Геоинформационное моделирование и картографирование ландшафтных комплексов Прибайкалья

Истомина, Елена Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геоинформационное моделирование и картографирование ландшафтных комплексов Прибайкалья
ВАК РФ 25.00.35, Геоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Геоинформационное моделирование и картографирование ландшафтных комплексов Прибайкалья"

На правах рукописи УДК: 910.1:528.77

/р

ИСТОМИНА ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ЛАНДШАФТНЫХ КОМПЛЕКСОВ

ПРИБАЙКАЛЬЯ

25.00.35 - геоинформатика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Барнаул - 2006

Работа выполнена в Институте географии им. В.Б.Сочавы Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель доктор географических наук

Черкашин Александр Константинович

Официальные оппоненты доктор географических наук, профессор

Барышников Геннадий Яковлевич

кандидат геолого-минералогических наук Сосновская Елена Леонидовна

Ведущая организация Восточно-Сибирский государственный технологический университет (г. Улан-Удэ)

Защита состоится 19 сентября 2006 г. в 11 ч. на заседании диссертационного совета Д-212.005.04 при Алтайском государственном университете по адресу: г. Барнаул, пр. Ленина 61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета по адресу: г. Барнаул, пр. Ленина 61.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим отправлять по указанному адресу ученому секретарю совета. Факс: (3852) 367067; e-mail: mss@math.asu.ru

Автореферат разослан « !(■' » августа 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, ..х

д.ф.-м.н., профессор ' ^гзу— Безносюк С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

При исследовании пространственных объектов с разных позиций, география ставит перед собой цель - синтез разнокачественных знаний в целостное представление о территории, формирование системы знаний о географических комплексах. Такие исследования требуют работы с большим количеством географической информации и привлечения методов геоинформатики. Комплекси-рование географических данных и знаний в информационный комплекс - это процесс моделирования природного комплекса разными методами, поэтому проблема моделирования геокомплексов является ведущей в ряду геоинформационных исследований.

Актуальность темы определяется необходимостью разработки моделей и методов автоматизированного создания ландшафтных карт путем использования географически обоснованных математических и дистанционных методов, а также методов геоинформационного картографирования - автоматизированного информационно-картографического моделирования на основе ГИС и баз географических знаний. Разработка методов реализации ландшафтной ГИС необходимо для вовлечения ландшафтной информации в процесс управления землепользованием.

Основная цепь работы - создать количественные модели ландшафтных структур как сложных систем, разработать на их основе методы геоинформационного картографирования ландшафтных выделов по космическим снимкам и применить ландшафтную карту для решения прикладных задач в рамках ландшафтной гас.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1) сформировать структурные и количественные модели ландшафтных комплексов как сложных систем;

2) разработать и реализовать методы количественного анализа космических снимков для выделения границ и определения типологической принадлежности ландшафтных комплексов разных иерархических уровней на различных снимках и территориях;

3) построить модели ландшафтных комплексов топологического уровня и на их основе создать ландшафтно-типологическую карту ключевого участка;

4) разработать методы применения ландшафтной ГИС как инструмента оценивания и планирования использования земель.

Объекты исследований - ландшафты Центрально-Хамар-Дабанского гор-но-таежно-гольцового, Олхинско-Иркутного горно-таежного темнохвойно-светлохвойного, Приморского среднегорно-таежного, Еланцинского холмисто-низкогорного подтаежно-остепненного и Усть-Селенгинского болотно-равнинного топорайонов.

Исходными материалами послужили разносезонные космические снимки различного пространственного и спектрального разрешения, электронная топографическая основа и цифровая модель рельефа М 1:200000, карта «Ландшафты Юга Восточной Сибири» М 1:1500000 и ландшафтов дельты р. Селенга М 1:100 000, почвенная карта ключевого участка, лесотаксационные материалы и

(РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ 3 БИБЛИОТЕКА

С.-Петербург ОЭ 200 4кт

СС2>

карты ареалов охотничье-промысловых животных Слюдянского района, тематические карты различного содержания и литературные источники. Собраны натурные данные в ходе маршрутных исследований гольцовых, подгольцовых и горно-таежных темнохвойных ландшафтов бассейна р. Бабха (хр. Хамар-Дабан, июль 1999 г.), маршрутных и трансектных исследований горно-таежных темно-хвойных ландшафтов Олхинского плато (июль 1999 г., август 2000 г.), маршрутных исследований подтаежных светлохвойных и лугово-болотных ландшафтов дельты р. Селенги (июль 2001 г.), маршрутных и трансектных исследований горно-таежных светлохвойных и горно-степных ландшафтов района пади Марта (Приморский хребет, июль 2002 г.), маршрутных и площадных исследований горно-таежных темнохвойных ландшафтов бассейна р. Урунтин (Приморский хребет, февраль-март 2003 г.).

Методы исследования. В ходе работы использованы методы комплексных физико-географических полевых исследований, статистического анализа, математического и геоинформационного моделирования и картографирования (А.М.Берлянт, А.В.Кошкарев, В.С.Тикунов, В.ГЛинник), автоматизированного дешифрирования космических снимков.

Теоретической основой работы послужили учение о географических комплексах ведущих ландшафтоведов Л.С.Берга, Н.А.Солнцева, А.Г.Исаченко, Д.Л.Арманда, А.Д.Арманда, Э.Неефа, В.Б.Сочавы, В.С.Михеева, принципы теории сложных систем-комплексов А.К.Черкашина.

Научная новизна:

- ландшафтные комплексы моделируются как структуры функционального подобия (соответствия, информационной связи) разнокачественных частей и характеристик географических объектов, с использованием многозональной космической информации методом вычисления определителя Якоби доказано существование функционального подобия различных функционально однородных участков (выделов фаций и их обобщений), т.е. наличие зависимости, переводящей элементы одного ландшафтного выдела в элементы другого;

- предложена новая модель ландшафтного комплекса в виде конгруэнции -сложной функции, которая позволяет сравнивать (сопоставлять) структуры и функции связи компонентов, в частности для Олхинско-Иркутного горнотаежного темнохвойно-светлохвойного топорайона установлена конгруэнтная связь яркостных характеристик снимков и наземных показателей состояния биогеоценозов разных стадий восстановления горной тайги;

- впервые используется пространственный автокорреляционный анализ для выделения локальных конгруэнтных связей разноудаленных географических объектов и фиксации нарушения этих связей в виде границ ландшафтных комплексов;

- показано, что ранговые распределения элементов геоизображений ландшафтов Центрально-Хамар-Дабанского горно-таежно-гольцового топорайона относятся к одной конгруэнции, т.е. образуют единый структурно-функциональный комплекс с разными индексами среды, которые зависят от положения ландшафтов в структуре классификации геосистем Юга Восточной Сибири;

в рамках ландшафтной ГИС решены задачи оценки охотничье-промысловых ресурсов территории и реализованы процедуры ландшафтного планирования.

Обоснованность научных положений и выводов, содержащихся в диссертационном исследовании обеспечивается использованием математических методов и геоинформационных технологий, инвентаризационных картографических материалов Прибайкалья и подтверждается практикой их использования для решения задач ландшафтного картографирования и оценки земель, достоверность координатной привязки данных полевых трансектных исследований и космических снимков обеспечивается использованием GPS приемника, электронной топоосновы и специализированных программных продуктов при геометрической коррекции космических геоизображений.

Практическое значение и внедрение.

Исследования выполнялись по научным темам Института географии СО РАН, в рамках проектов РФФИ № 99-05-64075, № 01-05-06227мас, № 02-0565054, ROLL 116GR3/ISC-98, ГЭФ 1010008-S3, Интеграционного проекта СО РАН №67-2000, договора-контракта с Администрацией Иркутской области, Молодежного проекта СО РАН №128.

Полученные результаты переданы для практического использования в информационно-аналитический комитет администрации Иркутской области, Мэрию Слюдянского района Иркутской области и Кабанского района республики Бурятия, Иркутский региональный Центр геоинформационных технологий.

Личный вклад автора. Основные результаты исследования по моделированию ландшафтных комплексов Прибайкалья и созданию ландшафтно-типологической карты ключевого участка получены автором лично. При создании ГИС Слюдянского района автором совместно с П.П. Наумовым (ИСХИ, г. Иркутск) созданы карты стоимостного зонирования охотничье-промысловых ресурсов. Автор занимался геоинформационным обеспечением и разработкой ГИС территории дельты р.Селенга при формировании электронной версии ландшафтной карты, базы данных на ее основе и создании карты правового зонирования и интегрированных целей развития территории.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты исследования обсуждались на XIV и XV конференциях молодых географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 2001, 2003); XI научном совещании географов Сибири и Дальнего Востока «География Азиатской России на рубеже веков» (Иркутск, 2000); VI международной конференции «Математические модели и информационные технологии» (Краснодар, 2001); научной конференции «Дистанционные исследования и картографирование структуры и динамики геосистем» (Иркутск, 2002); международной конференции «ИнтерКарто 6: ГИС для устойчивого развития территорий» (Апатиты, 2000); международной конференции «ИнтерКарто8: ГИС для устойчивого развития территорий» (Хельсинки, Санкт-Петербург, 2002); международной конференции «Интеркарто 9: ГИС для устойчивого развития территории» (Новороссийск, Севастополь, 2003); всероссийской конференции «Математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии» (Иркутск, 2003, 2006); всероссийской конференции «Дистанционное зондирование поверхности Земли и атмосферы» (Иркутск,

2005); всероссийской научно-методической конференции «Моделирование географических систем» (Иркутск, 2004); международной конференции ИнтерКар-то/ИнтерГИС 10: устойчивое развитие территорий: геоинформационное обеспечение и практический опыт (Владивосток, Чанчунь(КНР), 2004); третьей интеграционной междисциплинарной конференции молодых ученых СО РАН и высшей школы «Научные школы Сибири: взгляд в будущее» (Иркутск, 2005); the 9th International Symposium on Physical Measurements and Signatures in Remote Sensing СBeijing, China, 2005).

Автором опубликовано 33 научные работы, из них 18 по теме диссертации.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Она имеет общий объем 184 страницы, содержит 57 рисунков, 9 таблиц. Список используемой литературы включает 163 источника.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1, Существование ландшафтных комплексов информационного обмена эмпирически и теоретически доказывается функциональным подобием разноудаленных функционально-однородных ландшафтных выделов.

Модели ландшафтных комплексов строятся в рамках понятий и аксиом теории сложных систем (Черкашин, 1997), соответствующей комплексному подходу в географии, исследующему законы синтеза разнокачественных частей в единый территориальный объект.

Основные понятия описания ландшафтных комплексов - элементы, композиции, отображения и конфигурации.

Под частью ландшафтного комплекса (далееX,) понимается любая (/-я) композиция1 (набор) разнокачественных элементов ландшафтной сферы Земли: компонент ландшафта или сочетание компонентов, выдел фации, их комбинация и т.д. Информационная связь различных частей комплекса рассматривается как отношение сравнения (функциональная связь) и задается отображением Fv : X, -» Xj композиций - их функциональным подобием. Сравнение двух композиций Х„Хj - это новая композиция AXV = XjIXl (из множества ДА), которая показывает насколько отличается j-я композиция от i-Й. Множество всех возможных отображений Fv объединяется в F, а множество всех композиций X, - в/.

Формируется эталон подобия / = [0,1] - метризованное, линейно упорядоченное, непрерывное, ограниченное сверху и снизу множество точек (значений). Взаимно однозначное соответствие композиций, связей, сравнений и эталонов обозначается отношением (<->•), например, X I означает, что любая композиция из множества X однозначно соответствует определенному значению из отрезка [0,1] (имеет значение из /): X(I)~ X, - конкретная композиция из Л' с ин-

1 Термин заимствован у Э Неефа (1974)

дексом /=/. Конфигураций - система подобия нескольких композиций (система функциональных связей частей ландшафтного целого): X, -> X, ~> Хк. Конфигурации также принадлежат множеству X и допускают сравнения. Через конфигурации раскрывается иерархия комплексов.

На основе этих понятий формулируются аксиомы теории сложных систем-комплексов (Черкашин, 1997; 2005), суть которых заключается в сравнении различных композиций и функций их взаимосвязи с эталоном порядка и друг с другом:

1) X /, 2)F <-> У; 3)^ о F„.

Из аксиом следует, что 1) любые композиции и конфигурации взаимосвязаны (имеет место всеобщая связь); 2) всякой композиции соответствует свойственная функция F,++x,, которая задает структуру^,. В итоге все композиции, их функции и значения образуют универсальную систему подобия:

Хо -» хх -> • ..-> X, •• Х„

г г г г

ДА', ••ДА",,

г I г г

fo ••-> F, -> ■■■FH

г г г г

10 h h -> —1.

