Tomáš Bohanes (Landesverein für Höhlenkunde in Wien und Niederösterreich, Česká speleologická společnost)

Úvod
Využití dálkového průzkumu Země (DPZ) v nejrůznějších vědních oborech má již dlouhou historii. V podstatě v okamžiku, kdy se člověk dokázal nad povrch své rodné planety vznést, začal pořizovat i fotografie, které mohl dále pro své potřeby využít. Za pionýra letecké fotografie je považován Francouz Gaspard-Félix Tournachon (zvaný Nadar), který v roce 1858 svými fotografiemi Paříže z balónu vlastně založil obor DPZ1. S dalším rozvojem letectví a posléze kosmonautiky, ovšem i fotografie a dalších zobrazovacích technik, se pochopitelně zvyšovaly možnosti DPZ, což sice zprvu souviselo hlavně s jeho vojenským využitím, avšak následně postupně pronikal DPZ do nejrůznějších vědních oborů, od geologie a geografie až po archeologii. Není proto žádným překvapením, že mezi obory, v nichž lze s výhodou metody DPZ využít, patří i speleologie a karsologie a ovšem též i montanistika. Metody DPZ, které lze v uvedených oborech využít, jsou obdobné využití DPZ v archeologii, ale také geologii a geomorfologii. Archeolog tak může na základě nepatrných rozdílů ve výšce terénu, popř. dokonce nepatrně rozdílné výšky rostoucího obilí vidět základy celých budov, dávno zaniklých a překrytých hlínou2. Podobně tak karsolog či geolog mohou z výšky dobře vidět polohy závrtů v krajině, tektonické poruchy apod.

Výhodou DPZ při průzkumu je především právě možnost nahlížet na objekty našeho zkoumání z výšky, z odstupu. To umožňuje nejen vidět vcelku některé větší objekty, které jsou při pohledu ze Země k přehlédnutí příliš velké, ale rovněž poskytuje nové úhly pohledu. Při využití klasického snímkování (monofotografie) lze zejména při využití velmi šikmého úhlu dopadajícího osvětlení (ráno, večer) zviditelnit objekty, které by jinak zůstaly při pohledu ze Země zcela neviditelné. Závislost klasického snímkování na úhlu dopadajícího světla odstraňuje pokročilejší, ovšem také náročnější technika stereofotogrammetrie, kdy pořízením snímků z více úhlů a jejich specializovaným zpracováním lze získat obraz reliéfu prostorový. Tyto snímky je pak naopak lépe pořizovat za zamračené oblohy, jelikož stíny jsou spíše zdrojem chyb. 3D obraz lze pak nejlépe hodnotit na stereoskopu či 3D monitoru. Výhodou leteckého snímkování je dnes bezesporu i to, že tuto dnes v podstatě ekonomicky nepříliš náročnou technologii si lze v podobě kamery na dronu vzít sebou na expedici i do méně probádaných oblastí a pořídit si snímkovou dokumentaci vlastní2,3.

Tento DPZ, založený na pasivním snímání odraženého světla, tedy v podstatě vizuální průzkum Země, má pochopitelně svá omezení. Bude velmi dobře fungovat na louce či na poli, ale bude už hůře použitelný až nepoužitelný v lese, kde opticky pod koruny stromů jednoduše nelze nahlédnout. Rozvoj laserové techniky a implementace tzv. Lidaru (Laser Detection and Ranging, metoda využívající měření doby odrazu laserového paprsku od povrchu, v tomto případě terénu) umožnila ovšem nahlížet i pod koruny stromů. Zatímco letecká fotografie potřebuje pro zobrazení drobných nerovností v terénu snímkovat opravdu pouze brzo ráno nebo před západem Slunce, tedy s velmi šikmým osvětlením, Lidar tuto potřebu nemá, jelikož při 3D modelování si lze rovinu „osvětlení“ zvolit v podstatě libovolně, a tak dosáhnout znázornění jakýchkoliv nerovností povrchu2. Interpretace takto zobrazených nerovností pak umožňuje detekovat cílové objekty – v případě archeologa či montanisty tvary terénu vzniklé lidskou činností, v případě speleologa a karsologa tvary terénu, které odpovídají hledaným krasovým formám, především závrtům, slepým a poloslepým údolím, ale i jeskyním a propastem.

