Metode de cercatare

 Surse ale documentării şi metode de cercetare

          Realizarea studiului de faţă a început prin colectarea şi structurarea unui volum mare de date din care am extras elementele esanţiale necesare pentru această analiză. Realizarea bazei de date digitale a reprezentat o etapă de durată deoarece nu există date digitale valabile în teren. Pentru realizarea materialului grafic am utilizat hărţi topografice la scara 1:25.000, anul 1982 (au reprezentat baza principală de realizare a hărţilor), hărţi topografice la scara 1:100.000, anul 1997, harta geologică 1:50.000, 1:200.000, ortofotoplan 1:5.000 ((2006- judeţul Argeş, 2009- judeţul Braşov) m-au ajutat de identificarea şi vectorizarea proceselor geomorfologice actuale), Imagini SRTM - Shuttle Radar Topography – The Mission to Map the World, [Available online] | URL: http://dds.cr.usgs.gov/srtm/, la rezoluţie de 30 şi 90 m, Imagini satelitare Landsat ETM+, 2005, oferite de Universitatea din Maryland: Global Land Cover Facility, Earth Sienece Data Interface, [Available online] | URL: http://glcfapp.glcf.umd.edu:8080/esdi/index.jsp (utilizate pentru analiza de teledetectie – reclasificări de pixeli, indice normalizat de diferenţiere a vegetaţiei, etc), date vectoriale Corine Land Cover - Agenţia Europeană de Mediu, 2010, Corine Land Cover 2006 seamless vector data - version 13 (02/2010), [Available online] | URL: http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data#c12=corine+land+cover+version+13. (utilizate pentru realizarea hărţii utilizării terenului şi ulterior pentru realizarea unor calcule de susceptibilitate), Seturi de date vectoriale generale ale României (2009), [Available online] | URL: http://earth.unibuc.ro/download/romania-seturi-vectoriale. Pentru realizarea hărţilor gradientului termic vertical şi cel pluviometric am folosit date de la staţiiele meteorologice apropiate: Fundata şi Vf. Omu, date dintr-o perioada de 40 de ani (1961-2000). Datorită lipsei unei staţii meteorologice mai apropiate, datele au fost interoplate pentru realizarea analizei.

Tabelul 1. Bază de date utilizată în analiza SIG şi de teledetecţie

Date digitale primare	Sursa datelor	Tipologie	Câmpuri asociate vectorilor	Utilizare
Curbe de nivel cu echidistnaţă de 10 m	Harta topografică cu scara 1:25.000, imagini SRTM	Vectori de tip linie	altitudine	Model numeric altimetric, orientarea versanţilor, geodeclivitatea, adâncimea fragmentării reliefului, gradul de umbrire-insorire, potenţialul de eroziune, de dezagregare.
Reţea hidrografică	Harta topografică cu scara 1:25.000	Vectori tip linie	Permanet, temporară	Densitatea fragmentării reliefului
Cote altimetrice, vârfuri	Harta topografică cu scara 1:25.000	Vectori tip punct	Denumire, altitudine	Harta hipsometrică, diverse hărţi
Drumuri publice	Harta topografică cu scara 1:25.000	Vectori tip linie	Modernizat, nemodernizat	Diverse hărţi
Poteci, trasee turistice	Harta topografică cu scara 1:25.000	Vectori tip linie	-	Diverse hărţi
Localităţi	Harta topografică cu scara 1:25.000	Vectori tip poligon	-	Diverse hărţi
Tipuri de relief	Harta topografic 1:25.000	Date raster tip poligon, tip linie şi tip punct	Tip de relief	Harta geomorfologică
Litologia	Harta Geologică a României scara 1:50.000, foile Bârsa Fierului, Rucăr, Zărneşti, foaia 1:200.000 Braşov.	Vectori tip poligon	Tipul rocilor, Vârsta geologică	Harta petrografică, harta geologică
Falii geologice	Geologică a României scara 1:50.000, foile Bârsa Fierului, Rucăr, Zărneşti, foaia 1:200.000 Braşov.	Vectori tip linie	Tip	Harta geologică
MNAT	Harta topografică 1:25.000, imagini SRTM, ortofotoplan	Date raster tip grilă	Elevaţia şi coordonatele geografice	Diverse hărţi (hipsometrică, orientarea versanţilor, etc)
Temperatură	Date climatice de la staţiile meteorologice Vf. Omu şi Fundata, interoplate	Date raster tip grid	Valoare	Potenţialul de dezagregare
Precipitalii	Geologică a României scara 1:50.000, foile Bârsa Fierului, Rucăr, Zărneşti, foaia 1:200.000 Braşov.	Date raster tip grid	Valoare	Potenţialul de eroziune, gradul de însorire-umbrire
Utilizarea terenului	Date Corine Land Cover, harta topografică 1:25.000, ortofotoplan	Date vectoriale tip poligon	Denumire, Cod	Utilizarea terenului, potenţialul de eroziune, potenţialul de dezagregare
Imagini satelitare	Imagini satelitare	Date tip raster	Caracteristici spectale ale pixelilor	Indicele normalizat de diferenţiere a vegetaţiei, clasificări spectrale de pixeli

