🔍 Поиск готовых работ

🔍 Поиск работ

Анализ динамики растительного покрова Красноярской котловины с применением ГИС-технологий

Работа №22663

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

экология и природопользование

Объем работы87
Год сдачи2016
Стоимость4900 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
783
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


введение
1 Теоретические основы использования ГИС-технологий 8
2 Физико-географическая характеристика региона 11
2.1 Географическое положение территории Красноярской котловины 11
2.2 Геологическое строение и рельеф 12
2.3 Климат 15
2.4 Гидрографическая сеть 19
2.5 Почвенный покров Красноярской котловины 23
2.6 Растительный покров Красноярской котловины 26
3 Методика исследования 37
3.1 Создание цифровых карт территории Красноярской котловины 37
3.1.1 Исходные данные 37
3.1.2 Создание слоя «границы» территории Красноярской котловины.. 49
3.2 Обучающая выборка на основе данных снимка Landsat 51
3.2.1 Методы геоинформационного анализа 51
3.2.2 Методы классификации растительного покрова по космическим
снимкам 56
3.3 Спутниковые системы и программное обеспечение, используемое для
анализа данных 66
3.3.1 Ведущие спутниковые системы 66
3.3.2 Программное обеспечение, используемое для анализа данных...69
4 Результаты геоинформационного анализа 85
Выводы 90
Список использованных источников 92

Актуальность работы связана с тем, что в районе Красноярской котловины активно ведётся заготовка леса. Крупные, оснащенные современной техникой леспромхозы и частные компании ежегодно заготавливают миллионы кубических метров древесины. Необходимо наблюдать за изменением запасов древесины, используя как наземные данные непосредственных наблюдений, так и данные дистанционного зондирования.
В настоящее время лесное хозяйство без новых информационных технологий невозможно представить. Современные методы обработки данных применяются при анализе динамики состава растительного покрова. ГИС и GPS-технологии стали неотъемлемыми инструментами для устойчивого управления лесами. Первые концепции по информатизации лесного хозяйства появились в конце 60-х годов. Лесное хозяйство и таксация леса не остались в стороне, и на данный момент они заняли прочные позиции в данной области. ГИС и GPS-технологии существенно ускоряют изыскательские работы, обработку полевых материалов, создание картографических и тематических материалов [35].
Одно из определений ГИС звучит следующим образом: географическая информационная система (ГИС) определяется как программно-аппаратный комплекс, способный вводить, хранить, обновлять, манипулировать, анализировать и выводить все виды географически привязанной информации.
Как в мировой, так и в отечественной практике, ГИС широко используются именно для подготовки карт к изданию [9].
Наряду с накоплением огромного количества пространственно распределенных данных, стала более заметна тенденция по решению задач, связанных с аналитической их обработкой. В связи с этим возникает необходимость разрабатывать методы и модели, с помощью которых мог бы быть выполнен анализ.
ГИС-технологии применяют новые подходы для определения растительного покрова. При решении задач в ГИС, связанных с анализом динамики площадей и их характеристик, появляется временная характеристика. ГИС может выполнять операции над пространственно размещенными данными, следить за изменениями во времени. На сегодняшний день это направление является перспективным и актуальным в применении к лесному хозяйству, но такого рода исследований выполнено очень мало. Основной причиной является трудоемкость в сборе и обработке лесотаксационных материалов для создания ГИС-системы. При наличии этих данных с помощью современных методов и моделей анализа, учитывающих динамику таксационных показателей насаждений и воздействие хозяйственных мероприятий, можно прогнозировать динамику лесного фонда [35].
Исследования динамики лесов необходимы для разработки системы мониторинга лесных экосистем, методов моделирования процессов роста отдельных деревьев. Изучение лесообразовательного процесса позволит объективнее регулировать состав насаждений, оперативно проводить рубки ухода в лесах.
Данная магистерская работа направлена на исследование динамики растительного покрова на территории Красноярской котловины и учета лесных ресурсов с применением ГИС-технологий.
Цель работы: используя ГИС-технологии определить тип растительного покрова с выделением пород на территории Красноярской котловины по состоянию на 2014 год и провести анализ изменения растительного покрова с 1990 года по 2014 год.
Основные задачи исследования:
1. Изучить породный состав растительного покрова Красноярской котловины на основе анализа литературных источников и использования космоснимков Landsat.
2. Использовать методы зональной статистики (метод расчёта таблицы сопряженности площадей), методы пространственного анализа (метод минимального расстояния и метод наращивания областей) для классификации космоснимков.
3. Создать цифровые карты «Распределения динамики видового состава древесных пород Красноярской котловины 1990, 2009 и 2014 годов» на основе таксационных данных карты лесов СССР 1990 г, космоснимка Landsat 2009 г. и карты TerraNorte RLC 2014 г.
4. Проанализировать динамику растительного покрова на территории Красноярской котловины.
Объект исследования: территория Красноярской котловины.
Предмет исследования: изменения растительного покрова на территории котловины на основе ГИС-технологий
Методы исследования: литературно-аналитический, статистический, метод геоинформационного анализа, метод зональной статистики (расчёт таблицы сопряженности площадей), метод пространственного анализа (обучающая классификация способом минимального расстояния).
Теоретические положения и результаты диссертационного исследования частично опубликованы в сборнике Экология Южной Сибири и сопредельных территорий. Выпуск 17. Т.1 - Абакан: Изд-во ФГБОУ ВПО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова», 2013. - С.138.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

