Помощь студентам в учебе
Создание карт растительности по материалам дистанционного зондирования
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. КАРТОГРАФИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ И КАРТОГРАФИЧЕСКОГО ФОНДА 5
1.1 Карты растительности - один из видов карт природы. Общие методологические
принципы 5
1.2 Содержание и легенда карт растительности. История картографирования 17
1.3. Использование данных дистанционного зондирования Земли при картографировании растительности 28
ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕРРИТОРИИ
ИССЛЕДОВАНИЯ. РАСТИТЕЛЬНОСТЬ КАК ОБЪЕКТ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ, НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ И КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ 39
ГЛАВА 3. СОЗДАНИЕ ВИЗУАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ НА ПРИМЕРЕ ТЕРРИТОРИЙ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ,
СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ И НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
ЛИТЕРАТУРА 73
ПРИЛОЖЕНИЯ 78
ГЛАВА 1. КАРТОГРАФИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ И КАРТОГРАФИЧЕСКОГО ФОНДА 5
1.1 Карты растительности - один из видов карт природы. Общие методологические
принципы 5
1.2 Содержание и легенда карт растительности. История картографирования 17
1.3. Использование данных дистанционного зондирования Земли при картографировании растительности 28
ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕРРИТОРИИ
ИССЛЕДОВАНИЯ. РАСТИТЕЛЬНОСТЬ КАК ОБЪЕКТ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ, НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ И КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ 39
ГЛАВА 3. СОЗДАНИЕ ВИЗУАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ НА ПРИМЕРЕ ТЕРРИТОРИЙ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ,
СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ И НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
ЛИТЕРАТУРА 73
ПРИЛОЖЕНИЯ 78
В настоящее время картографирование как создание образно-знаковой модели действительности основано на использовании интеграции картографии, методов дистанционного зондирования и современных геоинформационных технологий (Лурье, 2008). Для специалистов наук о Земле данные методы и технологии являются достоверным средством получения пространственно-временной информации,
эффективным инструментом моделирования и познания окружающей действительности.
Картографирование растительности, являясь видом природного картографирования, предназначено для создания визуальных моделей растительного покрова, позволяющих оценить состояние биологических природных ресурсов, наблюдать изменения растительного покрова под влиянием антропогенных и естественных факторов во времени, анализировать рациональность использования лесных и сельскохозяйственных ресурсов в экономическом отношении, а также использовать для регионального планирования территории. При этом необходимо учитывать особенность создания карт растительности, так как, например составление социально-экономических карт может основываться на статистических данных, но составление карт природы, в особенности карт растительности, преимущественно использует сложный методологический аппарат обработки данных дистанционного зондирования (Artemeva et al., 2019).
С каждым годом методы дистанционного зондирования Земли всё прочнее внедряются в изучение и картографирование растительного покрова, так как они имеют возможность исследовать объекты или явления на расстоянии, особенно в труднодоступных местах. Исходя из этих возможностей, применение данных методов становится всё более востребованным. Тема научно-исследовательской работы представляет теоретический и практический интерес, потому что развитие методов дистанционного зондирования и появление новых сведений в этой области позволяет по- новому подходить к созданию карт растительности, которые неравномерно покрывают не только территорию Российской Федерации, но и мира.
Объект исследования - карты растительности.
Предмет исследования - методы дистанционного зондирования Земли.
Цель работы заключается в создании карт растительности по материалам дистанционного зондирования для территорий, имеющих различные физико-географические условия.
Для достижения поставленной цели в процессе научно-исследовательской работы были решены задачи:
• Описать общие методологические принципы создания и классификации карт растительности;
• Определить основное содержание и построение легенд карт растительности;
• Рассмотреть историю картографирования растительности;
• Проанализировать методы дистанционного зондирования в отношении создания карт растительности;
• Изучить физико-географические условия картографируемых территорий;
• Разработать технологическую цепочку создания карт растительности по материалам дистанционного зондирования;
• Создать карты по описанной методике.
Научная значимость работы: разработана универсальная технологическая цепочка создания карт растительности от получения открытых космических снимков до готового картографического продукта, применимая для разных типов природных территорий.
Практическая значимость работы: карты растительности, полученные в результате апробации разработанной технологической цепочки, применимы для использования, как в научной, так и практической деятельности человека и общества.