Ряды в (1) ограничены значениями снизу /0 = 0 и сверху /„ =1. Из (1) следует, что все композиции X, е X и функции я; е Р линейно упорядочены и мет-ризуемы Х1 = Х(1,),Р, = F(/¡),I¡ е /, где 1, - индикатор-мера (индивидуальное значение, индекс) композиции X, и функции Р,. Знание индексов конкретных композиций позволяет их идентифицировать. Существует непрерывное однопара-метрическое (по /,) преобразование композиции в композицию Х(1,)~>Х(1 ¡) (структурное подобие, гомология) и функции в функцию F(II)-*F(I¡) (функциональное подобие, гомотопия). Отсюда все структуры сложной системы гомологически и все ее функциональные связи гомотопически эквивалентны - отличаются только соответствующим этим структурам и связям значением индекса из отрезка [0,1] - гомолого-гомотопическим параметром.

Конфигурация - индуктивная система, т.е. информация передается от одной композиции к другой через функциональные (информационные) связи (отображения). Всякая реальная конфигурация является фрагментом универсальной конфигурации (верхний ряд из (1)), т.е. собрана из конкретного набора частей, например, как ландшафт собирается из композиций - выделов фаций или урочищ. Отсюда следует определение комплекса - это любая конфигурация, удовлетворяющая отношениям подобия (1), т.е. комплекс информационного обмена -это линейно упорядоченная, ограниченная, метризуемая, индуктивная, гомоло-го-гомотопическая система (Истомина, Черкашин, 2005).

2 Термин заимствован у Д Л Арманда (1983)

Подобие двух к-й (FUj ■ Хи -»Х^) и 1-й {FUj: Хк Х:>) конфигураций и их связей задается диаграммой:

РыХ Z t FM . (2)

Модель (2) реализует принцип гомологического и гомотопического подобия разнокачественных частей и функций, лежащих в основе комплексообразо-вания. Т.е. утверждается, что существует правило информационного обмена, которое отражается в законе сохранения типа функциональной связи между структурами и функциями ландшафта.

Проверка принципов, положенных в основу моделей ландшафтных комплексов. производится с использованием материалов наземных наблюдений и многозональных космических снимков. Каждый канал съемки синтезирует определенный набор свойств компонентов ландшафта, и при сравнении снимков сопоставляются интегральные образы этих компонентов, что позволяет косвенно судить о типах связи частей (свойств компонентов) ландшафтных комплексов.

В качестве критерия наличия функциональных связей (подобия, информационного обмена) растровых космоснимков используется определитель Якоби, который рассчитывается для групп соседних элементов (пикселов) снимков разных каналов (Кейко, Черкашин, 2001). Определитель Якоби D=0, если связь между яркостью пикселов различных каналов присутствует и D?О, если связи нет. На снимке условие D?Q показывает наличие границы или разного рода нарушений. Таким образом, выделяются функционально однородные ареалы, в границах которых связь элементов различных каналов (свойств компонентов ландшафтных выделов) присутствует, тем самым доказывается наличие конфигураций: есть функционально однородные ареалы, значит в природе существуют конфигурации.

С помощью определителя Якоби сравнивались снимки (IRS, фотокамера Liss3, разрешение 25 м) разных каналов на территорию пади Марта Еланцин-ского холмисто-низкогорного подтаежно-остепненного топорайона (рис. 1, а). Выделяются точки наличия связи (белые области на рис. 1, б), которые формируют функционально однородные (по этой связи) выделы (ФОБ) и точки отсутствия связи (черные области на рис. 1, б), принадлежащие границам ФОВ, где тип связи одного выдела переходит в тип связи другого выдела (Истомина, 2002). Проявление ФОВ доказывает существование конфигураций (комплексов) разных компонентов F,/. Xt-> Х1 (см. (2)), где F4 - функции связи между X, и Xj в границах ФОВ.

Затем сравнивались снимки участков разных ландшафтов (рис. 1, а, г): они накладывались друг на друга и обрабатывались по критерию Якоби. Наличие белых областей на обработанном снимке (рис. 1, д) доказывает существование связей частей разных комплексов Fu Xtl -> Х„ (см. (2)). Следовательно, существуют отображения конфигураций (2), когда связи F^ частей разных комплексов

Рис 1 Вычисление значений определителя Якоби для сравнения различных снимков (пояснения в тексте) а,г - исходные снимки (М 1 100 ООО, зеленый канал) - горно-таежно-степной участок западнее пади Марта и степной участок восточнее пади Марта, б -сравнение снимков различных каналов участка а, в - сравнение снимков участка а, смещенных на один пиксел, д -сравнение снимков айв

переходят друг в друга -» , т.е. между разноудаленными выделами наряду с обменом веществом и энергией существует информационный обмен.

Все это означает, что существует некоторая неизвестная функция подобия, которая, с одной стороны, сохраняется, а с другой, - преобразуется от места к месту по неизвестному правилу, т.е. это одна (однотипная с точностью до эквивалентных преобразований) функция, которую необходимо найти.

2. Конгруэнция количественных связей характеристик разнокачественных частей ландшафта является геоинформационной моделью ландшафтного комплекса одного типа.

Для выяснения конкретного вида функций Ри связи композиций (выделов) разных ландшафтных комплексов по критерию Якоби обрабатывались космические снимки (Ресурс Ф2М, фотокамера МК 4, разрешение 6 м) на территорию заповедника «Байкальский» (Центрально-Хамар-Дабанский горно-таежно-гольцовый топорайон) с определением однородных областей (биогеоценозов /=1,2,..6), соответствующих разным высотным поясам (гольцовому, подгольцовому и горно-таежному). Внутри каждой функционально однородной области снимались протоколы яр-костных характеристик снимка для квадратных участков размером 20x20 пикселов в порядке непрерывного обхода фрагментов изображения (рис. 2), что по-

Рис 2 Порядок снятия протоколов яркости участков кос-моснимка

зволяет представить значения одной строкой (1-9, см. рис. 2) и сравнивать строки различных выделов.

Сравнение непрерывных по пространству рядов значений яркости различных выделов Х1 (/=[2;б]) с первым Х{ представляет собой неоднозначную сложную зависимость (рис. 3), аналитический вид которой определить невозможно. Однако 3-4 соседних точки обычно укладываются на одной прямой, т.е. существует локальная линейная связь параметров:

Хк1=аыХь\+Ьи > (3)

где Л=[1;397] - номер группы точек, а / - номер выдела; ак;, Ъи - коэффициенты скользящей линейной регрессии, зависимостей (3) для разных к оказались линейно

130 XI

Рис 3 Зависимость протоколов яркосгных значений снимка выделов гольцовой (Х{) и подгольцовой (Х2) областей бассейна р Аносовка, О - центр конгруэнции

Коэффициенты ак,,Ьи взаимосвязаны (рис.4):

К = -к,аи + кт

(4)

600 .400

-200 <1 -400 -I -600 --800 -I -1000 1

К 5

ак2

следовательно, линейные уравнения (3) изменяются не случайным образом, а образуют конгруэнции - пучки линий с центрами [£/,- кы] (табл. 1) вида:

(5)

Линии пучка отличаются лишь коэффициентом аи, который можно считать гомотопическим параметром, выделяющим из множества линий пучка конкретную линию. Значение аы определяется влиянием множества локальных географических факторов, поэтому функция (5) является сложной, часто нелинейной функцией, и по смыслу соответствует отображениям Ри композиций разных ландшафтных комплексов (2). Таким образом, неоднозначная зависимость (рис. 3) преобразуется в сложную функцию - конгруэнцию, в которой все линии гомотопически эквивалентны (переходят друг в друга поворотом Таблица 1 вокруг центра пучка). Сложная функция (5) - это искомая функция, обеспечивающая подобие различных компонентов и выделов разных ландшафтов за счет совмещения центров конгруэнций. Количественный анализ наземных и космических данных должен проводиться в классе этих однотипных функций, которые «распутывают» сложные зависимости и позволяют доказать существование связности характеристик ланд-

Рис 4 Зависимость коэффициентов функции (3) для 1=2

Коэффициенты корреляции и линейной регрессии (4)

к,

99,0 36,9 26,4 90,7 209,6

ко I

129,9

129.5

129.6 128,8 130,1

Д -0,998 -0,984 -0,986 -0,987 -0,999

шафтных комплексов, что невозможно сделать в классе обычных аналитических функций.

Аналогичные сложные конгруэнтные функции получены при анализе связи F,/. Х,—> Xj, где Х„ Х} - яркостные значения элементов снимков двух разных каналов в границах одного ФОВ. Доказывается существование такой же связи для яркостных характеристик элементов снимка (МК4) и наземных характеристик биогеоценозов, расположенных на трансекте в районе пади Бол. Баранчик (Олхинско-Иркутный горно-таежный темнохвойно-светлохвойный топорайон). Территория относится к горно-таежным темнохвойным ландшафтам, представленных в коренном состоянии пихтово-кедровыми травяно-зеленомошными лесами. На трансекте длиной 3 км через 10 метров (300 точек) фиксировались различные показатели элементарных ландшафтных комплексов (количественные характеристики древостоя, подроста, подлеска, наземного покрова и почвы) и по снимку для каждой точки определялись показатели яркости разных каналов. Локальный анализ связей этих показателей проводился по описанной выше линейной схеме (формулы (3)-(5), где Xj - значение яркости пикселов в инфракрасном канале съемки, X/- наземные характеристики ландшафтных комплексов).

Таблица 2 Коррелированность коэффициен-

Коэффициенты корреляции и линейной тов (4) локально-линейных связей вы-регрессии зависимости (5) сокая (табл.2), следовательно, связи

х' к, к» R межДу характеристиками космического

показатель мощности поч- . „ п „. „ _

венного профиля ' * ' снимка и свойствами биогеоценозов

показатель сомкиугости yS7 250 Q g2 изучаемого трансекта достоверно опи-крои верхнего яруса ' ' ' сывается сложной функцией (5), и эти связи по критериям данной функции существуют.

Особый интерес вызывает сравнение снимков территории, различающихся (смешенных) только на один пиксел. Критерий Якоби в данном случае воспроизводит четкую сетку границ (рис. 1, в), что указывает на существование связей территориальных объектов через пространство (диамерная связь), которая изучается с помощью автокорреляционного анализа на основе уравнений (3), где Х0 - характеристики базовой линии элементов на снимке, Х0/ - характеристики линии элементов, удаленных на расстояние / от базовой линии (трансекта). Эти линейные зависимости для разных I образуют конгруэнцию, которая нарушается на границе между выделами (одна сложная функция переходит в другую). Нарушения фиксируются по величине значения а,,,, вычисленного из конгруэнтной зависимости для соседних линий элементов (/=1): а01 ~(Х01 -к0)/(Х„ - к). Для разных участков территории Приморского хребта выделены подобные комплексные связи, указывающие на существование сложной пространственной организации данного горно-таежного комплекса.

Таким образом, функции ФОВ представляют собой конгруэнцию - пучок функциональных связей, проходящих через общий центр и параметризуемых индивидуальным коэффициентом (индексом). Отсюда все характеристики и связи функционально однородного выдела и выдел в целом представляют собой комплекс - подобие характеристик и связей. Так обосновывается, что конгруэн-

ция связей есть модель ландшафтного комплекса. Существует ясный критерий наличия конгруэнции (комплексности) линейных связей: коррелированность коэффициентов линейных функций.

Конгруэнция является обобщенной (комплексной) формой функциональной зависимости между характеристиками объектов ландшафтных исследований, позволяющая учитывать (в индексах) вариабельность условий среды. Наличие конгруэнции связи указывает на однотипность связей в том смысле, что все они относятся к одной сложной зависимости, и область их проявления - функционально однородный ареал (ландшафтный выдел). Использование класса сложных функций при количественном анализе и выделении ландшафтных комплексов намного расширяет арсенал средств доказательства существования функционального подобия между различными пространственно-временными рядами при географических исследованиях.

Комплексная связь передается от одного выдела к другому, от отношений одних свойств к отношениям других: меняется лишь размерность переменных и центр расположения пучка линий в факторном пространстве. Разные конгруэнции при совмещении центров оказываются эквивалентными, т.е. образуют новый более сложный комплекс: центры конгруэнций, например, лежат на прямой-директрисе. Наличие директрисы конгруэнций позволяют отнести ландшафты к одному гиперкомплексу, что позволяет моделировать иерархию ландшафтных комплексов.

-4,5

2J-.

3. Геоинформационное картографирование и типизация ландшафтных выделов осуществляется на основе индивидуальных параметров структурно подобных ранговых распределений элементов выделов - частных моделей ландшафтных комплексов.

Методы вычисления определителя Якоби и автокорреляционного анализа позволяют автоматически сегментировать космическое геоизображение через выделение границ функционально-однородных ареалов. Это дает возможность

далее исследовать внутренние структуры и функции ФОВ. Количественная теория сложных систем предлагает в качестве частных моделей ландшафтных комплексов рассматривать срав-123 нения ранговых распределений* элементов геоизображений (композиций X/) и соответствующих .6 - им территориальных образова-

* ний.