Используя ГИС-технологии были выделены территории занимаемые различными древесными породами, произрастающими на территории Красноярской котловины по состоянию на 1990, 2009 и 2014 годы.
На основе использования метода обучающей классификации и расчёта таблиц сопряженности площадей были созданы карты «Распределения динамики видового состава древесных пород Красноярской котловины 1990, 2009 и 2014 годов.
Установлено, что в 1990 году преобладала пихта, которая составляла 12,77 % (256,18 кв.км.) от всей площади котловины (основная концентрация в бассейне реки Тартат, район Куйсумских гор Восточного Саяна), осина (140,17 кв.км) и берёза (139,95 кв.км.). В малых количествах содержалась ель (1,12 кв.км.). Не покрытая территория лесом составляет 1385, 66 кв.км.
В 2009 году преобладала берёза, которая составляла 7,64 % от всей площади котловины (основная концентрация в районе Торгшинского хребта в нижнем течении р.Базаиха, среднее течение долины р.Есауловка), ель и пихта составляла 6,51 %, осина 3,02 % от всей площади котловины, а сосна 2,9%. Не покрытая территория лесом составляет 1603,45 кв.км. (73,93 %), которую составляют вырубки, гари, пашни, реки и болота.
В 2014 году берёза составила 7,53 % от всей площади котловины, лиственница составила 9,96 % от всей площади котловины.
Анализ полученных данных показал, что на территории Красноярской котловины с 1990 года по 2014 год содержание сосны уменьшилось на 46,94 кв.км., содержание ели увеличилось на 4,02 кв.км., содержание пихты уменьшилось на 160,29 кв.км., содержание осины уменьшилось на 83,26 кв.км. С 1990 года по 2009 год наблюдается увеличение количественного содержания берёзы на 13,24 кв.км., но с 2009 года по 2014 год содержание берёзы уменьшилось на 2,21 кв.км. в целом, содержание берёзы с 1990 года по 2014 год увеличилось на 11,03 кв.км.
Наблюдается увеличение не покрытой лесом территории с 1990 года по 2009 год на 97,5 кв.км, но с 2009 года по 2014 год не покрытой лесом территории стало меньше на 22,07 кв.км.
По сравнению с 1990 годом на территории Красноярской котловины по состоянию на 2014 год заметно уменьшилось содержание древесных пород: пихта (бассейн реки Тартат, район Куйсумских гор Восточного Саяна), осина (район Посёлка Элита и его окрестности), и сосна (среднее течение долины р.Берёзовка). Увеличилось содержание берёзы (район Торгшинского хребта в нижнем течении р.Базаиха, среднее течение долины р.Есауловка) и ель (район Куйсумских гор Восточного Саяна).
Растительный покров территории Красноярской котловины по состоянию на 2014 год заметно ухудшился относительно 1990 года. Много вырубок, пожаров. Значительно уменьшилось количество запасов пихты, осины и сосны.
Несмотря на то, что в целом, выявлена динамика снижения хвойных древесных пород в составе растительного покрова Красноярской котловины, одновременно отмечается положительная динамика увеличения площадей занятых березой за счет достижения подроста взрослого состояния и доминирования березового древостоя (район Куйсумских гор Восточного Саяна).



