Оптимизация точности учета проективного покрытия при использовании квадрата-сетки Текст научной статьи по специальности «Математика»

Бюллетень Брянского отделения РБО, 2015. № 1(5). С. 22-25.

Bulletin of Bryansk dpt. of RBS, 2015.

N 1(5). P. 22-25.

ГЕОБОТАНИКА

УДК 58.002

ОПТИМИЗАЦИЯ ТОЧНОСТИ УЧЕТА ПРОЕКТИВНОГО ПОКРЫТИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КВАДРАТА-СЕТКИ

© Г. Н. Бузук G. N. Buzuk

Optimization of the record accuracy of the projective cover when using a square-grid

УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет», кафедра фармакогнозии с курсом ФПК и ПК

210023 Республика Беларусь, г. Витебск, пр-т. Фрунзе, 27. Тел.: +375 (29) 715-08-38. E-mail: [email protected]

Аннотация. Предложена модификация методики определения проективного покрытия с использованием квадрата-сетки, основанная на подсчете числа узлов сетки, проецируемых на растительность.

Ключевые слова: проективное покрытие растений, квадрат-сетка, точность учета, коэффициенты, методы.

Abstract. Modification of the method of determination of the projective cover using a square-grid based on counting the number of mesh points projected on vegetation is proposed.

Keywords: projective cover of plants, square-mesh, record precision, coefficients, accounting methods.

Введение

В геоботанике и ботаническом ресурсоведении, а также ресурсоведении лекарственных растений одним из общепринятых методов учета проективного покрытия видов растений в фитоценозе является применение квадрата-сетки (Ярошенко, 1969). Квадрат-сетка (метровка) представляет собой рамку площадью 1 м2, разделенную проволокой или леской на 100 квадратов по 1 дм2. Каждый квадрат составляет 1% от 100% всей метровки. С помощью серии закладки квадрата-сетки (15-25 метровок) в пределах пробной площади с находящейся в ней ресурсно-значимой популяцией лекарственного растения находят долю участия вида в фитоценозе (Бу-данцев, Харитонова, 1999). В каждой рамке определяют, сколько квадратов по 1 дм2 полностью или более чем наполовину закрыто надземными частями изучаемого вида. Суммарное количество дециметров и будет проективным покрытием вида в пределах квадрата (Методы..., 2002).

Ранее нами с помощью компьютерного моделирования было установлено, что классический способ учёта проективного покрытия с помощью квадрата-сетки занижает обилие (до 12%) при его значениях до 55% и увеличивает ошибку учета (на 1-15%) при проективном покрытии более 50%. Были рассчитаны поправочные коэффициенты с учетом уровня заполнения надземными частями растений дециметров сетки и предложена корректирующая формула по выявлению проективного покрытия видов растений с приемлемой ошибкой (Бузук, Созинов, 2014).

Вместе с тем определение полноты заполнения ячеек сетки довольно субъективно, что, в свою очередь, может искажать положительные результаты от применения поправочных коэффициентов.

Материалы и методы

Нами была продолжена работа по оптимизации определения проективного покрытия с помощью квадрата-сетки.

В среде Imagej (http://rsbweb.nih.gov/ij) были созданы новые черно-белые изображения зарослей растений с размером матрицы 1000 х 1000 пикселей. Наполненность объектами (растительностью) составляла 5-95%. Для создания изображений использовали модифицированный макрос Imagej DrawRandomDots, который допускает соприкосновение и даже частичное наложение случайным образом расположенных объектов различного размера и формы (рис. 1).

Рис. 1. Пример модели проективного покрытия с нанесенной сеткой из 121 ячейки.

На полученные изображения с помощью разработанного нами макроса SystemSampleAndMeasureQ программы Imagej наносили сеть из 100-121 ячеек. В пределах каждой ячейки подсчитывалось число черных (растительных) пикселей. Наполненность каждой ячейки растительностью рассчитывалось по формуле:

РР% = ■ 100,

где РР% - наполненность ячейки (проективное покрытие) в %; s - площадь ячейки, пикселей; - число растительных пикселей.

