УРОВНИ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЕКТИВНОГО ПОКРЫТИЯ ПРИ ПОМОЩИ РАДИАЛЬНЫХ ЛИНИЙ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ И РАДИАЛЬНЫХ ЛИНИЙ ТОЧЕК Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Г. Н. Бузук

УРОВНИ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЕКТИВНОГО ПОКРЫТИЯ ПРИ ПОМОЩИ РАДИАЛЬНЫХ ЛИНИЙ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ И РАДИАЛЬНЫХ ЛИНИЙ ТОЧЕК

Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет

С помощью компьютерного моделирования проведена оценка точности определения проективного покрытия на учетных площадках при использовании радиальных линий пересечения и радиальных линий точек на моделях с проективным покрытием в диапазоне 5—95%. Показана возможность определения проективного покрытия растений с приемлемой для ресурсоведения точностью в пределах 10—15%.

Ключевые слова: проективное покрытие, учетные площадки, радиальные линии пересечения, радиальные линии точек, лекарственные растения.

ВВЕДЕНИЕ

При определении проективного покрытия применяются площадочные (метод учетных площадок) и бесплощадочные (метод линий пересечения и линий точек) способы.

При площадочном способе в пределах пробной площади (1111) закладывают учетные площадки (УП), располагаемые регулярно или случайно, с последующим определением на них проективного покрытия визуально или с помощью квадрат-сетки

[1-3].

При бесплощадочном способе определяют долю длины линий или числа точек на линиях, заложенных в пределах УП или 1111, пересекающих проекцию исследуемого объекта [4-10].

Оба способа дают сопоставимые результаты, однако различаются трудоемкостью [7].

Нами предложен способ определения проективного покрытия бесплощадочным способом при радиальном расположении линий пересечения и линий точек.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для проверки возможностей и точности учета проективного покрытия использовали компьютерное моделирование в программе Imagej и МайаЬ.

В среде Imagej (http://rsbweb.nih.gov/ ]) были созданы черно-белые изображения зарослей растений с размером матрицы 1000х1000 пикселей и наполненностью объектами (растительностью) на 5-95% с помощью модифицированного нами макроса Imagej DrawRandomDots, который допускает соприкосновение и даже частичное наложение случайным образом расположенных объектов различного размера и формы (рисунок 1).

•Г : « . ^ ' * ♦ * N 'О л . • * 1 • ' *

.у • V : - . ■ * ^ л

Рисунок 1 - Пример модели проективного покрытия с нанесенной сеткой из 8 радиусов (угол между радиусами составляет 45°)

На полученные изображения с помощью разработанных нами макросов AzimuthalProfileLine и Azimuthal-ProfilePoint программы Imagej наносили сеть из радиусов, выходящих из центра УП. В пределах каждого радиуса подсчитывали число черных (растительных) пикселей на протяжении всего радиуса (радиальный метод линий) или лишь в равномерно отстоящих друг от друга точках (радиальный метод линий точек). Проективное покрытие для каждого радиуса рассчитывали по формуле (1):

РР% = ^>100,

(1)

где РР% - проективное покрытие, в %;

s - длина радиуса, пикселей;

sp - число растительных пикселей.

Затем рассчитывали среднее проективное покрытие по всем радиусам для всей УП или ПП.

Ошибку определения (RMSE) рассчитывали по формуле (2) [11]:

(2)

где RMSE - средняя квадратичная ошибка определения;

у. - фактическое значение; ука1 . - найденное значение, в %; N - число пар значений (14).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Полученные данные по определению проективного покрытия на моделях растительного покрова при использовании круглых учетных площадок и радиальном расположении линий пересечения представлены на рисунке 2.

Средняя квадратичная ошибка определения (RMSE) составляет 4,7%, что свидетельствует о достаточно высокой точности (приемлемой точностью в ресурсоведении считается точность в пределах 10-15% [2]).

При переходе от радиальных линий пересечения к радиальным линиям точек точность (RMSE) определения проективного покрытия несколько снижается и составляет для линий из 10 точек - 7,96% (рисунок 3), а для линий из 25 точек -5,01% (рисунок 4). Заметим, кстати, что в последнем случае величина RMSE с 25 точками на радиусе довольно близка к полученной нами ранее при использовании линий пересечения - 4,7% (рисунок 2).

Положительным моментом перехода от линий пересечения к линиям точек является снижение трудоемкости, поскольку имеет место лишь фиксирование присутствия органов или частей исследуемых растительных объектов в равномерно отстоящих друг от друга точках вдоль радиуса.

Зависимость между RMSE и числом точек на радиусе, представленная на рисунке 5, показывает, что погрешность определения существенно уменьшается

Рисунок 2 - Проективное покрытие фактическое и по радиальным линиям пересечения

Рисунок 3 - Проективное покрытие фактическое и по радиальным линиям точек (п = 10)

Рисунок 4 - Проективное покрытие фактическое и по радиальным линиям точек (n = 25)

по мере увеличения числа точек на радиусе до 25, затем стабилизируется примерно на уровне RMSE, полученном при использовании радиальных линий пересечения (рисунок 2). В нашем случае это 4,7%. Подобные результаты были получены нами ранее при параллельном расположении линий пересечения и линий точек [11].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенная оценка точности определения проективного покрытия при использовании радиальных линий пересечения и радиальных линий точек на фоне вариабельности проективного покрытия выявила возможность его использования для определения проективного покрытия.