Рис 5 Зависимость логарифма встречаемости элемен- ¿гУ^п^1^ гипотезы на

тов геоизображений (пикселов) от их рангового значе- снимке (МК-4) выделялись кон-

ния в границах отображений выделов различных групп туры групп фаций С карты фаций (2,11 и 123-номера групп фаций соответствуют

карте «Ландшафты юга Восточной Сибири) на снимке _

3 Распределение элементов системы в порядке убывания частота их встречаемости.

а, 3

-5,5

• 2

» 11

«Ландшафты Юга Восточной Сибири» (1977). Для каждого контура (г-й группы фаций) средствами ГИС АгсУ1е\у определялось распределение пикселов по значениям яркости [0,255] и строились ранговые распределения Р{х) встречаемости пикселов (х - номер ранга). Для дг<60 зависимости Р, (х) в полулогарифмическом масштабе аппроксимировались линейным уравнением (рис.5):

\пР,(х) = -к1х + С, , (8)

где Р,(0) = ехр(С,) - встречаемость элемента первого ранга (главного элемента). Коэффициенты к, и С, для разных групп фаций линейно зависимы:

С, = 40 04*,-5 02, Я = 0.98. (9)

Это означает, что уравнения (8) образуют конгруэнцию (см. рис. 5) с центром (40,04; -5,02) и гомологическим параметром к„ т.е. ранговые распределения элементов геоизображений различных групп фаций при изменении к, переходят друг в друга, выстраиваются в гомологический ряд, образуют гомологический комплекс.

Наблюдается линейная связь коэффициентов к, с порядковым номером и групп фаций в легенде карты «Ландшафты юга Восточной Сибири» (А,(и) = 0 0005л + 0 0094, Л = 0 86), отражающей уровни вертикальной структуры ландшафтов северного макросклона хр. Хамар-Дабан (от гольцовых к темно-хвойным горно-таежным ландшафтам). Так параметры ранговых распределений (гомологические коэффициенты) отражают закономерности формирования вертикальной поясности и могут использоваться для определения типологической принадлежности каждого выдела.

Этот вывод применен при автоматизированном крупномасштабном картографировании ландшафтов ключевого участка (падь Марта). С помощью предлагаемых методов выделения границ ФОВ на снимках, дополненных обработкой цифровых карт рельефа (определение крутизны и экспозиции склонов), территория дифференцировалась на однородные выделы. Для каждого ФОВ рассчитывалось ранговое распределение пикселов различной яркости по встречаемости и определялось яркостное значение первого (главного) элемента рангового распределения. Для анализа использовались два наиболее информативных и наименее коррелированных канала разных снимков (ЬапсЬа!, красный

яркостиые значения снимка ЬашЯяа! (красный канал)

Рис 6 Распределение выделов субксеролитоморфных фаций в пространстве яркостных значений отдельных каналов снимков Ьапска! и Ьш точки 1 -7 - номера фаций (соответствуют номерам в табл 2), а - область значений,

б - все выделы, области 1 -8 на графике - области определения фаций (номера соответствуют номерам фаций втабл 3)

канал и Ыэз, зеленый канал). Таким образом, каждый выдел соответствовал точке в ординационном пространстве яркостных значений главных элементов этих снимков (рис. 6). Размещение выделов в этом пространстве для каждого класса фаций ограничено сторонами треугольника. Группа коренных фаций (точка 1) тяготеет к центру треугольной области, серийные фации - к правому нижнему углу, мнимокоренные - к двум другим углам, что объясняется соответствием крайних значений признаков (области 5, 7) серийным фациям, а коренным -близкие к центру области. На данной территории степень серийности геосистем в основном определяется влиянием литоморфного фактора, что приводит к разрежению растительного покрова и увеличению значений яркости на снимке, поэтому серийные фации располагаются в пространстве яркостных значений справа и вверху. Натурное определение принадлежности части выделов-ключей к разным фациям (см. рис.6, точки 1-7) позволило определить их положение в ординационном пространстве (см. рис. 6, области 1-8) и обеспечить автоматическое распознавание по снимкам методом параллелепипедной классификации. Каждому выделу сопоставлен тип фации и построена ландшафтная карта ключевого участка на уровне фаций в масштабе 1:25000 (рис. 7).

При создании карты ГИС технологии позволили оптимально организовать полевые исследования, создавать пространственную базу данных, содержащую разнородную информацию, характеризующую ландшафтные комплексы территории, и на ее основе сформировать и использовать алгоритмы автоматизированного выделения границ ландшафтных комплексов и их типизации (рис.8).

Рис. 8. Блок-схема геоинформационного картографирования ландшафтных комплексов: 1а - первичная обработка информации, векторизация, приведение в единую проекцию (Arc View. ENVI, Excel), 1 б - подготовка проведения полевых исследований с использованием ГИС; 2 - выделение границ ландшафтных выделов, основанное на предложенных методах (RIP, Regress, ENVI), 3 - пополнение базы знаний при анализе информации (ArcView), 4, - вычисление параметров моделей для каждого сегмента (Arc-View, Excel), 5 - типизация выделов по НН параметру (ArcView), 6 - типизация ландшафтных вьцелов на основе гомологических параметров (ArcView), 7 - сравнение параметров моделей отдельных выделов с параметрами эталонных выделов (Excel), 8 - определение ландшафтной принадлежности для каждого выдела и оформление карты (ArcView)

Таблица 3.

Фации ключевого участка

Ыфации ПН Группа фаций Фация

Свита северных внетропических континентальных типов природной среды

Класс североазиатских континентальных типов природной среды

Аридная 1руппа типов природной среды

Центральноазиатский степной тип природной среды

Класс горных западнозабайкальских даурского типа геомов

Группа горно-степных Прибайкальских геомов

Горный степной геом

Класс субксеролитоморфных (степных) фаций

1 Межсклоновых понижений и пологих склонов сосновые редкостойные (К) Степные разнотравно-злаковые с редкосгоящимн соснами с горными каштановыми выщелоченными слабоэродированными почвами межсклоновых понижений в местах скопления мелкозема (П)

2 Степные разнотравно-ковыльные с фрагментарными горными темно-каштаиовыми карбонатными слабоэродированными почвами пологах склонов с редким участием сосны (Р)

3 Пологих склонов и шлейфов крупиодерновинно-злаковые (М) Ксерофитные разнотравно-ковыльные с горными темно-капггановыми выщелоченными короткопрофильными слабоэродированными почвами выровненных поверхностей и пологих склонов (П)

4 Степные овсянницево-ковыльные с редко стоящими соснами с горными темно-каштановыми выщелоченными слабоэродированными почвами с выходами горных пород нижних чаете!) склонов и падей (Р)

5 Степные злаково-ковыльные с горными темно-каштановыми выщелоченными короткопрофильными маломощными слабоэродированными с выходами горных пород (10-25%) почвами на пологих склонах южной экспозиции (О)

6 Острых водораздельных поверхностей и крутых склонов каменистые преимущественно овсяницевые (С) Каменистые овсяницевые с горными каштановыми выщелоченными короткопрофильными слабозадернованными почвами с выходами коренных пород (10-25%) острых водораздельных поверхностей и верхних частей склонов с островными скальными обнажениями (О)

7 Каменистые лишайниково-овсяницевые с горными каштановыми выщелоченными короткопрофильными слабосмытыми слабоэродированными почвами с обширными выходами коренных пород (15-20%) на крутых северных и северо-восточных, а также обращенных к Байкалу склонах

8 Каменистые лишайниковые с островными горными каштановыми выщелоченными короткопрофильными слабосмытыми слабоэродированными почвами с выходами коренных пород на выпуклых крутых склонах (Р)

Класс сублитогвдроморфных (лугово-сгепных) фаций

9 Днищ падей (подгорные) крупнозлаковые ковылыго-житняковые логово-степные Степные ковыльно-житняковые с горными луговыми мощными намытыми навеянными почвами днищ сухих падей (О)

10 Луговые разнотравно-злаковые луговые с горными луговыми чернозе-мовнднымн мощными намытыми почвами микропонижений и широких падей (П)

11 Склонов травянистые луговые (М) Луговые разнотравно-вострецовые остепнеяные с горными луговыми карбонатными среднемощными малоэродированными почвами с кустарниковыми зарослями нижних частей склонов (О)

12 Луговые разнотравно-осоковые с горными луговыми выщелоченными маломощными почвами верховий и выпуклых частей падей (П)

13 Межсклоновых понижений лутово-болотные (С) Лугово-озерные с луговыми карбонатными мощными почвами меж- ! склоновых понижений (О) 1

14 Ячменные луговые с горными болотными мощными перегнойно-торфянистыми суглинистыми засоленными почвами межсклоновых понижений (Р - влияние галофитного фактора)

Кфации пп Группа фаций Фация

Группа аргто-бореальных типов природной срезы

Таежный тип природной среды

Тип южно-сибирских таежных геомов

Класс южно-сибирских южно-таежных геомов

Группа южно-сибирских горно-таежных геомов

Горно-таежный геом сосновых лесов (подгорных шлейфов и возвышенностей)

Класс сублитоморфных экспозиционных фаций (сосиово-листвениичных лесов)

15 16 Широких водораздельных поверхностей и пологих склонов с сосной со смешанным подлеском сосново-лиственничные (восстановление через луговые сообщества с возобновлением лиственницу а также через лесные сообщества с участием осины и березы) (К) Сосновые и лиственнично-сосновые с участием осины рододендровые с горными среднедериовыми среднеподзолистыми почвами мощными почвами широких водораздельных поверхностей и террас (О)

Сосново-лиственничные с участием осины разнотравные с горными среднедериовыми слабоподзолистыми мощными почвами пологих склонов северной и северо-восточной экспозиции (П)

17 Сосново-лиственничные с участием березы разнотравно-вейниковые со светло-серыми лесными оподзоленнымн почвами на пологих склонах северной экспозиции (Р)

18 Покатых и крутых склонов северной и северо-восточной экспозиции лиственничные (восстановление через осину) (М) Лиственничные с участием осины злаковые с горными среднедериовыми лесными среднемощными почвами на крутых склонах северной и северо-восточной экспозиции (О)

19 Лиственничные с сосной кустарниково-мертвопокровные с горными среднедериовыми слабоподзолистыми лесными среднемощными почвами на покатых склонах северной и северо-восточной экспозиции (П)

20 Крутых и обрывистых склонов и острых водоразделов редколесные с выходами горных пород горно-степные (С) Редкостойно-лиственничные разнотравно-злаковые с горнокаменистыми слабомощными почвами с выходами горных пород на крутых склоных, преимущественно восточной экспозиции (О)

21 Ленско-типчаковые горно-степные на обрывистых, обращенных к Байкалу склонах и острых водоразделах со слаборазвитыми горнокаменистыми почвами с обширными выходами горных пород (П)

Класс сублитоксероморфных фаций (сосновых лесов)

22 Пологих склонов сосновые с кустарниковым подлеском (восстановление через остеп-ненные луговые сообщества с возобновлением сосны) (К) Сосновые с кустарниковым подлеском разнотравно-злаковые с горными слабодерновыми срсонеподзолистыми мощными почвами на широких межсклоновых понижениях и пологих склонах (О)

24 24 Сосновые с кустарниковым подлеском с участием акации осоково-злаковые с горными дерновыми лесными мощными почвами на пологих склонах южной экспозиции (Р- влияние ксероморфного фактора)

Покатых и крутых склонов южной экспозиции сосновые травянистые (восстановление через сосну) (М) Сосновые мертвопокровные с горными слабодерновыми среднеподзолистыми среднемощными почвами на покатых склонах преимущественно южной экспозиции (П)

25 Сосновые разнотравно-вейниковые с горными слабодерновыми лесными среднемощными почвами на покатых склонах вогнутых форм рельефа (Р- влияние гидроморфного фактора)

27 Сосновые разнотравно-злаковые с горными слабодерновыми среднеподзолистыми среднемощными почвами верхних частей покатых склонов (О)

28 Сосновые зеленомошные с подлеском из спиреи с горными слабодерновыми среднеподзолистыми среднемощными почвами на покатых склонах северо-восточной экспозиции (Р экспозиционным фактором)

29 Сосновые злако во-разнотравные с горными слабодерновыми среднеподзолистыми маломощными почвами на крутых склонах южной экспозиции (Р)

30 Крутых и обрывистых склонов и острых водоразделов редколесные горно-степные с выходами горных пород горно-степные (С) Сосновые редкостойные горно-степные злаковые с горными дерновыми лесными почвами на крутых и обрывистых склонах (О)

31 Горно-степные овсянипево-каменистые с горно-каменистыми маломощными почвами с выходами горных пород, накипными лишайниками на обрывистых склонах и острых водоразделах (О)

Обозначения К - коренная, М - мнимокоренная, С - серийная группы фаций, фации О -

оптимального, П - промежуточного и Р - редуцированного развития

Территория ключевого участка расположена на границе ареалов степного и таежного типов природной среды (Ландшафты..., 1977) и представлена на карте 31 фацией, относящимся к 4-м классам фаций 2-х типов природной среды (см. табл. 3). Фации первого класса приурочены к выпуклым формам рельефа и южным и юго-восточным склонам, получающим большое количество солнечной радиации, второго - к вогнутым формам рельефа, где дольше сохраняется снежный покров, третьего - к хорошо увлажненным и холодным северным и северозападным склонам и четвертого - к юго-восточным и южным склонам.

