Automated ecological terrain morphology classification of stretch of upper Dnister river valley

Alexander Mkrtchian

Анотація


Розвиток сучасних технологій може зумовити зміни не лише у методах досліджень, але й у теоретичних концепціях та підходах в науках про Землю. Новітній розвиток технологій дистанційного зондування Землі, ГІС-технологій обробки даних та картування уможливлює більш пряме і точне врахування екологічно значимих властивостей під час виділення та картування просторових одиниць. Автором запропонована концепція морфотопів як просторових одиниць, картування яких здійснюється на основі безпосереднього врахування екологічно значимих властивостей рельєфу. Ця концепція відрізняється від поширеної концепції природних територіальних комплексів тим, що в основі виділення просторових одиниць лежать не генетичні, а екологічні критерії.

В даному дослідженні екологічний підхід до класифікації морфології рельєфу було застосовано для ділянки розмірами 4,5*2 км, розташованої у басейні верхньої течії р. Дністер. ЦМР дослідної ділянки з просторовою роздільністю 10 м отримано шляхом інтерполяції шарів топокарти з використанням алгоритму ANUDEM. В дослідженні враховувались три групи екологічно значимих факторів ландшафтної диференціації: 1) перерозподіл рельєфом сонячної радіації, 2) перерозподіл води та ґрунтової вологи, 3) ерозійний потенціал рельєфу. Для кожної з них запропоновано окремі індекси, які обраховано за ЦМР за відповідними формулами. Далі для цих індексів доповнених значеннями абсолютних висот було застосовано метод ітераційного кластерного аналізу на основі алгоритму ISODATA. Цей метод дозволяє виділити попередньо визначену кількість класів шляхом виявлення природних поєднань даних у просторі атрибутів. Довільне задавання кількості класів дає змогу класифікувати дані з різним ступенем детальності та аналізувати зміни в результатах класифікації як функцію її масштабу та деталізації.

Дослідну ділянку було послідовно класифіковано на 12 та 8 класів, в кожному випадку використовуючи 100 ітерацій алгоритму. Для кожного виділеного класу було наведено описову характеристику та обраховано середні значення кількісних морфометричних параметрів. Також складено карту просторового розподілу виділених класів по території дослідження.

Ключові слова: морфологія рельєфу, некерована класифікація, морфотоп, екологічна геоморфологія.


Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Burrough, P. A., Wilson, P. S., van Gaans, P. F. M., & Hansen, A. J. (2001). Fuzzy k-means classification of topo-climatic data as an aid to forest mapping in the Greater Yellowstone Area, USA. In Landscape Ecology, 16, 523–546.

Fňukalová, Ek., Romportl, Da. (2014). A typology of natural landscapes of Central Europe. In Acta Univ. Carolinae. Geogr. , 49 (2), 57–63.

Fu, P., Rich, P. M. (2002). A Geometric Solar Radiation Model with Applications in Agriculture and Forestry. In Computers and Electronics in Agriculture, 37, 25–35.

Gessler, P. E., Chadwick, O. A., Chamran, F., Althouse, L., Holmes, K. (2000). Modeling soil-landscape and ecosystem propereties using terrain attributes. In Soil Science Society of America Journal., 64, 2046–2056.

Gessler, P.E., Moore, I.D., McKenzie, N.J., Ryan, P.J. (1995). Soil landscape modelling and spatial prediction of soil attributes. In Int. J. Geogr. Inf. Syst., 9, 421–432.

Hutchinson, M. F. (1989). A new procedure for gridding elevation and stream line data with automatic removal of spurious pits. In Journal of Hydrology, 106, 211–232.

Isachenko, A. G. (1991). Landshaftovedeniye i fiziko-geograficheskoye rajonirovaniye. Uchebnik. [Landscape science and physico-geographical regionalization. Textbook]. Мoscow: Higher school. (In Russian).

Jarvis, C. H., Stuart, N. (2001). A comparison among strategies for interpolating maximum and minimum daily air temperatures. Part I: The selection of “guiding” topographic and land cover variables. In J. Appl. Meteorol. ,40, 1060–1074.

Jongman, R. H. G., Bunce, R. G. H., Metzger, M. J., Mücher, C. A., Howard, D.C., Mateus, V. L. (2006). Objectives and applications of a statistical environmental stratification of Europe. In Landscape Ecology, 21, 409–419.

