Zmiany pokrycia terenu w Tatrach Polskich określone na podstawie powtórzonej fotografii naziemnej

(1)

Kraków 2010, 31-45

Dominik Kaim, Natalia Kolecka

ZMIANY POKRYCIA TERENU W TATRACH POLSKICH OKREŚLONE N A PODSTAWIE POWTÓRZONEJ FOTOGRAFII NAZIEMNEJ

Zarys treści: W pracy przedstawiono zmiany pokrycia terenu na obszarze T atr Polskich określone za pomocą m etody powtórzonej fotografii naziemnej. Jako materiały źródłowe wykorzystano 5 archiwalnych fotografii z połowy XX w., które powtórzono w latach 2005-2009. Analizę przestrzenną treści zdjęć wykonano z wykorzystaniem regularnej siatki kwadratów, w których określano kategorie pokrycia terenu. Przyjęta m etoda umożliwia wykorzystanie w badaniach fotografii pochodzących z różnych źródeł (pocztówki, albumy, publikacje), które często nie mogą być dokładnie dopasowane geom etrycznie do zdjęć współczesnych. Wyniki pokazały, że w rozpatrywanych okresach nastąpił w zględny przyrost powierzchni zajętych przez las i kosodrzewinę od 25 do 50%, zależnie od lokalizacji. Przyczyną zachodzących zmian pokrycia terenu było znaczne ograniczenie antropopresji, związane z utw orzeniem Tatrzańskiego Parku Narodowego.

Stówa kluczowe: zmiany pokrycia terenu, metoda powtórzonej fotografii naziemnej, Tatry Key words: land cover changes, ground-based repeat photography, T atra M ountains

Wstęp

Fotografie archiwalne są cennym źródłem informacji w badaniach geograficznych przeszłego stanu środowiska. Często stanowią one ilustracje, gdy badania nawiązują do czasów przedstawionych na zdjęciach (por. Baścik, Pociask-Karteczka 2006, Troll, Sitko 2006), znacznie rzadziej zaś są podstawowym materiałem badawczym (Corkey, Bailey 1994, Clay, Marsh 2001, Krahel 2005, Cerney i in. 2008). Zastosowanie archiwalnych fotografii w analizie umożliwia jednak często prześledzenie zmian w pokryciu terenu.

Metoda powtórzonej fotografii polega na lokalizacji pozycji, z których została wykonana fotografia archiwalna, po to, by wykonać powtórne zdjęcie, uzyskując fotoparę obrazu

(2)

3 2 Pr a c e Ge o g r a f i c z n e, z e s z y t 1 2 3

jącą dokładnie tę samą scenę (Rogers i in. 1984). Dobrze sprawdza się ona na obszarach górskich, gdzie wskutek zróżnicowania rzeźby terenu fotografia naziemna może nieść ilość informacji porównywalną do fotografii lotniczej. Badania takie prowadzi się za

równo za pomocą metod jakościowych, opartych głównie na interpretacji wizualnej (Nüsser 2000, 2001, Kotarba 2004, Kuli 2005, Zier, Baker 2006, Szajowski 2008), jak i ilościowych (Aschenwald i in. 2001, Manier, Laven 2002, Corripio 2004, Wrzesień, Zwijacz-Kozica 2006, Roush i in. 2007), lub opartych na pomiarach wykonanych za pomocą map topograficznych lub ortofotomap (Butler, DeChano 2001, Jodłowski 2007). Wybór metod badań zależy od wielu czynników, m.in. możliwości dokładnego dopasowania geometrycznego do siebie zdjęcia starszego i powtórzonego.

Niewątpliwym atutem fotografii archiwalnych jest możliwość prowadzenia badań dotyczących znacznie dłuższych okresów niż w przypadku obrazów satelitarnych czy zdjęć lotniczych (Roush i in. 2007). Charakter uzyskanych wyników jest jednak inny.

Sposób przedstawienia obrazu na fotografii naziemnej jest znacznie łatwiej zrozumiały w szerszym odbiorze społecznym niż obrazy satelitarne i lotnicze, wykonane zwykle w rzucie ortogonalnym (Kuli 2005). Dzięki tem u fotografia powtarzalna może być z powodzeniem stosowana do prezentacji zmian krajobrazu zarówno w edukacji, jak i w planowaniu przestrzennym (Pickard 2002, Moseley 2006, Sawyer, Butler 2006).

Metoda prezentacji zmian krajobrazu oparta na fotografii naziemnej jest też stosowana podczas badania opinii i preferencji społeczności lokalnych, co do możliwych scenariu

szy zmian krajobrazu w przyszłości (Bezak, Petrovic 2006, Soliva, Hunziker 2009).

Inną z zalet wykorzystania fotografii archiwalnych jest stosunkowo łatwe po

zyskiwanie materiału badawczego. Mogą to być zarówno pocztówki, fotografie ze zbiorów muzealnych, prywatnych kolekcji, a nawet ryciny z publikacji i albumów popularnonaukowych (Moseley 2006). W przypadku badania zmian pokrycia terenu metodą stop-klatki (Kozak 2005) daje to możliwość znacznie łatwiejszego wyboru momentu początkowego analizy niż w przypadku badań opartych na zdjęciach lotni

czych, obrazach satelitarnych, czy też mapach topograficznych.

T ak szerokie spektrum potencjalnych źródeł fotografii jest jednak ograniczone przez ich jakość, brak lub niewystarczającą ilość metadanych, subiektywizm fotografa czy też stosowanie retuszu, o czym musi pamiętać autor decydujący o doborze zdjęć do analizy (Fraser 1980, Sawyer, Butler 2006).