Je pravda, že v české a moravské krajině, tolikrát už prochozené, se tímto způsobem asi nové jeskyně podaří objevit jen stěží, ale i tam lze pomocí DPZ získat alespoň zcela nový pohled na vzájemné vztahy již známých objektů, případně na dynamiku změn, máme-li k dispozici snímkování z delšího časového období. Ale zejména v alpských podmínkách, kde řada oblastí není ještě dostatečně prozkoumána ani co se týče výskytu větších jeskynních vchodů, jelikož jde v řadě případů o oblasti poměrně špatně dostupné, představuje DPZ metodu velmi užitečnou, která umožní nasměrovat případné průzkumné akce přímo na vybrané slibné objekty, jejichž polohu lze pomocí GPS souřadnic přesně předem určit a poté v terénu vyhledat. Jelikož čeští a moravští speleologové vyrážejí na expedice do nejrůznějších oblastí světa, kde je prozkoumanost terénu ještě nižší než ve zmíněných Alpách, lze i tam (podle dostupnosti snímků jednotlivých metod DPZ) poznatky z aplikace DPZ v alpském prostoru velmi dobře využít. Je tedy cílem autora shrnout jeho zkušenosti s využitím DPZ v rakouském prostředí a ukázat i jeskyňářstvu v Česku něco nového, méně známého, co může přispět k další objevné činnosti.

Zdroje obrazových dat a map a práce s nimi
Při využití DPZ pro naši činnost potřebujeme především někde sehnat zdrojové letecké a optimálněji ještě lidarové snímky. V zásadě potřebujeme obojí, protože při interpretaci lidarových map je dobré vždy nahlížet i na příslušný letecký snímek, čímž lze eliminovat možné artefakty (viz dále). Dále pak potřebujeme způsob, jak na snímcích objevené objekty vložit do nějaké mapy, kterou budeme potom moci použít pro dohledání objektu v terénu.

Jako ideální řešení se podle zkušeností autora jeví využití systému Open Street Map (OSM). To je projekt, v němž vznikají otevřené mapy celého světa, které může v zásadě každý zaregistrovaný uživatel editovat. Proto tam můžeme i my s výhodou vložit naše nové „objevy“. Z OSM jsou pak generovány mapy pro nejrůznější aplikace – např. i server Mapy.cz generuje z OSM své mapy pro oblasti mimo území Česka. Vhodné jsou ale zejména různé mobilní aplikace, které své mapy z OSM generují anebo které dokáží zobrazit i mapy, které si my sami z OSM přesně podle svých požadavků vygenerujeme. Autor využívá pro tento účel s výhodou aplikaci Locus Map (funguje pouze na Androidu). Editory OSM umožňují při vytváření vlastních map zobrazit různé dostupné podkladové mapy a zejména letecké fotografické a případně i lidarové snímky. V místě objeveného objektu lze pak v OSM vložit značku (jeskyně, závrt aj.) a tyto si pak nechat zobrazit v terénu ve své zvolené mapě.

