových realizovaných dodávok drevnej hmoty v roku 2010, sa predalo na domácom

253

0,05

13,04

24,20

31,32 0,12

0,05

0,32

27,70

3,20

ihličnaté

trieda I.a II.

trieda III.A

trieda III.B

trieda III.C

0,06 0,56 3,18

14,99

21,39

0,01

0,01

54,41

5,40

listnaté

trieda I.

trieda II.

trieda III.A

trieda III.B

trhu 93 % a na export bolo dodaných 7 % hmoty, štátne subjekty mali podiel podobne ako v

predchádzajúcich rokoch 58%, neštátne 42% (tab 1). Podiel ihličnatých sortimentov bol 66%,

listnatých 34%.

Tab. 1 Podiely dodávok sortimentov surového dreva

dodávky celkom

m3

%

tuzemské vývoz spolu tuzemské vývoz spolu

štátne 5248606 306764 5555370 54.68 3.20 57.87

neštátne 3667764 375934 4043698 38.21 3.92 42.13

spolu 8916370 682698 9599068 92.89 7.11 100.00

Na obr. 1 je uvedený podiel jednotlivých sortimentov surového dreva. Najviac

obchodovaným sortimentom ihličnatého surového dreva boli výrezy III.B a C triedy akosti,

ktoré tvorili 24 a 31% z celkového objemu realizovaných dodávok a ihličnaté vlákninové

drevo 28%. Listnaté výrezy III.B a C triedy akosti mali 15 a 21%, listnaté vlákninové drevo

54 %. Spolu ihličnaté a listnaté malo vlákninové drevo najväčší podiel – viac ako 33% (obr.

4).

Obr. 1 Podiely dodávok podľa sortimentov surového dreva

Tieto sortimenty surového dreva sú podstatné z hľadiska objemu hmoty (dodávok) aj

tvorby zisku.

Vývoj cien a dodávok vlákninového dreva

Ceny ihličnatých a listnatých sortimentov surového dreva v štátnych lesoch aj neštátnych

subjektoch od roku 2009 stúpajú (obr. 2-3).

254

Obr. 2 Trend vývoja cien ihličnatého vlákninového dreva

v porovnaní s priemerným speňaţením ihličnatých sortimentov surového dreva

Obr. 3 Trend vývoja cien listnatého vlákninového dreva v porovnaní

s priemerným speňaţením listnatých sortimentov surového dreva

Na obr. 5-7 je uvedený vývoj vybraných ukazovateľov –podiel na trţbách, objem a podiel

dodávok vlákniny. Priemerná cena ihličnatých a aj listnatých sortimentov surového dreva

dosiahla minimum v roku 2009. Od roku 2010 do 1. štvrťroku 2011 priemerné ceny

ihličnatého a listnatého dreva rástli. V prvom štvrťroku 2011 vzrástli priemerné ceny

surového dreva v porovnaní s rovnakým obdobím minulého roka o 20%. V roku 2010 sme

zaznamenali medziročne nárast priemerných cien o 15%.

20

25

30

35

40

45

50

55

60

1…

2…

2…

2…

2…

2…

2…

2…

2…

2…

2…

2…

2…

cen

a (

€.m

-3)

rok

ihličnaté štátne

neštátne

vlákninaspolu

20

25

30

35

40

45

50

55

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

cen

a (

€.m

-3)

rok

listnaté

štátne

neštátne

vlákninaspolu

255

Obr. 4. Trend vývoja cien vlákninového dreva v porovnaní s priemerným speňaţením

sortimentov surového dreva za ihličnaté a listnaté sortimenty spolu

Obr. 5 Trend vývoja percentuálneho podielu vlákniny na celkovom objeme

dodávok sortimentov surového dreva a podielu vlákniny na celkovom objeme trţieb

Obr. 6 Trend vývoja dodávok sortimentov surového dreva spolu

a vlákninových sortimentov

20

25

30

35

40

45

50

55

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

cen

a (

€.m

-3)

rok

vláknina

20

25

30

35

40

45

50

55

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

%

rok

podiel zcelkového…

20003000400050006000700080009000

10000

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

tis.

m3

rok

dodávkysortimentov surovéhodreva…

256

Obr. 7 Trend vývoja trţieb

Obr. 8 Trend vývoja dodávok vlákninových sortimentov podľa dreviny

Obr. 9 Trend vývoja trţieb za vlákninové sortimenty podľa dreviny

Na obr. 8 a 9 je znázornený trend vývoja dodávok a trţieb za vlákninové sortimenty v

členení ihličnaté a listnaté dreviny. V roku 2009 stúpali dodávky ihličnatého vlákninového

dreva, čo spôsobilo udrţanie hladiny trţieb napriek poklesu cien. Dodávky ihličnatého

vlákninového dreva boli v porovnaní s dodávkami listnatého dreva vyššie o 11%. Vzhľadom

0

100000

200000

300000

400000

500000

tis.

€

rok

tržby spolu

tržby vláknina

0

500

1000

1500

2000

2500

19

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

tis.

m3

rok

ihl.

list.

20000

30000

40000

50000

60000

70000

19

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

20

…

tis.

€

rok

ihl.li…

257

k zvýšeniu cien dreva sme zaznamenali nárast trţieb za vlákninové drevo aj pri jeho niţších

dodávkach.

4. DISKUSIA A ZÁVER

Vlákninové drevo spolu (ihličnaté a listnaté) malo v roku 2010 stále najväčší podiel z

dodaných sortimentov surového dreva – viac ako 33%. Z ihličnatých sortimentov boli najviac

obchodovaným sortimentom výrezy III.B a C triedy akosti, ktoré tvorili 24 a 31% z celkového

objemu realizovaných dodávok a ihličnaté vlákninové drevo s 28%. Listnaté sortimenty dreva

mali najviac zastúpené vlákninové drevo (54 %) a listnaté výrezy III.B a C triedy akosti (15 a

21%).

Z celkových realizovaných dodávok drevnej hmoty v roku 2010 sa predalo na

domácom trhu 93 % a na export bolo dodaných 7 % hmoty. Štátne subjekty lesov z toho

dodali podobne ako v predchádzajúcich rokoch 58%, neštátne 42%. Podiel ihličnatých

sortimentov z celkových dodávok surového dreva bol 66%, listnaté sortimenty tvorili 34%.

Koeficient prepočtu mnoţstva dodávok vybraných subjektov neštátnych lesov na celý objem

bol 4,68.