Jednym z obszarów górskich w Polsce najlepiej udokumentowanych na foto

grafiach są niewątpliwie Tatry (Morawska-Nowak 2006, Ładygin 2009). Duża ilość i dostępność zdjęć z T atr sprawia, że wykorzystanie metody powtórzonej fotografii w badaniu zmian pokrycia terenu jest tam w pełni uprawnione.

Najpoważniejsze przekształcenia szaty roślinnej T atr w ubiegłych wiekach były powodowane przez pozyskiwanie drewna na potrzeby górnictwa i hutnictwa oraz gospodarkę pasterską (Mirek 1996a). Mimo iż zarówno górnictwo, jak i hutnic

two nie stanowiły już zagrożenia dla środowiska w momencie powołania do życia Tatrzańskiego Parku Narodowego (1954 r.), a gospodarka pasterska nie cechowała się takim nasileniem jak jeszcze w latach 40. XX w., powstanie Parku spowodowało niewątpliwie znaczne ograniczenie antropopresji, wpływając tym samym na kierunki zmian pokrycia terenu (Mirek 1996b).

(3)

Celem pracy jest określenie kierunków zmian w pokryciu terenu, ze szczegól

nym uwzględnieniem lasów i kosodrzewiny na obszarze T atr Polskich po objęciu ich ochroną w ramach T PN , na podstawie o informacji pozyskanych z powtórzonych fotografii naziemnych.

Materiały

M ateriałem źródłowym do badań zmian pokrycia terenu na obszarze T atr są archiwalne fotografie naziemne. Pierwsi zawodowi fotografowie zawitali w Tatry już w połowie XIX w. Ówczesna technika wymagała jednak zabierania w góry ciężkich kamer i statywów oraz wyposażenia laboratoryjnego, co nie sprzyjało eksploracji mniej dostępnych miejsc i w dużym stopniu ograniczało obszary uwiecznione na fotografiach do otoczenia popularnych i łatwo dostępnych ścieżek. Wraz z udoskonalaniem techniki i sprzętu rosła popularność eksploracji górskiej z kamerą fotograficzną, a autorami zdjęć stawali się także amatorzy (Grabski 2005, Muzeum... 2009).

Na fotografiach wykorzystywanych w badaniach pokrycia terenu krajobraz musi być przedstawiony w odpowiedni sposób, dający wgląd w teren i prezentujący obszary interesujące badawczo (Nüsser 2001, Kuli 2005). Często jest to trudne, ponieważ foto

grafowane sceny miały najczęściej pełnić funkcję artystyczną, a nie dokumentacyjną.

Wysoko ceni się zdjęcia wykonane zarówno z dna doliny, jak i z grzbietu górskiego, prezentujące zbocza doliny czy stoki, a także zdjęcia prezentujące z góry dna dolin, hale i polany. Na takich materiałach informacja jest rejestrowana na stosunkowo dużej powierzchni, co wpływa pozytywnie na jakość danych (Nüsser 2001). Duże znaczenie mają także elementy, które przyczyniają się do określenia pierwotnej lokalizacji sta

nowiska fotografowania. Mogą to być odfotografowane obiekty w postaci budynków, skał czy głazów, wyraźnie widocznych szczytów i innych cech rzeźby łatwych do jed noznacznego zidentyfikowania (Pickard 2002, Kuli 2005). Umożliwiają one późniejsze odnalezienie stanowiska i wykonanie powtórzonej fotografii lub też dopasowanie geometryczne nowej fotografii do fotografii archiwalnej.

W wykorzystywaniu materiałów archiwalnych w postaci analogowej proble

matyczny jest taki ich dobór, by spełniały określone kryteria jakościowe. Materiały źródłowe powinny charakteryzować się jak najwyższą jakością. Dotyczy to głównie ilości informacji, jakie można odczytać na podstawie obserwacji zdjęcia historyczne

go, na co bezpośredni wpływ ma kontrast i jasność. Ponieważ najczęściej korzysta się z reprodukcji fotografii w postaci rycin w albumach, odbitek zdjęć lub skanów cyfro

wych, kluczowa jest kwestia wielkości i rozdzielczości obrazu, która przekłada się na dokładność pozyskiwanej informacji (Cerney i in. 2008).

Skorzystano z albumów, publikacji naukowych oraz archiwów zdjęć cyfrowych zbiorów Biblioteki Tatrzańskiego Parku Narodowego oraz Ośrodka Dokumentacji Tatrzańskiej im. Zofii Radwańskiej-Paryskiej i Witolda H. Paryskiego. Analiza źródeł wykazała, że istnieje stosunkowo bogaty materiał fotograficzny dotyczący Kalatówek, Doliny Jaworzynki, okolic Morskiego Oka, Hali Gąsienicowej, Doliny Kościeliskiej oraz Chochołowskiej. Na pierwszym etapie selekcji materiałów archiwalnych wybrano 57 fotografii spośród kilkuset dostępnych. Wybrane fotografie poddano dalszej ocenie pod względem jakości (warunki oświetleniowe, kontrasty), lokalizacji (reprezenta-

(4)

Rye. 1. Stanowiska i kierunki wykonania analizowanych zdjęć Figure 1. Camera sites and directions of the analyzed photographs