Для определения проективного покрытия классическим способом подсчитывали количество ячеек, более чем наполовину заполненных растительными пикселами.

Новый способ расчета, предложенный нами, заключается в подсчете числа узлов сетки, которые проецировались на растительность или органы и части исследуемых объектов.

Результаты и их обсуждение

Полученные данные представлены на рис. 2. Как можно видеть из представленных на рис. 2 данных, классический способ определения проективного покрытия практически не работает в пределах 0-20%, занижает результаты в пределах 20-50%, завышает - в пределах 50-80% и не работает в пределах 80-100% проективного покрытия.

120

ш 0 20 40 60 80 100

ч;

I Фактическое проективное покрытие, %

—Фактическое * Поузламсети -Классический способ

Рис. 2. Проективное покрытие фактическое, по числу узлов сетки, проецируемых на растительность, и по классической методике (Буданцев, Харитонова, 1999) - по числу квадратов сетки, заполненных более чем наполовину.

120

5 0 20 40 60 80 100

ч:

Фактическое проективное покрытие, %

—Фактическое • Поузламсети -Классический способ

Рис. 3. Проективное покрытие фактическое, по числу узлов сетки, проецируемых на растительность, и по числу квадратов сетки, заполненных более чем на 10%.

Еще большее несоответствие между реальным проективным покрытием и найденным с помощью квадрата-сетки наблюдается при простом подсчёте ячеек (рис. 3), заполненных более чем на 10% (на практике это означает простой подсчёт ячеек, в которых присутствуют части или органы исследуемого объекта).

В отличие от классического способа определения проективного покрытия, где упор делается на подсчёте числа ячеек с учетом их заполненности, подсчёт узлов сетки, лежащих на растительности (проецируемых на исследуемые объекты), во всем диапазоне проективного покрытия отражает реальное проективное покрытие (рис. 2-3).

В конечном итоге предлагаемая нами модификация методики квадрат-сетки заключается в следующем.

Из тонкой проволоки или лески изготавливают сеть, состоящую из 121 ячейки, что соответствует 100 узлам сетки. Менее удобна традиционная сетка из 100 ячеек, содержащая 81 узел.

С помощью серии закладки квадрата-сетки (15-25 метровок) в пределах пробной площади определяют, сколько узлов сетки лежит на растительности (для удобства может использоваться спица, опущенная перпендикулярно от узла к растительности, или лазерный луч). Суммарное количество узлов и является проективным покрытием исследуемого объекта в пределах квадрата (при общем числе узлов равным 100). При другом числе узлов сетки требуется перерасчет.

Таким образом, предложена модификация использования квадрата-сетки, позволяющая уточнить и объективизировать оценку проективного покрытия.

Заключение

Предложена модификация методики определения проективного покрытия с использованием квадрата-сетки, основанная на подсчете не числа ячеек, заполненных растительностью, а числа узлов сетки, проецируемых на растительность. Число ячеек сетки предлагается увеличить до 121, что соответствует 100 узлам сетки, и позволяет избежать перерасчетов в дальнейшем.

Список литературы

Буданцев А. Л., Харитонова Н. П. Ресурсоведение лекарственных растений: Методическое пособие к производственной практике для студентов фармацевтических факультетов. СПб, 1999. 56 с.

Бузук Г. Н., Созинов О. В. Оптимизация метода оценки обилия и площади зарослей лекарственных растений // Растительные ресурсы. 2014. Т. 50. № 2. С. 316-323.

Методы изучения лесных сообществ. СПб: НИИ Химии СПбГУ, 2002. 240 ^

Ярошенко П. Д. Геоботаника. М.: Просвещение, 1969. 200 с.

Сведения об авторах

Бузук Георгий Николаевич Georgy Nicolaevich Buzuk

д. фарм. н., профессор кафедры фармакогнозии с курсом ФПК и ПК Sc. D. of Pharmaceutical Sciences

УО «Витебский государственный Professor of the Department of Farmacognosy

ордена Дружбы народов медицинский университет» Vitebsk State Order of Peoples' Friendship Medical University

E-mail: [email protected] E-mail: [email protected]