В качестве основного программного продукта для реализации данной работы было выбрано открытое программное обеспечение QGIS версии 3.8 и лицензионное ArcGIS версии 10.5 от компании ESRI. В качестве исходных материалов дистанционного зондирования использовались открытые данные Геологической службы США (USGS). Источником пространственной информацией являлись данные порталов GIS-LAB (gis- lab.info) и GisGEO (gisgeo.org). В качестве источников справочной информации использовались: книги и научные журналы предметной области, научные статьи и работы прошлых лет, научная электронная библиотека им. М. Горького, картографические архивы кафедры, а также источники сети Интернет.
эффективным инструментом моделирования и познания окружающей действительности.
Картографирование растительности, являясь видом природного картографирования, предназначено для создания визуальных моделей растительного покрова, позволяющих оценить состояние биологических природных ресурсов, наблюдать изменения растительного покрова под влиянием антропогенных и естественных факторов во времени, анализировать рациональность использования лесных и сельскохозяйственных ресурсов в экономическом отношении, а также использовать для регионального планирования территории. При этом необходимо учитывать особенность создания карт растительности, так как, например составление социально-экономических карт может основываться на статистических данных, но составление карт природы, в особенности карт растительности, преимущественно использует сложный методологический аппарат обработки данных дистанционного зондирования (Artemeva et al., 2019).
С каждым годом методы дистанционного зондирования Земли всё прочнее внедряются в изучение и картографирование растительного покрова, так как они имеют возможность исследовать объекты или явления на расстоянии, особенно в труднодоступных местах. Исходя из этих возможностей, применение данных методов становится всё более востребованным. Тема научно-исследовательской работы представляет теоретический и практический интерес, потому что развитие методов дистанционного зондирования и появление новых сведений в этой области позволяет по- новому подходить к созданию карт растительности, которые неравномерно покрывают не только территорию Российской Федерации, но и мира.
Объект исследования - карты растительности.
Предмет исследования - методы дистанционного зондирования Земли.
Цель работы заключается в создании карт растительности по материалам дистанционного зондирования для территорий, имеющих различные физико-географические условия.
Для достижения поставленной цели в процессе научно-исследовательской работы были решены задачи:
• Описать общие методологические принципы создания и классификации карт растительности;
• Определить основное содержание и построение легенд карт растительности;
• Рассмотреть историю картографирования растительности;
• Проанализировать методы дистанционного зондирования в отношении создания карт растительности;
• Изучить физико-географические условия картографируемых территорий;
• Разработать технологическую цепочку создания карт растительности по материалам дистанционного зондирования;
• Создать карты по описанной методике.
Научная значимость работы: разработана универсальная технологическая цепочка создания карт растительности от получения открытых космических снимков до готового картографического продукта, применимая для разных типов природных территорий.
Практическая значимость работы: карты растительности, полученные в результате апробации разработанной технологической цепочки, применимы для использования, как в научной, так и практической деятельности человека и общества.
В качестве основного программного продукта для реализации данной работы было выбрано открытое программное обеспечение QGIS версии 3.8 и лицензионное ArcGIS версии 10.5 от компании ESRI. В качестве исходных материалов дистанционного зондирования использовались открытые данные Геологической службы США (USGS). Источником пространственной информацией являлись данные порталов GIS-LAB (gis- lab.info) и GisGEO (gisgeo.org). В качестве источников справочной информации использовались: книги и научные журналы предметной области, научные статьи и работы прошлых лет, научная электронная библиотека им. М. Горького, картографические архивы кафедры, а также источники сети Интернет.
Методы дистанционного зондирования - это современные технологии для изучения территорий, анализа природных объектов, моделирования и прогнозирования явлений, которые может применять любой пользователь, имеющий знания в естественнонаучной сфере, для решения своих задач путём использования открытых материалов дистанционного зондирования.
В ходе выполнения научно-исследовательской работы была достигнута поставленная цель - созданы карты растительности по материалам дистанционного зондирования на территорию Кабардино-Балкарской республики, Ставропольского края, Нижегородской области, которые характеризуются разными условиями произрастания растительности, зависящими от климатических, почвенных и орографических факторов.
Для реализации задуманного были выполнены сопутствующие задачи: от изучения теоретических основ картографирования растительности и методов дистанционного зондирования до разработки универсальной технологической цепочки создания карт растительности и апробации данной методики.
Ключевым моментом данной работы стала разработка и описание методики создания карт растительности, в особенности уделено большое внимание обработке космических снимков и получению классифицированного изображения методом обучаемой классификации.