Rye. 2. Jedna z par zdjęć poddanych analizie - para 2 - Dolina Jaworzynki

Figure 2. O ne of th e photo-pairs analyzed in the paper - photo-pair n o 2 - Jaworzynka Valley

cja krajobrazu różnych fragmentów Tatr), możliwości powtórzenia zdję

cia (odtw orzenie pozycji kam ery, zarastanie pierw szego planu), jak również daty w ykonania (szukano zdjęć wykonanych około roku 1954, czyli w czasie powstania TPN ). Po

dane wym agania oraz rekonesans w terenie zdecydowały o wyelimino

waniu 52 zdjęć i ostatecznym wyborze pięciu fotografii (rye. 1). Fotografie te pochodzą z albumu Pod Wierchami Tatr (PWT) (Saysse-Tobiczyk 1967) oraz monografii Pasterstwo Tatr Polskich i Podhala (PTP) (Antoniewicz 1959, I960, 1962) i przedstawiają następu

jące obszary:

1. D o lin a Jaw o rzy n k i - zbocza w pobliżu Kuźnic (PW T 1967),

2. Dolina Jaworzynki -zbocza Skup- niowego Upłazu (PTP t. 2, I960),

3. Dolina Chochołowska - w kie

runku Kominiarskiego Wierchu (PTP t. 4, 1962),

(5)

4. Kalatówki i zbocza Giewontu (PTP t. 1, 1959, fot. z 1948),

5. Dolina Małej Łąki - widok znad Przełęczy Kondrackiej (PTP, t. 1, 1959).

Fotografie powtórzone (ryc. 2) zostały wykonane w 2005 r. przez Patryka Stawi- szyńskiego (fot. 3, 4) i w 2009 r. przez Natalię Kolecką (fot. 1, 2, 5). Można zauważyć, że stanowiska fotografowania nie zostały odtworzone idealnie, na co złożyły się czynniki opisane dokładniej w dalszej części pracy. Szczególnie dużą różnicę wykazuje fotopara nr 4 - Kalatówki i zbocza Giewontu, jest to jednak rejon na tyle charakterystyczny, że zdecydowano się wykorzystać w pracy także te fotografie.

Metody

Wykonanie w terenie powtórzonych fotografii musi być poprzedzone czaso

chłonnym określeniem pozycji, z której wykonano wcześniejsze zdjęcie. Stosunkowo dokładne odtworzenie lokalizacji kamery umożliwia ocena wizualna przeprowadzona w terenie, wcześniej jednak warto posłużyć się mapą topograficzną lub ortofotomapą.

Lokalizując pozycję kamery, można się wspomagać charakterystycznymi formami rzeźby, kształtami grzbietów, ewentualnie obiektami antropogenicznymi widocznymi zarówno na fotografiach archiwalnych, jak i współcześnie. Nierzadko jednakże dopiero w terenie okazuje się, że powtórzenie fotografii z tej samej pozycji nie jest możliwe z powodu zmian w pokryciu terenu, np. wzrostu roślinności współcześnie zasłaniają

cej widok (Pickard 2002, Bass 2004, Kuli 2005). Zazwyczaj wykonuje się więc wiele fotografii z lokalizacji przybliżonej, spośród których wybiera się następnie tę, która najwierniej oddaje pierwotną scenę.

Powtórzona fotografia naziemna doskonale ilustruje zmiany jakościowe, jakie zachodzą w pokryciu terenu w dłuższych okresach (Byers 2000, Bass 2004, Elliot, Baker 2004), jednak różna skala na fotografii powoduje, że przeprowadzanie analiz o charakterze ilościowym jest utrudnione. Dlatego też w badaniach stosuje się metody pozwalające na określenie zmian względnych - pokazujących przekształ

cenia w pokryciu lub użytkowaniu terenu między zdjęciami każdej z par, wyrażone w procentach powierzchni zdjęcia czy też innych jednostkach (Rhemtulla i in. 2002).

W pracy zastosowano wariant metody opracowanej przez Rousha i in. (2007) do badania zmian górnej granicy lasu. Polega ona na nałożeniu na analizowane fotografie siatki jednakowych kwadratów o odpowiedniej rozdzielczości i określeniu pokrycia terenu w każdym z nich (ryc. 3). W tym celu wykorzystano procedurę „Create Fishnet”

pakietu ArcGIS (Nicholas 2003). Ze względu na jakość starszych fotografii oraz wy

stępowanie tzw. biogrup świerka z kosodrzewiną, zdecydowano się na łączną analizę lasów i kosodrzewiny. Każdemu z kwadratów stanowiących pole podstawowe analizy przypisano na podstawie interpretacji wizualnej jedną z trzech kategorii:

1. pełne pokrycie lasem lub kosodrzewiną, 2. częściowe pokrycie lasem lub kosodrzewiną, 3. brak lasu lub kosodrzewiny.

Przy określaniu kategorii stosowano zasadę, że pełne pokrycie lasem lub koso

drzewiną wiąże się z całkowitym (100%) zajęciem pola podstawowego przez las lub kosówkę. Podobną zasadę zastosowano przy kategorii 3. Wszystkie pozostałe przy

padki, bez względu na proporcje między obszarem zajętym przez las, kosówkę i inne

(6)

Ryc. 3. Przykład analizy zdjęć z wykorzystaniem siatki komórek - para 2

Figure 3. An exam ple of the photo-pair analysis based on a grid of cells - photo-pair no 2

pokrycie, zostały zaklasyfikowane do kategorii 2. Uznaliśmy, że zastosowanie innych reguł klasyfikacyjnych (np. metoda punktu środkowego) wprowadzi tylko 2 kategorie, co zmniejszy ilość informacji umożliwiających dalszą część analizy. Ze względu na różnice w skali, osobnym kalkulacjom podlegały stoki leżące w różnych odległościach od stanowiska kamery. Odrębne traktowanie w analizie obiektów leżących na drugim i trzecim planie sprzyja zwiększeniu jednorodności w powierzchni pól podstawowych (Debussche i in. 1999). Obszary przedstawione na pierwszym planie były wyłączone z analizy (Rhemtulla i in. 2002).

