Геоинформационное моделирование и картографирование ландшафтных комплексов Прибайкалья

Математические модели представляют собой набор символов. К ним должна быть приложена программа для дальнейшей обработки данных на ЭВМ. Эти модели широко применяются в ландшафтоведении. Особенно интенсивно этот процесс стал развиваться в 80-е гг. ХХ-го столетия, что связано с внедрением персональных компьютеров, позволяющих оперативно обрабатывать получаемую разнородную информацию и выдавать ее потребителю в удобном для него виде.
Baykal landshaft komplekslarini geoinformatsion modellashtirish va kartografiya " mavzusidagi dissertatsiya (avtoreferatning bir qismi) ning joriy etilishi
Turli lavozimlarda fazoviy ob'ektlarni o'rganish, geografiya maqsad - hududning yaxlit vakillik turli bilim sintez, geografik komplekslari bilim tizimini shakllantirish. Bunday tadqiqotlar ko'plab geografik ma'lumotlar bilan ishlashni va Geoinformatika usullarini jalb qilishni talab qiladi. Geografik ma'lumotlar va bilimlarni axborot majmuasiga komplekslash tabiiy kompleksni turli usullar bilan modellashtirish jarayonidir, shuning uchun geokomplekslarni modellashtirish muammosi bir qator Geo-informatsion tadqiqotlar olib boradi.
Mavzuning dolzarbligi geografik asoslangan matematik va masofaviy usullardan, shuningdek, geoaxborot xaritalash usullari - GIS va geografik bilimlar bazasi asosida avtomatlashtirilgan axborot-kartografiya simulyatsiyasidan foydalanish orqali landshaft xaritalarini avtomatlashtirilgan yaratish modellari va usullarini ishlab chiqish zarurati bilan belgilanadi. Landshaft GISni amalga oshirish usullarini ishlab chiqish erdan foydalanishni boshqarish jarayonida landshaft ma'lumotlarini jalb qilish uchun zarurdir.
Ishning asosiy maqsadi-murakkab tizimlar sifatida landshaft tuzilmalarining miqdoriy modellarini yaratish, ular asosida kosmik tasvirlar orqali landshaftni ajratishning Geo-informatsion xaritalash usullarini ishlab chiqish va landshaft GIS doirasida amaliy muammolarni hal qilish uchun landshaft xaritasini qo'llashdir.
Ushbu maqsadga erishish uchun quyidagi vazifalar hal etiladi:
1) murakkab tizimlar sifatida landshaft komplekslarining tizimli va miqdoriy modellarini yaratish;
2) chegaralarni ajratish va turli xil suratlar va hududlarda turli ierarxik darajadagi landshaft komplekslarining tipologik bog'liqligini aniqlash uchun kosmik tasvirlarni miqdoriy tahlil qilish usullarini ishlab chiqish va amalga oshirish;
3) topologik darajadagi landshaft komplekslarining modellarini yaratish va ularning asosida asosiy saytning landshaft-tipologik xaritasini yaratish;
4) landshaft GISni erdan foydalanishni baholash va rejalashtirish vositasi sifatida qo'llash usullarini ishlab chiqish.
Tadqiqot ob'ektlari-Markaziy-hamar-Daban tog '-taiga-goltsovoy, Olxin-Irkutsk tog '-taiga to'q rangli ignabargli, Primorsk o'rta tog '-tog', Yelantsin tepaligi-past tog'li podtaezhno-ostepnennogo va ust-Selengin botqoqlaridan-no-tekis boltaionov (Mixeev, 1990) landshaftlari.