Данный способ одинаково подходит как для определения проективного покрытия на учетных площадках, площадь которых редко превышает 1м2, так и для пробной площади в целом, размеры которой могут составлять 100 м2 и более.

SUMMARY

G. N. Buzuk LEVELS OF ACCURACY OF DETERMINATION OF THE PROJECTIVE COVER

WITH THE HELP OF RADIAL LINES CROSSING AND RADIAL LINES POINTS

Using computer simulation the accuracy of determination of the projective cover at the posting sites using radial lines crossing and radial lines points on models with a projective surface in the range 5-95% was evaluated.

Рисунок 5 - Зависимость RMSE от числа точек на радиусе

The possibility of determining the projective cover plants with appropriate resources for accuracy within 10-15% was shown.

Keywords: projective cover, the quadrate plot, radial lines crossing, radial lines points, medicinal plants.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ярошенко, П. Д. Геоботаника / П. Д. Ярошенко. - М.: Просвещение, 1969. - 200 c.

2. Буданцев, А. Л. Ресурсоведение лекарственных растений: Метод. пособие к произв. практике для студентов фармацевт. факульт. / А. Л. Буданцев, Н. П. Харитонова. - М-во здравоохранения Рос. Федерации, С.-Петерб. гос. хим.-фармацевт. акад., СПб, 1999. - 56 c.

3. Методы изучения лесных сообществ / Е. Н. Андреева [и др.]. - СПб. НИИХи-мии СПбГУ, 2002. - 240 c.

4. Sampling Vegetation Attributes. Interagency Technical Reference Bureau of Land Management National Business Center. -Denver, Colorado, 1999. - 164 p.

5. Comparison of three vegetation monitoring methods: Their relative utility for ecological assessment and monitoring / H. Godi-nez-Alvarez [et al.] // Ecological Indicators. - 2009. - Vol. 9. - P. 1001-1008.

6. Assessing the power of the point-line transect to monitor changes in plant basal cover / W. W. Brady [et al.] // J. Range Manage. - 1995. - Vol. 48. - P. 187-190.

7. Floyd, D. A. A comparison of three methods for estimating plant cover / D. A. Floyd, J. E. Anderson // J. Ecol. - 1987. - Vol. 75. - P. 221-228.

8. Monitoring Manual for Grassland,

Shrubland and Savanna Ecosystems. Vol. 1-2 / J. E. Herrick [et al.] / USDA - ARS Jornada Experimental Range Las Cruces, New Mexico. - 2005. - 237 p.

9. Mitchel, W. A. Point sampling: Section 6.2.1., U.S. Army Corps of Engineers Wildlife Resources Management Manual / W. A. Mitchel, G. Hughes // Technical Report EL-95-25, U. S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS. -1995. - 38 p.

10. A Laser Point Frame to Measure Cover / L. K. Van Amburg [et al.] // Rangeland Ecol. Manage. - 2005. - Vol. 58. - P. 557-560.

11. Бузук, Г. Н. Уровни точности учета проективного покрытия при использова-

нии линий точек (line point method) и линий пересечения (line intercept method) / Г. Н. Бузук // Вестник фармации. - 2013. -№ 4. - С. 12-17.

Адрес для корреспонденции:

210023, Республика Беларусь, г. Витебск, пр. Фрунзе, 27, УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет», кафедра фармакогнозии c курсом ФПК и ПК, тел. раб.: 8(0212) 37-09-29, Бузук Г. Н.

Поступила 26.01.2015 г.

Н. А. Кузьмичева1, Ю. А. Кузьмичев2

ХАРАКТЕР ЗАВИСИМОСТИ СОДЕРЖАНИЯ ФЛАВОНОИДОВ В РАСТЕНИЯХ ОТ ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНОПОПУЛЯЦИИ В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ РЯДУ

1Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет 2Военно-космическая академия имени А. Ф. Можайского, г. Санкт-Петербург

Предложены математические функции, аппроксимирующие обнаруженную ранее М-образную зависимость содержания флавоноидов в листьях растений от положения ценопопуляции в экологическом ряду на естественных склонах. Для полного экологического ряда она может быть представлена суммой двух функций Гаусса с разными значениями ее параметров. Для фрагментов экологического ряда допустимо использовать полиномиальные функции 3—5 порядка.

Ключевые слова: экологический ряд, флавоноиды, функция Гаусса, полиномиальные функции.

ВВЕДЕНИЕ

Содержание веществ вторичного синтеза в растениях одного вида может значительно различаться. Это обусловлено как генетическими, так и экологическими факторами [1]. Традиционно для изучения влияния факторов сравнительному анализу подвергают образцы каких-либо органов растений, заготовленные в двух-трех местообитаниях, различающихся интенсивностью, как правило, не только изучаемого фактора. На наш взгляд, этого явно недостаточно, чтобы оценить уровень изменчивости химического состава растений, разработать научно обоснованные рекомендации по сбору лекарственного растительного сырья и учитывать их при

заготовке в промышленных масштабах для получения сырья высокого качества [2-5].

Экологические факторы в природных условиях действуют не изолированно друг от друга, а в виде сложного комплекса. Это в значительной степени затрудняет исследования влияния отдельных факторов на процессы жизнедеятельности в живых организмах, поскольку очень трудно найти в природе такой экологический ряд, где нарастал бы только один экологический фактор при неизменных других. Однако довольно часто можно выделить экологические ряды фитоценозов, располагающихся на естественных склонах в определенном порядке, соответствующем толерантности видов к ключевому фактору - влажности почвы. На склоне