(7)

Tab. 1. Porównanie klasyfikacji pary prezentującej stoki Kominiarskiego W ierchu bez zasto

sowania rektyfikacji i po zastosowaniu rektyfikacji zdjęć do siebie (wartość średniego błędu kwadratowego rektyfikacji - RMS = 8,55 piksela; wielkość pola podstawowego analizy - 40 x 40 pikseli)

T able 1. Comparison of th e image classification of a photo-pair presenting Kominiarski Wierch slopes w ithout and with the use of image rectification (Total RMS Error = 8.55 pixels, area u n it size - 4 0 x 4 0 pixels)

Pełne pokrycie lasem lub kosodrzewiną Complete forest or krummholz cover

Częściowe pokrycie lasem lub kosodrzewiną

Partial forest or krum mholz cover

Brak pokrycia lasem lub kosodrzewiną

Lack of forest or krummholz cover bez rektyfikacji

without rectification

po rektyfikacji after rectification

bez rektyfikacji without rectification

<1962 33,3% 35,6% 43,8% 38,1% 22,9% 26,3%

2005 84,9% 83,5% 10,8% 14,9% 4,3% 1,7%

Utworzenie macierzy zmian każdej z komórek jest możliwe tylko wtedy, gdy fotopary są do siebie geometrycznie dopasowane. Precyzyjne przeprowadzenie procesu rektyfikacji wymaga jednak dużej liczby punktów kontrolnych możliwych do lokali

zacji na obu fotografiach w parze. Niestety w przedstawionych na fotografii obszarach pokrytych lasem bez liczniejszych obiektów antropogenicznych określenie odpowied

niej liczby takich punktów na czterech z pięciu fotopar okazało się niewykonalne.

Tylko w przypadku fotopary obrazującej stoki Kominiarskiego Wierchu była możliwa rektyfikacja na podstawie charakterystycznych form skalnych na grzbiecie. Dlatego zdecydowano się na analizę względną pozostałych fotopar, w której liczba każdej z kategorii pokrycia terenu jest odnoszona do całkowitej liczby komórek pokrywających stok. W celu sprawdzenia ewentualnych różnic w wynikach spowodowanych rozbież

nościami w zastosowanych metodach, w przypadku fotografii przedstawiających stoki Kominiarskiego Wierchu zastosowano oba podejścia. Nieznaczne różnice w wynikach upoważniły nas do zastosowania metody opartej na stosunku liczby komórek katego

rii pokrycia terenu do całkowitej liczby komórek obejmujących stok jako podstawy dalszych analiz (tab. 1).

Dodatkowo w celu zminimalizowania wpływu pola jednostki podstawowej na wyniki prac (tzw. problem MAUP - T h e Modifiable Areal Unit Problem - por.

Roush i in. 2007), każdą z fotopar poddano dwóm odrębnym analizom - opartej na kwadratowych polach podstawowych (komórki) o powierzchni 20x20 pikseli (sieć podstawowa) i czterokrotnie większych - 40x40 pikseli (sieć zgeneralizowana).

Wyniki

Analizy wykonane w sieci podstawowej i zgeneralizowanej dały zbliżone wyniki.

Dlatego w tekście zostały omówione wyniki analizy opartej na sieci komórek mniejszej wielkości. Relację wyników obu analiz (opartych zarówno na sieci podstawowej, jak i zgeneralizowanej) przedstawia ryc. 4.

(8)

Ryc. 4. Zm iany pokrycia terenu na fotografiach poddanych analizie stwierdzona na podstawie danych podstawowych i zgeneralizowanych

(1.1 - fo to p ara 1, p la n 2; 1.2 - fo to p ara 1 p la n 3, etc.). K ateg o rie po k ry cia te re n u - 1 - p e łn e p o k ry cie lasem lu b k o so d rze w in ą, 2 - częścio w e p o k ry cie lasem lu b k o so d rze w in ą, 3 - b ra k lasu lu b k o so d rze w in y

Figure 4. Land cover changes in the photo-pairs analyzed on th e basis of th e basic and general

ized data

(1.1 - p h o to -p a ir 1, m id -d istan c e; 1.2 - p h o to -p a ir 1 b a c k g ro u n d , etc.). L a n d cover classes - 1 - full fo re st or k ru m m h o lz cover, 2 - partial fo re st or k ru m m h o lz cover, 3 - lack o f fo rest or k ru m m h o lz cover

(9)

Fotopara 1.

Analiza fotografii wykazała znaczne różnice w kierunkach zmian pokrycia tere

nu między przeciwległymi stokami. Na drugim planie są widoczne zachodnie stoki Skupniów Upłazu, gdzie na starszej fotografii tylko 9,2% analizowanych komórek cha

rakteryzowało się pełnym pokryciem lasem lub kosodrzewiną (kategoria 1.) (ryc. 4 poz.

1.1); częściowe pokrycie (kategoria 2.) miało 30,8% komórek, a brak obszarów leśnych i kosodrzewiny (kategoria 3.) stwierdzono w 60% pól podstawowych. Współczesna foto

grafia wykazała, że te same stoki pokryte są prawie wyłącznie lasem - komórki kategorii pierwszej stanową 99,6%. Pola podstawowe pokryte częściowo lasem stanowią zaledwie 0,4% wszystkich podlegających analizie, a komórek bezleśnych nie odnotowano.