Boshlang'ich materiallar turli fazoviy va spektral ruxsati, elektron topografik bazasi va raqamli model yordam m 1:200000, xarita "Janubiy Sharqiy Sibir landshaftlar" m 1:1500000 va Delta R. selengam 1 manzaralari:100 000, asosiy sayt tuproq xaritasi, o'rmon-sathi materiallari va ov-tijorat maydonlarining xaritalari Slyudyan tumani hayvonlari, turli mazmundagi tematik xaritalar va adabiy manbalar. R. Babx havzasining goltsov, podgoltsov va tog ' -taiga quyuq ignabargli landshaftlarining marshrutli tadqiqotlari davomida to'liq ma'lumotlar to'plandi. O'zbekiston Respublikasi oliy Majlisi Qonunchilik palatasi, xalq deputatlari viloyat, tuman va shahar Kengashlariga saylov o'tkazuvchi okrug va uchastka saylov komissiyalari rahbarlari bilan uchrashuv bo'lib o'tdi. Selengi (2001 yil iyul), padi mart (Primorsk Ridge, 2002 yil iyul) tumanining tog '-tog 'va tog' -dasht landshaftlarining marshrutli va transektiv tadqiqotlari, R. Uruntin havzasining tog ' tog ' tog ' -konining quyuq ignabargli landshaftlarini marshrut va maydon tadqiqotlari (Primorsk Ridge, fevral-mart 2003).
Tadqiqot usullari. Ish davomida kompleks fizika-geografik dala tadqiqotlari, statistik tahlil, matematik va geoaxborot modellashtirish va xaritalash usullari (A. M. Berlyant, A. V. Koshkarev, vs Tikunov, Vg Linnik), kosmik suratlarni avtomatlashtirilgan dekodlash usullari qo'llanilgan.
Ishning nazariy asoslari ls berga, na Solntseva etakchi landshaftshunoslarining geografik komplekslari doktrinasi edi,
O'tish: Saytda Harakatlanish, Qidiruv,
B. S. Mikheeva, murakkab tizimlar nazariyasi printsiplari-AK Cherkashiya komplekslari.
Ilmiy yangilik:
- landshaft komplekslari geografik ob'ektlarning xilma-xil qismlari va xarakteristikalarining funktsional o'xshashligi (muvofiqligi, axborot aloqasi) tuzilishi sifatida simulyatsiya qilinadi, ko'p zonali kosmik ma'lumotlardan foydalanib, Jacobi determinantini hisoblash usuli turli funktsional bir xil uchastkalarning funktsional o'xshashligi (fasiyalar va ularning umumlashtirilishi) mavjudligini isbotladi, ya'ni. bir landshaft sekretsiyasining elementlarini boshqa elementlarga tarjima qiladigan qaramlikning mavjudligi;
- kongruentsii shaklida landshaft kompleksi yangi modelini taklif-murakkab vazifasi, siz solishtirish imkonini beradi (solishtirish) tuzilishi va aloqa komponentlarini vazifalari, xususan, Olchinsko-Irkutsk tog '- kon to'q ignabargli-engil ignabargli bolta uchun o'rnatilgan kon tog ' tiklanishida turli bosqichlarida biogeotsenoz davlat tasvirlar va zamin ko'rsatkichlari yorqin xususiyatlari congruentny aloqa;
- turli geografik ob'ektlarning mahalliy uyg'un aloqalarini ta'kidlash va landshaft komplekslarining chegaralari shaklida ushbu aloqalarni buzish uchun birinchi marta fazoviy avtokorrelatsion tahlil qo'llaniladi;
- bu Markaziy-hamar-Daban tog ' -taiga-goltsovogo bolta landshaftlar geoizhrasions elementlar Rank taqsimoti, ya'ni, bir congruention tegishli, deb ko'rsatilgan Sharqiy Sibir janubidagi geosistemalarning tasnifi tarkibida landshaftlar holatiga bog'liq turli o'rta ko'rsatkichlar bilan yagona tarkibiy va funktsional kompleksi tashkil;
- landshaft GIS doirasida hududning ov-tijorat resurslarini baholash va landshaftni rejalashtirish tartib-taomillari amalga oshirildi.
