CC BY
20
УДК 681.518
У.В.Мартысевич
ИГМ СО РАН, Новосибирск
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ПРОСТРАНСТВЕННО-СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ АЛТАЙСКОГО ЭКОРЕГИОНА НА ОСНОВЕ ГИС И ДЗ
Общеизвестно, что экологические системы относятся к разряду сверхсложных (более миллиона внутренних структурных и/или динамических связей); причём, чем выше иерархический ранг экосистемы, тем больше элементарных связей она в себя включает. Вместе с тем, геоинформационное моделирование на региональном и общепланетарном уровнях нередко сводится к созданию моделей, профилированных по прогнозу поведения какого-либо одного из параметров экосистемы (например, климата, мерзлоты, почвенного покрова, растительности и т.п.) в зависимости от набора характеристик ключевых компонентов, «ответственных» за поведение прогнозируемого параметра.
Наша работа ориентирована на создание методики сопряжённого пространственного анализа разнородных и разнотипных параметров региональной экосистемы для выявления новых элементарных связей и зависимостей между компонентами региональной экосистемы [1]. Так как экосистема неразрывна с занимаемым ею пространством и, более того, пространство является ключевой характеристикой экосистемы, то выявление пространственных связей и неоднородностей может и должно основываться на топологическом анализе, а не только на функционально-феноменологическом. В этом направлении наиболее эффективным видится использование геоинформационных систем, как инструмента, и данных дистанционного зондирования, как «портрета» экосистемы.
На первом этапе моделирования региональной экосистемы проведен анализ закономерностей поведения в пространстве разнородных составляющих трёх подсистем региональной природно-антропогенной экосистемы: 1) абиотический каркас территории (геолого-геоморфологическая и гидрологическая основа ландшафтов); 2) природно-биотическая составляющая (почвы, растительность и др.); 3) антропогенная составляющая (техногенные сооружения и хозяйственно-освоенные земли). Наиболее простым является геоинформационный анализ по шаблонам, позволяющий трансформировать данные из векторного формата в сеточный. В результате математических операций с сетками были выявлены прямые и обратные корреляции в пространстве разных параметров. Это позволило провести районирование исследуемой территории по степени антропогенного воздействия, определить степень влияния природных и антропогенных факторов на видовое разнообразие растительности в разных районах Алтайского региона
Одним из самых доступных и востребованных видов информации для междисциплинарных исследований экологической ориентации являются данные дистанционного зондирования Земли из космоса.
Картирование региональной экосистемы невозможно без создания базы данных эталонных полигонов представляющих разнообразие экосистем Алтайского экорегиона [2]. Такие полигоны необходимы для последующей интерпретации данных дистанционного зондирования и пространственной экстраполяции внутриэкосистемных характеристик и связей. На спектральные характеристики космических снимков оказывает влияние весь набор ландшафтных признаков, поэтому для использования полигонов в качестве эталонов для дешифрирования данных дистанционного зондирования каждый из них должен иметь комплексное описание с характеристикой геолого-геоморфологических объектов, почв, растительности, животного мира, антропогенных образований.
Поскольку специалисты разного профиля используют при описании объектов специфические методики, важной представляется разработка стандарта комплексного многопараметрического описания ключевых биотических и абиотических компонентов эталонных полигонов. Такая междисциплинарная характеристика позволяет строить комплексные геоинформационные модели эталонных полигонов, основанные на сопряженном анализе их биотической и абиотической составляющих.
Кроме того, чрезвычайно важным является решение обратной задачи -установление степени проявления в данных дистанционного зондирования признаков различных типов ландшафтов. Для этого проводится анализ закономерностей генерализации спектральных признаков объектов на снимках различного разрешения (ASTER, LANDSAT, MODIS). Для дешифрирования по космическим снимкам и картирования таких объектов как пашни, урбанизированные территории, растительность, используется технология мониторинга сезонных изменений этих объектов по серии снимков MODIS, ASTER.
На основе полигонов проводится тематическая классификация мультиспектральных снимков ASTER, LANDSAT, MODIS. Результаты классификаций переводятся в нормированные сетки и сопряженно анализируются для выявления закономерностей пространственного распределения антропогенных, абиотических и биотических характеристик региональной экосистемы.
Работа выполнена в рамках интеграционного проекта № 56 «Сопряженный анализ и моделирование пространственной структуры биотической и абиотической составляющих наземных экосистем (Алтайский экорегион)».
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Зольников И.Д., Айриянц А.А., Королюк А.Ю., Мартысевич У.В. Подход к моделированию региональной экосистемы и пространственных взаимосвязей ее
компонентов на основе интеграции междисциплинарной информации // Сибирский экологический журнал, 2005, N 6, с. 927 - 937.
2. Добрецов Н.Н., Зольников И.Д., Королюк А.Ю., Мистрюков А.А., Смоленцев Б., Смоленцева Е., Мартысевич У.В. Разработка системы комплексного описания полигонов для интерпретации данных космической съемки // Сибирский экологический журнал, 2005, N 6, с. 1031 - 1038.
© У.В. Мартысевич, 2006