Při využití OSM má speleokartograf práci v Rakousku výrazně jednodušší než v Česku, jelikož zde přímo v OSM editoru dostupné podkladové letecké snímky se svou kvalitou podobají snímkům, které můžeme vidět na Mapy.cz či mapách Google, což se o leteckých snímcích, dostupných v OSM pro Česko bohužel úplně říct nedá. Hlavně ale jsou přímo v OSM dostupné jako podkladové snímky i lidarové mapy, které bohužel v Česku v OSM dostupné nejsou. Ale to neznamená, že se v Česku k lidarovým mapám nedostaneme – v Geoprohlížeči Českého ústavu zeměměřičského a katastrálního (CUZK; www.cuzk.cz) lze příslušné lidarové snímky rovněž zdarma nalézt. Rovněž zde dostupné ortofotografie jsou na špičkové úrovni a je možné je s výhodou pro práci využít. Je ale třeba pak v tomtéž Geoprohlížeči zapnout Výpis souřadnice bodu, čímž si lze objekt lokalizovat, poté uvedené souřadnice vyhledat v OSM a teprve zde vložit mapový symbol.

Vyhodnocení snímků
Analýza dostupných leteckých fotografií a lidarových záznamů představuje mravenčí práci, vyžadující jisté zkušenosti. Je třeba mít jistou představivost, aby si člověk dokázal představit, co příslušný 2D obraz vlastně v realitě představuje. Je dobré si prohlédnout napřed důvěrně známou oblast, což umožní získat jistou představu, co nám DPZ výstupy vlastně ukazují. To se týká především lidarového zobrazení, nicméně i letecké snímky mnohdy nejsou jednoduché na analýzu. Ukazují totiž na jednu stranu příliš mnoho a na druhou stranu ale i málo. Proč to tak je, si můžeme demonstrovat na praktickém příkladu zobrazení většině čtenářů známé oblasti Balcarovy skály v Moravském krasu u Ostrova u Macochy (viz obr. 1 a 2). Opravdoví znalci oblasti nechť prominou autorovi, pokud se v následující stati dopustí nějaké místopisné nepřesnosti nebo omylu.

Obr. 1 Letecká fotografie oblasti Balcarovy skály v Moravském krasu (zdroj: Seznam.cz)

Obr. 2 Lidarový „snímek“ (tedy přesněji odborně „analýza výškopisu“) oblasti Balcarovy skály, popisky v textu (zdroj výškopisu: © Český úřad zeměměřický a katastrální, www.cuzk.cz)

Letecká fotografie (obr. 1) oblasti Balcarovy skály ukazuje realitu tak, jak ji můžeme na leteckých snímcích v krasové oblasti často spatřit. V zásadě vidíme ostroh Balcarovy skály, podle chodníku dokážeme odhadnout, kde je jeden ze vchodů do jeskyně Balcarka, vidíme škrapové pole a Blažkův závrt, jakkoliv ten je trochu nejasný. Ve stromech nám kompletně zanikají všechny ponory, dokonce i stráň a stěna Vintoků, jeskyni Žižkůvku můžeme jen tušit. Objevitelský komín a východ z Popelušky zcela zanikají. Zde je třeba doplnit jen pro úplnost, že zde prezentovaná fotka je pochopitelně malá a pro seriózní práci je třeba fotografii dostatečně zvětšit. Nicméně, o moc víc, než je zde popsáno, bychom stejně neviděli.

A nyní porovnejme letecký snímek s výstupem lidarového skenování téže oblasti (tentokrát již s popisky, obr. 2). Pod č. 1 vidíme tentokrát naprosto jasně Blažkův závrt, jakkoliv je zde pěkně vidět, jak je jeho dno již vlastně částečně sedimenty zarovnáno. Jeskyni Žižkůvku vidíme u č. 2 také celkem zřetelně, i když podobný obraz může poskytnout i samotná skála bez jeskyně, proto je podobný obraz důvodem k návštěvě a ověření nálezu. U č. 3 vidíme zřetelně depresi Mlynářova propadání, původně zcela skrytého pod stromy. U č. 4 vidíme tři vchody do Balcarky. Vstup ze severu nadále spíše tušíme (lidar neukazuje přístupový chodník v koncové části zřetelně, jakkoliv plato a skály u vchodu jsou více méně zřejmé). Naproti tomu vstup do Popelušky a Objevitelský komín vidíme tentokrát pod čtyřkou dobře, jakkoliv i zde by se mohlo jednat i o pouhou morfologii skály. U č. 5 vidíme depresi Krasovského propadání II, u č. 6 je patrná Vintocká stráň a zřejmě jícny Šachty průvanů (nahoře) a Škrapové propasti (dole). Vlevo mírně vzhůru od Šachty průvanů lze tušit i vchod do Liščí jeskyně.