Dissertatsiya tadqiqotida keltirilgan ilmiy nizomlar va xulosalarning asosliligi matematik usullar va geoaxborot texnologiyalari, Baykalning xatlovdan kartografik materiallari yordamida ta'minlanadi va landshaft xaritalash va yerlarni baholash muammolarini hal qilish uchun ulardan foydalanish amaliyoti bilan tasdiqlanadi, dala transektlari va kosmik suratlarning ma'lumotlarni koordinatali ulashning ishonchliligi GPS qabul qilgichidan foydalanish orqali ta'minlanadi, kosmik Geo-tasvirlarni geometrik tuzatishda elektron topo-bazalar va ixtisoslashtirilgan dasturiy mahsulotlar.
Himoya qoidalari:
1. Axborot almashinuvining landshaft komplekslarining mavjudligi empirik va nazariy jihatdan turli xil funktsional-bir hil landshaft oqimlarining funktsional o'xshashligi bilan isbotlangan.
2. Landshaftning turli xil qismlari xarakteristikalarining miqdoriy bog'lanishlari bir xil turdagi landshaft kompleksining geoaxborot modelidir.
3. Landshaft sekretsiyalarining geoaxborot xaritalanishi va tipizatsiyasi landshaft komplekslarining xususiy modellari - ajratmalar elementlarining tizimli o'xshash darajadagi taqsimlanishining individual parametrlari asosida amalga oshiriladi.
4. Landshaft GIS landshaft xaritasi asosida ma'lumotlar bazalari va hudud haqidagi bilimlarni taqdim etishning invariantsi sifatida yaratilgan va erdan foydalanishni baholash va rejalashtirish vositasi bo'lib qoladi.
Tadqiqotning amaliy ahamiyati kosmik Geo-tasvirlar va Geo-axborot texnologiyalari asosida landshaft xaritalarini avtomatlashtirilgan yaratish usullarini ishlab chiqishdan iborat. Asosiy sayt hududiga m 1:25000 ning landshaft-no-tipologik xaritasi yaratildi.
Muallif ushbu tadqiqot nazariyasi, metodikasi va natijalarini qo'llagan quyidagi loyihalar bo'yicha bevosita ishtirok etdi.
1. Loyiha ROLL 116GR3 / ISC-98" slyuda tumani (Irkutsk viloyati) er foydalanish siyosati GIS rejalashtirish " (1998-2000) - Bosh AK Cherkashin.
2. "Baykal ko'li muhofaza qilish" va Rossiya federatsiyasi tabiiy resurslar vazirligi (2000-2001 yy.) maqsadli byudjet jamg'armasi tomonidan moliyalashtiriladigan "Slyudyansky tuman va Selenga daryosi Delta landshaft rejalashtirish" loyihasi - rahbari A. N. Antipov.
3. RFFI № 99-05-64075 (1999-2001) Grant-" geografik bilimlar tizimi ekologik va geografik ekspertizaning asosi sifatida " loyihasi - A. K. Cherkashin.
4. "Geo-informatsion texnologiyalardan foydalangan holda Slyudyan tumani hududini funksional rayonlashtirish"loyihasi. Grant RFFI №01-05-06227mas (2001 y.)- (rahbar).
5. "Markaziy ekologik zonada barqaror tabiatdan foydalanish mexanizmlarini ishlab chiqish va joriy etish"loyihasi. Grant GEF "I010008-S3" - rahbari A. K. Cherkashin.
6. "Geosistem nazariyasi: asosiy tushunchalar va qonunlar"loyihasi. Grant RFFI № 02-0565054 ( 2002-2004) - rahbar A. K. Cherkashin.
7. O'tish: saytda harakatlanish, qidiruv
8. Laurentevskiy yoshlar loyihasi "geosistem modellarining Homologiyasi va homotopiyasi: hisob-kitob sxemalarini mahalliy vaziyatlarga moslashtirishning asosiy xususiyatlari", 2006-2007gg. (bosh).