Na przeciwległym zboczu Doliny Jaworzynki, określonym na fotografii jako trzeci plan, w początkowym momencie badania proporcje między kategoriami były zupełnie inne (ryc. 4 poz. 1.2): las lub kosodrzewina w pełni zajmowały 88,1 % komórek, a udział komórek kategorii 2. wynosił 11,9%; bezleśnych pól podstawowych nie stwierdzono.

Współcześnie udział powierzchni leśnych wzrósł do 90,9%, a obszary zajmowane przez las częściowo zmalały do 9,1%; pól podstawowych bezleśnych nadal nie było.

Fotopara 2.

Na fotografiach pary 2., przedstawiających Dolinę Jaworzynki widzianą z góry, podobnie jak w przypadku pary 1., zdecydowano się na odrębną analizę zmian w po

kryciu między dwoma przeciwległymi stokami. Na stokach o ekspozycji zachodniej, oznaczonych jako plan drugi, w rozpatrywanym okresie odnotowano wzrost udziału komórek w pełni pokrytych przez las lub kosówkę z 0,6 do 41,6% (ryc. 4 poz. 2.1).

Udział komórek kategorii 2. (częściowo pokryte) wzrósł z 5,2 do 38,3%, a znacznie zmalał udział (z 94,2 do 20,2%) pól nie pokrytych lasem ani kosodrzewiną.

Przeciwległe stoki w początkowym momencie badania były pokryte lasem w znacznie większym stopniu, lecz mimo to nastąpił wzrost udziału komórek kategorii 1.

z 61,9 do 89%. Nieznacznie wzrósł również udział komórek częściowo pokrytych lasem - z 8,9 do 9,7%. Pola podstawowe nie pokryte lasem na starszej fotografii zajmowały

29,1%, a na zdjęciu współczesnym tylko 1,3% (ryc. 4 poz. 2.2).

Fotopara 3.

Fotografie pary 3. analizowano bez podziału zdjęcia na mniejsze jednostki, tzw.

plany. Obrazują one zmiany pokrycia terenu, jakie zaszły na stokach Kominiarskiego Wierchu i Wielkiego Kopieńca. Zaobserwowano dwukrotny wzrost liczby komórek w całości pokrytych lasem lub kosodrzewiną - z 44,4 do 88,6%, zmalał natomiast udział pokrycia częściowego, który na archiwalnym zdjęciu wynosił 29,3%, na foto

grafii powtórzonej zaś już tylko 5,8%. Podobne zmniejszenie zaobserwowano także w przypadku obszarów bez lasu lub kosodrzewiny, których udział na starym i nowym zdjęciu wynosił odpowiednio 26,2 i 5,6%.

Fotopara 4.

Na fotografiach pary 4. wykonano analizę również bez podziału na plany. Zdję

cia przedstawiają Polanę Kalatówki i zbocza Giewontu i Kopy Kalackiej, dając dobry

(10)

wgląd w otoczenie Suchego Żlebu. Zaobserwowano tutaj znaczny wzrost powierzchni zalesionych, co potwierdzają przeprowadzone analizy. Pierwotnie komórki z pełnym pokryciem lasem lub kosodrzewiną stanowiły 27,3%, komórki z częściowym pokry

ciem - 32,6%, a komórki nie pokryte lasem - 40,1%. Na fotografii powtórzonej pełne pokrycie lasem lub kosodrzewiną stanowiło 80,3%, pokrycie częściowe 10,5%, brakiem pokrycia zaś charakteryzowało się już tylko 9,2% komórek.

Fotopara 5.

Para 5. także podlegała analizie bez podziału na plany. Przedstawia ona widok ze zboczy Chudej Turni na dno i zbocza Doliny Małej Łąki. Udział komórek kategorii 1. wzrósł z 57,6 do 84,8%, zmalał natomiast udział komórek kategorii 2. i 3. Pokrycie częściowe z 25,6 spadło do 12,2%, a udział komórek bezleśnych, wynoszący pierwotnie 16,9%, na fotografii powtórzonej stanowi jedynie 3,1%.

Dyskusja

Po II wojnie światowej na obszarze T atr Polskich zaszły istotne zmiany w po

kryciu terenu. Badania oparte na powtórzeniu archiwalnych fotografii naziemnych wykazały, że w każdej z pięciu lokalizacji nastąpił przyrost powierzchni leśnych lub zajętych przez kosodrzewinę. Niewątpliwie wynika to z całkowitego wyeliminowania pewnych form wpływu człowieka na środowisko (pozyskiwanie lasów na rzecz górnic

twa czy hutnictwa) lub znacznego ich ograniczenia (pasterstwo). Badania dowiodły również, że w różnych fragmentach T atr przyrost powierzchni leśnych i zajętych przez kosodrzewinę wyniósł między 25 a 50%. Wyjątkiem była Dolina Jaworzynki, gdzie na jednej z par fotografii na stokach o ekspozycji wschodniej odnotowano bar

dzo nieznaczne zmiany w pokryciu terenu, a na stokach przeciwległych - przyrost powierzchni leśnych o ponad 90% (ryc. 4 poz. 1.1). T ak duża różnica na tle innych obszarów podlegających analizie może wynikać z faktu, że wskazana para fotografii obejmuje znacznie mniejszy obszar niż pozostałe. Niemniej jednak antropopresja w Dolinie Jaworzynki była w przeszłości niezwykle silna. J. Fabijanowski (1962) sza

cował, że sztuczne obniżenie górnej granicy lasu na tym obszarze wynosiło w latach 50. XX w. około 300 metrów. Powstanie T P N w znacznym stopniu zatrzymało te procesy. P. Wężyk i M. Guzik (2004), analizując zmiany w pokryciu terenu Doliny Bystrej i Suchej Stawiańskiej (obejmujące również Jaworzynkę) w iatach 1965-1999, stwierdzili spadek powierzchni polan i hal o 28,7%.