1. Алисов, Б.П. Климатические области и районы СССР / Б.П. Алисов. - М.: Геграфиз,1947. - 211 с.
2. Андаников В. Л. Почвенный покров. / В. Л. Андаников // Атлас Красноярского края и республики Хакасия. Новосибирск: Роскартография, 1994. - С. 34-35.
3. Антипова, Е. М. Классификация растительности северных лесостепей Средней Сибири / Ботан. исслед. в Сибири. - Красноярск, 2004. - Вып. 12. - С. 8-13.
4. Барталев, С.А. Спутниковое картографирование растительного покрова России по данным спектрорадиометра MODIS / С.А. Барталев [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2011. - Т. 8, № 4. - С. 285-302.
5. Барталев, С.А. Сравнительный анализ данных спутниковых систем Космос-1939, SPOT и Landsat-TM при изучении бореальных лесов / С.А. Барталев, В.М. Жирин, Д.В. Ершов // Исследование Земли из космоса. -
1995. - № 1. - С.101-114.
6. Белов, А.В. Растительный покров / А.В. Белов // КАТЭК Серия карт. М.: Госгеодезия СССР, 1991. - С. 16.
7. Бондур В. Г. Основы аэрокосмического мониторинга окружающей среды. Курс лекций. - М.: Московский государственный университет геодезии и картографии. - 2008, - 369 с.
8. Введение в дистанционное зондирование [Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://e-lib.gasu.rU/eposobia/gis/7.html
9. Воробьёва А.А. Дистанционное зондирование земли. учеб. пособие /А.А. Воробьёва. - Санкт-Перербург: НИУ, 2012. - 168 с.
10. Гапочка, Г.П. Современные методы исследования спородермы с применением электронного микроскопа: методическое пособие для
студентов -биологов / Г.П. Гапочка, Л.П. Чамара. - Москва: МГУ,1988. - С.24.
11. Громов, Л. В., И.Н. Лобова Красноярский край. В сб. Природные условия Красноярского края, AH СССР, М:1961 с. 5-23.
12. Геоботаническое районирование СССР. Т. 2. - М.: AH СССР, 1947. - Вып. 2. - 150 с.
13. Грушин, Р.В. Геоинформационный анализ материалов дистанционного зондирования при изучении особенностей геологического строения северного крыла Воронежской антеклизы. / Р.В. Грушин. - Москва. 2002. - 134с.
14. Дойхин, Г. П. Карта растительности / Г. П. Дойхин // Aтлас Красноярского края и республики Хакасия. Новосибирск: Роскартография, 1994. - С. 36-37
15. Дулепова, Б. И. Водная растительность / Б.И. Дулепова // Растительность Сибири (Предбайкалье и Забайкалье). - Новосибирск: Наука, 1985. - С. 95-102.
16. Жаринова,Н.Ю. Почвы пойм малых рек Красноярской лесостепи : автореферат дис. ... кандидата биологических наук : 03.02.13 / Жаринова Наталья Юрьевна. - Красноярск, 2011. -17 с.
17. Жарко, В.О. Оценка распознаваемости древесных пород леса на основе спутниковых данных о сезонных изменениях их спектрально - отражательных характеристик / В.О. Жарко, CA. Барталев // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2014. -Т. 11, № 3. - С. 159-170.
18. Жуль, Е.Г. Экологический мониторинг за состоянием электромагнитного загрязнения : на примере Красноярского мегаполиса : автореферат дис. ... кандидата биологических наук : 03.00.16 /Жуль Елена Геннадьевна. - Красноярск, 2009. - 19 с
19. Землеустройство и кадастр [Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://www.ursmu.ru/assets/files
20. Интерпретация комбинаций каналов данных Landsat TM / ETM+ [Электронный ресурс]. - Москва: GIS- Lab. - Режим доступа:http://gis-lab.info/qa/landsat-bandcomb.html.(оформить, проставить)
21. Кашкин В. Б. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений / В. Б. Кашкин, А. И. Сухинин // - М.: Логос. - 2001. - 246 с.
22. Кириллов М. В. Особенности природы окрестностей г. Красноярска (Учеб пособие). - Красноярск, 1971. - 159 с.
23. Круглова Г. А. Климатическая карта / Г. А. Круглова // Атлас Красноярского края и республики Хакасия. Новосибирск: Роскартография, 1994. - С. 26-27.
24. Крупкин П. И. Черноземы Красноярского края. - Красноярск: Изд-во Краснояр. гос. ун-та, 2002. - 332 с.