Priemerná cena ihličnatých a aj listnatých sortimentov surového dreva dosiahla

minimum v roku 2009. Od roku 2010 do 1. štvrťroku 2011 priemerné ceny ihličnatého

a listnatého dreva rástli. V prvom štvrťroku 2011 vzrástli priemerné ceny surového dreva

v porovnaní s rovnakým obdobím minulého roka o 20%. V roku 2010 sme zaznamenali

medziročne nárast priemerných cien o 15%. Trţby boli v roku 2010 vyššie o 18% oproti roku

2009, dodávky 2010 vyššie o 3% oproti 2009 (v štátnych lesoch bol pokles o 5%).

Práca je súčasťou projektu RELAZ I, Aplikovaný výskum a vývoj špeciálnych

lanových zariadení. Špeciálny lanový vozík. ITMS 2620220036 a RELAZ II, Aplikovaný

výskum a vývoj špeciálnych lanových zariadení. Špeciálny zotrvačník. ITMS 2620220035.

LITERATÚRA

Spravodajca Lesoprojektu, ročník 1999-2011.

Tajboš, J. Brezinová, M., Slugeň, J., 2004. Vývoj cien a odbytu vlákninového dreva v SR za

obdobie rokov 1999-2003. In.: Zborník referátov z MVK „Financovanie 2004 Lesy –

drevo“, Zvolen, TU: 6 s., ISBN 80-228-1389-3, CD.

Suchomel, J., Gejdoš, M., 2009. Ťaţbovo-dopravné technológie. Sortimentácia dreva a

tovaroznalectvo v lesníctve. TU Zvolen, ISBN 978-80-228-2057-8: 292 pp.

www.forestportal.sk

Adresa autorov:

Ing. Jozef Tajboš, CSc.

TU Zvolen, KLŤM, T.G.Masaryka 24, 960 53 Zvolen


Ing. Mária Brezinová

NLC, Sokolská 2, 960 01 Zvolen

http://www.forestportal.sk/

258

POROVNANIE PRÁCE HARVESTEROVÉHO UZLA PRI

SPRACOVANÍ NÁHODNEJ A ÚMYSELNEJ ŤAŢBY

THE COMPARISON OF HARVESTER NODE WORK IN THE

PROCESSING OF AN INCIDENTAL AND PLANNED FELLING

JOZEF SUCHOMEL, MARTIN SLANČÍK, KATARÍNA BELANOVÁ, MATÚŠ TOMAN

Abstract: The aim of this work was to carry out the techno-economical evaluation of harvester Rottne H 5005

with forwarder Rottne solid F9. The basic source of information for techno-economical evaluation were

registration books for machines. Results of analysis indicate that for the year 2002, the average performance of

harvester H 5005 was 13.28 m3.phm

-1 assortments of raw wood at an average tree volume in the range 0.4 to

1.0 m3. In 2005, the average performance of harvester H 5005 was 16.42 m

3.phm

-1 assortments of raw wood.

Forwarder F9 achieved in 2002 the average performance of 9.11m3.phm

-1 assortments of wood by average tree

volume in the range from 0.4 to 1.0 m3. In 2005, the average performance was 13.40 m

3.phm

-1 assortments of

wood.

Key words: harvester, forwarder, techno-economical evaluation

ÚVOD

Viacoperačné stroje a technológie predstavujú v súčasnej dobe v ťaţbovo-výrobnom

a dopravnom procese vrchol moderných technológií a sú základným predpokladom pre trvalé

obhospodarovanie lesov.

Prvé pokusy o vyuţívanie viacoperačných strojov na území Československa spadajú

do 70. rokov minulého storočia, kde boli snahy o vyuţitie vývozných súprav a rôznych

procesorov pri spracovaný kalamít. Rôzne príčiny, či uţ objektívne alebo subjektívne brzdili

ďalší rozvoj nasadenia technológií s pouţitím viacoperačných strojov.

Okolo roku 2000 začína rozvoj vo vyuţívaní viacoperačných strojov v SR. Dôvody sú

rôzne, okrem poklesu stavov kvalifikovanej pracovnej sily v lesnom hospodárstve, cez

potrebu rýchleho spracovania veľkého objemu kalamitného dreva, k potrebe vyťaţenia

väčšieho mnoţstva drevnej hmoty za časovú jednotku z dôvodu ceny dreva. Na území SR

rozvoj týchto technológií napredoval veľmi sporadicky, bez snahy o ich zavedenie do lesnej

prevádzky. Boli to ojedinelé pokusy, ktoré nedokázali váţnejšie ovplyvniť rozvoj tohto

odvetvia v lesnom hospodárstve. Zlom nastal koncom roka 2004, v novembri, kedy vetrová

smršť v TANAP-e, ale aj v ďalších oblastiach SR, spôsobila rozsiahlu vetrovú kalamitu. To

odštartovalo potrebu a následný rozvoj nasadenia harvesterových technológií, čo malo

vzostupný trend, aţ kým tento rozvoj nezabrzdila hospodárska kríza.

S ekonomickou krízou nastal krátkodobý pokles dopytu po dreve (Suchomel, Gejdoš,

2009). Nástupom obdobia krízy koncom roku 2008 a začiatkom roku 2009 začali byť

harvesterové technológie v podmienkach Slovenska „drahé“.

Od tohto obdobia sú harvesterové technológie nasadzované veľmi sporadicky a

nekoncepčne. Deformácia trhu práce má za následok opätovné zvýšenie podielu klasických

technológií, ktoré sú často nasadené v nevhodných podmienkach.

PROBLEMATIKA

Hlavnou príčinou, prečo sa začali presadzovať harvesterové technológie bola vyššia

bezpečnosť a produktivita práce ako pri klasickej metóde. S tým súvisela aj niţšia spotreba

času na ťaţbu a spracovanie jednotlivých stromov v poraste. Vyššia výkonnosť

harvesterových uzlov (HU) sa hlavne ocenila v porastoch pri potrebe rýchleho spracovania

porastov z dôvodu zamedzenia rozmnoţenia hmyzích škodcov. Výhodou HU v spolupráci

259

s balíkovačom v prípade úmyselných ťaţieb sú nielen ťaţba hrubiny, ale aj príprava plôch pre

ďalšie zalesňovanie (Lieskovský, 2008).

Najdôleţitejšou výhodou tejto technológie je vyššia bezpečnosť práce, obzvlášť pri

spracovávaní kalamity, kde sa výrazne zniţuje úrazovosť (Suchomel et al., 2008). Súčasná

harvesterová technológia odbremenila človeka od náročnej fyzickej práce v ťaţbovej činnosti.