Metoda powtórzonych fotografii koncentruje się na zmianach lokalnych, których wartości mogą znacznie odbiegać od wartości średnich dotyczących dużo większych obszarów. Nie świadczy to jednak o wadach metody, lecz o jej specyfice. Analiza zmian zasięgu pięter roślinnych w Tatrach w latach 1977-1999 oparta na zdjęciach lotniczych wykazała łączny spadek powierzchni łąk i polan śródleśnych o przeszło 32%

(Paterek, Olędzki 2005). W. Ciurzycki (2004), analizując zarastanie na 30 polanach górnoreglowych w podobnym okresie (1977-1994), wykazał, że stopień zarośnięcia odnowieniami świerkowymi wyniósł średnio 40,9%, wahając się od 2,6 do 91,7% na poszczególnych polanach. Przytoczone wyniki i kierunki zachodzących zmian pokrycia terenu korespondują zatem z rezultatami uzyskanymi w tej pracy.

(11)

Wyniki pokazują, że archiwalne pocztówki czy też fotografie zamieszczone w albumach i innych publikacjach mogą stanowić materiał badawczy z zakresu zmian pokrycia terenu. Ograniczona dostępność metadanych, jakość fotografii czy wreszcie możliwość ich powtórzenia w terenie znacznie ograniczają liczbę zdjęć, które mogą być wykorzystane w badaniach metodą powtórzonej fotografii. Zdjęcia naziemne, bę

dące specyficznym materiałem badawczym, wprowadzają konieczność uwzględnienia takich czynników, jak niejednolita skala w obrębie analizowanej sceny, wynikająca ze zmiennej odległości badanego obszaru od kamery, czy też przesłanianie widoku przez roślinność znajdującą się na pierwszym planie. Zastosowana w pracy metoda analizy oparta na siatce kwadratów pozwala na przestrzenną analizę zmian pokrycia terenu o charakterze ilościowym. Daje ona zbliżone wyniki bez względu na wielkość pola podstawowego analizy. Trzeba jednak zaznaczyć, że zastosowanie pola podstawowe

go o większych rozmiarach doprowadziło do niewielkiego wzrostu udziału komórek 0 pokryciu częściowym. Dlatego też ważne jest zoptymalizowanie ich rozmiaru zależnie od skal i szczegółowości zdjęć. Ze względu na różnice w skalach można też rozważyć stosowanie innej wielkości pola podstawowego w przypadku każdej z analizowanych par (Clark, Hardegree 2005). Rozwiązanie zaproponowane przez autorów, gdzie w przy

padku braku odpowiedniej liczby punktów koniecznych do rektyfikacji zdjęć stosuje się odniesienie do całkowitej powierzchni stoku, dało poprawne rezultaty (tab. 1).

Zastosowanie metody siatki kwadratów umożliwia również dopisywanie każ

dej z komórek dodatkowych atrybutów, co nie zostało jeszcze wykorzystane w tej pracy. Pozwala to na znaczne poszerzenie możliwości analizy przez uwzględnienie dodatkowych zmiennych. Mogłyby to być zarówno wyznaczona za pomocą np. mapy topograficznej wysokość n.p.m., forma rzeźby, jakiej część stanowi obszar objęty każdą z komórek, czy też położenie względem dna doliny, często korespondujące z dostępnością obszaru.

Przyczyną potencjalnych błędów, jakie mogą się pojawić w przypadku stosowania siatki kwadratów, są błędy wynikające z niepoprawnego zaklasyfikowania grupy pikseli w obrębie pola podstawowego analizy do jednej z kategorii pokrycia terenu. Wpływa na to w znacznym stopniu jakość fotografii. Jednakże zastosowanie zaproponowanego w pracy sposobu klasyfikacji znacznie ogranicza popełnianie pomyłek.

Wnioski

Badania wykazały znaczne zmiany w pokryciu terenu fragmentów T atr Polskich widocznych na analizowanych parach fotografii archiwalnych (z lat 40. i 50. XX w.

oraz współczesnych). Wykazano, że po objęciu T atr ochroną w związku z powstaniem T P N doszło do znacznego wzrostu powierzchni leśnych i zajętych przez kosodrzewi

nę. Wyniki uzyskane w tej pracy korespondują z wynikami wcześniej prowadzonych badań opartych na zdjęciach lotniczych. Wydaje się jednak, że dotarcie do szerszego grona odbiorców (uczniów, turystów) po to, by pokazać, że środowisko T atr ewolu

uje, a jego stan w znacznym stopniu zależy od działalności człowieka, jest możliwe właśnie dzięki powtórzonym fotografiom naziemnym. Jest to również doskonały materiał służący do monitoringu środowiska przyrodniczego i wspomagający decyzje 1 działania ochronne.

(12)

Podziękowania

Autorzy dziękują pracownikom Biblioteki Tatrzańskiego Parku Narodowego i Ośrodka Dokumentacji Tatrzańskiej im. Zofii Radwańskiej-Paryskiej i Witolda H. Paryskego, a w szczególności Patrykowi Stawiszyńskiemu za udostępnienie foto

grafii archiwalnych.

Autorzy są stypendystami Małopolskiego Stypendium Doktoranckiego, ufundo

wanego przez władze województwa małopolskiego w ramach działania 2.6 Zintegro

wanego Programu Operacyjnego Rozwoju Regionalnego 2004-2006.