Легенда карты строится по морфологическим и факторально-динамическим критериям, основанным на принципах организации инвариант-вариантных структур (Сочава, 1978, Крауклис, 1979, Михеев, Ряшин, 1970; Чер-кашин, 2005). По степени серийности (воздействия видоизменяющих факторов) внутри каждого класса выделяются по 3 группы фаций - коренные, мнимоко-ренные и серийные.

Внутри групп фации дифференцируются по степени изменчивости (редуцированности) на оптимальные (в наибольшей степени соответствующие содержанию группы фаций), промежуточные и редуцированные. В описании групп фаций в легенде делается акцент на рельефе и характерных особенностях растительности, а описание фаций осуществляется по схеме: растительное сообщество, вид почвы, элемент рельефа (Крауклис, 1979).

Определение доли площадей, приходящихся на склоны различной экспозиции и крутизны в границах ареалов различных классов фаций позволило выделить ведущую роль орографических и климатических факторов в дифференциации ландшафтных комплексов ключевого участка.

Построенные ранговые распределения встречаемости пикселов различной

яркости снимка ЬапсЬа! в пределах ареала каждой фации в полулогарифмическом

масштабе описываются

линейными зависимостями, образующими конгруэнцию (см. (8) и (9)). Каждая линия в пучке соответствует

определенной фации и характеризуется коэффициентом к,. Зависимость от номера фации в легенде / (при перестановке фаций класса сосновых лесов (номера 2231) в начало ряда) представляет собой множество

упорядоченных точек, образующих своеобразную «экологическую нишу» в

Рис 8 Зависимость коэффициента к, от номера фации в легенде I (см табл 3)

пространстве структурной ордннации (рис. 8). Порядок расположения фаций в легенде (номер) отражает положение фации в структуре классификации.

При переходе от коренных фаций класса сосновых лесов к серийным и далее от коренных степных фаций к серийным (г: 22-31 ;1-8) коэффициент к, имеет тенденцию к снижению. Коэффициенты степных фаций близки к значениям коэффициентов горно-степных (серийных) фаций класса фаций сосновых лесов.

Затем тенденция изменяется и для класса лугово-степных фаций и класса фаций сосново-лиственничных лесов коэффициент при переходе от коренных фаций к серийным возрастает (/: 9-19). Для группы горно-степных фаций класса сосново-лиственничных лесов (;: 20-21) тенденция снижения коэффициента сохраняется.

Таким образом, моделью ландшафтного комплекса становятся ранговые распределения элементов геоизображения в его границах. Параметры такой модели индивидуальны для каждого выдела и позволяют определить его ланд-шафтно-типологическую принадлежность.

4. Ландшафтная ГИС создается на основе ландшафтной карты как инварианта представления баз данных и знаний о территории и становится инструментом оценивания и планирования использования земель.

Ландшафтная карта, являясь результатом комплексных географических исследований с применением ГИС, представляет собой геоинформационную базу для решения прикладных задач использования и преобразования земель. Первый блок созданной на основе ландшафтно-типологической карты ГИС (ландшафтной ГИС) состоит из алгоритмов формирования ландшафтной карты и базы данных, привязанных к сетке ландшафтных контуров (выделы фаций, их таксономических объединений и переменных состояний - биогеоценозов).

ГИС политики землепользования Слюдянского района создается на сетке биогеоценозов и содержит базу лесотаксационных данных (125 показателей). При создании карт стоимостного зонирования территории по запасам охотни-чье-промысловых ресурсов (рис. 9) каждый выдел по набору показателей из базы данных относился к определенному классу свойственных угодий (условий обитания охотничье-промысловых животных) (стрелка 1, рис. 9). Затем на основе системы знаний, содержащей плотности Л^ у -го вида в / -м классе угодий,

Биогеоценозы

Экологическое зонирование классы угодий

хА

Плотность населения животных

Стоимостное зонирование по каждому виду

Суммарное стоимостное зонирование

Ареалы животных

Рис 9 Блок-схема ландшафтной ГИС стоимостного зонирования охотничье-промысловых ресурсов (пояснения в тексте).

цены с, одной особиу'-го вида, ценности Су единицы площади /-го класса угодий по } -му виду и ценности С-^с,^ единицы площади ¡-го класса угодий по

всем видам, каждый класс угодий оценивался по плотностям (2) и стоимостным показателям каждого вида охотничье-промысловых животных (3) и всех видов в

целом (4). В качестве дополнительной ограничительной информации использовались карты ареалов животных(2).

Построены карты свойственных угодий, плотности населения животных в пределах ареала для каждого вида, стоимостного зонирования охотничьих ре-

О J

4 •

Шаыижи

Рис 10 Фрагмент карты стоимостного зонирования охотничье-промысловых ресурсов (окрестности г Слюдянка) а) стоимостное зонирование 1 - реки, 2 - населенные пункты, 3 - контур; ценность угодий, у е /1000 га 4 - 0-200,200-500,500-800, б) изолинейная карта стоимостного зонирования (область соответствует контуру на рис а) ценность угодий, у е /1000 га I - до 50,2 - до 150, 3 - до 250,4 - до 350, 5 - до 450,6 - до 550, 7 - до 650, 8 - до 750,9 - до 800

сурсов (рис. 10, а), а также изолинейные оценочные карты (рис. 10, б). Это позволило провести функциональное зонирование территории и дать рекомендации по рациональному использованию охотничье-промысловых ресурсов района.

Проведенный анализ ранговых распределений ценности угодий показал, что все оценочные закономерности образуют конгруэнцию (рис. 11). Это доказывает состоятельность экспертных оценок, принадлежность всех исследуемых объектов к единой системе, а также позволяет уточнять значения показателей по теоретическим данным и выявлять ошибочные оценки и аномальные явления, не вписывающиеся в общую картину.

Основой для формирования ландшафтной ГИС ландшафтного планирования района дельты р. Селенги стала подробная ландшафтно-типологическая карта, созданная по технологии структурно-динамического картографирования с

— Соболь ...... Колонок

— Лиса —■Белка

Рис 11 Зависимоть логарифма ценности угодий (Р1) от ранга (х) для некоторых видов животных

выделением контуров ранга группы фаций (Экологически.., 2002). Дробность и информационная насыщенность ландшафтной карты выбирались такими, чтобы в полной мере отражать современное состояние природной среды и особенности хозяйственного использования территории, рассматриваемые как антропогенные видоизменения естественных ландшафтов.

Технология составления рамочного ландшафтного плана в масштабе М1:100000 включала последовательные этапы (рис.12). На первом этапе формировалась информационная основа ландшафтной ГИС в виде электронного варианта ландшафтной карты (стрелка 1, рис.12), все множество характеристик фаций выделено, упорядочено в факторную систему и закодировано. Для каждой фации составлено подробное покомпонентное описание (паспорт фации, база данных). База дополнена характеристиками современного использования и нарушенно-сти земель (2), линейными топографическими объектами и картой правового зонирования территории.

На основе ландшафтной ГИС строятся производные карты компонентов геосистем (почвы, растительность, воды, виды и биотопы) (3). Для каждого компонента по совокупности сведений экспертами определяются показатели значения и чувствительности (в баллах) (4), цели (5) и мероприятия (6) хозяйственного развития территории. Производится интеграция карт покомпонентных целей и карты правового зонирования территории (7) для создания карты интегрированных целей территориального развития (8), на основе которой определяются мероприятия территориального развития (9). Итоговая карта как результат исследования в свою очередь определяет требования к исходной информации (10), что замыкает цикл геоинформационного картографирования, в центре которого расположена ландшафтная карта.

Таким образом, на втором этапе ландшафтная ГИС пополняется информацией, набором алгоритмов и базой знаний, необходимой для решения задач интерпретационного картографирования, оценивания и планирования земель. На третьем этапе, объединяющем первые два формируется интегрированная ландшафтная ГИС, в которой с использованием космической информации создается ландшафтная карта и на ее основе решаются самые разнообразные задачи.

Рис. 12 Общая циклическая схема геоинформационной технологии формирования и использования ландшафтной карты в процедурах ландшафтного планирования Стрелки указывают направления потока информации (пояснение в тексте)

выводы

1. Существование подобия компонентов различных функционально однородных выделов, а также функций связи этих компонентов, подтверждает наличие в природе ландшафтных комплексов как линейно упорядоченных, ограниченных, метризуемых, индуктивных, гомолого-гомотопических сложных систем.

2. Сложная зависимость частей и характеристик ландшафтного комплекса описываются конгруэнцией - функцией, содержащей множество переходящих друг в друга линейных зависимостей, пересекающихся в одной точке, каждая из которых описывает локальную область связи и характеризуется индивидуальным параметром - индексом подсистемы.

3. Установленная конгруэнтная связь яркостных характеристик снимков и наземных показателей состояния биогеоценозов разных стадий восстановления горной тайги для Олхинско-Иркутного горно-таежного темнохвойно-светлохвойного топорайона указывает на функциональное подобие свойств ландшафтных комплексов и характеристик космических снимков.

5. Ранговые распределения элементов космических геоизображений по встречаемости для однородных ландшафтных выделов различного иерархического уровня Центрально-Хамар-Дабанского горно-таежно-гольцового и Елан-цинского холмисто-низкогорного подтаежно-остепненного топорайонов относятся к одной конгруэнции (комплексу) и характеризуются индивидуальными параметрами, отражающими типологическую принадлежность выделов, что используется для ландшафтно-типологического картографирования территории.

6. Распределение фаций одного класса в пространстве первых ранговых номеров яркостных характеристик снимков различных каналов ограничивается треугольной областью, разделение которой на подобласти позволяет дифференцировать выделы, принадлежащие к разным фациям.

7. Ландшафтная ГИС территории становится информационно-географической основой решения практических задач оценки и планирования территории, повышает эффективность использования ландшафтной информации и вовлекает ее в процесс принятия решений и является интеграцией двух основных блоков: создания ландшафтной карты и ее интерпретации.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Коновалова Т.И., Бессолицына Е.И., Черкашин А.К., Истомина Е.А. и др. Ланд-шафтно-интерпретационное картографирование. - Новосибирск: Наука, 2005. - 424 с.

2. Черкашин А.К., Корытный Л.М., Коновалова Т.И., Истомина Е.А. и др. Экологически ориентированное планирование землепользования в Байкальском регионе, Район дельты р. Селенги. - Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2002. -149 с.

3. Черкашин А.К., Китов А.Д., Бычков И.В., Истомина Е.А. и др. Геоинформационная система управления территорией. - Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2002. - 151 с.

4. Истомина Е.А., Черкашин А.К. Математические модели географического комплекса и их применение для анализа космической информации// Известия Российской академии наук, серия географическая. - М.: Наука, 2005, №2, С. 103-113.

5. Истомина Е.А., Наумов П.П., Черкашин А.К., Китов А.Д. Реализация функции оценки охотничье-промысловых животных при разработке проектов освоения территории// Охрана и рациональное использование животных и растительных ресурсов. -Иркутск: ИГСА, 2000,- Ч. II.- С. 116-124.

6. Истомина Е.А., Черкашин А.К. Применение математических методов и ГИС-(ехнологий при функциональном зонировании территории // Экология ландшафта и планирование землепользования,- Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000.- С. 67-71.

7. Истомина Е.А. Полисистемное моделирование географических объектов как сложных систем // Географические идеи и концепции как инструмент познания окружающего мира. - Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2001.- С. 11-13.

8. Истомина Е.А., Черкашин А.К. Исследование и моделирование ландшафтных комплексов с использованием ГИС-технологий // География Азиатской России. XI научное совещание географов Сибири и Д.Востока. - Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2001. -С. 204-205.

9. Истомина Е.А., Латышева A.B., Солодянкина C.B. Многоуровневая система формирования биологического разнообразия таежных экосистем Байкальской природной территории // Современные проблемы байкаловедения. - Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 2001. - С. 62-77.

Ю.Истомина Е.А. Гомотопические свойства космических изображений и подходы к моделированию географических комплексов // Дистанционные исследования и картографирование структуры и динамики геосистем. - Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2002.-С. 41-46.

П.Истомина Е.А. ГИС-технологии при создании крупномасштабных ландшафтных карт // География: новые методы и перспективы развития. - Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2003.-С. 180-181.

12. Истомина Е.А. Обоснование гомологической эквивалентности ландшафтных структур по космическим снимкам // Математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии. Часть 2. Труды всероссийской конференции. - Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2003. - С. 95-98.