         
          Datele spaţiale disponibile au fost utile dar insuficiente, acestea necesitând validare şi verificare pe teren, completarea datelor iniţiale cu cartări, observaţii, fotografii la faţa locului, constituind următoarea etapă, precedată de etapa de lucru în programele GIS, redactarea şi finalizara studiului.
           Pentru realizarea prezentei lucrări am folosit diverse metode de cercetare cu ajutorul cărora am putut expune particularităţile şi caracteristicile acestui masiv. Dintre principalele metode folosite pot aminti: metoda observaţiei şi analizei pe teren, pe hărţile topografice, geologice, ortofotoplanuri,etc (au fost principalele metode folosite pentru a identifica şi extrage datele digitale necesare), metoda grafică şi cartografică (arealelor, punctului, fondului calitativ, izoliniilor, semnelor, etc.), de extragere a datelor vectoriale şi de realizare a celor raster (ce reflectă rezultatul metodei anterioare), metoda morfometrică şi morfologică de analiză a terenului, metoda comparativă, metoda desciptiv interpretativă (cu ajutorul căria am putut reda caracteristicile din teren a proceselor şi formelor observate), metoda prognozei (metodă cantitativă de apreciere a proceselor), metoda profilelor şi histogramelor cartografice (ce ajută la observarea şi analiza anumitor parametrii şi caracteristici ale teritoriului analizat), metoda identificării proceselor şi fenomenelor (pentru evidenţierea realităţii din teren), metoda realizării şi interpretării materialului cartografic şi fotografic (spre oferirea unor modele concludente ale realităţii terenului. Reproduc realitatea şi dovada existenţei modelării carstice în perioade diferite de evoluţie), selecţionarea şi sintetizarea datelor preluate din oferta bibliografică (în conformitate cu orizontul local, oferind astfel corectitudine și relevanţă stiinţifică cercetării), realizarea a mii de fotografii la faţa locului – au fost realizate în cele 17 perioade în care am facut cercetarea şi redau caracterisricile formelor de relief, a particulatităţilor acestor munţi.