Natalia Kolecka jest stypendystką projektu „Doctus - Małopolski fundusz sty

pendialny dla doktorantów” finansowanego z Europejskiego Funduszu Społecznego, budżetu państwa oraz budżetu Województwa Małopolskiego, w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki 2007 -2013.

L iter a tu r a

Antoniewicz W., (red.), 1959, Pasterstwo T atr Polskich i Podhala, t. I, W ydawnictwo PAN, Wrocław-Kraków-Warszawa.

Antoniewicz W., (red.), I960, Pasterstwo T atr Polskich i Podhala, t. II, Wyd. O ssolineum , Wrocław.

Antoniewicz W., (red.), 1962, Pasterstwo Tatr Polskich i Podhala, t. IV, , Wyd. Ossolineum, Wrocław.

Aschenwald J., Leichter K., Tasser E., T appeiner U., 2001, Spatio-Temporal Landscape Analysis in Mountainous 'Terrain by Means o f Sm all Form at Photography: A Methodological Approach.

IE E E Transactions on Geoscience and Rem ote Sensing 39, 885-893.

Bass J., 2004, More trees in the tropics, Area, 36, 9-32.

Baścik M., Pociask-Karteczka J., 2006, Turystyka w Dolinie Kościeliskiej "wczoraj i dziś[w .\ Z. Krzan (red.), Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego a Człowiek, t. III, T P N , Zakopane.

Bezak P., Petrovic F., 2006, Agriculture, landscape, biodiversity: scenarios and stakeholder perceptions in the Połoniny N ational Park (N E Slovakia), Ekologia (Bratislava), 25, 82-93.

Butler D.R., D eChano L.M., 2001, Environmental change in Glacier N ational Park, Montana:

an assessment througf repeat photography from fire lookouts, Physical Geography, 22, 291-304.

Byers A., 2000, Contemporary landscape change in the Huascaran N ational Park and buffer zone, Cordillera Blanca, Peru, M ountain Research and D evelopm ent, 20, 52-63.

Cerney D.L., Eyton J.R., Butler D.R., 2008, Assessing landscape change in Waterton Lakes N ational Park, Canada, using multitemporal composites constructed from terrestrial repeat photographs, Geocarto International, 23, 347-371.

Ciurzycki W., 2004, Struktura przestrzenna naturalnych odnowień świerkowych na górnoreglowych polanachpopasterskich w 'Tatrach Polskich, Sylwan, 7, 20-30.

Clark P.E, H ardegree S.P, 2005, Quantifying 'Vegetation Change by Point Sam pling Landscape Photography TimeSeries, Rangeland Ecology & M anagem ent, 58, 588-597.

Clay G.R, Marsh S.E., 2001, Monitoring Forest Transitions Using Scanned Ground Photographs as a Primary Data Source, Photogrammetric Engineering & Rem ote Sensing, 67, 319-330.

(13)

Corkey C.K., Bailey A.J., 1994, Lobster is Big in Boston: Bostcards, Blace Commodification, and Tourism, Geojournal, 34, 491-498.

Corripio J. G., 2004, Snow surface albedo estimation using terrestrial photography, International Journal ofR em o te Sensing, 25, 5705-5729.

D ebussche M., L epart J., Dervieux A., 1999, Mediterranean landscape change: evidence from old postcards, Global Ecology and Biogeography, 8, 3-15.

Elliot G.P., Baker W.L., 2004, Quaking aspen (Bopulus tremuloidesMichx.) a t treeline: a century ofchangein the San Juan Mountains, Colorado,USA, Journal of Biogeography, 31, 733-745.

Fabijanowski J., 1962, Lasy Tatrzańskie [w:] W. Szafer (red.), Tatrzański Bark Narodowy, PAN, Kraków.

Fraser J., 1980, Bropaganda on the Bicture Bostcard, Oxford Art Journal, 3, 39-47.

Grabski M.H., 2005, 'Tatry i Podhale w fotografii 'Walerego Eliasza Radzikowskiego, http://www.

nck.krakow.pl/foto-galeria/archiwum/2005/radzikowski.htm, 27.11.2009.

Jodłowski M., 2007, Górna granica kosodrzewiny w Tatrach, na Babiej Górze i w Karkonoszach.

Struktura i dynamika ekotonu, IGiGP UJ, Kraków.

Kotarba A., 2004, Holoceńskie przemiany środowiska przyrodniczego TatrWysokich [w:] B. Izmaiłow (red.), Przyroda - człowiek - Bóg, IGiGP UJ, Kraków.

KozakJ., 2005, Zmiany powierzchni lasów w Karpatach Polskich na tle innych gór świata, Wydawnictwo UJ, Kraków.

Krahel S., 2005, Atrakcyjność turystyczna Giżycka, Prace i Studia Geograficzne UW, 35, 219-238.

Kuli A.C., 2005, H istorical landscape repeat photography as a tool fo r land use change research, N orw egianjournal of Geography, 59, 253-268.

Ladygin Z., 2009, Kolorowe T atryprzedstu laty, T atry - wydanie specjalne, 4, 69-75.

M anier D.J., Laven R.D., 2002, Changes in landscape patterns associated with the persistence o f aspen on the western slope o f the Rocky Mountains, Colorado, Forest Ecology and M anagem ent,

167, 263-284.

M irek Z., 1996a, Zagrożenia i przekształcenia szaty roślinnej [w:] Z. M irek (red.), Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego, T P N , Kraków-Zakopane.

