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.
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).
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