Dissertatsiya ishi doirasida Rossiya fanlar akademiyasi geografiya institutining ilmiy ishlari bo'yicha tadqiqotlar olib borildi.
2.-5.2.3. Geografik ma'lumotlarni olish, o'zgartirish va tahlil qilish usullarini ishlab chiqish va tabiiy muhit holatini bilish.
2.2-bo'lim. Kosmik Geo-tasvirlar va yangi axborot texnologiyalari asosida tabiiy va tabiiy texnika komplekslarining tuzilishi va dinamikasini mekansal-vaqt tahlil qilish va xaritalash usullarini ishlab chiqish (Bosh d'.o'tish: saytda harakatlanish, qidiruv
1.3. Muammo 3. Ma'lumotlarni olish, ko'rsatish va tahlil qilishning zamonaviy usullari.
Ilmiy yo'nalishi 5.2.3. Mavzu 12. Turli murakkablikdagi geografik ob'ektlarni poligeosistem modellash nazariyasi va usullari.
Loyiha 24.1.3. "Muvozanatli hududiy rivojlanish uchun Geo-informatsion xaritalash va Geo-informatsion xaritalashni tizimli tahlil qilish nazariyasi va usullarini ishlab chiqish".
Landshaft modellashtirish
XX asrning oxirgi choragi. bizdan oldin modellashtirish davri sifatida paydo bo'ladi. Bugungi kunga kelib, "model"atamasining ko'plab ta'riflari mavjud edi. Ularning eng keng tarqalgani quyidagicha ko'rib chiqilishi kerak: model-bu uzoq va murakkab bilish jarayonida o'rganish ob'ektini o'rnini bosadigan o'ziga xos bir narsa. Ayniqsa, modellarga bo'lgan o'tkir ehtiyoj ko'plab davlatlarda mavjud bo'lgan turli xil elementlardan tashkil topgan murakkab tuzilmalar bilan shug'ullanadigan fanlarni his qiladi.
Modellar-eng kuchli bilim vositasi. Ko'p elementlarni o'z ichiga olgan modelni yaratish, bir tomondan, murakkab ob'ektni elementlarga ajratish uchun ilm – fanning abadiy istagini va boshqa tomondan, bu elementlarni birlashtirishga imkon beradi. Ikki qarama-qarshi tendentsiyaning bu muvaffaqiyatli kombinatsiyasi modellarni landshaftlar kabi murakkab tashkil etilgan ob'ektlarni o'rganish uchun ajralmas vosita qiladi. Modellar geografiyaga tizimli yondoshishni joriy etish bilan birga kuchli metodik vositalardan biri bo'lib xizmat qiladi.
Ba'zi bir deputat sifatida, asl nusxada, modellar geografik faoliyatda bir qator funktsiyalarni bajaradi: kommunikativ, model-vakillik, model-kontseptsiya, model-Pro-oqim, model-natija.
Ko'pgina modellarning mavjudligi ularni tasniflash masalasini hayotga olib keladi. modellar sinflari mavjud: og'zaki, matritsa, grafik va matematik. Ulardan ba'zilari bir qator subklass va turlar bilan ifodalanadi.
Og'zaki modellarga-tasvirlar, ta'riflar, ilm-fan qonunlari, landshaft turlarining nomlari kiradi. Ularning barchasi modelning asosiy funktsiyasini bajaradi-tadqiqotda o'rganilayotgan ob'ektni o'zi o'zgartiradi.
Modellar-tasvirlar. Ko'pgina modellarni tahlil qilib, donor modeli, ba'zi bir ota-model, ba'zan juda oddiy bo'lib, ularning xarakteriga ta'sirini sezmaslik mumkin emas. Shunday qilib, D. L. Armand asarlarida tasvirdagi landshaft modelini yaratish istagi aniq ko'rinadi. Modellar-tasvirlarning asosiy funktsiyasi-landshaftni bilish uchun boshqa sohalarda ishlab chiqilgan yondashuvlar va usullarni qo'llash maqsadida landshaft va boshqa yaxshi o'rganilgan ob'ektlar o'rtasidagi o'xshashlikni topishda yordam berishdir.bilim.
