CC BY
76
УДК 528.9:598.2 В.А. Юдкин
ИСиЭЖ СО РАН, СГГА, Новосибирск
СПОСОБЫ КАРТОГРАФИЧЕСКОГО ОТОБРАЖЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИВОТНЫХ
В докладе обсуждаются проблемы отображения пространственной неоднородности распределения животных. Предложен способ крупномасштабного картографирования на основе исходной грид-карты, тогда как для мелкомасштабных карт требуется комплекс способов. Репрезентативность плотностных показателей характеризуется рассчитанными для выборочных данных статистическими параметрами.
V. A. Yudkin
Institute of Systematic and Ecology of Animals Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Siberian State Academy of Geodesy, Novosibirsk
THE METHODS OF MAPPING OFANIMAL SPATIAL DISTRIBUTION
In report are considered problems of representation of animal spatial distribution. The grid-method of representation of distribution on large-scale maps was suggested, while for the small-scale maps the battery of methods was needed. The representativeness of density indexes was characterized by statistical parameters, which was calculated on empirical sampled data.
Количественная характеристика пространственного распределения зоологического вида - это пространственная неоднородность его плотности. Картографирование распределения животных сопряжено с рядом методических трудностей, поскольку животные являются весьма подвижными объектами, на каждой части пространства вероятность появления особи различная.
Предлагались различные способы отображения неоднородности распределения отдельных видов, но в подавляющем большинстве своем они не позволили достичь цели. Самая большая проблемка при этом - на сколько адекватно полученные карты отражают реальность. Степень адекватности, как правило, не проверяется авторами и не может быть оперативно проверена пользователями.
Логически непротиворечивый способ картографического отображения распределения вида возможен при картографировании в крупном масштабе. При этом неоднородность распределения того или иного вида можно охарактеризовать классическим для таких явлений способом - предварительно разделив все пространство на наименьшие пространственные единицы рассмотрения (Харвей,1974). Для каждой наименьшей единицы дается единая
характеристика плотности вида или его численности в ней. Основной особенностью всех зоологических карт является то, что численные характеристики пространственных выделов приходится моделировать (Чельцов-Бебутов, 1976; Тупикова, 1969; Тупикова, Комарова, 1979), поскольку эмпирическими данными в лучшем случае обеспечено не более 0,1% площади.
Л
Известны лишь единичные малые участки (площадью не более 230 км ) для которых такая обеспеченность составляет около 10%. Модельные количественные характеристики являются производными эмпирических данных, а репрезентативность модельных показателей характеризуется на основе статистических параметров, рассчитанных только на эмпирических данных. Легенда этой карты представима в виде шкалы. Интервалы шкалы выбираются таким образом, что бы они не были меньше доверительных интервалов. Этот подход отработан для практических целей, а его сущность и результаты реализации неоднократно публиковались (Юдкин, 2004, 2007, 2009).
Полученные крупномасштабные карты иллюстрируют чрезвычайную сложность и мозаичность распределения. Поэтому простая генерализация для построения карт более мелкого масштаба сталкивается с трудностями выделения каких-либо площадей с определенным уровнем плотности. Вторая, более существенная проблема для генерализации, - это малочисленность крупномасштабных карт, основанных на грид-структуре, поскольку создание подобных карт чрезвычайно трудоемкое и затратное.
В настоящее время более реальным может быть моделирование неоднородности распределения животных непосредственно в среднем или мелком масштабе. Такое моделирование возможно проводить на основе выборочных эмпирических данных, концепции экологической ниши и с использованием материалов дистанционного зондирования земли. К настоящему времени имеются исследования на обширном количественном материале, в результате которых созданы формализованные представления о параметрах экологической ниши, их маркерах и созданы математические модели, описывающие зависимость плотности птиц от совокупного проявления факторов, формирующих параметры ниши (Юдкин, 2000, 2002, 2009).
Этот подход реализован для построения карт распределения птиц на территории Западно-Сибирской равнины (оптимальный масштаб 1:10 000 000). Для математико-картографического моделирования в качестве выборочных эмпирических данных использованы результаты учетов птиц, проведенных в 1020 территориальных выделах в разные годы в разных районах Равнины. Пространственная информация о соответствии условий экологической нише получена при анализе космических снимков. В частности информация о двух из наиболее значимых факторов - увлажненности и обводнённости - получена со снимков разрешения 250 м, сделанных в июле по каналу 0,7-0,9 мкм (Тегга-Modis). Данные о лесопокрытой площади, о характере сочетания участков, занятых древостоями, с открытыми пространствами, а также о значительных площадях с обширными тростниковыми займищами и зарослями кустарников, получены с космических снимков такого же разрешения, но сделанных в ноябре и декабре. Более детальный анализ отдельных участков Западно-Сибирской
равнины выполнен по снимкам Landsat разрешением 10-15 м, снятым в те же фенологические периоды. Данные о проявлении широтно-климатического фактора заимствованы из Климатического атласа СССР [1966].