Oslobodila ho od hluku, vibrácií a vytvorila mu v mnohom komfortné pracovné podmienky

(Štollmann, 2006).

Nevýhodou harvesterových technológií sú vysoké počiatočné náklady, vysoké

poţiadavky na úlohu ľudského činiteľa (úloha operátora, dokonalá technologická príprava a

organizácia činností) a dostatočné mnoţstvo dreva (koncentrácia práce) pre prevádzkové

nasadenie celej harvesterovej technológie. Relatívnou nevýhodou týchto technológií je tieţ

skutočnosť, ţe sú predovšetkým určené ku spracovaniu ihličnatých porastov (Ulrich, 2002).

Veľký rozsah náhodných ťaţieb v Európe, osobitne víchrice Lothar a Martin z decembra 1999

výrazne ovplyvnil vývoj a konštrukčné riešenie harvesterových hlavíc. V súčasnosti sa HU

pouţívajú aj v listnatých porastoch.

METODIKA

Základným zdrojom informácií pre technicko-ekonomické vyhodnotenie HU boli

strojné knihy, v ktorých sa evidujú podrobné poloţky ekonomických nákladov.

Získané údaje zo strojných kníh boli vloţené do programu Microsoft Excel. Následne

boli spracované do tabuliek a grafov, ktoré boli vyhodnotené. Vyhodnotením HU Rottne H

5005 s forwardrom Rottne solid F14 by sme chceli poukázať na ekonomickú efektívnosť

daného HU, ktorý spracovával úmyselnú ťaţbu v roku 2002 a náhodnú ťaţbu v roku 2005.

Okrem ekonomických aspektov však musíme brať do úvahy aj produktivitu práce,

výťaţnosť, hygienu porastov a v neposlednom rade poškodenie porastov a pôdy. Rozsah

rozboru bol situovaný do všetkých vekových kategórií lesných porastov. V mladých lesných

porastoch od prvých prebierok, kedy vzniká pri ťaţbe hmota hrúbia, cez prebierky do 50

rokov a nad 50 rokov. Stroje boli nasadené v jednotlivých výberoch, pri presvetľovaní

porastov, spracovávaní kalamity, podkôrnikovej alebo vetrovej.

Vybrané ukazovatele technicko-ekonomického hodnotenia v prípade HU zloţeného

z harvesteru Rottne H 5005 a forwarderu Rottne solid F9 boli analyzované za obdobie rokov

2002 – 2006.

Harvester Rottne H 5005 je vysoko výkonný štvorkolesový harvester vhodný pre

prebierkovú, predrubnú a rubnú ťaţbu v tých najnáročnejších terénoch. Moderný

jednohmatový kompaktný harvester je veľmi flexibilný, s jednoduchou manévrovateľnosťou a

silným hydraulickým ţeriavom s výnimočným dosahom cez 10 m. Rottne 5005 má pojazdový

hydromotor v kaţdom ramene kolesa. Mimoriadne kvalitná funkcia vyrovnávania umoţňuje

stroju ľahšie zdolávať i veľmi náročné členité terény. Tento typ vďaka vyspelej technológii

vyniká tieţ jednoduchou ovládateľnosťou stroja. Systém IQAN, ktorý riadi a monitoruje

funkcie motora, pracovnej hydrauliky, pojazdu a hydraulického ţeriavu, dovoľuje operátorovi

to najjemnejšie nastavenie podľa terénu a jazdných podmienok.

Forwarder Rottne solid F9 je nasadzovaný do prebierkových porastov na vývoz

sortimentov surového dreva z lesa. Tento typ forwardra plní náročné poţiadavky na vysokú

ţivotnosť a prevádzkovú spoľahlivosť stroja, úsporu energie, vysoký pracovný výkon,

ekonomickú a hlavne ekologickú prevádzku. Vzhľadom k pruţnému prevodu hnacej sily,

osemkolesovému podvozku, nízkej hmotnosti stroja a optimálnej nosnosti, dosahuje tento

forwarder veľmi malý tlak na pôdu (cca 40 kPa).

Harvesterový uzol sa nasadzuje do vopred vybraných porastov tak, aby jeho

výkonnosť za 10-12 mth bola minimálne 120-150 m³. Vyznačenie porastov vyţaduje reflexné

znaky vo výške 1,8 m, aby obsluha pri postupe porastom rýchlo rozoznala vyznačené stromy.

260

Pri výberoch pracuje v štvormetrových linkách vedených proti svahu. Spiľovanie je

výhodné realizovať šikmo proti svahu. Veľkosť a veľmi dobrá manévrovateľnosť v porastoch

umoţňuje zvládnutie problémových porastov s prihliadnutím na moţnosti forwardera

v poraste.

VÝSLEDKY

V tejto časti práce sú vyhodnotené vybrané ukazovatele technicko-ekonomického

hodnotenia harvesterového uzla.

Významným ekonomickým činiteľom harvesterových technológií je výkonnosť harvestera.

Pri udávaní výkonnosti sa väčšinou pouţíva pomer medzi objemom vyťaţeného dreva (m³)

a motohodinou (mth).

Za rok 2002 dosiahol H 5005 priemernú výkonnosť 13,28 m-3

.mth-1

(min 7,61 m-

3.mth

-1, max 15,24 m

-3.mth

-1) sortimentov surového dreva pri priemernej objemovosti kmeňov

v intervale od 0,4 do 1,0 m3. V roku 2005 predstavovala priemerná výkonnosť H 5005

16,42 m-3

.mth-1

(min 12,20 m-3

.mth-1

, max 18,92 m-3

.mth-1

) sortimentov surového dreva.

Forwader F9 v HU v kombinácii s H 5005 dosiahol v roku 2002 priemernú výkonnosť

9,11 m3.mth

-1 (5,83 - 18,75 m

-3.mth

-1) sortimentov surového dreva pri priemernej objemovosti

kmeňov v intervale od 0,4-1,0 m3. V roku 2005 bola priemerná výkonnosť 13,40 m

-3.mth

-1

(min 11,37 m-3

.mth-1

, max 15,83 m-3

.mth-1


V nasledujúcej časti sú štatisticky vyhodnotené vybrané ukazovatele technicko-

ekonomického hodnotenia HU zloţeného z harvestra H 5005 a forwardra F9 za roky 2002 a

2005.

Obr. 13 Grafické zobrazenie výkonnosti H 5005 v závislosti od priemernej objemovosti, rok 2002

H 5005 od priemernej objemovosti ťaţených kmeňov v roku 2002 (Obr. 13).