П.Истомина Е.А., Солодянкина C.B., Черкашин А.К. ГИС-технологии подготовки и проведения полевых исследований для создания ландшафтных карт на основе космических снимков // Дистанционное зондирование поверхности земли и атмосферы. -Иркутск: Издательский отдел ИСЗФ СО РАН, 2003. - С. 19.

|1 65 5i

_000£A

<6553

14. Истомина E.A., Солодянкина C.B., Черкашин A.K. Топология пространства ор-динации растительного покрова в координатах яркостиых характеристик многозональных снимков // Дистанционное зондирование поверхности земли и атмосферы. -Иркутск: Издательский отдел ИСЗФ СО РАН, 2003. - С. 21.

15. Истомина Е.А., Черкашин А.К. Автокорреляционный анализ локально-конгруэнтных свойств космических геоизображений горно-таежных территорий Прибайкалья // Дистанционное зондирование поверхности земли и атмосферы. - Иркутск: Издательский отдел ИСЗФ СО РАН, 2003. - С. 20.

16. Истомина Е.А., Черкашин А.К. Пространственно-временная структура поля взаимодействия ландшафтных комплексов // Моделирование географических систем. -Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2004. - С. 134-137.

17.Cherkashin А.К., Konovalova T.I., Istomina Е.А., Latysheva A.V. and Vladimirov I.N. A Sequence of Landscape-interpretative Mapping Procedures - ftom Space Imagery Processing to the Creation of Special-purpose Maps // Proceedings the 9th International Symposium on Physical Measurements and Signatures in Remote Sensing (ISPMSR S 2005) (CD ver.), Beijing, China, 17-19 October 2005. - ISSN 1682-1750. - Published by ISPRS Working Groups - WG VII/1. - pp. 846-849.

18.Истомина E.A. Геоикформационное моделирование и картографирование ландшафтных комплексов// Научные школы Сибири: взгляд в будущее. - Иркутск: Институт географии СО РАН, 2005. - В 2-х томах. - Т. 1. - С. 109-118.

Подписано к печати 08.08 2006 г. Объем 1,5 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 352 Издательство Института географии им. В.Б.Сочавы СО РАН 664033, г Иркутск, ул. Улан-Баторская, 1

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Истомина, Елена Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

КАК СЛОЖНЫХ СИСТЕМ-КОМПЛЕКСОВ.

1.1 Географический комплекс - современный взгляд.

1.2 Основные положения теории сложных систем.

1.3 Специальные уравнения теории сложных систем.

1.4 Понятие конгруэнции.

ГЛАВА 2. ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЛАНДШАФТНЫХ

КОМПЛЕКСОВ ПРИБАЙКАЛЬЯ: СБОР И ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТ

КА ИНФОРМАЦИИ.

2.1 Условия формирования горно-таежных геокомплексов Прибайка

2.1.1 Рельеф и геологическое строение.

2.1.2 Климативоды.

2.1.3 Почвы.

2.1.4 Растительность.

2.1.5 Ландшафты.

2.2 Ключевой участок «Падь Марта».

2.3 Общая характеристика и область применения используемой информации.

2.4 Объекты и методы полевых исследований, первичная обработка информации.

2.4.1 ГИС-технологии подготовки и проведения полевых исследований для создания ландшафтных карт на основе космических снимков.

2.4.2 Общая характеристика проведенных полевых работ.

2.4.3 Наземное исследование геокомплексов ключевого участка «падь Марта».

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ КОМПЛЕКСОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОСМИЧЕСКИХ ГЕОИЗОБРАЖЕНИЙ.

3.1 Космические снимки - простейшая модель ландшафтных комплек

3.2 Функциональная организация и метод вычисления определителя 71 Якоби.

3.3 Пространственные модели геокомплексов.

3.3.1 Модель пространственной связи геокомплексов (диамерная связь).

1 3.3.2 Пространственная организация и автокорреляционный ме-, тод.

3.4 Структурная модель геокомплексов (ранговые распределения).

ГЛАВА 4. ЛАНДШАФТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ КЛЮЧЕВОГО УЧАСТКА «МАРТА»: ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ КАРТИРОВАНИЕ И МО- 102 ДЕЛИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ.

4.1 Общие алгоритмы создания ландшафтных карт с применением космических снимков и ГИС-технологий.

4.2 Ландшафтная карта ключевого участка «Марта».

4.2.1 Классификация геомеров.

4.2.2 Классы фаций и местности.

4.2.3 Фации.

ГЛАВА 5. ЛАНДШАФТНАЯ ГИС КАК ИНСТРУМЕНТ ОЦЕНИВ А

НИЯ И ПЛАНИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕМЕЛЬ.

5.1 Ландшафтная ГИС.

5.2 ГИС политики землепользования Слюдянского района.

5.2.1 Общая характеристика ГИС.

5.2.2 Свойственные угодья.

5.2.3 Картирование свойственных угодий.

5.2.4 Количественная оценка угодий.

5.2.5 Анализ ранговых распределений ценности угодий.

5.2.6 Стоимостное зонирование охотничье-промысловых ресур- 144 сов.

5.2.7 Рациональное использование охотничье-промысловых ре- 146 сурсов

5.3 ГИС ландшафтного планирования территории дельты р. Селенга

5.3.1 Общая характеристика ГИС.

5.3.2 Геоинформационная технология ландшафтного планиро- 151 вания

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоинформационное моделирование и картографирование ландшафтных комплексов Прибайкалья"

При исследовании пространственных объектов с разных позиций, география ставит перед собой цель - синтез разнокачественных знаний в целостное представление о территории, формирование системы знаний о географических комплексах. Такие исследования требуют работы с большим количеством географической информации и привлечения методов геоинформатики. Комплексирование географических данных и знаний в информационный комплекс - это процесс моделирования природного комплекса разными методами, поэтому проблема моделирования геокомплексов является ведущей в ряду геоинформационных исследований.

Актуальность темы определяется необходимостью разработки моделей и методов автоматизированного создания ландшафтных карт путем использования географически обоснованных математических и дистанционных методов, а также методов геоинформационного картографирования - автоматизированного информационно-картографического моделирования на основе ГИС и баз географических знаний. Разработка методов реализации ландшафтной ГИС необходима для вовлечения ландшафтной информации в процесс управления землепользованием.

Основная цель работы - создать количественные модели ландшафтных структур как сложных систем, разработать на их основе методы геоинформационного картографирования ландшафтных выделов по космическим снимкам и применить ландшафтную карту для решения прикладных задач в рамках ландшафтной ГИС.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1) сформировать структурные и количественные модели ландшафтных комплексов как сложных систем;

Объекты исследований - ландшафты Центрально-Хамар-Дабанского горно-таежно-гольцового, Олхинско-Иркутного горно-таежного темнохвой-но-светлохвойного, Приморского среднегорно-таежного, Еланцинского холмисто-низкогорного подтаежно-остепненного и Усть-Селенгинского болот-но-равнинного топорайонов (Михеев, 1990).

Исходными материалами послужили разносезонпые космические снимки различного пространственного и спектрального разрешения, электронная топографическая основа и цифровая модель рельефа М 1:200000, карта «Ландшафты Юга Восточной Сибири» М 1:1500000 и ландшафтов дельты р. СеленгаМ 1:100 000, почвенная карта ключевого участка, лесотак-сационные материалы и карты ареалов охотничье-промысловых животных Слюдянского района, тематические карты различного содержания и литературные источники. Собраны натурные данные в ходе маршрутных исследований гольцовых, подгольцовых и горно-таежных темнохвойных ландшафтов бассейна р. Бабха (хр. Хамар-Дабан, июль 1999 г.), маршрутных и тран-сектных исследований горно-таежных темнохвойных ландшафтов Олхин-ского плато (июль 1999 г., август 2000 г.), маршрутных исследований подтаежных светлохвойных и лугово-болотных ландшафтов дельты р. Селенги (июль 2001 г.), маршрутных и трансектных исследований горно-таежных светлохвойных и горно-степных ландшафтов района пади Марта (Приморский хребет, июль 2002 г.), маршрутных и площадных исследований горнотаежных темнохвойных ландшафтов бассейна р. Урунтин (Приморский хребет, февраль-март 2003 г.).

Методы исследования. В ходе работы использованы методы комплексных физико-географических полевых исследований, статистического анализа, математического и геоинформационного моделирования и картографирования (А.М.Берлянт, А.В.Кошкарев, В.С.Тикунов, В.Г.Линник), автоматизированного дешифрирования космических снимков.

Теоретической основой работы послужили учение о географических комплексах ведущих ландшафтоведов Л.С.Берга, Н.А.Солнцева,

A.Г.Исаченко, Д.Л.Арманда, А.Д.Арманда, Э.Неефа, В.Б.Сочавы,

B.С.Михеева, принципы теории сложных систем-комплексов А.К.Черкашииа.

Научная новизна:

- предложена новая модель ландшафтного комплекса в виде конгруэнции -сложной функции, которая позволяет сравнивать (сопоставлять) структуры и функции связи компонентов, в частности, для Олхинско-Иркутного горнотаежного темнохвойно-светлохвойного топорайона установлена конгруэнтная связь яркостных характеристик снимков и наземных показателей состояния биогеоценозов разных стадий восстановления горной тайги;

- в рамках ландшафтной ГИС решены задачи оценки охотничье-промысловых ресурсов территории и реализованы процедуры ландшафтного планирования.

Обоснованность научных положений и выводов, содержащихся в диссертационном исследовании обеспечивается использованием математических методов и геоинформационных технологий, инвентаризационных картографических материалов Прибайкалья и подтверждается практикой их использования для решения задач ландшафтного картографирования и оценки земель, достоверность координатной привязки данных полевых трансект-ных исследований и космических снимков обеспечивается использованием GPS приемника, электронной топоосновы и специализированных программных продуктов при геометрической коррекции космических геоизображений.

Положения защиты:

1. Существование ландшафтных комплексов информационного обмена эмпирически и теоретически доказывается функциональным подобием разноудаленных функционально-однородных ландшафтных выделов.

Практическая значимость исследований состоит в разработке методов автоматизированного создания ландшафтных карт на основе космических геоизображений и геоинформационных технологий. Создана ландшафт-но-типологическая карта М 1:25000 на территорию ключевого участка.

Автор принимал непосредственное участие в работе по следующим проектам, в которых применялись теория, методика и результаты данного исследования.

1. Проект ROLL 116GR3/ISC-98 «ГИС планирования политики землепользования Слюдянского района (Иркутской области)» (1998-2000 гг.) - руководитель А.К. Черкашин.

2. Проект «Ландшафтное планирование Слюдянского района и дельты реки Селенги», финансируемый из целевого бюджетного фонда «По охране озера Байкал» и Министерством природных ресурсов Российской Федерации (2000-2001 гг.) - руководитель А.Н. Антипов.

3. Проект «Система географических знаний как основа эколого-географической экспертизы» Грант РФФИ № 99-05-64075 (1999-2001) - руководитель А.К. Черкашин.

4. Проект «Функциональное зонирование территории Слюдянского района с применением геоинформационпых технологий». Грант РФФИ №01-05-06227мас (2001 г.) -(руководитель).

5. Проект «Разработка и внедрение механизмов устойчивого природопользования в Центральной экологической зоне». Грант ГЭФ «I010008-S3» - руководитель А.К. Черкашин.

6. Проект «Теория геосистем: основные понятия и законы». Грант РФФИ № 02-0565054 (2002-2004) - руководитель А.К. Черкашин.

7. "ДОН" - "Верхнечонское месторождение, трасса месторождение - Усть-Кут", 2005 г (исполнитель).

8. Лаврентьевский молодежный проект СО РАН «Гомология и гомотопия моделей геосистем: фундаментальные свойства адаптации расчетных схем к локальным ситуациям», 2006-2007гг. (руководитель).

В рамках работы над диссертацией проводились исследования по планам научных работ Института географии СО РАН.

2.-5.2.3. Развитие методов получения, преобразования и Ьтображения географических данных и знаний о состоянии природной среды.

Раздел 2.2. Разработка методов пространственно-временного анализа и картографирования структуры и динамики природных и природнотехнических комплексов на основе космических геоизображений и новых информационных технологий (Руководитель д'.г.н. А.К. Черкашин).

1.3. Проблема 3. Современные методы получения, отображения и анализа данных.

Научное направление 5.2.3. Тема 12. Теория и методы полигеосистемного моделирования географических объектов различной сложности.

Проект 24.1.3. «Разработка теории и методов системного анализа геоизображений и геоинформационного картографирования для сбалансированного территориального развития».

Результаты исследований вошли в научные монографии «Геоинформационная система управления территорией» (2002) и «Экологически ориентированное планирование землепользования в Байкальском регионе. Район дельты реки Селенги» (2002) и переданы для практического использования в информационно-аналитический комитет администрации Иркутской области, Мэрию Слюдянского района Иркутской области, Иркутский региональный Центр геоинформационных технологий.