          Utilizarea tehnicilor GIS şi a teledetecţiei          Utilizarea softurilor SIG prezintă avantaje numeroase şi vine cu elemente multiple în comparaţie cu tehnicile cartografice manuale. Eficienţa, precizia, operativitate, complexitate, sunt doar câteva cuvinte care caracterizează viitorul cartografiei. Metodele de realizare ale hărţilor sunt unite de un sistem de coordonare universal, acestea având în plus şi posibilitatea de corectare, intervenţie când se produce orice schimbare pe arealul analizat. Teledetecţia este o ştiinţă relativ nouă dar care va avea un viitor larg. Utilizarea imaginilor satelitare de mare precizie permite analiza reliefului, a proceselor geomorfologice în sens evolutiv dar şi preventiv.
          Sistemul SIG legat conectat la o reţea de poziţionare globală (GPS) poate determina în orice moment poziţia în timp şi spaţiu, efectul, răspândirea, distribuţia, corelaţia, evoluţia unor servicii, fenomene, procese, obiecte urmărite, etc. Prin diversitatea opţiunilor de reprezentare a informaţiilor pe hărţi (hartă cu reprezentare prin punct, diagramă, linie, areal, volum, prin interpolare, etc), dar şi modul prin care acestea pot fi realizate (suprapunerea mai multor straturi tematice, realizarea unor operaţii matematice cu diferite layere sau modele numerice altitudinale, realizarea unei legături între bazele de date şi partea grafică), acestea ajută la realizarea unor hărţi ce determină raportul cauză-efect prin stabilirea unei corelaţii între geologie (tip de rocă, structură), pantă, expoziţia versanţilor şi anumite procese, determinarea unor modele generale de acţiune a unor factori ce au aplicabilitate generală, constatarea unor disfuncţionalităţi şi posibilitatea de a se interveni înainte şi de a lua măsuri de prevenire, combatere sau atenuare.
           Materialul grafic a fost realizat cu ajutorul softurilor specializate ArcGis (ArcMap, ArcScene), ArcView, QuantumGis, Global Mapper, SagaGIS, GVSig, MicroDem, LeoWorks, etc. Utilizând aceste programe materialul rezultat are o proiecţie matematică, o precizie, acurateţe şi o utilizare mult mai largă decât realizarea lui manuală. Tehnicile GIS minimizează timpul de lucru iar rezutatele sunt interactive, posibilitatea geoprocesării, interpolării, rasterizării, crearea modelelor 3D ce respectă realitatea reprezintă o evoluţie a cartografiei, materialul cartografic fiind mult mai sugestiv şi mai corect. Sistemul de proiecţie vine în unirea într-un singur sistem a tuturor harţilor din lume, acest lucru poate însemna corelare internaţională (absolut necesară la realizarea proiectelor cu caracter comun internaţional), înseamnă plasarea cartogafiei româneşti în pas cu cea internaţională unde este urmărită precizia, rapiditatea, relevanţa şi aplicabilitatea.
           Programele GIS (fie ele open source sau comerciale) au în comun multitudinea de funcţii şi procedee de analiză a seturilor de date rester sau vectoriale. Pentru început, fiecare program are funcţia de georeferenţiere a unor harţi realizate în diferite proiecţii, diferite datumuri. Pe baza acestor hărţi georeferenţiate (li se atribuie un sistem de proiecţie, datum, o poziţie geografică ce poate fi modificată dintr-un sistem de proiecţie în altul, deci este operaţional) am vectorizat elementele dorite spre analiză. Pentru realizarea modeleor numerice altimetrice (MNA) am vectorizat curbele de nivel pe o suprafaţă de 104.14 km2. Acest lucru se poate face manual (on-screen) sau se pot genera automat din imagini radar ce conţin informaţii altimetrice. Vectorizarea on-screen poate fi mai precisă în cazul în care arealul studiat este foarte mic, generarea automată a curbelor de nivel având erori majore în acest caz. Dezavantajul acestui mod de vectorizare este timpul. Vectorizarea manuală cere mult timp şi multă atenţie şi răbdare. Pentru vectorizarea curbelor de nivel de pe suprafeţe mari se poate opta pentru generearea lor automată şi corectarea lor ulterior, manual.

Fig. 5. Vectorizarea cubelor de nivel, a elementelor componente ale hărţii şi obţinerea modelului numeric altimetric al terenului (MNAT)