Z vypočítaného korelačného koeficientu R = 0,7956 vyplýva, ţe závislosť medzi

výkonnosťou a priemernou objemovosťou môţeme charakterizovať pri stupni voľnosti (n-2)

= 9, na hladine významnosti α = 0,01 a s 99 % pravdepodobnosťou ako štatisticky veľmi

významný, tzn., ţe priemerná objemovosť ťaţených stromov výrazne ovplyvňuje výkonnosť

harvestra H 5005.

Na základe hodnoty koeficientu determinácie R² = 0,6329 a vypočítanej regresnej

rovnice y = 6,9599x + 9,321, môţeme konštatovať, ţe v roku 2002 bol 63,29 %-ný podiel

výkonnosti stroja ovplyvnený objemovosťou kmeňov. Zvyšných 36,71 % výkonnosti bolo

ovplyvnených inými faktormi, v tomto prípade rôznorodými výrobno-technickými

podmienkami (terén).

261

Obr. 2 Grafické zobrazenie výkonnosti H 5005 v závislosti od priemernej objemovosti, rok 2005

Rovnaké štatistické charakteristiky boli vypočítané aj v prípade závislosti výkonnosti

harvestra H 5005 od priemernej objemovosti ťaţených kmeňov v roku 2005 (Obr. ).

Z vypočítaného korelačného koeficientu R = 0,1378 vyplýva, ţe medzi výkonnosťou

a priemernou objemovosťou neexistuje štatisticky významná závislosť.


rovnice y = 2,7729x + 14,557, môţeme konštatovať, ţe v roku 2005 bol podiel výkonnosti

(necelé 2 %) stroja ovplyvnený objemovosťou kmeňov len minimálne. Z uvedeného vyplýva,

ţe výkonnosť harvestra H 5005 bola v roku 2005 ovplyvnená predovšetkým spracovaním

náhodnej ťaţby v tomto období (spracovanie kalamity z roku 2004), ale tieţ ďalšími

rôznorodými výrobno-technickými podmienkami (terén).

Obr. 3 Grafické zobrazenie výkonnosti F9 (HU H5005 + F9)

v závislosti od priemernej objemovosti, rok 2002

Výkonnosť závislosti od objemovosti vyťaţených stromov bola analyzovaná

a štatisticky vyhodnotená aj u forwardrov. Na obrázku (Obr. 3) je graficky znázornená

závislosť výkonnosti F9 od priemernej objemovosti kmeňov v roku 2002. Z grafu vyplýva, ţe

výkonnosť stroja v závislosti od priemernej objemovosti kmeňa rastie.

Na základe hodnoty korelačného koeficientu R = 0,5529 môţeme konštatovať, ţe pri

stupni voľnosti (n-2) = 9, hladine významnosti α = 0,05 a s 95 % pravdepodobnosťou medzi

výkonnosťou forwardra a objemovosťou kmeňa existuje štatisticky významný vzťah.

Z koeficientu determinácie R² = 0,3057 a vypočítanej regresnej rovnice y = 3,9965x +

5,8472, vyplýva, ţe v roku 2002 sa podiel priemernej objemovosti ťaţených kmeňov prejavil

na výkonnosti stroja 30,57-mi percentami a 69,43 % výkonnosti bolo ovplyvnených inými

faktormi (špecifické výrobno-technické podmienky).

262



Na obrázku (Obr. 4) je graficky znázornená výkonnosť forwardra F9 v závislosti od

priemernej objemovosti vyťaţených kmeňov v roku 2005.

Na základe hodnoty korelačného koeficientu R = 0,2209 môţeme konštatovať, ţe

medzi výkonnosťou a priemernou objemovosťou kmeňov u forwardra F9 v sledovanom

období neexistuje štatisticky významná závislosť.

Z koeficientu determinácie R² = 0,0488 a vypočítanej regresnej rovnice y = 2,8482x +

15,108, vyplýva, ţe v roku 2005 sa podiel priemernej objemovosti ťaţených kmeňov prejavil

na výkonnosti stroja necelými 5-mi percentami, takţe aj pokles výkonnosti forwardra

zaznamenaný v grafe nie je rozhodujúcou mierou ovplyvnený priemernou objemovosťou

ťaţených kmeňov. Výkonnosť hodnoteného stroja bola ovplyvnená predovšetkým

spracovaním náhodnej ťaţby v tomto roku (spracovanie kalamity z roku 2004).

Okrem priemernej objemovosti vyťaţených kmeňov ovplyvňuje výkonnosť

forwardrov aj vývozná vzdialenosť. Vplyv tohto ukazovateľa bol analyzovaný a štatisticky

vyhodnotený za roky 2002 a 2005.

Grafické znázornenie výkonnosti forwardra F9 v závislosti od vývoznej vzdialenosti

v roku 2002 je na obrázku (Obr.).

Aj napriek logickému poklesu výkonnosti pri narastajúcej vývoznej vzdialenosti sa na

základe určeného korelačného koeficientu R = 0,3322 nepotvrdil štatisticky významný vzťah

medzi týmito dvoma ukazovateľmi.

Na základe koeficientu determinácie R² = 0,1104 a vypočítanej regresnej rovnice y =

0,0091x + 13,726, môţeme konštatovať, ţe v roku 2002 bola výkonnosť stroja ovplyvnená

vývoznou vzdialenosťou len v 11 %. Iné faktory ovplyvňujúce výkonnosť forwardra sú

v tomto prípade objemovosť ťaţených stromov a rôznorodé výrobno-technické podmienky.

Závislosť medzi výkonnosťou forwardra a vývoznou vzdialenosťou v roku 2005 je

uvedená na obrázku (Obr.). Výkonnosť má v priebehu roka prevaţne stagnujúci vývoj.

Vypočítaný korelačný koeficient R = 0,1144 charakterizuje analyzovanú závislosť výkonnosti

stroja od vývoznej vzdialenosti ako štatisticky nevýznamnú.

Regresná rovnica y = 0,0013x + 14,06 a vypočítaný koeficient determinácie R² =

0,0131 určuje, ţe výkonnosť forwardra je ovplyvnená vývoznou vzdialenosťou len minimálne

(pribliţne 1 %). Môţeme teda skonštatovať, ţe výkonnosť stroja v tomto prípade závisí

predovšetkým od VTP pracoviska, druhu spracovávanej ťaţby (náhodná ťaţba) a pod.

Priemerné priame náklady na HU H 5005 a F9 dosiahli v roku 2002 výšku pribliţne

9,85 €.m -3

(7,33 – 18,49 €.m-3

). V roku 2005 dosiahli priemerné priame náklady 8,28 €.m-3

(4,75 – 15,35 €.m-3

).