Личный вклад автора. Основные результаты исследования по моделированию ландшафтных комплексов Прибайкалья и созданию ландшафтно-типологической карты ключевого участка получены автором лично. При создании ГИС Слюдянского района автором совместно с П.П. Наумовым (ИС-ХИ, г. Иркутск) созданы карты стоимостного зонирования охотничье-промысловых ресурсов. Автор занимался геоинформационным обеспечением и разработкой ГИС территории дельты р.Селенга при формировании электронной версии ландшафтной карты, базы данных на ее основе и создании карты правового зонирования и интегрированных целей развития территории.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты исследования обсуждались на XIV и XV конференциях молодых географов Сибири и Дальнего Востока {Иркутск, 2001, 2003); XI научном совещании географов Сибири и Дальнего Востока «География Азиатской России на рубеже веков» (Иркутск, 2000); VI международной конференции «Математические модели и информационные технологии» {Краснодар, 2001); научной конференции «Дистанционные исследования и картографирование структуры и динамики геосистем» {Иркутск, 2002); международной конференции «ИнтерКарто 6: ГИС для устойчивого развития территорий» {Апатиты, 2000); международной конференции «ИнтерКар-то8: ГИС для устойчивого развития территорий» {Хельсинки, Санкт-Петербург, 2002); международной конференции «Интеркарто 9: ГИС для устойчивого развития территории» (Новороссийск, Севастополь, 2003); всероссийской конференции «Математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии» {Иркутск, 2003, 2006); всероссийской конференции «Дистанционное зондирование поверхности Земли и атмосферы» {Иркутск, 2003); всероссийской научно-методической конференции «Моделирование географических систем» {Иркутск, 2004); международной конференции ИнтерКарто/ИнтерГИС 10: устойчивое развитие территорий: геоинформационное обеспечение и практический опыт {Владивосток, Чанчунь(КНР), 2004); третьей интеграционной междисциплинарной конференции молодых ученых СО РАН и высшей школы «Научные школы Сибири: взгляд в будущее» {Иркутск, 2005); the 9th International Symposium on Physical Measurements and Signatures in Remote Sensing {Beijing, China, 2005).

Автором опубликовано 33 научные работы, из них 18 по теме диссертации.

Структура и объем работы. Логическая последовательность выполнения этапов диссертационной работы представлена на блок-схеме (рис. В Л).

Рис. В.1. Блок-схема диссертационной работы.

Заключение Диссертация по теме "Геоинформатика", Истомина, Елена Александровна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При исследовании пространственных объектов-территорий с разных позиций, география ставит перед собой цель - синтез разнокачественных знаний в целостное представление о территории, формирование системы знаний о географических комплексах. Такие исследования требуют работы с большим количеством геоинформации и привлечения методов геоинформатики. Комплексирование географических данных и знаний в информационный комплекс - это процесс моделирования природного комплекса разными методами, которое необходимо было осуществить, опираясь на общие теоретические представления о сложных системах и содержательном понимании комплексов в географии.

Существуют различные модели геокомплекса: закономерное территориально ограниченное сочетание компонентов (Исаченко, 1965, Мильков, 1870, Арманд, 1975, Гвоздецкий, 1979), функциональная связь геомеров (Со-чава, 1978), пространственная связь индивидуальных единиц районирования (Солнцев, 2001), совместное проявление различных законов природы (Арманд, 1975), вертикальные связи геогоризонтов (Беручашвили, 1990), физические зависимости агрегатных состояний субстанции, система особой интеграции в пространстве и времени множества географически значимых элементов и множества связей (Нееф, 1968).

В диссертации модель комплекса рассматривается как система функциональных связей разных частей географического объекта - линейно упорядоченная структура подобия разнокачественных частей и их отображений. Структурное подобие определяет гомологию, функциональное подобие - го-мотопию частей и связей комплексов, упорядоченных относительно точек отрезка [0,1]. В итоге получается так, что все структуры комплекса гомологически и все функциональные связи комплекса гомотопически эквивалентны и отличаются только соответствующим этим структурам и связям значением индекса из отрезка [0,1]. Существование и изменение любого комплекса заключено между 0 и 1, т.е. минимальным и максимальным значениями. Модели подобных структур и их преобразований становятся моделями комплексов.

Частями комплекса могут считаться элементы экосистем, компоненты геосистем, географические горизонты и ярусы, разные фации и их сочетания в ландшафте, проявление систем разного рода в территориальном объекте -все то, что прочно увязывается отношениями соответствия частей целого, несмотря на качественное различие этих частей. Основываясь на методах прямых и косвенных измерений свойств географических комплексов с помощью методов натурных и дистанционных исследований, необходимо было доказать сам факт существования комплексов как системы функционально подобных образований, изучить их свойства, выявить закономерности комплек-сообразования, применить их для разработки геоинформационной системы создания ландшафтно-типологических карт и их использования для решения прикладных задач.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- сделан обзор существующих определений географических комплексов и сложных систем - комплексов в других науках, определены особенности понимания геокомплекса и его отличие от геосистемы;

- проанализированы общие положения и специальные уравнения теории сложных систем в терминах физической географии;

- рассмотрены основные факторы формирования горно-таежных геокомплексов Прибайкалья и ключевого участка Еланцинского холмисто-низкогорного подтаежно-остепненного топорайона;

- создана ГИС района исследования, содержащая топографическую, картографическую и космическую информацию

- для заверки космических снимков и сбора материала с целью создания ландшафтно-типологической карты проведены полевые исследования на ключевых участках Прибайкалья;

- на основе базовых уравнений разработаны и применены методы автоматизированной обработки многозональных космических снимков, основанные на анализе функциональных связей (дифференциальный и автокорреляционный подходы);

- на основе трансектных данных полевых исследований проанализированы связи наземных показателей геосистем и яркостных характеристик снимков;

- определен вид функции, описывающей связи яркостных значений пикселов, принадлежащих разноудаленным строкам геоизображения, а также различным ландшафтным выделам;

- с применением метода автоматизированной обработки космических снимков на основе определителя Якоби проведен анализ границ, выделяемых при обработке различного сочетания снимков для территории Центрально-Хамар-Дабанского горно-таежно-гольцового топорайона;

- проанализированы ранговые модели распределения пикселов различных яркостей по встречаемости для выделов групп фаций карты ландшафтов юга Восточной Сибири территории Центрально-Хамар-Дабанского горно-таежно-гольцового топорайона;

- с использованием программы Regress для автоматизированной обработки космических снимков методом автокорреляционного анализа на основе снимка Landsat проанализирована ландшафтная структура Приольхонья;

- на основе цифровой модели рельефа построены карты крутизны и экспозиции склонов ключевого участка Еланцинского холмисто-низкогорного подтаежно-остепненного топорайона;

- произведена обработка снимков ключевого участка с использованием методов определителя Якоби и автокорреляционного анализа;

- определены основные дешифровочные признаки геокомплексов ключевого участка по разносезонным космическим снимкам Lisss и Landsat;

- на основе автоматизированных и визуальных методов дешифрирования снимков, а также карт крутизны и экспозиции склонов произведено выделение границ биогеоценозов ключевого участка;

- на основе данных полевых исследований и анализа карты ландшафтов юга Восточной Сибири создан предварительный перечень классов фаций и фаций ключевого участка;

- для каждого однородного выдела методом параллелепииедной классификации по снимку Ыбб определена принадлежность к классу фации и построена ландшафтно-типологическая карта па уровне классов фаций;

- по критерию преобладания фаций того или иного класса построена карта районирования ключевого участка на уровне местностей;

- с использованием карт крутизны и экспозиции склонов для каждой местности рассчитана доля площади, занимаемая каждой градацией крутизны и экспозиции, и проведен сравнительный анализ местностей по этим критериям;

- для каждого выдела построены ранговые распределения пикселов снимков Ьлбб и Ьапс^ по встречаемости;

- по яркости первого номера ранговых распределений создана треугольная модель выделов каждого класса фаций в пространстве яркостных характеристик снимков, на основе которой выделены области определения фаций в данном пространстве;

- каждому выделу присвоен тип фации и создана ландшафтно-типологическая карта на уровне фаций для ключевого участка;

- построены и проанализированы ранговые распределения пикселов различной яркости снимка Ьапс^ по встречаемости в границах ареалов каждой фации;

- сформулированы основные этапы формирования ландшафтной ГИС территории;

- на основе ГИС политики землепользования Слюдянского района разработан алгоритм создания карт экологического и стоимостного зонирования охотничье-промысловых ресурсов района;

- сформулирована геоинформационная технология ландшафтного планирования территории дельты р. Селенга на ландшафтной основе.

Комплекс как система структурно-функционального подобия разнокачественных частей и их связей моделируется с двух важных позиций: общесистемный и количественный подходы. В первом случае решается общая проблема установления функциональных связей и их характера, во втором -рассчитываются и исследуются свойства ранговых распределений элементов разных систем. Эти закономерности исследовались с использованием многозональных космических снимков с разных аппаратов. Каждый канал съемки синтезирует определенный набор свойств территории, и при сравнении снимков сопоставляются интегральные образы этих свойств, что позволяет косвенно судить о типах связи частей (свойств) территориальных объектов. Причем, прямыми наблюдениями провести достоверное функциональное сравнение ландшафтов практически невозможно.

В качестве критерия наличия функциональных связей (подобия) растровых космоснимков использовался определитель Якоби, который для элементов геоизображений (пикселов) локальной области указывает на наличие функциональной зависимости между яркостью пикселов разных снимков. Связь есть - определитель Якоби равен 0, связь отсутствует - определитель больше нуля и тем больше, чем вероятней отсутствие связи. Точки наличия связи приходятся на функционально (по этой связи) однородные выделы; точки отсутствия связи принадлежат границам, где тип связи одного выдела переходит в тип связи другого выдела. Так появляется возможность выделять функционально однородные выделы и границы разного порядка в зависимости от отклонения якобиана от нуля.

Для этого сравниваются снимки разных каналов, времени съемки и мест: во всех случаях проявляется сходная сетка границ, позволяющая утверждать существование единого принципа связи и инвариантных ландшафтных структур. Для проверки этой гипотезы проводилось сравнение снимков разных ландшафтов, их однородных выделов. Оказалось, что эти выделы функционально эквивалентны, т.е. описывают связи своих характеристик подобными друг другу (гомотопическими) функциями. Анализ показал, что эти повыдельные функции представляют собой конгруэнцию - пучок функциональных связей, проходящих через общий центр и параметризуемых индивидуальным коэффициентом (индексом). Отсюда все характеристики и связи функционально однородного выдела и выдел в целом представляют собой комплекс - эквивалентность сравнения характеристик и связей. Таким образом, обосновывается, что конгруэнция связей есть модель комплекса. Существует ясный критерий наличия конгруэнции для линейных связей: коррелированность коэффициентов линейных функций.

Конгруэнция является обобщенной (комплексной) формой функциональной зависимости между характеристиками объектов исследования, позволяющая учитывать (в индексах) вариабельность условий среды. Наличие конгруэнции связи указывает на однотипность связей в том смысле, что все они относятся к одной комплексной зависимости, и область их проявления -функционально однородный ареал. Обычно не удается установить простые функциональные связи между явлениями, но комплексные связи существуют, что является критерием функционального подобия и однородности изучаемых явлений. Это на много расширяет арсенал средств доказательства связности: переход от простых к комплексным (конгруэнтным) зависимостям. Так, например, было установлена комплексная связь между характеристиками космического снимка и свойствами биогеоценозов изучаемого тран-секта, которую иными способами доказать не удается.

Комплексная связь (информация), по видимому, передается от одного выдела к другому, от свойства к свойству: меняется лишь размерность переменных и центр расположения пучка конгруэнции в факторном пространстве. Разные пучки конгруэнций при совмещении центров оказываются эквивалентными, т.е. образуют информационный комплекс. Это сходство еще более подтверждается, если центры пучков находятся на некоторой прямой-директрисе, и это положение задает индивидуальный индекс каждой конгруэнции. Из линий директрис складываются новые конгруэнции и т.д. Возникающие гиперкомплексы выражают сложную иерархическую структуру взаимосвязи параметров.

Особый интерес вызывает сравнение снимков территории, различающихся (смещенных) только на один пиксел. Критерий Якоби в данном случае воспроизводит четкую сетку границ, что указывает на существование связей территориальных объектов через пространство (диамериая связь), которая изучается с помощью автокорреляционного анализа. Здесь установлена линейная зависимость яркости разноудаленных объектов, образующая для разных расстояний конгруэнцию. Нарушение этой конгруэнции интерпретируется как граница между выделами. Для разных участков территории Приморского хребта выделены подобные комплексные связи, указывающие на существование пространственной организации данного природного территориального комплекса.

Определяя границы выделов разными способами, появляется возможность исследовать внутреннею структуру каждого выдела - ранговые распределения элементов геоизображений и соответствующих им территориальных объектов по частоте встречаемости в порядке убывания. При сравнении эти структуры оказываются гомологичны и образуют конгруэнцию, т.е. формируют комплекс. Примером такого структурно-функционального комплекса являются горные системы Прибайкалья, например Хамар-Дабана, где коэффициент рангового распределения (индекс выдела) оказывается тесно связан с номером группы фаций в легенде карты ландшафтов юга Восточной Сибири, т.е. определяется факторами высотной поясности.

