Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Логико-статистический анализ природно-территориальных комплексов с применением геоинформационных систем

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Леонтьев, Петр Александрович

Введение.

Глава 1. Методология картографических исследований ландшафтов.

1.1. Иерархическая организация природно-территориальных комплексов.

1.2. Методы исследования морфологии природно-территориальных комплексов (ГТТК).

1.3. Математические методы картографических исследований

1.3.¡.Методы теории информации

1.3.2.Корреляционный и кластерный анализ.

1.3.3.Применение логических функций и нечеткой логики

1.4. Средства информационного обеспечения географических исследований.

Глава 2. Логико-статистический анализ морфологии ПТК.

2.1. Сравнительный анализ ПТК с применением логических функций.

2.2. Сравнительный анализ ПТК с учетом сходства типологических групп природных комплексов.

2.3. Применение логического метода для анализа динамики

Глава 3. Логико-статистический анализ топологии ландшафтного рисунка.

3.1. Логический анализ ландшафтных соседств.

3.2. Сравнительный анализ топологии ландшафтных структур.

3.3. Применение топологического анализа для исследования морфологии ПТК.

Глава 4. Логико-статистический ландшафтный анализ территории на примере Онего-Двинско-Мезенской Физико-географической области с применением ГИС.

4.1. Методика логико-статистического ландшафтного анализа с применением ГИС.

4.2. Физико-географическое описание района исследования.

4.3. Логико-статистический анализ морфологической структуры исследуемого региона.

4.4. Топологический анализ морфологической структуры ПТК.

4.4.¡.Топологический анализ районов 84 и 85.

4.4.2. Топологический анализ ландшафтного рисунка районов 94, 95, 96 и 97.

4.4.3. Топологический анализ ландшафтного рисунка районов 100 и 101.

4.5. Сравнительный анализ пространственной структуры ПТК.

4.5.1 .Сравнительный анализ ПТК по ландшафтному составу.

4.5.2.Сравнительный анализ ПТК по топологической структуре их ландшафтного рисунка.

4.5.3.Определение ландшафтных границ.

Введение Диссертация по географии, на тему "Логико-статистический анализ природно-территориальных комплексов с применением геоинформационных систем"

Актуальность темы исследования.

Логико-статистический сравнительный анализ природно-территориальных комплексов (ПТК) разного порядка величин и сложности позволяет получить наиболее достоверную информацию об их пространственно-временной организации и является важнейшим условием их научно обоснованной систематизации и комплексного физико-географического районирования. Суть анализа заключается в выявлении сходства и различия организации двух или более ПТК, как сопредельных, так и удаленных в пространстве или во времени, с целью выявления закономерностей их функционирования, динамики и эволюции. Достаточно эффективным способом изучения географических закономерностей является анализ рисунка географических явлений, в частности рисунка ландшафта.

С появлением и довольно широким распространением географических информационных систем (ГИС) вновь возрождается интерес к внедрению в ландшафтных исследованиях математических методов и моделирования.

Формализация составляющих сравнительного метода, особенно его логической составляющей с применением современных средств информационной и вычислительной техники позволяет существенно продвинуть вперед методику анализа морфологической структуры ПТК, познания особенностей их природных компонентов. В связи с этим выполненное автором исследование посвящено разработке методики сравнительного анализа ПТК по их морфологической структуре с применением ГИС и ее использованию для изучения природных особенностей некоторых территорий Северо-Запада и Севера Европейской части России.

Объект исследования - ПТК разных рангов в пределах Северо-Запада и Севере европейской части России, их морфологическая структура и топология ландшафтного рисунка.

Предмет исследования - сравнительный анализ ПТК по морфологической структуре и топологии ландшафтного рисунка на основе логико-статистических методов с применением ГИС.

Цель исследования - теоретическое обоснование и практическая разработка методики логико-статистического сравнительного картографического анализа ПТК по морфологической структуре и топологии ландшафтного рисунка с применением ГИС.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1)Разработать методику логико-вероятностных исследований ПТК на основе картографического сравнительного метода.

2)Исследовать возможности разработанной методики для пространственного и временного анализа морфологической структуры ПТК.

3)Разработать методику логико-вероятностного анализа топологии ландшафтного рисунка.

4)Исследовать применимость разработанной методики для аиализа динамики ПТК.

5)Разработать комплексную методику картографических исследований морфологической структуры ПТК на основе логико-вероятностных методов и опробовать ее на практике для анализа таежных ландшафтов с применением ГИС.

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: статистические математические методы картографических ландшафтных исследований; логические методы сравнительного анализа; методы алгебры логики; кластерный анализ; методы теории информации.

Научная новизна исследования состоит в том, что впервые разработана методика логике-статистического сравнительного картографического анализа ПТК по морфологической структуре с применением методов нечеткой логики, а также логический анализ ПТК по топологии ландшафтного рисунка.

Теоретическая значимость исследования заключается в разработке комплексной методики анализа ПТК по их морфологической структуре с применением ГИС, что позволяет проводить более научно-обоснованную их систематизацию и построение схем комплексного физико-географического районирования. С этой целью под руководством автора разработана ГИС, позволяющая выполнить основные операции с ландшафтными картами, необходимые для осуществления их логико-статистического анализа. Разработанная ГИС опробована при исследовании некоторых территорий Архангельской области по их ландшафтным картам.

Практическая значимость исследования определяется тем, что рациональное природопользование возможно только на базе подлинно научной систематизации существующего многообразия ПТК и соблюдения принципа объективности физико-географического районирования, что обеспечивает сравнительный логико-статистическйй метод их изучения.

Достоверность результатов исследования обеспечивается сравнением полученных результатов с известными в литературе при опробовании методики на тестовых картографических материалах, содержащих хорошо исследованные ПТК различных рангов.

Апробация исследования. Материалы диссертации были представлены на 8-ой международной конференции молодых ученых (СПб, 1997), межвузовской научной конференции СПбГТУ (СПб, 1998), Герценовских чтениях 1996, 1997,1998 гг. 7

На защиту выносятся:

1) Методика сравнительного картографического анализа ПТК по их морфологической структуре с применением методов нечеткой логики.

2) Методика логического анализа топологии ландшафтного рисунка и методика сравнительного анализа ПТК по топологии ландшафтного рисунка.

3) Методика анализа динамики ПТК на основе результатов логического анализа топологии ландшафтного рисунка ПТК.

4) Комплексная методика сравнительного логико-вероятностного картографического ландшафтного анализа территории с применением ГИС. П