263


v závislosti od vývoznej vzdialenosti, rok 2002


v závislosti od vývoznej vzialenosti, rok 2005

Základné štatistické charakteristiky boli vypočítané aj v prípade závislosti priamych

nákladov HU H 5005 + F9 od priemernej objemovosti ťaţených kmeňov v roku 2002 a sú

zrejmé z obrázku (Obr.).

Obr. 7 Grafické zobrazenie priamych nákladov HU H5005 + F9


264

Z vypočítaného korelačného koeficientu R = 0,7554 vyplýva, ţe závislosť medzi

výkonnosťou a priemernou objemovosťou môţeme charakterizovať pri stupni voľnosti (n-2)

= 10, na hladine významnosti α = 0,01 a s 99 % pravdepodobnosťou ako štatisticky veľmi

významný, tzn., ţe priemerná objemovosť ťaţených stromov výrazne ovplyvňuje priame

náklady HU.


rovnice y = 7,9764x-0,58

, môţeme konštatovať, ţe v roku 2002 bol 57,07 %-ný podiel

priamych nákladov HU ovplyvnený objemovosťou kmeňov. Zvyšných 32,93 % výkonnosti

bolo ovplyvnených inými faktormi, v tomto prípade rôznorodými výrobno-technickými

podmienkami (terén).

Obr. 8 Grafické zobrazenie priamych nákladov HU H5005 + F9


Obdobné štatistické charakteristiky boli vypočítané aj v prípade závislosti priamych

nákladov HU H 5005 + F9 od priemernej objemovosti ťaţených kmeňov v roku 2005 (Obr.).

Z vypočítaného korelačného koeficientu R = 0,2452 vyplýva, ţe medzi priamymi

nákladmi a priemernou objemovosťou neexistuje štatisticky významná závislosť.


rovnice y = 10,197x0,4836

, môţeme konštatovať, ţe v roku 2005 bol podiel výkonnosti (cca

6 %) HU ovplyvnený objemovosťou kmeňov len minimálne. Výkonnosť HU bola v roku

2005 ovplyvnená predovšetkým spracovaním náhodnej ťaţby v tomto období, ale tieţ ďalšími

rôznorodými výrobno-technickými podmienkami (terén).

ZÁVER

V podmienkach lesníctva SR plní ťaţbový proces významné funkcie. Zabezpečuje

podmienky pre nepretrţitú výchovu, obnovu a ochranu lesných porastov s cieľom

optimálneho zhodnotenia ťaţbového fondu na princípoch trvale udrţateľného hospodárenia.

Efektívnosť lesníctva je moţné zabezpečiť prostredníctvom zvyšovania produktivity práce,

zvyšovaním bezpečnosti systémov a ekologizáciou lesníckych činností. Ekologizovať

lesnícku činnosť je moţné predovšetkým prostredníctvom vhodnej techniky a technológie.

Cieľom práce bolo vykonanie technicko-ekonomického zhodnotenia vybraných variantov

ťaţbovo-dopravných technológií na báze harvestrov. Hodnotená bola výkonnosť a priemerné

náklady harvesterového uzla: harvester H 5005 a forwarder F9.

Za rok 2002 dosiahol H 5005 priemernú výkonnosť 13,28 m-3

.mth-1

(min 7,61 m-

3.mth

-1, max 15,24 m

-3.mth

-1) sortimentov surového dreva pri priemernej objemovosti kmeňov

v intervale od 0,4 do 1,0 m3. V roku 2005 predstavovala priemerná výkonnosť H 5005

16,42 m-3

.mth-1

(min 12,20 m-3

.mth-1

, max 18,92 m-3

.mth-1


265

Forwader F9 v HU v kombinácii s H 5005 dosiahol v roku 2002 priemernú výkonnosť

9,11 m3.mth

-1 (5,83 - 18,75 m

-3.mth

-1) sortimentov surového dreva pri priemernej objemovosti

kmeňov v intervale od 0,4-1,0 m3. V roku 2005 bola priemerná výkonnosť 13,40 m

-3.mth

-1

(min 11,37 m-3

.mth-1

, max 15,83 m-3

.mth-1


Ukazovateľom ekonomického hodnotenia vybraných variantov boli priame náklady.

Priemerné priame náklady HU H5005 a F9 dosiahli v roku 2002 výšku pribliţne

9,85 €.m-3

(7,33 – 18,49 €.m-3

). V roku 2005 dosiahli priemerné priame náklady 8,28 €.m-3

(4,75 – 15,35 €.m-3

).

Na základe hodnoty koeficientu determinácie R² = 0,8345 môţeme konštatovať, ţe v

roku 2005 priemerná objemovosť vyťaţených stromov významným podielom (83,45 %)

ovplyvnila vývoj výkonnosti harvestra H 2004. Ostatných 16,55 % bolo zapríčinených inými

faktormi (rôznorodé výrobno-technické podmienky, skúsenosti operátora a pod.).

Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. LPP-0420-09

Analýza bezpečnostných, zdravotných a hygienických rizík pri spracovaní lesnej biomasy na energetické účely,

Ministerstvom školstva Slovenskej republiky v rámci riešenia grantu VEGA 1/0764/10 - Výskum princípov a

metód precízneho lesníctva a COST Action FP 0902 Development and harmonization of new operational

research and assessment procedures for sustainable forest biomass supply.

LITERATÚRA

Lieskovský, M., 2008: Spracovanie dendromasy z kalamitných porastov viacoperačnými

strojmi. In: Těţebně dopravní technologie a stavební úpravy v kalamitních těţbách,

211-217, ISBN 978-80-213-1791-8

Suchomel, J., Gejdoš, M., 2009: Ťaţbovo-dopravné technológie. Zvolen: Technická

univerzita, pp. 223-224. ISBN 978-80-228-2057-8.

Suchomel, J., Gejdoš, M., Slančík, M., Tuček, J., 2008: Projekt spracovania kalamity vo

Vysokých Tatrách zo dňa 19.11.2004. In Těţebně dopravní technologie a stavební

úpravy v kalamitních těţbách, p 179-188

Štollmann, V., 2006: Prečo robotizovať. In: Perspektívy vývoja ťaţbovo dopravného procesu

a vyuţitia biomasy v lesnom hospodárstve, Zvolen: KLŤM TU, pp. 239-242. ISBN 80-

228-1661-2.