Obr. 3 Letecká fotografie s. úbočí hory Ötscher v Dolním Rakousku v. od samoty Raneck (zdroj: Basemap.at)

Obr. 4 Lidarový „snímek“ téže oblasti jako u obr. 3, šipka ukazuje jediný závrt, v němž se nachází otevřené pokračování do hloubky (zdroj mapového podkladu: Basemap.at)

Ještě extrémněji ukazují podobnou situaci obrázky 3 a 4, které pocházejí ze s. úbočí hory Ötscher v Dolním Rakousku. Zde, v blízkosti samoty Raneck, umožnily lidarové mapy lokalizovat obrovské závrtové pole, skryté donedávna v poměrně špatně prostupném lese. Velké množství i poměrně velkých a hlubokých závrtů včetně několika uval bohužel při cíleném průzkumu neukázalo žádnou jasnou cestu do podzemí této oblasti, která představuje do značné míry velké neznámo, jelikož oblast je od známých Ötscherhöhlen (přes 26 km, 662 m denivelace), ale i od dalších známých jeskyní oblasti dosti vzdálena. Pouze v nenápadném závrtu (označeném šipkou) nalezl autor propad o hloubce přes 1 m, který by rozhodně byl vhodný k otevření. Na rozdíl od jeskyňářů v Česku, v Rakousku nikdo moc nic neotvírá, protože na to nemá nikdo čas. Zde je, na rozdíl od Česka, totiž jeskyní výrazně víc než jeskyňářů. Přesto je nesmírně užitečné vidět obrovský rozdíl v zobrazení na letecké fotografii (dokonce i po odlesnění velké části plochy) na obrázku 3 a lidarovém záznamu na obrázku 4.

Obr. 5 Lidarový „snímek“ vrcholu Großer Bodenberg v Dolním Rakousku, popisky viz text (zdroj mapového podkladu: Basemap.at)

Úskalí hodnocení snímků
Jak již bylo uvedeno, hodnocení lidarových snímků vyžaduje určitou praxi a je třeba pamatovat i na možnost falešně pozitivních nálezů. Celkem dobře nám tato nebezpečí ukazuje obrázek 5, který pochází od vrcholu Großer Bodenberg, který nalezneme jz. od Vídně u obce (a významného kláštera) Heiligenkreuz. Tento masiv je známý svými puklinovými propastmi až 57 m hlubokými, které jsou nejhlubšími propastmi Vídeňského lesa (Wienerwald).

Obrázek 5 ukazuje především u č. 1 výrazný objekt charakteru šachty poblíž hlavního hřebene. Přesto se na tomto místě žádná šachta nenachází. Jakkoliv je možné, že došlo k jejímu zasypání lesní správou mezi pořízením snímku a průzkumem na místě, morfologie povrchu této variantě příliš nenasvědčuje. Ve shodě se zkušeností autora z jiných míst se zdá, že tento výrazný objekt představuje pouze artefakt, vzniklý snad od stromů (protože jak se ukazuje, ne vždy jsou koruny stromů pro lidar zcela a dostatečně průhledné). Naproti tomu objekty 2 a 3 jsou opravdové terénní deprese s propastmi (u č. 2 došlo počátkem roku 2021 ke zřícení svahu a zavalení ústí propasti Östlicher Bodenbergschacht), Westlicher Bodenbergschacht (objekt 3) lze vidět v reálu na obrázku 6. Severně od č. 2 je navíc patrná porucha, probíhající v ose Z–V, odpovídající odtrhu a posunu skalního masivu k S a dolů (obr. 7). V poruše se objevují ventaroly, svědčící o možnosti vzniku dalších puklinových propastí tak trochu v přímém přenosu. Objekty u č. 4 představují naopak skalní výchozy, nikoliv deprese (viz rozdílnou orientaci „světla“ a „stínu“ na s., resp. j. straně objektu ve srovnání se skutečnou propastí). Objekty u č. 5 mohou být malými závrty, ovšem existence „hromádky“ na j. straně deprese nasvědčuje spíše tomu, že jde o pinky po povrchové těžbě sádrovce (v této oblasti velmi časté) anebo případně o stopy starých vývratů.