Учитывая чрезвычайную сложность явления - неоднородности распределения вида - для его пространственной характеристики на карте отображаются 3 параметра: тип распределения, актуальная плотность вида и его плотностный потенциал. Для карты используются представления о распределении трех типов: сплошное, пятнистое и спорадичное (Пианка, 1981). Под сплошным понимается распределение, при котором вид обнаружится более, чем на трети участков, площадью 5 км2, при условии случайного выбора таких участков в пределах изображенного контура. Пятнистое распределение предполагает закономерное чередование таких по величине участков, заселенных видом, с 5-10 участками, где вид не обнаружится (также при случайном выборе таких участков в пределах обозначенных контуров). Спорадичное распределение характеризуется тем, что на подавляющей части площади вид, как правило, не встречается, но вероятность, хоть и незначительная, встретить отдельных особей или локальные группировки все же существует.
Первые два типа отображаются способом картограммы. Первый из этих типов обозначен «теплыми» цветами спектра, второй - «холодными». Приведенные для них плотностные характеристики, которые представлены в виде доверительных интервалов при 95% уровне значимости, являются результатом расчета по всем имеющимся эмпирическим данным, подпадающим под соответствующие типы распределения. Доверительный интервал в данном случае является и статистической характеристикой репрезентативности модельных значений плотности вида. Третий тип - спорадичное распределение, отображен способом качественного фона. Ему удобнее задавать белый цвет.
Основные пространственные тенденции плотностного потенциала вида обозначены способом изолиний. Числа, изображенные на линиях, означают возможность максимального обилия на самых благоприятных участках (независимо от типа распределения). Все количественные характеристики на картах приводятся из расчета на условный квадрат площадью 5 км2.
Легенда представима в виде трех шкал. Первая, идеализированная, дается для характеристики плотностного потенциала. Две другие, для характеристики плотности при сплошном и пятнистом типах распределения. Интервалы этих двух шкал основаны на расчетах доверительных интервалов эмпирических данных, полученных на пространствах, подпадающих под характеристики данного типа распределения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Пианка Э. Эволюционная экология: Пер. с англ./Перевод Гилярова А.М., Матвеева В.Ф. [Текст] / Э. Пианка; - М.: Мир, 1981. -400 с.
2. Тупикова Н.В. Зоологическое картографирование [Текст] / Н.В. Тупикова. М.: Изд-во МГУ, 1969. - 249 с.
3. Тупикова Н.В., Комарова Л.В. Принципы и методы зоологического картографирования [Текст] / Н. В. Тупикова. М.: Изд-во МГУ, 1979. - 190 с.
4. Харвей Д. Научное объяснение в географии [Текст] / Д. Харвей. — М.: Прогресс, 1974. — 502 а
5. Чельцов-Бебутов А.М. Зоогеографическое картографирование: основные принципы и положения [Текст] / А. М. Чельцов-Бебутов // Вестник МГУ Сер. География. - 1976. - № 2. - С. 50-56.
6. Юдкин В.А. Некоторые особенности картографирования
биологических объектов при создании мониторинговых ГИС [Текст] / В. А. Юдкин // Интеркарто/ИнтерГИС-10: устойчивое развитие территорий:
геоинформационное обеспечение и практический опыт. Материалы Международной конференции, Владивосток, Чаньчунь (КНР), 12-19 июля 2004 г. - Владивосток-Чаньчунь, 2004. -570-574 с.
7. Юдкин В.А. Опыт математико-картографического моделирования распределения птиц [Текст] / В. А. Юдкин // Вычислительные технологии. Том 12, Специальный выпуск 1, 2007, с. 153 - 167.
8. Юдкин В.А. Экологические аспекты географии птиц Северной Евразии [Текст] / В.А. Юдкин - Новосибирск: Наука, 2009. - 408 с., [1,8] л. вкл.
© В.А. Юдкин, 2011