Ulrich, R., Schlaghamerský, A., Štorek, V., 2002: Pouţití harvesterové technologie

v probírkách. MZLU Brno, 97 pp. ISBN 80-7157-631-X.

Adresy autorov:

doc. Ing. Jozef Suchomel, CSc., Ing. Martin Slančík, PhD., Ing. Katarína Belanová, PhD., Ing. Matúš Toman

Katedra lesnej ťaţby a mechanizácie

Lesnícka fakulta

Technická univerzita Zvolen

T. G. Masaryka 24

960 53 Zvolen









266

NAVIGAČNÉ SYSTÉMY V LESNÍCTVE

NAVIGATION SYSTEMS IN FORESTRY

JOZEF SUCHOMEL, MARTIN SLANČÍK, VLADO GOGLIA

Abstract

The contribution is focused on the issues of navigation systems in forestry. These systems are instrumental to

position determination and navigation in forests. The Global Navigation Satellite Systems (GNSS), Inertial systems

and GNSS / IMU Inertial Measurement Unit are described in this paper. From the GNSS there is the NAVSTAR

GPS (Navigation System with Time And Ranging Global Positioning System), GLONASS (GLObaľnaja

NAvigacionnaja Sputnikovaja Sistema) and the forthcoming European, commercial satellite system GALILEO

mentioned. Obtained accurate data can be used for mapping purposes, and then these mapping specifications can be

integrated into the systems for modeling and optimization of timber harvesting and transport technologies.

Keywords: forestry, navigation systems, inertial navigation

1. ÚVOD

Pouţitie GNSS v lesníctve je datované od konce 80. rokov. Najskôr sa GNSS pouţívali na

lokalizácii plôch, pri vypracovaní lesného hospodárskeho plánu a pri plánovaní lesnej cestnej

siete. GNSS zariadenia majú dnes široké uplatnenie, jeho logickým vyústením je praktické

pouţívanie GNSS v moderných ťaţbovo-dopravných strojoch – harvesteroch, forwarderoch

a odvozných súpravách čo umoţňuje sledovať pohyb sortimentov dreva v logistickom reťazci

jeho spracovanie.

Vyuţitie súčasných mobilných geoinformačných technológií a prostriedkov, najmä GNSS

zariadení, je dôleţitým predpokladom pre zber detailných informácii o lese. V tomto prípade ide

najmä o aplikáciu týchto systémov pre účely mapovania lesnej dopravnej siete, mapovanie

terénnych prekáţok a javov podmieňujúcich únosnosť pôdy. Tieto prostriedky umoţňujú výrazne

racionalizovať postup zberu a urýchliť doplnenie týchto technologicky mimoriadne dôleţitých

informácií do systému. Otázka súvisí priamo aj s problematikou potreby vykonávania samotného

dopravného a následne aj technologického prieskumu prostredia.

2. NAVIGAČNÉ SYSTÉMY V LESNÍCTVE Pri meraní polohy v lesníctve systémami GNSS vznikajú problémy s nedostupnosťou

signálov GNSS (nepriechodnosť signálu cez kmene stromov, nesprávne postavenie satelitov

vzhľadom k mikro a makroreliéfu) a zlou kvalitou navigačných signálov. Nízka kvalita

navigačných signálov GNSS môţe byť spôsobená nízkym postavením navigačných satelitov

(signál musí prekonať väčšiu vzdialenosť cez atmosféru a tým je viac ovplyvnený

atmosférickými vplyvmi) a odrazmi – falošnými signálmi, zapríčinenými vplyvom odrazov

objektov v blízkosti merania (budovy, skalné steny a iné odrazové plochy), ktoré

zniţujú presnosť merania. Tieto nedostatky je moţné s časti eliminovať vyuţívaním viacerých

GNSS, nedostatok satelitov jedného systému (napr. GPS) sa nahradí satelitmi druhého systému

(napr. GLONASS) resp. dlhšími dobami merania a meraním pri ideálnom postavení satelitov.

Riešením môţe byť vyuţitie navigačných systémov vyuţívajúcich princíp inerciálnej navigácie,

ktoré sú nezávislé na vonkajších zdrojoch navigačnej informácie a ich kombinácia s GNSS.

2.1 GNSS GNSS nie sú jediný prostriedok na určenie polohy a synchronizácie času. Ale z hľadiska

efektívnosti (časovej, kvalitatívnej, finančnej, infraštrukturálnej) je najperspektívnejším

267

nástrojom riadenia dynamických aplikácií. Stáva sa základnou infraštruktúrou globálnych

permanentných monitorovacích systémov. Umoţňuje lokalizovať v priestore a čase všetky

objekty, javy a fenomény prebiehajúce na a nad povrchom Zeme. Medzi GNSS patria dva uţ

existujúce satelitné systémy :

NAVSTAR GPS (NAVigation System with Time And Ranging Global Positioning

System) – prevádzkovaný USA,

GLONASS (GLObaľnaja NAvigacionnaja Sputnikovaja Sistema) – prevádzkovaný

Ruskom.

Obidva satelitné systémy slúţia primárne na vojenské ciele. Sluţby sú pre civilnú sféru

poskytované bezodplatne. Tretí pripravovaný európsky, komerčný satelitný systém je GALILEO.

S jeho budovaním začala Európska únia rozhodnutím 26. marca 2002. Ambíciou je vybudovať

vlastný globálny satelitný navigačný systém plne kompatibilný s GPS. 26. júna 2004 v Dubline,

Írsku, bola podpísaná zmluva o stanovení modelu spolupráce a metodológii pre rádio-frekvenčnú

kompatibilitu druţicových navigačných systémov GPS a Galileo. Bude slúţiť primárne na

komerčné aplikácie. Predpokladá sa, ţe základné sluţby nebudú poskytované bezúplatne. Budú

zaloţené na komerčnom princípe. Predpokladaný termín operačného spustenia systému je rok

2014.

2.2 INERCIÁLNE SYSTÉMY

Pri inerciálnej navigácii sa vyuţívajú gyroskopy, ktoré sú schopné dlhodobo udrţovať a

indikovať zadaný smer (najčastejšie severný smer). Dlhodobo sa vyuţívali klasické gyroskopy aţ

posledných rokoch sa začali objavovať aj moderné optické gyroskopy, ktoré uţ nemajú ţiadne

mechanické časti a meranie sa uskutočňuje (prebieha) na základe šírenia laserového impulzu vo

veľmi dlhom do cievky stočenom sklenenom vlákne. S pokrokom snímaču pohybu (a hlavne v

zrýchlení) sa objavujú aj inerciálne navigačné systémy pracujúce na odlišnom princípe. Tieto

systémy sú tvorené sadami akcelerometrov schopných veľmi citlivo merať zmeny smeru pohybu

snímača. Tento snímač pracuje v spolupráci s vyhodnocovacím počítačom, ktorý priebeţne

integruje vstupný signál jednotlivých akcelerometrov, a tak zisťuje aktuálnu polohu sledovaného

objektu.