Definisions-kontseptsiyalarning ta'riflari-modellar qanday qilib katta rol o'ynaydi. Tadqiqotchi tomonidan e'tirof etilgan ta'rif – landshaft, tuzilish, aloqa va hokazolarning ta'riflari – uning ongida doimo mavjud bo'lib, grafik, matematik va murakkab kartografik modellarni shakllantirishda ishtirok etadi.
Ilm– fan qonunlari-empirik va nazariy-modellar sifatida ham harakat qilishi mumkin. Shunday qilib, peyzaj tarkibiy qismlarining bir-biri bilan aloqasi haqidagi umumiy qonun 1920-larda paydo bo'ldi.o'simliklar tuproqlarni, keyinchalik o'simliklar – iqlim haqida hukm qilish imkonini beruvchi model.
Turlarning nomlari– jo'g'rofiy nomlar) – morain landshaft, suv toshqini landshaft-bu, ehtimol, eng qadimgi og'zaki modellardan biri. Ularning asosiy vazifasi "portret" dir.
Matritsa modellari og'zaki va blokli, ba'zan esa xaritalash modellari o'rtasidagi aloqadir. Landshaft fanida ulardan foydalanish doirasi juda keng bo'lsa-da, afsuski, ular metodik tadqiqotlarda aks ettirilmagan. Ko'pincha matritsa modellari kartografiya (va ularning bir qismi bo'lishi mumkin) bilan to'ldiriladi, ular afsonaviy jadval shaklida gapirishadi. Ba'zan ular matematik modellashtirishning dastlabki bosqichida qo'llaniladi. Ular, shuningdek, landshaftlarni bir-biriga nisbatan (ikki eksa bo'yicha) joylashtirishni o'rganish uchun landshaftlarni tipologik guruhlash uchun (tipografiya xususiyatlarining ikki guruhi) ham qo'llaniladi.
Grafik modellar juda xilma-xil bo'lib, ularning tahlillari quyidagi xulosalar chiqarishga imkon beradi: 1) grafik modellardan keng foydalanish geografik faoliyatga ajralmaslik jarayonlarini faol joriy etishni ko'rsatadi, 2) bir geografik ob'ektni bilish uchun modellarning xilma-xilligi bizning ilm-fanimizning haqiqiy haqiqat haqidagi tushunchalarini yanada chuqurlashishiga dalolat beradi. Manifoldafikkhmodellar ularni sinf ichidagi pastki sinflarni ifodalovchi uchta guruhga ajratish imkonini beradi: tekis, volumetrik, dinamik, o'z navbatida bir qator turlardan iborat. Chegaralarposkihmodellarning turlari:blok, kartografiya, aerostralar va kosmik suratlar."og'zaki – blok – matematik" qatorida muhim o'rin tutadigan bloklar, eng yaxshi tasvirlar tizim va uning atrof-muhit o'rtasidagi tizim va tizim qismlari o'rtasidagi haqiqiy aloqani aks ettiradi. Ular aniq shaklda (matematikadan farqli o'laroq) va tadqiqotchining fikrini aniq aks ettiradi. Grafik modelni oldindan yaratish va tushunmasdan, matematikaga o'tish deyarli bo'sh.ommaviy statsionar tadqiqotlarni joylashtirish davrida blok modellariga bo'lgan ehtiyoj kuchaygan. Bu erda ular tadqiqot dasturi va umumlashtirish modeli sifatida harakat qilishdi. Modellar nafaqat geometrik shakllar va o'qlarning kombinatsiyasi emas, balki ularning tilining asosiy qonunlariga bo'ysunishi kerak. Va model-bu bayonotning rekordidir, uning mazmuni piktogrammalarning shakli, hajmi va tartibi bilan uzatiladi.