            Realizarea hărţilor a presupus vectorizarea celeorlalte elemente de pe harta topografică (pentru date mai relevante am utilizat un ortofotoplan digital, ortorectificat, de rezoluţie mai mare - 0.5 m), de pe harta geologică, etc (reţea hidrografică, drumuri, clădiri, vârfuri, poteci, fiind elemente cartogafice des utilizate în majoritatea hărţilor relizate –fig 5). Pentru realizarea hărţilor layerele rezultate pot fi geoprocesate, interpolate, rasterizate şi ulterior supuse unor calcule, analize, pot fi analizate separat sau în context (harta potenţialului de eroziune, harta potenţialului de dezagregare). Pentru interpolare se pot folosi date multiple precum: date climatice (temperatură, precipitaţii, radiaţie solară, etc.), date geomorfologice, având aplicabilitate în orice domeniu. Metodele de interpolare sunt multiple (Kriging, IDW, Spline, Topo to Raster, Minimum Curvature, Natural Neighbor, Nearest Neighbor, Triangulation With Linear Interpolation, Modified Shepard’s Method, Polinomoal Regresion, Moving Average, etc.), alese în funcţie de datele analizate. Pentru crearea gridului, modelului numeric altimetric, a gradientului termic vertical şi cel pluviometric, am folosit date obţinute de la staţiile meteorologice Fundata şi Vf. Omu, date ce se întind pe o perioadă de 40 de ani între 1961 şi 2000) am optat pemtru metoda de interpolare Kriging.
            Pentru analize de susceptibilitate datele necesare sunt cele raster. Acestea pot fi obţinute din rasterizarea datelor vectoriale, folosind funcţia Convert (care poate fi fin vector în raster - to Raster, to CAD, to Coverage, to dBASE, to KML, etc) sau invers – to shapefile, from raster, etc (curbe de nivel, valori ale precipiaţiilor, temperaturilor, poluanţilor), ulterior putând fi analizate sau suprapuse unor calcule prin intermediul fucţiei Raster Calculator, Map Calculator. Rezultatele obţinute pot fi suprapuse cu diverse layare iar în final acestea pot fi exportate în diverse formate (JPEG, GeoTIFF, BMP, SVG, PNG, GIF, PDF, AI, etc.). De asemenea li se poate îmbunătăţi rezoluţia de exportare sau pot fi copiate direct, din pagina de layout în format vectorial. Am folosit toate aceste procedee au fost folosite în lucrare pentru a realiza materialele grafice şi cartografice.
           Teledetecţia este ştiinţa prin intermediul căreia, informaţiile trimise de către suprafaţa topografică sunt captate şi transformate în informaţii ce pot fi utilizate în diverse scopuri.
           Teledetecţia este procesul de captare de la distanţă mare a semnalelor emise sau remise de către obiecte şi procese. Prin intermediul ei sunt descifrate aceste semnale pentru obţinerea unor informaţii despre obiectele şi procesele respective, reprezentate pe imaginile satelitare. Imaginile satelitare sunt acele imagini obținute de la sateliţi specializaţi ce au misiunea de a fotografia suprafaţa terestră văzută de pe orbitele lor, la un interval bine stabilit de timp. Aceste imagini sunt de tip raster şi se transmit sub forma unor matrici de numere, fiecare număr corespunde unui pixel (ce corespunde unei suprafeţe de pe sol). Sateliţii colectează mai multe tipuri de date, stocate în benzi spectrale (banda 1-albastru, banda 2-verde, banda 3-roşu, banda 4-infraroşu apropiat, banda 5-infraroşu mijociu, banda 6-infraroşu termal, banda 7-infraroşu mijlociu, banda 8-pancromatic). Cu aceste imagini se poate lucra pentru a îmbunătăţi calitatea/rezoluţie (pentru harta indicelul normalizat de diferenţiere a vegetaţiei am combinat benzile 3 şi 4 –de rezoluţie mai mică- cu banda ancromatică/8 pentru a accentua rezoluţia – fig 6, 32, 34).
          Pentru analiza reliefului pe imagini de teledetecţie am utilizat imagini captate de satelitul Landsat ETM+, 2005, puse la dispoziţie gratuit de Universitatea din Maryland.

Fig. 6. Analiza imaginilor satelitare în programul ENVI (combinaţie de benzi 4-3-2 (stanga sus), NDVI dreapta sus, clasificare nesupervizată de pixeli (stânga jos), combinaţie de benzi 6-4-2 (dreapta jos)) (Sursă date: http://glcfapp.glcf.umd.edu:8080/esdi/index.jsp )