Zavedenie navigačných systémov vyuţívajúcich princíp inerciálnej navigácie bolo kvôli

poţiadavkám na autonómnu navigáciu, t.j. nezávislosť na vonkajších zdrojoch navigačnej

informácie (napr. rádiomajáky, GNSS). Princíp inerciálnej navigácie je zaloţený na vyuţití

Newtonovho zákona v inerciálnom priestore.

Meraním lineárneho zrýchlenia pohybujúceho sa objektu vieme výpočtom určiť jeho rýchlosť

t

t

vdtav

0

0

(1) a dráhu, ktorú prešiel

t

t

t

t

stdas

0 0

0

2

(2)

Inerciálne navigačné systémy vyuţívajú akcelerometre, t.j. snímače lineárneho zrýchlenia,

ktoré sú schopné veľmi citlivo merať zmeny pohybu snímača. Tento snímač pracuje s

vyhodnocovacím počítačom, ktorý priebeţne integruje výstupný signál jednotlivých

akcelerometrov.

V súčasnosti s nástupom snímačov tzv. MEMS technológie výroby snímačov sa pojmom

inerciálna navigácia, presnejšie inerciálna meracia jednotka (IMU) (Inertial Measurement Unit)

označuje často jednotka na báze akcelerometrov či v súčasnosti častejšie akcelerometrov a

gyroskopov , slúţiaca pre meranie uhlových rýchlostí a polohových uhlov nosiča navigačného

systému.

268

V súčasnosti je uţ dostupných viacero typov snímačov, dokonca aj priamo v trojosých

prevedeniach s minimálnymi chybami, to je odchýlkami od kolmosti citlivých osí.

Nové MEMS inerciálne systémy sa vyznačujú minimálnymi rozmermi a hmotnosťami.

Polohové uhly sú v nich určované spravidla integráciou údajov gyroskopov a dynamicky

korigované na základe údajov akcelerometrov. Citlivosť doteraz síce nedosiahla úroveň potrebnú

pre inerciálnu navigáciu. Pre určovanie polohových uhlov je uţ citlivosť MEMS snímačov

postačujúca. V súčasnosti uţ sú dostupné aj miniatúrne trojosé magnetometre, ktoré spolu s

inerciálnymi snímačmi umoţňujú vytvárať takzvané AHRS navigačné systémy, ktoré sú často

kombinované so systémami GNSS.

2.3 GNSS/IMU

Vhodné systémy určovania polohy a navigácie v lesnom poraste by mali byť

viacsenzorové, pričom samotný prijímač GNSS je povaţovaný za jeden zo senzorov. Určenie

presnej priestorovej polohy a priestorovej orientácie hrá kritickú rolu vo všetkých dynamických,

statických, dopravných aplikáciách, či uţ pozemnej automobilovej, leteckej a vodnej doprave.

Schopnosť detekovať polohu a orientáciu v reálnom čase umoţňujú prudko sa vyvíjajúce

geodetické, negeodetické a integrované GNSS a GNSS/IMU zariadenia. Sú to prístroje, ktoré

dokáţu buď individuálne alebo simultánne spracovávať signály GNSS s frekvenciou 1 Hz

a prostredníctvom inerciálnych meracích jednotiek IMU (Inertial Measurement Unit) dokáţu

s relatívne vysokou presnosťou detekovať zmenu polohy objektu v priestore a čase s frekvenciou

10-512 Hz. IMU je mikro-elektro-mechanický systém (MEMS) kombinovaný s GNSS

prijímačom. Dáta z obidvoch systémov tečú v reálnom čase do riadiacej jednotky (počítača), v

ktorej sa prostredníctvom vhodných spracovateľských algoritmov vypočíta spresnená priestorová

a časová poloha, orientácia, rýchlosť, zrýchlenie (Klobušiak a kol. 2006).

Obr. 1 Chyba určenia polohy GNSS a IMU v závislosti od času (Soták a kol. 2008)

Vlastnosti jednotlivých navigačných systémov IMU a GNSS sú takmer ideálne

komplementárne, a tak sa vzájomne dopĺňajú (Obr. 1). IMU disponuje vysokou presnosťou

navigačných informácií počas krátkeho času, jeho hlavnou nevýhodou je však neohraničený

nárast chyby v polohe vzhľadom na čas. Tento nárast je spôsobený integráciou chýb gyroskopov

a akcelerometrov. GNSS má naopak niţšiu krátkodobú presnosť, ale chyba sa s časom

269

nezväčšuje, je v čase ohraničená. Komplementárnosť týchto dvoch systémov sa prejavuje v

schopnosti poskytnutia navigačních informácií počas krátkych aj dlhých navigačných aplikácií.

IMU poskytuje kompletné navigačné informácie (poloha, rýchlosť a uhlová poloha) s vysokou

rýchlosťou a v reálnom čase, aj keď je GNSS signál nedostupný alebo rušený. GNSS zase

disponuje relatívne konštantnou presnosťou nezávislou od času v okolí celej Zeme a jeho pouţitie

dovoľuje doplnkovú kalibráciu IMU, zarovnávanie, odhad a korekciu chýb inerciálního

navigačného systému (Soták a kol 2008).

Presnosť určenia polohy automobilu pri jazde v zastavanom území systémami GNSS

a GNSS/IMU porovnávali Rinnan a kol (2008). Výsledky sú uvedené na obr.2, 3.

Obr. 2 Trasa pri meraní GNSS a GNSS IMU (Rinnan a kol 2008)

270

Obr. 3 Odchýlka od štartu GNSS a GNSS IMU (Rinnan a kol 2008)

3. ZÁVER Vhodné systémy určovania polohy a navigácie v lesnom poraste by mali byť

viacsenzorové. Ide predovšetkým o GNSS/IMU zariadenia. Tieto systémy umoţnia určenie

presnej priestorovej polohy a priestorovej orientácie vo všetkých dynamických a statických

aplikáciách v sťaţených podmienkach lesného porastu.