Blok tizimlarini tahlil qilish modellarning ikki guruhining mavjudligini aniqladi. Ulardan birinchisi tabiatning tarkibiy qismlari bo'lib xizmat qiladi: litosfera, gidrosfera, biosfera, atmosfera yoki ularning holatining xususiyatlari (yengillik, iqlim). Ikkinchidan, past taksonomik darajadagi komplekslar. Modellarning birinchi guruhiga monosistem (Topik), ikkinchisi polysystem (chorik) deb ataladi.
Birinchi guruh modellarida vertikal komponent ustun bo'lgan landshaft va aloqaning vertikal tuzilishi oldinga chiqadi: litosfera va atmosfera, atmosfera va gidrosfera o'rtasida va boshqalar. Monosistem modellari landshaft komponentlari va qismlarining tarkibi va nisbati haqidagi g'oyalarni takomillashtirishni aks ettiradi; komponentlar orasidagi aloqalarning roli va xarakteri; landshaft va atrof-muhit bilan aloqasi; rollar landshaft o'zgarishlar.
Modellarning ikkinchi guruhida landshaftni tashkil etishning gorizontal komponenti, go-risontal aloqalar mavjud. Blok modellarining murakkabligi juda tez. Past darajadagi tarkibiy qismlarni birlashtirish bir tomonlama aloqaning natijasi sifatida ko'riladigan kaskadli modellar yaratiladi. Eng murakkab mekansal variant-tarmoq va ramka modellari.
Kartografik modellar. Landshaft xaritasining ikki tomonlama roli bir xil axborot tizimi sifatida qayta-qayta yoritilgan bo'lib, unda qatlamlangan shaklda tabiat xaritalarini tarqatish uchun qo'llanma sifatida komponentlar haqida ma'lumotlar mavjud. Bugungi kunda landshaftlarning xaritalash modeli evolyutsiyasining ayrim tendentsiyalari haqida gapirish mumkin. Ularning aksariyati xaritalash modelining axborot salohiyatini oshirish istagi bilan bog'liq. Shu bilan birga, ikkita yo'nalish belgilanadi. Birinchisi, konturlarni indekslar va raqamlar bilan boyitish, ko'proq taksonomik qadamlarni ko'rsatish va boshqalar bilan boyitish orqali yagona karta hajmini oshirish. ikkita xaritaning modeli ham paydo bo'ldi: masalan, rekonstruksiya qilingan va zamonaviy (antropogen) landshaftlar.
+Havo rasmlari va kosmik suratlar. Biz turli xil uzoqdan tortishish natijalari (foto, issiqlik, lazer, radar) haqida gapiramiz. Ular, shubhasiz, tadqiqotchiga erning o'rinbosarlari modellari sifatida harakat qilishadi. Shu bilan birga, bu alohida turdagi modellar. Muhim va ahamiyatsiz xususiyatlarni ajratish ularda erlarning "almashtirish" o'lchovini aniqlaydigan qurilmalar yordamida amalga oshiriladi. Rasmlar mazmunga boy. Biroq, ular tez – tez ketma – ket joy egallab turgan ekan: er – blokli model-rasm-karta. Boshqacha aytganda, ular model-vosita, model-protokol vazifasini bajaradilar.
Volumetrik modellar ichida uch turni ajratish mumkin: stereoskopik, blok diagrammasi, gologramma. Dinamik modellar, o'z navbatida, sinematik, animatsion, lenta bo'linadi.
Matematik modellar belgilar to'plamidir. Ularga kompyuterda ma'lumotlarni qayta ishlash uchun dastur ilova qilinishi kerak. Ushbu modellar peyzajshunoslikda keng qo'llaniladi. XX asr, bu shaxsiy kompyuterlarning kiritilishi bilan bog'liq bo'lib, natijada olingan heterojen ma'lumotlarni tezda qayta ishlashga va uni iste'molchiga qulay shaklda berishga imkon beradi.