Jongman, R. H. G., Bunce, R. G. H., Metzger, M. J., Mücher, C. A., Howard, D.C., Mateus, V.L. (2006). Objectives and applications of a statistical environmental stratification of Europe. In Landscape Ecology, 21, 409–419.

Kovalchuk I., Mkrtchian O. (2007). Avtomatyzovana ecolohichna clasyfikaciya elementiv reliefu ta yiyi zastosuvannia dlia vyvchennia richkovo-dolynnyh landshaftiv. [Automated ecological terrain elements classification and its application in the studies of river-valley landscapes]. In Visnyk of Chernivci university. Ser. geogr., 361, 17–25. (In Ukraine).

Kruhlov, I. (2008). Delimitaciya, metrizaciya ta classifikaciya morphogennyh ecorehioniv Ukrayinskyh Carpat. [Delimitation, metrisation and classification of morphogenic ecoregions of Ukrainian Carpathians]. In Ukrainian geographic journal, 3, 59–68. (In Ukraine).

Kruhlov, I. (2015). Pryrodni geoecosystemy baseynu verhnioho Zahidnoho Buhu. [Natural geoecosystems of Western Bug upper basin]. In Scientific notes of Volodymyr Hnatiuk Ternopil national pedagogical university. Ser. geogr., 2 (39), 165–173. (In Ukraine).

MacMillan, R.A., Keith Jones, R., McNabb, D.H. (2004). Defining a hierarchy of spatial entities for environmental analysis and modeling using digital elevation models (DEMs). In Computers, Environment and Urban Systems, 28, 175–200.

Memarsadeghi, N., Mount, D. M., Netanyahu, N. S., Le Moigne, J. (2007). A Fast Implementation of the ISODATA Clustering Algorithm. In International Journal of Computational Geometry and Applications, 17, 71–103.

Metzger, M. J., Bunce, R. G. H., Jongman, R. H. G., Mücher, C. A., Watkins, J. W. (2005). A climatic stratification of the environment of Europe. In Global Ecology and Biogeography, 14, 549–563.

Mitasova, H. J., Hofierka, M., Zlocha, R., Iverson, L. (1996). Modeling topographic potential for erosion and deposition using GIS. In Int. J. of Geogr. Information Science, 10(5), 629–641.

Mkrtchian O. (2004). Morphotopy jak terytorialni odynyci kartuvannia ta ocinky pryrodnyh umov. [Morphotopes as spatial units of the natural conditions assessment and mapping]. In Scientific notes of Volodymyr Hnatiuk Ternopil national pedagogical university. Ser. geogr., 3, 181–187. (In Ukraine).

Mkrtchian O. S. (2013). Ecologo-morphometrychnyy analiz hirskyh terytoriy na prykladi dilyanky Ukrayinskyh Carpat. [Ecologo-morphometric analysis of mountainous areas on an example of study area in Ukrainian carpathians]. In Physical geography and geomorphology, 2(70), 129–137. (In Ukraine).

Mkrtchian O. (2016 a). Analysis of the relationships between morphometric relief parameters and visual characteristics of Ukrainian Carpathians ecosystems. In Visnyk of Lviv university. Ser. geogr., 50, 249–256. (In Ukraine).

Mkrtchian, A. (2016 b). Annual precipitation data processing and interpolation for the weather stations of Western Ukraine. In Proceedings of GeoMLA, Geostatistics and Machine Learning, Application in Climate and Environmental Sciences. Belgrade, Serbia, 61–66.

Moore, I.D., P.E. Gessler, G.A. Nielsen, and G.A. Peterson. (1993). Soil attribute prediction using terrain analysis. In Journal of Soil Science Society of America, 57, 443–452.

Pike, R. J. (1988). The geometric signature: quantifying landslide terrain types from digital elevation models. In Mathematical Geology, 20(5), 491–511.

Rowe, J. S. (1996). Land classification and ecosystem classification. R. A. Sims, I. G. W. Corns, & K. Klinka (Eds.), In Global to local: ecological land classification (pp. 11–20). Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic Publishers.

Syssouev V. (2004). Modelling geosystem differentiation. In Visnyk of Lviv university, Ser.geogr., 31, 340–349. (In Ukraine).




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/gpc.2019.2.3065

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.