Systémy zároveň slúţia pre presnú orientáciu viacoperačných strojov aţ po strom,

umoţňujú sledovanie presnej polohy strojov a logistiku pohybu zásob dreva. Takto získané

presné dáta je moţné vyuţiť pre účely mapovania a následne podklady z mapovania integrovať

do systémov pre modelovanie a optimalizáciu ťaţbovo-dopravných technológií. Vyuţívanie

optimálnych variantov ťaţbovo-dopravných technológií je súčasťou filozofie precízneho

lesníctva (Tuček, Koreň, 2010; Kovacsova, Antalová, 2010).

POĎAKOVANIE: Príspevok vznikol na základe výsledkov výskumu riešeného v projektoch VEGA 1/0764/10 Výskum

princípov a metód precízneho lesníctva. APVV LPP-0420-09 Analýza bezpečnostných, zdravotných a hygienických

rizík pri spracovaní lesnej biomasy na energetické vyuţitie. COST Action FP 0902 “Development and

harmonization of new operational research and assessment procedures for sustainable forest biomass supply”

Literatúra Hlaváč, P. a kol., 2005. Projekt protipoţiarnej ochrany lesa na území Vysokých Tatier po

vetrovej kalamite. Realizačný projekt, TU Zvolen 2005, 53 pp.

Jankovič a kol., 2005. Projekt revitalizácie lesných spoločenstiev na území Vysokých Tatier

postihnutom vetrovou kalamitou zo dňa 19. 11. 2004,

271

Klobušiak, M., Leitmanová, K., Ferianc, D., Pribul, T., 2005. SKPOS – kľúč k presnému

určovaniu polohy, navigácii a synchronizácii času, In: GIS vo vodnom hospodárstve,

14.11.2006, 11 pp.

Kovacsova, P., Antalová, M., 2010. Precision forestry – definition and technologies. Šumarski list

143(11-12), pp. 603-611, ISSN 0373-1332

Rinnan, A., Robertsen, A., Marit E. Sigmond, M., E., Johansen, E., Kvan, A., 2008. INS-GNS

Integration Based on MEMS Technology Dynamic Positioning Conference – October 7 –

8,

Soták, M., Králík, V., Kmec, F., 2008. Cenovo dostupná inerciálna navigácia pre integrované

navigačné systémy, AT&P journal 6/2008, pp. 72-74

Suchomel, J. a kol., 2004. Projekt na spracovanie následkov vetrovej kalamity zo dňa 19.11.2004,

Technická univerzita vo Zvolene, 90 s.

Tuček, J., Koreň, M., 2010. Precízne lesníctvo a podpora rozhodovania: Tradícia a výzvy

súčasnosti. In: Biometria, informatika, inventarizácia, modelovanie lesa – základ pre

precízne lesníctvo, pp. 69-83, ISBN 978-80-228-2158-2

Zákon č. 100/1977 Zb. o hospodárení v lesoch a štátnej správe lesného hospodárstva

Zákon č. 217/2004 Z.z. o lesnom reprodukčnom materiáli a o zmene niektorých zákonov

Zákon č. 326/2005 Z.z. Zákon o lesoch v znení neskorších predpisov

Zákon č. 543/2002 Z.z. o ochrane prírody a krajiny

Zúbrik a kol., 2005. Projekt ochrany lesa, Národné lesnícke centrum Zvolen, 2005

Adresa autorov:

doc. Ing. Jozef Suchomel, CSc., Ing. Martin Slančík, PhD.,

Technická univerzita vo Zvolene,

Lesnícka fakulta, Katedra lesnej ťaţby a mechanizácie

T. G. Masaryka 24

Zvolen 960 53

Goglia Vlado prof.,Department of Forest Harvesting; Forestry Faculty Zagreb, Svetošimunska 25, 10 000 ZAGREB,

Croatia,[email protected]; [email protected], [email protected]




272

SPONZORI KONFERENCIE:

273

PREDAJ ŠPECIALIZOVANÉHO MECHANICKÉHO A RUČNÉHO NÁRADIA PRE LESNÉ A DREVÁRSKE HOSPODÁRSTVO,

POĽNOHOSPODÁRSTVO, PARKY A ZÁHRADY. Katalógova ponuka: 1. Motorové píly – píly ,krovinorezy, kosačky a príslušenstvo, pilníky,

mazacie oleje, náradie

2. Ručné náradie – sekery, kliny, meracie pásma, sapíny, odkôrňovače

3. Vyznačovanie stromov – priemerky, číselníkove systémy, značkovacie spreje, črtáky

4. Spracovanie dreva – reťazove úväzky,háky, klzáky,pilove kotúče,šrankovníky

5. Záhradnícke potreby – ošetrovanie stromov, zavlažovacie systémy,príslušenstvo

6. Príprava pôdy – mechanizmy, zalesňovacie náradie, prestihávacie nožnice

7. Ochrana lesa – mechanická ochrana, chemická ochrana, feromónové

odparníky, vyvetvovacie súpravy

8. Hospodárska úprava lesa – výškomery, prírastkomery, geodetické prístroje, relaskopy,

stereoskopy,

9. Ochranné pracovné pomôcky – pilčícke prilby, ochrana sluchu, ochrana tváre,

pilčíckeoblečenie, pilčícka obuv, pracovné rukavice

Váš les v dobrých rukách !

274

G-FOREST, s.r.o.

Pre Vás zrealizuje:

- Piliarske práce - Výroba jednoduchých výrobkov z dreva

- Montáž výrobkov z dreva - Výroba dreveného uhlia

- Prípravné práce pre stavbu-demolácie a zemné práce - Poradenská činnosť v oblasti obchodu a služieb

- Požičiavanie automobilov, zemných strojov, ručného náradia

- Vnútroštátna nákladná cestná doprava - Medzinárodná nákladná cestná doprava

- Predaj nespracovaných poľnohospodárskych a lesných výrobkov

G-FOREST, s.r.o. Pražská 2 Košice 040 11 Ing. Erich Gregor Južná trieda 2987/48C Košice 040 01

275

- Reťazové píly

- Kosačky na trávu

- Robotické kosačky

- Záhradné traktory

- Ridery

- Vyžínače

- Krovinorezy

- Plotostrihy

- Fúkače

- Snehové frézy

HSQ – TEAM – Ing. Radek Godora

Adresa

Námestie Slobody 5 974 01 Banská Bystrica 048/4141505, 0800199999 [email protected]

Neresnícka cesta 12

960 01 Zvolen

045/5333704, 0800199999

[email protected]



MVK Zborník

Documents

nrodn lesncke

jejich praktick

metd preczneho

aereial laser

airbone laser

hospodrskej

digital terrain

biotickch