M irek Z., 1996b, Antropogeniczne zagrożenia i przekształcenia środowiska przyrodniczego [w:]

Z. M irek (red.), Przyroda Tatrzańskiego Barku Narodowego, T P N , Kraków-Zakopane.

Morawska-Nowak B., 2006, Dawne Zakopane i 'Tatry w obiektywie Walerego Eliasza-Radzikowskiego [w:] Z. Krzan (red.), Przyroda 'Tatrzańskiego Parku Narodowego a Człowiek, tom III, T P N , Zakopane.

M oseley R.K., 2006, H istorical Landscape Change In Northwestern 'Yunnan, China, M ountain Research and D evelopem ent, 26, 214-219.

M uzeum Historii Fotografii w Krakowie, Ekspozycja stała: Z dziejówfotografii, 2009.

Nicholas R., 2003, Createagridpolygon shapefile (FISH N E T), http://arcscripts.esri.com/details.aspFdbid512807, 27.11.2009.

N üsser M., 2000, Change and persistence: contemporary landscape transformation in the Nanga Parbat region, northern Pakistan, M ountain Research and D evelopm ent, 20, 348-355.

Nüsser M., 2001, Understandingcultural landscape transformation: A re-photographic survey in Chitral, eastern Hindukush, Pakistan, Landscape and Urban Planning, 57, 241-255.

(14)

Paterek A., Olędzki J.R., 2005, Zmiany w zasięgu pięter roślinnych w 'Tatrach w latach 1977-1999, T eledetekcja Środowiska, 36, 106-118.

Pickard J., 2002, Assessing vegetation change over a century using repeat photography, Australian Journal of Botany, 50, 409-414.

Rhem tulla J.M., Hall R.J., Higgs E.S., M acdonald S.E., 2002, Eighty years o f change: vegetation in the montane ecoregion o f Jasper N ational Park, Alberta, Canada, Canadian J ournal of F orest Research, 32, 2010-2021.

Rogers G.F., M alde H.E., T u rn er R.M., 1984, Bibliography o f repeat photography fo r evaluating landscape change, Salt Lake City, University of Utah Press.

Roush W., M unroe J.S., Fagre D.B., 2007, Development o f a Spatial Analysis Method UsingGround- Based Repeat Photography to Detect Changes in the Alpine Treeline Ecotone, Glacier N ational Park, Montana, U.S.A. Arctic, Antarctic and Alpine Research, 39, 297-308.

Saysse-Tobiczyk K., 1967, Pod “wierchami 'Tatr, Nasza Księgarnia, Warszawa.

Sawyer C.F., Butler D.R., 2006, The Use o f Historical Picture Postcards as Photographic Sources fo r Examining Environmental Change: Promises and Problems, Geocarto International, 21,

73-80.

Soliva R., H unziker M., 2009, Beyond the “visual dimensions: Using ideal type narratives to analyse people’sassessmentsoflandscapescenarios, Land Use Policy, 26, 284-294.

Szajowski M., 2008, 'Wystawa fotograficzna „Sto la t zmian krajobrazu Pienin ”, Pieniny - Przyroda iC złow iek, 10, 119-131.

Troll M., Sitko I., 2006, Pasterstwo w zachodniej Czarnohorze (Karpaty Ukraińskie) w ujęciu czasowo- -przestrzennym [w:] M. Troll (red.), Czarnohora. Przyroda i człowiek, IGiGP UJ, Kraków.

W ężyk P., Guzik M., 2004, 'Techniki geomatyczne w badaniach czasowoprzestrzennych zmian szaty roślinnej Tatr na przykładzie rejonu Kasprowego 'Wierchu, T eled etek cja Środowiska, 33, 58-67.

W rzesień M., Zwijacz-Kozica T., 2006, Wykorzystanie metody powtórzonych fotografii do ilościo

wej analizy zm ian pokrycia terenu na przykładzie H ali Gąsienicowej, Studia Naturae, 54, 265-273.

Zier J.L., Baker W.L., 2006, A century ofvegetation change in the San Juan Mountains, Colorado:

An analysis usingrepeatphotography, Forest Ecology and M anagem ent, 228, 251-262.

Land cover changes in the Polish Tatra Mountains using ground-based repeat photography

Summary

In the paper, an analysis of land cover changes in the area of the Polish Tatra Mountains is described. T o obtain results, the m ethod of repeat, ground-based photography was used. Five archival photographs (Figure 1) from the mid-20th century (when the Tatra National Park was established) were retaken in 2005-2009 and used as source materials. Spatial analysis was based on the method proposed by Roush et al.

(2007), where a regular grid is used to assess land cover changes (Figure 3). T h e method enables comparing relative changes only, because an oblique perspective creates a continuously varying scale and prevents linking landscape features in the photograph

(15)

to absolute spatial coordinates. T h e authors proposed a new approach in the method, when the process of rectification within a pair is not possible due to a lack of control points.

T h e land cover within each cell of the grid, in both photographs in a pair was determined through visual interpretation. T hree land cover classes were used - full forest or krummholz cover, partial forest or krummholz cover and a lack of forest or krummholz cover. T o minimize the Modifiable Areal Unit Problem, two cell sizes were tested - 20x20 pixels and 40x40 pixels. Regardless of the grid size, the results showed a relatively uniform increase in forest and krummholz areas, combined with a decrease in the area of mountain pastures and glades (Figure 2).

Despite the fact that the results were obtained from ground-based photographs, the results of the quantitative analysis correspond with the findings of other authors, who based their work on comparisons of aerial images.

Dominik Kaim, N atalia Kolecka Uniwersytet Jagielloński

InstytutGeografii i Gospodarki Przestrzennej ul. Gronostajowa 7

30-387 Kraków

e-mail: dkaim@gis.geo.uj.edu.pl, nkolecka@gis.geo.uj.edu.pl

(16)