25. Кисляков, А. Н. Повышение эффективности алгоритмов комплексирования цифровых многоспектральных изображений земной поверхности : диссертация ... кандидата технических наук : 05.12.04 / Кисляков Алексей Николаевич. - Владимир, 2013. - 203 с.
26. Книжников, Ю.Ф. Аэрокосмические методы географических исследований: учеб. для студ. высш. учеб. заведений / Ю.Ф. Книжников, В.И. Кравцова, О.В. Тутубалина. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Москва: Академия, 2011. - 416 с.
27. Куминова, А. В. Растительный покров Хакасии / А.В. Куминова.- Новосибирск: Наука, 1976. - 422 с.
28. Лабутина, И.А. Дешифрирование аэрокосмических снимков: учеб. пособие / И.А. Лабутина. - Москва: Аспект Пресс, 2004. - 184 с.
29. Лабутина, И.А. Практикум по курсу «Дешифрирование аэрокосмических снимков»: учеб. пособие / И.А. Лабутина, Е.А. Балдина. - Москва: МГУ, 2013. - 168 с.
30. Леонович А.А. Использование ГИС-технологий в оценке отражения растительного покрова северной лесостепи Приенисейской Сибири в спорово-пыльцевых спектрах / A.A. Леонович // Экология южной Сибири и сопредельных территорий. - Aбакан, 2013.- Вып. 17. - Т. 1. - С.138.
31. Матиясевич, Л. М. Aэрофоторазведка. Прошлое-настоящее- будущее // Исследование Земли из космоса. - №4. - 2012. - C. 78-84.
32. Маен M.A.M. Разработка методики геоэкологического дешифрирования космических изображений побережья Красного моря Йеменской республики : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 25.00.34 / Маен Мохаммед Aбдуллаx Мутана. - Москва, 2010. - 23 с.
33. Мальцев В. Н. Особенности распределения атмосферных осадков в окрестностях города Красноярска. // Материалы V научно¬теоретической конференции КГПИ. - Красноярск, 1976. - С. 17-21.
34. Мокринец, К. С. Оценка геоморфологических условий территории г. Красноярска и его окрестностей как среды жизни человека : автореферат дис. ... кандидата географических наук : 25.00.25 / Мокринец Кирилл Сергеевич. - Красноярск, 2012. - 22 с.
35. Ненашева, Г.И. Aэропалинологический мониторинг аллергенных растений города Барнаула / Г.И. Ненашева; Ин-т водн. и экол. проблем СО РAН. - Новосибирск: СО РAН, 2013. - 132 с.
36. Никифоров, A. A. Aнализ структуры, динамики и продуктивности лесного растительного покрова с применением ГИС- технологий, математического и 3D моделирования : автореферат дис. ...кандидата сельскохозяйственных наук : 06.03.02 / Никифоров Aлександр Aлександрович. - Санкт-Петербург, 2005. - 123 с.
37. Обработка данных ДЗЗ - Этапы обработки данных [Электронный ресурс]: MapExpert. - Режим доступа:
http: //mapexpert.com. ua/index_ru.php?table=Menu&id=26.
38. Пешкова, Г. A. Растительность Сибири (Предбайкалье и Забайкалье) / Г. A. Пешкова. - Новосибирск: Наука, 1985. - 144 с.
39. Передкова, Е.В. Пыльцевая аллергия / Е.В. Передкова // Consilium Medicum. -2009. - Т. - 11, №3. - С. 11.
40. Рыжкова, В.А. Разработка экологических карт для оценки состояния лесов на основе технологии ГИС / В.А. Рыжкова, В.Я. Каплунов, В.П. Черкашин, М.А. Корец, И.А. Михайлова // Материалы второго всероссийского совещания "Аэрокосмические методы и геоинформационные системы в лесоведении и лесном хозяйстве", 18-19 ноября. - Москва: ЦЭПЛ РАН, 1998. - С. 83-87.
41. Рябовол, С. В. Флора г. Красноярска : сосудистые растения : автореферат дис. ... кандидата биологических наук : 03.00.05 / Рябовол Светлана Валерьевна. - Красноярск, 2007. - 20 с.
42. Сборник упражнений по работе с ERDAS Imagine, руководство к
использованию программы [Электронный ресурс]. - Москва: GIS- Lab, 2001. - Режим доступа: http://gis-lab.info/docs/books/erdas-Imagine-
introduction/intro.pdf.
43. Северова, Е.Э Принципы и методы аэропалинологических исследований/Е.Э. Северова; под ред. Н.Р. Мейер-Меликян. - М.,1999. - 48с.
