FEATURES OF ECOLOGICAL GEOMORPHOMETRY AS A PROSPECTIVE FIELD OF STUDY, ITS MAIN CONCEPTS AND METHODS

Alexander Mkrtchian

Анотація


ОСОБЛИВОСТІ ЕКОЛОГІЧНОЇ ГЕОМОРФОМЕТРІЇ ЯК ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРЯМКУ ДОСЛІДЖЕНЬ, ЇЇ ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТА МЕТОДИ

В статті розглянуто головні поняття і методи екологічної геоморфометрії – наукового напрямку, який вивчає залежності між морфометричними характеристиками рельєфу та екологічними факторами і процесами. Розвиток цього напрямку зумовлений поширенням цифрових моделей рельєфу високої роздільної здатності у вільному доступі, а також методів їх цифрового комп’ютерного аналізу: обчислення похідних кількісних характеристик (атрибутів та індексів) рельєфу та статистичних методів аналізу залежностей між останніми та екологічними властивостями і чинниками (такими, що мають значення для деякого екологічного суб’єкту). Специфікою екологічного підходу до розгляду рельєфу (його морфометрії) пропонується вважати суб’єктоцентризм. Суб’єктом екологічних відношень при цьому можуть бути як живі організми (види, популяції, угруповання), так і людина, соціальні утворення, господарство та його окремі галузі.

В якості основних понять екологічної геоморфометрії запропоновано використовувати поняття атрибутів рельєфу (відносно прості кількісні характеристики форми земної поверхні, що характеризують її геометрію та деякі елементарні фізичні процеси), топографічних індексів (складені показники, які характеризують складніші екологічно значимі процеси), морфотопів (територіальні одиниці, які виділяються за ознаками морфометрії земної поверхні, виходячи з критеріїв екологічної однорідності з-погляду певного суб’єкту).

Морфотопи можуть виділятись з різним ступенем детальності (і, відповідно, мати різні характерні розміри), виходячи з цілей дослідження, географічних особливостей території, наявних даних і методів їх аналізу. Оскільки при їхньому виділенні використовуються чітко визначені кількісні морфометричні параметри (атрибути рельєфу, топографічні індекси), це дає змогу використовувати формалізовані методи, вагомою перевагою яких є відтворюваність та можливість автоматизації. В наших дослідженнях в основу виділення морфотопів в умовах височинного рельєфу Давидівського пасма в околицях Львова та гірського рельєфу Українських Карпат було покладено топографічні індекси, які характеризують рівень освітленості (надходження сонячної радіації на поверхні різної крутизни та експозиції), латеральний перерозподіл вологи на схилах та перерозподіл твердого матеріалу під дією схилових потоків. Виділення морфотопів здійснювалось методом кластерного аналізу, який дозволяє виділяти природні поєднання даних у просторі атрибутів. Задаючи різну кількість кластерів, можна виділяти морфотопи з різним ступенем детальності (більшій кількості кластерів відповідають більш гомогенні морфотопи з меншими характерними розмірами).

Ключові слова: екологічна геоморфологія; екологічна геоморфометрія; морфотопи; атрибути рельєфу; топографічні індекси.

Повний текст:

PDF

Посилання


Austin, M. P., Smith, T. M. (1989). A new model for the continuum concept. Vegetatio, 83, 35–47.

Beven, K., Kirkby, M. J. (1979) A physically based, variable contributing area model of basin hydrology. Bulletin of Hydrologic Sciences, 24 (1), 43–69.

Chervanev, I. G. (1991). Conceptsiya i aspecty ecologicheskoy geomorphologii [Concept and aspects of ecological geomorphology]. Novyje metody i technologii v geomorphologii dlia resheniya geoecologicheskih zadach (p. 48–50). Leningrad. (In Russian).

Conrad, O., Bechtel, B., Bock, M., Dietrich, H., Fischer, E., Gerlitz, L., Wehberg, J., Wichmann, V., and Böhner, J. (2015). System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA) v. 2.1.4. Geosci. Model Dev., 8, 1991–2007.

Davis, F. W., Goetz, S. (1990). Modeling vegetation pattern using digital terrain data. Landscape Ecology, 4 (1), 69–80.

Fletcher, R., Fortin M. J. (2018). Introduction to Spatial Ecology and Its Relevance for Conservation. Spatial Ecology and Conservation Modeling (p. 1–13). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-01989-1_1

Franklin, J. (1995). Predictive vegetation mapping: geographic modelling of biospatial patterns in relation to environmental gradients. Progress in Physical Geography, 19, 474–499.

Gessler, P. E., Moore, I. D., McKenzie, N. J., Ryan, P. J. (1995). Soil-landscape modeling and spatial prediction of soil attributes. International Journal of GIS, 9 (4), 421–432.

Hengl, T., Reuter, H. I. (Eds.) Geomorphometry: Concepts, Software, Applications (2008). Developments in Soil Science, 33.

Jarvis, A., Reuter, H. I., Nelson, A., Guevara, E. (2008) Hole-filled seamless SRTM data V4. International Centre for Tropical Agriculture (CIAT). URL: http://srtm.csi.cgiar.org.

Kovalchuk, I. P. (1997). Regional’nyj ekologo-geomorfologichnyj analiz [Regional ekologo-geomorphological analysis]. Lviv: In-t ukrai’noznavstva. (In Ukrainian).

Kovalchuk, I. P. (1997). Ukrajinska ecogeomorphologia: status, zavdannia, perspectyvy, problemy [Ukrainian ecogeomorphology: status, tasks, perspectives, problems]. Ukrainska geomorfologia: stan i perspektyvy. Lviv: Ivan Franko National University of Lviv, 37–41. (In Ukrainian).

Kovalchuk, I. P., Luk`yanchuk, K. A., Bohdanets, V. A. (2019). Assessment of open source digital elevation models (SRTM-30, ASTER, ALOS) for erosion processes modeling. Journal of Geology, Geography and Geoecology, 28(1), 95–105.

Kovalchuk, I., Mkrtchian, O. (2008). Avtomatyzovana ecolohichna klassifikaciya elementiv reliefy ta yiyi zastosuvannia dlia vyvchennia richkovo-dolynnykh landshaftif [Automatic ecological relief elements classification and its application for study of river valley landscapes]. Visnyk of Lviv university. Geography, 35, 159–164. (In Ukrainian).

Kruhlov, I. (2016). Bazova geosystema (B-GES) jak intehrujuchyi object transdyscyplinarnoji geoecologiyi [Geoecosystem (B-GES) as integrating object of transdisciplinary geoecology]. Scientific notes of Volodymyr Hnatiuk Ternopil national pedagogical university. Series: Geogr., 41, 168–178. (In Ukrainian).

Kumar, L., Skidmore, A. K., Knowles, E. (1997). Modelling topographic variation in solar radiation in a GIS environment. Int. J. for Geogr. Information Science, 11(5), 475–497.

Miller G. P., Petlin V. M., Melnyk A. V. (2002). Lanshaftoznavstvo: teoriya i praktyka [Landscape science: theory and practice Miller H.P. landshaftoznavstvo: teoria I praktyka: Textbook]. Lviv: Vydav. Tsentr LNU im. I. Franka. (in Ukrainian).

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

Mkrtchian O. (2017). The study of relationships between terrain and the spectral characteristics of ecosystems in Ukrainian Carpathians using remote sensing satellite data. Problems of geomorphology and paleogeography of the Ukranian Carpatians and adjacent areas, 01 (07), С. 150 – 160.

Mkrtchian, O. (2004). Morphotopy jak terytorialni odynytsi kartuvannia ta otsinky pryrodnykh umov [Morphotopes as areal units of the mapping and evaluation of natural resources]. Scientific notes of Volodymyr Hnatiuk Ternopil national pedagogical university. Series: Geogr., 3, 181–187. (In Ukrainian).

Mkrtchian, O. (2006). Kartuvannia vodno-povitrianoho rezhimu gruntu ta pererozpodilu volohy na shylah z vykorystanniam otrymanyh za dopomohoyu GIS-analizu topographichnyh indexiv [Mapping of water and air regime of soil and redistribution of water on slopes using GIS-derived topographic indices]. Ukrainian Hydrometeorological Journal, 1, 151–157. (In Ukrainian).

Mkrtchian, O. (2008). Pryncypy avtomatyzovanoho landshaftno-ecologichnoho kartuvannia [Principles of automatic landscape-ecological mapping]. Scientific notes of V. I. Vernadsky Tavriya national university, 21(60)2, 238–247. In Ukrainian).

Mkrtchian, O. (2010). Ecolohichna morphometria jak persepctyvnyy napriamok ecoloho-geomorphologichny doslidzen` [Ecological morphometry as a perspective direction of ecological-geomorphological researches]. Physical geography and geomorphology, 1(58), 131–136. (In Ukrainian).

Mkrtchian, O. (2012). Otsinochne modeliuvannia prydantosti zemel’ dlia vyroshchuvannia kartopli z vykorystanniam metodiv GIS-analizu [The evaluative modeling of the suitability of land for potato farming using GIS analysis]. Physical geography and geomorphology, 2(66), 258–267. (In Ukrainian).

Mkrtchian, O. (2013). Ecoloho-morphometrychnyi analiz hirskyh terytoriy na prykladi dilyanky Ukrayinskyh Karpat [Ecomorphometric analysis of mountainous areas on an example of an area in Ukrainian Carpathians]. Physical geography and geomorphology, 2(70), 129–137. (In Ukrainian).

Mkrtchian, O. (2014). Avtomatyzovane landshaftno-ecolohichne rayonuvannia terytorii metodami clasterizatsii i segmetnatsii [Automatic landscape-ecological regionalization by the application of clustering and segmentation]. Visnyk of Lviv university. Geography, 4, 177–184. (In Ukrainian).

Moore, I. D., Grayson, R. B. and Ladson, A.R. (1991). Digital Terrain Modelling: A Review of Hydrological, Geomorphological, and Biological Applications. Hydrological Processes, 5, 3–30.

R Core Team (2017). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. Retrieved from: https://www.R-project.org/.

Rabus, B., Eineder, M., Roth, A., Bamler, R. (2003). The shuttle radar topography mission – a new class of digital elevation models acquired by spaceborne radar. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 57 (4), 241–262.

Ramensky, L. G. (1938). Vvedeniye v komplexnoye pochvenno-geobotanicheskoye issledovanie zemel [Introduction to comprehensive soil-plant studies of landscapes]. Moskva: Sel'khozgiz. (In Russian).

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

Stetsiuk, V. V. (1998). Teoriya i praktyka ecologo-geomorphologichnykh doslidzhen’ u morphoclimatychnykh zonah [Theory and practice of ecologo-geomorphological research in morphoclimatic zones]. Kyiv: Veresen. (In Ukrainian).

Strahler, A. H. (1980). The use of prior probabilities in maximum likelihood classification of remotely sensed data. Remote Sensing of Environment, 10, 135–63.

Strahler, A. H., Logan, T. L. and Bryant, N.A. (1978). Improving forest cover classification accuracy from Landsat by incorporating topographic information. Proceedings of the 12th international symposium on remote sensing of environment. Ann Arbor, MI: Environmental Research Institute of Michigan, 927–42.

Svidzinska, D. V. (2014). Metody geoecolohichnykh doslidzhen’: geoinformatsiynyy praktykum na osnovi vidkrytoyi GIS SAGA [Methods of geoecological research: geoinformation praktykum based on open GIS SAGA: Textbook]. Кyiv: Logos. (In Ukrainian).

Takaku, J., Tadono, T., Tsutsui, K. (2014). Generation of High Resolution Global DSM from ALOS PRISM. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XL-4, 243–248.

Wilson, J. P., Gallant, J. C. (Eds.) (2000). Terrain Analysis: Principles and Applications. New York: Wiley.




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/gpc.2020.1.3205

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.