Obr. 6 Jícen propasti Westlicher Bodenbergschacht (foto T. Bohanes)

Obr. 7 Fotografie terasy v s. úbočí hory Großer Bodenberg, vytvořené na podkladě tektonické poruchy (viz obr. 5; foto T. Bohanes)

Jak bylo naznačeno výše, další úskalí hodnocení snímku vyplývá z nutnosti odlišit přírodní procesy od důsledků antropogenní činnosti (hlavně těžební, resp. sondážní práce). Někdy to lze i podrobnou analýzou snímku jako ve výše uvedeném případě (nejedná-li se o vývraty, jak už uvedeno), někdy je nutná osobní návštěva lokality a, jak známo, ani ta nemusí vždy otázku zcela zodpovědět. Často to ale, k potěše montanistů, není vůbec žádný problém, jak dokazuje obrázek 8, který ukazuje lokalizaci několika bývalých stříbrných štol a hald u jejich ústí jižně od Annabergu v Dolním Rakousku. V okolí štol se nachází ještě několik dalších nejasných depresí, jejichž jednoznačné zařazení by si vyžádalo osobní návštěvu lokality.

Závěr
Využití dálkového průzkumu Země představuje pochopitelně jen pomocnou metodu, která nám může při výzkumu našich krasových oblastí pomoci. Dokáže nalézt na povrchu netušené souvislosti a dodnes (alespoň někde) i nové jeskynní vchody, které volají po průzkumu. Ale ovšem, jeskyni za nás žádná družice už nevykope ani neprozkoumá. Výsledky naší analýzy je třeba brát vždy s jistou rezervou, protože možnost artefaktů nelze vyloučit a rovněž sebeslibnější obraz nemusí ještě v realitě znamenat jistý objev. Vždy je třeba tuto analýzu využít především k zacílení pozornosti a prověřit situaci přímo v terénu. Nicméně by bylo jistě škoda patřičně nevyužít možnosti, které nám moderní technika v dnešní době nabízí, pro naše výzkumy.

Obr. 8 Ústí stříbrných štol u cesty v úbočí hory Galmeikogel j. od sedla Annaberg v Dolním Rakousku (zdroj mapového podkladu: Basemap.at)

Poděkování
Autor si dovoluje touto cestou poděkovat Markovi Audymu za cenné připomínky k rukopisu článku a jeho zkušenosti s využitím letecké stereofotogrammetrie pomocí dronu, které byly do článku dodatečně zapracovány.

Literatura:
1 Dálkový průzkum Země [online], [cit. 20. 1. 2021], Wikipedie. Dostupné z WWW: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Dálkový_průzkum_Země>
2 Gojda M. (2006): Zaniklá krajina – pohled z výšky. Laserový skener v archeologii. – Vesmír, 85, č. 10: 614–616. Praha.
3 Böhm J. (2002): Fotogrammetrie. Učební texty. – 1–55. Ostrava. Vysoká škola báňská [on-line], [cit. 20.1.2021]. Dostupné na WWW: https://www.hgf.vsb.cz/export/sites/hgf/544/.content/galerie-souboru/skripta/Fotogrammetrie.pdf