44. Семенов, Ю.М. Физико-географическое районирование / Ю.М. Семенов // Атлас КАТЭК (серия карт). - Москва: Комитет геодезии и картографии СССР, 1991. - С.17-19.
45. Таксационные показатели насаждений [Электронный ресурс]:
справочник по лесу. - Режим доступа: http://www.derev-
grad.ru/lesoustroistvo/taksacionnye-pokazateli-nasazhdenii.html
46. Тахтаджян, А. Л. Флористические области Земли / А.Л. Тахтаджян. - Л.: Наука, 1978. - 24с.
47. Терёхина, Т. А. Антропогенные фитосистемы / Т. А. Терёхина.- Барнаул: АГУ, 2000. - 250 с.
48. Харитонов, Н. Г. Почвенная карта / Н.Г. Харитонов // Атлас Красноярского края и республики Хакасия. Новосибирск: Роскартография, 1994. - С. 34-35.
49. Харук, В.И. Съемка Landsat в анализе шелкопрядников Южной Сибири / В.И Харук [и др.] // Исследование Земли из Космоса. - 2002. - №4.- С. 79-90.
50. Хромых В.В. Цифровые модели рельефа. учеб. пособие / В.В. Хромых, О.В. Хромых. - Томск: ТГУ, 2007. - 178 с.
51. Цареградский, П. Ю. Разработка компьютерной технологии оценки пораженности территорий гравитационными склоновыми процессами по данным космического мониторинга : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.26. - Москва, 2002. - 196 с.
52. Чандра A. М. Дистанционное зондирование и географические информационные системы: учебник / A. М. Чандра. - Москва: Техносфера, 2008. - 312 с.
53. Черепанов, С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР) / С. К. Черепанов.- СПб.: Мир и семья, 1995. - 992 с.
54. Черепнин, Л. М. Растительный покров южной части Красноярского края и задачи его изучения / Л. М. Черепнин // Учёные записки Красноярского педагогического института. - 1956. - Т. 5. - С. 3-43.
55. Черепнин, Л. М. Флора южной части Красноярского края / Л. М. Черепнин.- Красноярск: КГПИ, 1957. - Т. 1. - 140 с.
56. Ямских, Г.Ю. Об использовании аэрокосмического метода при оценке соотношения современной растительности и субрецентных спорово-пыльцевых спектров на ландшафтной основе на территории Приенисейской Сибири / Г.Ю. Ямских, Е.Н. Калашников // Сборник тезисов докладов к Всероссийскому совещанию “Главнейшие итоги в изучении четвертичного периода и основные направления исследований в XXI веке”, 14-19 сентября.
- Санкт-Петербург: ВСЕГЕИ, 1998. - С. 250.
57. ArcGIS 9. Spatial Analyst. Руководство пользователя [Текст]. - М.: Дата+, 2003. - 179 с.
58. Estes J., Hemphill J. Some Important Dates in the Chronological History of Aerial Photography and Remote Sensing. UNIVERSITY OF CALIFORNIA, SANTA BARBARA. Department of Geography. Rev. 2005.
59. Engler, R. Combining ensemble modeling and remote sensing for mapping individual tree species at high spatial resolution / R. Engler [et.al] // Forest Ecology and Management. - 2013. - Vol. 310. - P. 64-73.
60. Ghosh, S. K. Subpixel classifiers: fuzzy theory versus statistical learning algorithm / S. K.Ghosh, V. K. Dаdhwаl // Journal of Applied Remote Sensing. - 2007. - Vol. 1. - P. 1-14.
61. Mincigrucci G. Experimental results about Ркапш pollen deposition / Mincigrucci G., Bricci E., Frenguelli G //Аerobiologiа.- 2000. - Vol. 16, № 3/ 4. - P. 347-352.
62. Osipov, V.V. Analysis of digital surface models development / V.V. Osipov// Interexpo Geo - Siberia. - 2011. - Vol. 60, № 2. - P. 3-6.
63. Rino, D. Assessment of Different Topographic Corrections in Landsat-TM Data for Mapping Vegetation Types / D. Rirno, E. Chuvieco, J. Salas, I. Аguаdo // IEEE Transactions On Geoscience And Remote Sensing. - 2003. - Vol. 41, No. 5.
64. The Remote Sensing Tutorial. Nicholas m. Short. USA. EOS- Goddard Program Office - 2005.
65. U.S. Geological Survey [Electronic resource]: Earth Resources Observation and Science Center (EROS). -
Access mode: http://glovis.usgs.gov/

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.