Хочется отметить, что данная методика универсальна и применима для создания абсолютно разномасштабных типов карт растительности: от обзорных типологических до мелкомасштабных специализированных, например, карт использования
сельскохозяйственных угодий.
При этом на примере картографируемых территорий выяснилось, что физикогеографические особенности каждой напрямую влияют на используемую при обработке комбинацию каналов, а также количество возможных классов обучения. Кроме того, масштаб составляемой карты зависит от пространственного разрешения исходного снимка. Исходя из всего этого, необходимо проводить анализ территории и подбор исходных данных на начальном этапе создания карты.
Созданные карты представляют методическую информацию не только о растительности, но и о сельскохозяйственных землях и урбанизированных территориях, что позволяет их применять для оценки экологического состояния земель и условий землепользования, планирования развития территории субъектов исполнительными органами государственной власти, учёта и использования сельскохозяйственных земель, мониторинга состояния окружающей среды.
Благодаря огромным архивам снимков можно анализировать динамику развития растительности территорий по всему миру, используя снимки разных временных периодов, в том числе оценить последствия пожаров, нелегальной вырубки лесов и нерационального использования территорий.
В качестве перспективного применения данной методики представляется создание атласа эколого-экономической направленности, целью которого станет обзорное картографирование территории Российской Федерации в масштабе 1 : 1 500 000 для обновления данных о растительности, нарушенных и урбанизированных территориях, сельскохозяйственных землях, создания карт на территории ранее не покрывающихся картами растительности, разработка новейшей универсальной легенды.
Данная методика, основанная на использовании открытых данных дистанционного зондирования, несёт положительный экономический, социальный и отраслевой эффект как при управлении конкретными субъектами России, так и при планировании территориального менеджмента целой страны, в частности - Российской Федерации.
В ходе выполнения научно-исследовательской работы была достигнута поставленная цель - созданы карты растительности по материалам дистанционного зондирования на территорию Кабардино-Балкарской республики, Ставропольского края, Нижегородской области, которые характеризуются разными условиями произрастания растительности, зависящими от климатических, почвенных и орографических факторов.
Для реализации задуманного были выполнены сопутствующие задачи: от изучения теоретических основ картографирования растительности и методов дистанционного зондирования до разработки универсальной технологической цепочки создания карт растительности и апробации данной методики.
Ключевым моментом данной работы стала разработка и описание методики создания карт растительности, в особенности уделено большое внимание обработке космических снимков и получению классифицированного изображения методом обучаемой классификации.
Хочется отметить, что данная методика универсальна и применима для создания абсолютно разномасштабных типов карт растительности: от обзорных типологических до мелкомасштабных специализированных, например, карт использования
сельскохозяйственных угодий.
При этом на примере картографируемых территорий выяснилось, что физикогеографические особенности каждой напрямую влияют на используемую при обработке комбинацию каналов, а также количество возможных классов обучения. Кроме того, масштаб составляемой карты зависит от пространственного разрешения исходного снимка. Исходя из всего этого, необходимо проводить анализ территории и подбор исходных данных на начальном этапе создания карты.
Созданные карты представляют методическую информацию не только о растительности, но и о сельскохозяйственных землях и урбанизированных территориях, что позволяет их применять для оценки экологического состояния земель и условий землепользования, планирования развития территории субъектов исполнительными органами государственной власти, учёта и использования сельскохозяйственных земель, мониторинга состояния окружающей среды.
Благодаря огромным архивам снимков можно анализировать динамику развития растительности территорий по всему миру, используя снимки разных временных периодов, в том числе оценить последствия пожаров, нелегальной вырубки лесов и нерационального использования территорий.
В качестве перспективного применения данной методики представляется создание атласа эколого-экономической направленности, целью которого станет обзорное картографирование территории Российской Федерации в масштабе 1 : 1 500 000 для обновления данных о растительности, нарушенных и урбанизированных территориях, сельскохозяйственных землях, создания карт на территории ранее не покрывающихся картами растительности, разработка новейшей универсальной легенды.
Данная методика, основанная на использовании открытых данных дистанционного зондирования, несёт положительный экономический, социальный и отраслевой эффект как при управлении конкретными субъектами России, так и при планировании территориального менеджмента целой страны, в частности - Российской Федерации.
Выдержки из бакалаврской работы – Создание карт растительности по материалам дистанционного зондирования
Содержание бакалаврской работы – Создание карт растительности по материалам дистанционного зондирования