Появилась возможность использовать параметры ранговых распределений для раскрытия содержания каждого выдела. В частности, показано, что элементы первого ранга геоизображепий выделов разных снимков при сравнении на плоскости образуют треугольник связи, положение выдела в котором определяет его тип. Этот факт использовался при автоматизированном крупномасштабном картографировании ландшафтов ключевых участков Еланцинского холмисто-низкогорного подтаежно-остепненного топорайона.

На основе указанных моделей географических комплексов информационного обмена формируется ландшафтная ГИС территории исследования, в которой информация интегрируется на базе инвариантной сети ландшафтных выделов. Появляется возможность использовать предложенные алгоритмы для решения разнообразных прикладных задач оценивания, планирования, экспертизы и мониторинга в ландшафтной ГИС.

По результатам исследований сделаны следующие выводы:

4. Существует конгруэнция автокорреляционных зависимостей разноудаленных элементов космических снимков, отражающая структуру ландшафтов и нарушающаяся на границе функционально однородных выделов, что позволяет с применением снимков разрешения 25-30 м дифференцировать территорию ключевого участка Еланцинского холмисто-низкогорного подта-ежно-остепненного топорайона на уровне классов фаций, а при разрешении 6-10 м - на уровне фаций.

5. Ранговые распределения элементов космических геоизображений по встречаемости для однородных ландшафтных выделов различного иерархического уровня Центрально-Хамар-Дабапского горно-таежно-гольцового и Еланцинского холмисто-низкогорного подтаежно-остепненного топорайонов относятся к одной конгруэнции (комплексу) и характеризуются индивидуальными параметрами, отражающими типологическую принадлежность выделов, что используется для ландшафтно-типологического картографирования территории.

В результате проведенной работы построена принципиально новая модель ландшафтных комплексов, исходящая из сути понимания комплексов в географии и отличающаяся от динамических моделей геосистем. Общие абстрактные понятия теории сложных систем-комплексов конкретизированы на примерах количественных свойств горно-таежных и горно-степных комплексов. Проверены и подтверждены гипотезы теории сложных систем, на их основе разработаны новые количественные методы анализа ландшафтных комплексов и использованы для решения задач крупномасштабного ландшафтно-типологического картографирования. Разработаны методы применения ландшафтной ГИС как инструмента оценивания и планирования использования земель.

Перспективы исследования в этом направлении связаны с формированием методологии количественного анализа природно-территориальных комплексов на основе сложных (конгруэнтных) функциональных зависимостей для понимания закономерностей эволюции геокомплексов и методов управления геотехническими системами, объединением моделей, описывающих существование ландшафтных комплексов с управляющими и оптимизационными моделями, реализующимися в ландшафтной ГИС.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Истомина, Елена Александровна, Иркутск

1. Автоматизированная обработка изображений природных комплексов Сибири. Новосибирск: Наука, 1988.

2. Аковецкий В.И. Дешифрирование снимков. М. Недра, 1983. - 374 с.

3. Александрова Т.Д. Перфокарты в физико-географичеких исследованиях. М: Наука, 1967. - 52 с.

4. Александрова Т.Д. Статистические методы изучения природных комплексов. М.: Наука, 1975- 96.

5. Альтер С.П. Ландшафтный метод дешифрирования аэрофотоснимков: Общие положения и принципы. М.: Наука, 1966. - 88 с.

6. Андронников В.Л. Аэрокосмические методы изучения почв / Отв. ред.

7. B.В. Егоров, Ю.А. Ливеровский М.: Колос, 1979. - 280 с.

8. Анненская Г.Н., Видина A.A., Жучкова В.К., Коиоваленко В.Г., Мамай И.И., Позднеева М.И., Смирнова Е.Д., Солнцев H.A., Цесельчук Ю.Н. Морфологические изучение географических ландшафтов// Ландшафтоведение. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 5-28.

9. Антощенко-Оленев И.В. Возможности и ограничения геологического дешифрирования. Отечественная геология, 1997, №11.

10. Антощенко-Оленев И.В., Голда Я.В. Методология автоматизации геологического дешифрирования. Сов. геология, 1986, № 8.

11. Апарин Б.Ф., Антонова Н.С. Использование материалов по структуре почвенного покрова хозяйства для типизации земель. // Структура почвенного покрова и организация территории. М.: Изд-во «Наука», 1983. -С. 38-47.

12. Арапов М.В., Ефимов E.H., Шрейдер Ю.А. О смысле ранговых распределений. //Общие вопросы, 1975. -№1.

13. Арманд А.Д. Природные комплексы как саморегулируемые информационные системы// Известия академии наук СССР, серия географическая, №2. М.: Наука, 1966. С. 85-95.

14. Арманд А.Д. Ландшафт как конструкция// Известия Всесоюзного географического общества, 1988. Том 120, вып.2,.-С.120-125.

15. Арманд Д.Л. Функциональные и корреляционные связи в физической географии. Известия Всесоюз. геогр. об-ва, 1949, т.81, вып. 1

16. Арманд Д.Л. Географическая среда и рациональное использование природных ресурсов. М.: Наука, 1983. 238с.

17. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. Основы теории и логико-математические методы. М.: Изд-во «Мысль», 1975. 286 с.

18. Артоболевский И.И., Ильинский Д.Я. Основы синтеза систем машин автоматического действия. М.: Наука, 1983.-280 с.

19. Бадман М.К. Территориально-производственный комплекс: теория и практика предплановых исследований. Новосибирск: Наука, 1980. -250 с.

20. Байкал. Атлас. М.: Роскартография, 1993. - 160 с.

21. Безверхнюк Т.Н. Методика построения ландшафтных карт и использованием ГИС-технологии/ Ученые записки ТНУ. Симферополь, 2002. Том 12(51)N1, http://www.crimea.edu/tnu/magazine/scientist/edition 12/tom 1 /п01256.htm.

22. Белов A.B. Карта растительности юга Восточной Сибири. Принципы и методы составления// Геоботаническое картографирование. Л.: Наука. Ленингр. От-ние, 1973.-С. 16-30.

23. Берг Л.С. Опыт разделения Сибири и Туркестана на ландшафтные и морфологические области. М. 1913.

24. Берг Л.С. Предмет и задачи географии// Избр. труды. М.: Изд-во АН СССР. TII. Физическая география. 1958. С. 112-119.

25. Беркин Н.С., Филиппова С.А., Бояркин В.М., Наумова A.M., Руденко Г.В. Иркутская область (природные условия административных районов). -Иркутск: Изд-во ИГУ, 1993.-304 с.

26. Берлянт A.M. Карты взаимосвязи явлений и их применение в географических исследованиях// Вестник Московского университета. Серия V, география, № 1 1972. - С.21 -30.

27. Берталанфи Л. Общая теория систем // Системные исследования». -М., 1969.

28. Беручашвили Н.Л. Геофизика ландшафта. М.: Высш. шк., 1990. -287с.

29. Биоресурсный потенциал географических ландшафтов северо-запада таежной зоны России (на примере Республики Карелия) / Ред. А.Д. Волков, А.Н. Громцев. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2005. 150 с.

30. Вавилов Н.И. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости //Докл. на III Всерос. селекц. съезде в Саратове 4 июня 1920 г. Саратов : Губполиграфотдел, 1920. - 16 с.

31. Васильев С.В., Седых В.Н. Классификация признаков при лесном дешифрировании аэроснимков// Дистанционные исследования ландшафтов. -Новосибирск: Наука, 1986. С. 17-25.

32. Вашукевич Ю.Е. Методика стоимостной оценки охотничье-туристического потенциала Иркутской области // Охрана и рациональноеиспользование животных и растительных ресурсов. Иркутск: ИГСА.- 2000. -4.II - С. 23-28.

33. Видина A.A. Методические указания по крупномасштабным ландшафтным исследованиям. М.: Изд-во МГУ, 1962. 120 с.

34. Виноградов Б.В. Космические методы изучения природной среды. М.: Мысль, 1976.-286 с.

35. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг динамики почвенного покрова // Аэрокосмические методы в почвоведении и их использование в сельском хозяйстве. М.: Наука, 1990. - С.55-61.

36. Воскресенский С.С. Геоморфология Сибири. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1962.-352 с.

37. Гвоздецкий H.A. Основные проблемы физической географии: Учеб. пособие. М.: Высш. Школа, 1979 - 222с.

38. Геоботаническое описание пробной площади. Академия наук ССР, Сибирское отделение, Восточно-сибирский филиал, лаборатория леса. -Красноярск: Трансжелдориздат, I960.- 11 с.

39. Геосистемы контакта тайги и степи: юг Центральной Сибири / Бессолицына Е.П., Какарека C.B., Крауклис A.A., Кремер Л.К. -Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. 217с.

40. Гнатюк В.И. Технология рангового анализа техноценозов.-http://gnatukvi.narod.ru, 2000.

41. Голубчик М.М., Евдокимов С.П., Максимов Г.Н. История географии. Смоленск: Изд-во СГУ, 1998. 224 с.

42. Горы мира. Глобальный приоритет. М.: Ноосфера, 1999. - 450 с.

43. Грин A.M. Геосистема как объект исследования дистанционными методами// Современная проблематика дистанционных исследований геосистем. М.: 1983. - С.15-20

44. Двинских С.А., Максимович Н.Г., Закоптелов В.Е. Методический подход к разработке основ региональных экологических экспертиз // Человеческое измерение региональных проблем: Биробиджан, 1992.-Ч.2.-С.131-133.

45. Дистанционные исследования и картографирование структуры и динамики геосистем. Иркутск: Издательство Института географии СО РАН, 2002.- 188 с.

46. Еремин И.И., Мазуров В.Д. Вопросы оптимизации и распознавание образов: Методическое пособие. Свердловск: Средне-Уральское книжное изд-во, 1979.-64 с.

47. Живичин А.Н., Соколов B.C. Дешифрирование фотографических изображений. М.: Недра, 1980. 253 с.

48. Жуков В.Т., Новаковский Б.А., Чумаченко А.II. Компьютерное геоэкологическое картографирование. М.: Научный мир, 1999.- 128 с.

49. Исаев A.C., Сухих В.И. Аэрокосмический мониторинг лесных ресурсов//Лесоведение. 1986. №6. С. 11-21.

50. Исаченко А.Г. Развитие географических идей. М. «Мысль», 1971. -416 с.

51. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование. М.: «Высшая школа», 1991. 368 с.

52. Истомина Е.А., Черкашин А.К. Применение математических методов и ГИС-технологий при функциональном зонировании территории // Экология ландшафта и планирование землепользования.- Новосибирск: Из-во СО РАН, 2000.-С. 67-71.

53. Истомина Е.А. Полисистемное моделирование географических объектов как сложных систем// Материалы конференции «Географические идеи и концепции как инструмент познания окружающего мира». Институт географии СО РАН. - Иркутск. 2001. С. 11-13.

54. Истомина Е.А., Черкашин А.К. Исследование и моделирование ландшафтных комплексов с использованием ГИС-технологий // География Азиатской России. XI научное совещание географов Сибири и Д.Востока,-Иркутск: Институт географии СО РАН, 2001. с.204-205.

55. Истомина Е.А., Латышева A.B., Мясникова С.И., Солодянкина C.B. Атласное ГИС-картографирование для управления административными районами // Сибирская региональная ГИС-конферепция. М: ГИС-ассоциация, 2002а.-С. 5-7.

56. Истомина Е.А. Черкашин А.К. Пространственно-временная структура поля взаимодействия ландшафтных комплексов// Моделированиегеографических систем. Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2004.-с. 134-137.

57. Казанцев B.C. Задачи классификации и их программное обеспечение Пакет КВАЗАР).-М.: Наука, 1990.- 136 с.

58. Калашников Е. Н. Комплексное картографирование лесных ландшафтов: Дисвертация д-р биол. наук: Изд-во ИЛ СО РАН, 2002. -368 с.

59. Картан А., Эйленберг С. Гомологическая алгебра: Издательство иностранной литературы, 1960. 510 с.

60. Касьянова Л.Н. Экология растений степей Приольхонья. -Новосибирск: Наука, 1993. 160 с.

61. Кейко Т.В., Черкашин А.К. Теория представления геоизображений для решения задач геоиндикации// Геоинформатика 2000: Тр. Междунар. Научно-практ. Конф. - Томск: Изд-во ТГУ, 2000. - С.26-29.

62. Кейко Т.В. Дистанционная индикация природных и антропогенных геосистем Предбайкалья. Иркутск: Институт географии СО РАН, 2001. - 19 с.

63. Китов А.Д. Компьютерный анализ и синтез геоизображений. -Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 220 с.

64. Колокольцева Э.М. Морфометрические характеристики оз. Байкал. -В кн.: Мезозойские и кайнозойские озера Сибири. М., «Наука», С. 183-188.

65. Коломыц Э.Г. Отражение ландшафтных связей в кристаллической структуре снежной толщи// Доклады Института географии Сибири и Дальнего Востока, 1968. Выпуск 19, С. 63-75.

66. Коновалова Т.И. Картографирование геосистем дельты р. Селенги (Забайкалье)// География и природные ресурсы, №4, 2001.- С.44-49.

67. Комплекс дистанционных методов при геологическом картировании таежных районов. Л.: Недра, 1978.

68. Крауклис A.A. Факторально-динамические ряды таежных геосистем и принципы их построения // Доклады Института географии Сибири и Дальнего Востока, вып.22. Иркутск, 1969. С. 15-25.

69. Крауклис A.A. Проблемы экспериментального ландшафтоведения. Новосибирск: Наука, 1979. 233 с.

70. Кузьменко Е.И. Картографирование лесных экосистем на ландшафтной основе с использованием ГНС MAGIS32/ География и природные ресурсы, №3, 2005.-с. 105-109. j 87. Кузьмин В.А. Почвы Предбайкалья и Северного Забайкалья.

71. Новосибирск: Наука. Сиб. от-ние, 1988. 175 с.

72. Кузьмин В.А. Почвы центральной зоны Байкальской природной территории (эколого-геохимический подход). Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2002. - 166 с.

73. Ландшафтно-интерпретационное картографирование/ Т.И. Коновалова, Е.П. Бессолицына, И.Н. Владимиров, Е.А. Истомина и др. -Новосибирск.: Наука, 2005. 424 с.

74. Ландшафты юга Восточной Сибири. Карта М-б 1:1 500 000. Михеев B.C., Ряшин В.А. М.: ГУГК, 1977. - 4л.

75. Линник В.Г. Построение геоинформационных систем в физической географии: Учеб. Пособие.- М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 80 с.

76. Лут Б.Ф. Геоморфология Прибайкалья и впадины озера Байкал. -Новосибирск: Наука, 1978.-214 с.

77. Макагонов Е.П., "Гомология кристаллических решеток", Минералогия Урала. Материалы Ill-го регионального совещания. Том 2. Миасс: ИМин УрО РАН, 1998. С. 15-17.

78. Мартусова Е.Г. Картографическое изучение растительности Байкальского заповедника// География и природные ресурсы, №1, 2002.

79. Мартынов В.П. Почвы горного Прибайкалья. Улан-Удэ, 1965. - 164с.

80. Мелуа А.И. Космические природоохранные исследования. Л.: Наука, 1988.- 176 с.

81. Мильков Ф.Н. Словарь-справочник по физической географии. М., «Мысль», 1970.

82. Михайлов Н.И. Горы южной Сибири. М., 1961. - 239 с.

83. Михеев B.C. Ландшафты Байкальского региона: структура, оценка состояния, проблемы//География и природные ресурсы, №3, 1995. С. 68-78.

84. ЮО.Михеев B.C., Ряшин В.А. Принципы и методика составления карты ландшафтов Забайкалья // Проблемы тематического картографирования, -Иркутск: ИГС и ДВ СО АН СССР, 1970.-С. 183-192.

85. Михеев B.C. Ландшафтно-географическое обеспечение комплексных проблем Сибири.- Новосибирск: Наука, 1987.-207 с.

86. Ю2.Михеев B.C. Ландшафтная структура// Природопользование и охрана среды в бассейне Байкала. Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1990. - С. 729.

87. ЮЗ.Михеев B.C. Ландшафтный синтез географических знаний. -Новосибирск: Наука, 2001. 216 с.

88. Николаев В.А. Ландшафтоведение. М.:МГУ, 2000.- 94с.

89. Нэф (Нееф) Э. О некоторых вопросах сравнительной экологии ландшафтов// Доклады Института географии Сибири и Дальнего Востока, 1968. Выпуск 19, С. 44-53.

90. Ю8.0люнин В.Н. Горы Южной Сибири// Равнины и горы Сибири. М.: Наука, 1975.-С. 245-328.

91. Орлов Ю.К. Ранговые распределения и проблемы статистического анализа при недостаточных объемах выборок. Тбилиси: Акадкмия наук грузинской ССР. Институт кибернетики, 1978. - 46 с.

92. ПО.Петин А.Н., Яницкий Е.Б. Геоипформационное обеспечение мониторинга экогеосистем горнодобывающих предприятий/ PerioH-2006: Стратепя отимального розвитку. Харьюв, 2006. http://gis.belgorod.ru/ctati.files/st26.htm.

93. Ш.Плюснин В.М. Узел горных геосистем Южной Сибири. Научные чтения памяти академика Виктора Борисовича Сочавы. Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2002. - 154 с.

94. Плюснин В.М. Ландшафтный анализ горных территорий. Иркутск: Изд-во Ин-та географии СО РАН, 2003. - 257 с.

95. ПЗ.Повестка дня на 21 век и другие документы конференции в Рио-де-Жанейро в популярном изложении. Публикация Центра «За наше будущее». -Женева, 1993.-70 с.

96. М.Почвенная карта совхоза «Куретский» Ольхоиского района Иркутской области. М: 1:25000// Всеросс. объединение РОСЗЕМ ПРОЕКТ/ Картографический филиал Института СЕВКАВГИПРОЗЕМ. Иркутск, 1977.

97. Предбайкалье и Забайкалье. М.: Наука, 1965. -492 с.

98. Пузаченко Ю.Г., Онуфреня И.А., Алещенко Г.М. Многомерный анализ структуры рельефа (метод главных компонент) // Известия РАН, серия географическая. М.: Наука, №1 2004. - С. 26-36.

99. Пузаченко Ю.Г., Гагаева З.Ш., Алещенко Г.М. Построение мелкомасштабной карты ландшафтного покрова по трехканальному изображению Landsat 7 открытого доступа // Известия РАН, серия географическая. М.: Наука, №4 2004. - С. 97-109.

100. Раковская Э.М. Структура природных территориальных комплексов// Вестник Московского университета. Серия 5, география, №1 1980. - С. 5056.

101. Раковская Э.М., Топчиев А.Г. Анализ позиционного сходства природных комплексов элементов ландшафтной структуры// Известия Всесоюзного географического общества, т. 114, вып.4. Л.: Наука, 1982. С. 340-347.

102. Ретеюм А.Ю. Опыт изучения динамики природных комплексов под воздействием инженерных устройств (на примере водохранилищ)// Методика ландшафтных исследований. Л.: Изд-во ГО СССР, 1971. - С.73-79.

103. Румер Ю.Б., Рыбкин M.LLI. Термодинамика, статистическая физика и кинетика: Учебное пособие. 3-е изд., стер. Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та: Сиб. унив. изд-во, 2001. - 608 с.

104. Седых В.Н. Аэрокосмический мониторинг лесного покрова. -Новосибирск: Наука. Сиб. от-ние, 1991. 239с.

105. Сизых А.П. Ценоструктура и динамические тенденции таежно-степных сообществ западного побережья оз. Байкал// Растительный покров Байкальской Сибири: Сборник статей, посвященный 100-летию со дня рождения H.A. Еповой. Иркутск, 2003.- С. 209-216.

106. Солнцев H.A. Учение о ландшафте (избранные труды). М.: Изд-во Моск. Ун-та, 2001.-384 с.

107. Сочава В.Б. Исходные положения типизации таежных земель на ландшафтно-географической основе// Доклады Института географии Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: Наука, 1962, вып. 3. - С. 14-23.

108. Сочава В.Б., Ряшин В.А., Белов A.B. Главнейшие природные рубежи в южной части Восточной Сибири и Дальнего Востока. Доклады Института географии Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск: Наука, 1963, вып. 4. -С. 14-23.

109. Сочава В.Б., Крауклис A.A., Снытко В.А. К унификации понятий и терминов, используемых при комплексных исследованиях ландшафта/ Доклады Института географии СДВО РАН, № 42. Новосибирск: Наука -1974.

110. Сочава В.Б. Практический смысл географических исследований и концепция прикладной географии. // Доклады Ин-та геогр. Сибири и Д. Востока.- 1965.-Вып.9.-С.З 12.

111. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978.319 с.

112. Спиридонов А.И. Геоморфологическое картографирование. М., «Недра», 1974, 184 с.

113. Суворов Е.Г. Титаев Д.Б. Структура ландшафтов Южного Прибайкалья // География и природ, ресурсы. 1999. - №4. - С. 20-30.

114. Суханов В.В., Петропавловский Б.С., Чавтур H.A. Структура растительных сообществ Сихотэ-Алинского заповедника. Владивосток: дальнаука, 1994. 220 с.

115. Суховольский В.Г. Свободная конкуренция фракций дерева за ресурсы и аллометрические соотношения// Журнал общей биологии, 1997. №5, С. 80-89.

116. Топчиев А.Г. Пространственная организация географических комплексов и систем. К.; Одесса: Выща шк. Головное изд-во, 1988. - 187 с.

117. Трофимов A.M., Игонин Е.И. Концептуальные модели моделирования в географии. Развитие основных идей и путей математизации и формализации в географии.- Казань: Изд-во «Матбугат йорты», 2001. 340 с.

118. Трофимов A.M., Панасюк М.В. Геоинформационные системы и проблемы управления окружающей средой.- Казань: Изд-во Казанского унта, 1984.- 143 с.

119. Трофимов A.M., Степин А.Г., Степин Г.А. Пространственная автокорреляция как метод оценки качества территориальной организации. Деп. в ВИНИТИ № 13.03.00, 638-В00. 26 с.

120. МО.Флоренсов H.A. Мезозойские и кайнозойские впадины Прибайкалья. -М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1960. 259 с.

121. Учет и агропроизводственные группировки земельных ресурсов СССР. -М.: 1967,- 190 с.

122. Хамарин В.И., Загорулько В.А., Тябаев А.Е. Ландшафтное и геотопологическое информационное обеспечение решения задач природопользования средствами ГИС-технологий// Сайт ГИС-Ассоциации -http://www.gisa.ru/2934.html.

123. Хромовских B.C. Детальное сейсмическое районирование дельты р. Селенги и прилегающей территории // Геология и геофизика. 1965. - № 6. -С. 39-47.

124. Черкашин А.К. Полисистемный анализ и синтез. Приложение в географии. Новосибирск: Наука, 1997. - 502 с.

125. Черкашин А.К. Полисистемное моделирование. Новосибирск: Наука, 2005.- 280 с.

126. Черкашин А.К., Истомина Е.А. Математические модели географического комплекса и их применение для анализа космическойинформации// Известия Российской академии наук, серия географическая. -М.: Наука, 2005, №2, С. 103-113.

127. Черных Д.В., Булатов В.И. Горные ландшафты: пространственная организация и экологическая специфика. Новосибирск, 2002.- 83 с.

128. Членова JI.J1. Проблемы территориальных пропорций в развитии общественного производства (обзор точек зрения)// Реформа террит. упр. развитием региона/ АН СССР ДВО. Ин-т экон. Исслед. Владивосток, 1990. -С. 24-31.

129. Шибких А.А. Ландшафтное картографирование Алтайского края с применением ГИС-технологий для решения экологических задач// Интеркарто 8: ГИС для устойчивого развития территорий: Материалы международной конференции. СПб, ЗАО "Карта", 2002. - С. 205-207.

130. Щербаков В.М. Моделирование функциональных свойств геосистем в целях экологического ГИС-картографирования// Интеркарто 8: ГИС для устойчивого развития территорий: Материалы международной конференции. СПб, ЗАО "Карта", 2002. - С. 380-382.

131. Щербаков В.И., Зуза А.Г., Зуза Л.К., Бураков В.И., Булыгин С.Ю., Никитенко В.П. Почвозащитное устройство агролапдшафта // Земледелие-1990.-№ 8.-С. 24-27.

132. Экологически ориентированное планирование землепользования в Байкальском регионе. Ольхонский район Иркутск - Ганновер, 1998. - 183 с.

133. Экологически ориентированное планирование землепользования в Байкальском регионе. Район дельты р. Селенги/ А.К. Черкашин, Л.М. Корытный, Т.И. Коновалова и др. Иркутск: Институт географии СО РАН, 2002.- 149 с.

134. Экологический энциклопедический словарь. М.: Издательский дом «Ноосфера», 1999.-930 с.

135. Blaschke Т. Towards a framework for change detection based on image object/ 1 GIS and Remote Sensing Days, Gottingen, 7-8 Oct., 2004. Gotting. Geogr. Abh. 2005, №113,

136. De Beer G. Homology: An unsolved problem. London: Oxford University Press, 1971.

137. Erdas imagine. Erdas field guide. 3rd edition. Atlanta Erdas inc., 1990. -628 c.

138. Shen Q. An application of G1S to the measurement of spatial autocorrelation//Comput., Environ, and Urban Syst. -1994. -18, N 3.- P. 167-191.

139. Strahler A.H. Remote estimation of crown size, stand density, and biomass on the Oregon transect // Ecological Application, 4(2), 1994, pp.299-312.

140. Webster, G. Beyond new Darwinism. London: Academic Press, 1984.

Информация о работе

Истомина, Елена Александровна
кандидата географических наук
Иркутск, 2006
ВАК 25.00.35

Диссертация

Геоинформационное моделирование и картографирование ландшафтных комплексов Прибайкалья - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы