|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Трансформация структуры землепользования ландшафтов мира: анализ и типология изменений (РФФИ)НИР
Transformation of land use structure in world landscapes: analysis and typology
- Руководитель НИР: Климанова О.А.
- Участники НИР: Алексеева Н.Н., Аршинова М.А., Банчева А.И., Гринфельдт Ю.С., Колбовский Е.Ю., Хазиева Е.С.
- Подразделение: Кафедра физической географии мира и геоэкологии
- Срок исполнения: 1 января 2015 г. - 31 декабря 2017 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 15-05-06186а
- Номер ЦИТИС: 115013010083
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Изменения природной среды, общества и проблемы природопользования
- ПН России: Рациональное природопользование
-
Рубрики ГРНТИ:
- 39.01.94 Охрана окружающей среды
- 39.19.31 Ландшафтоведение
-
Ключевые слова:
ландшафты, глобальный уровень, типология изменений, трансформация землепользования
typology of changes, global level, landscape, land use transformation -
Описание:
На основе интеграции разновременных данных дистанционного зондирования низкого пространственного разрешения и тематических глобальных баз данных о состоянии земельного покрова проведено исследование изменений структуры землепользования в зональных типах ландшафтов мира. В качестве источника данных о пространственной структуре зональных типов ландшафтов использована геоинформационная система атласа Our Earth, созданная при помощи программного обеспечения ArcView. Анализ изменений структуры землепользования осуществлен на основе данных MODIS и классификации глобального земельного покрова GLCF за 2000-2010 гг., для отдельных участков на основе данных AVHRR за 1992-2006 гг. Составлены матрицы переходов, описывающие типы изменений структуры землепользования для разных природных зон и материков земного шара. На основе оценки вклада природных и антропогенных факторов в выявленные изменения разработана типология процессов трансформации структуры землепользования и земельного покрова. Результаты проекта могут быть использованы в ГИС открытого доступа на основе облачных технологий, что позволит сделать результаты исследований, во-первых, общедоступными, а во-вторых, допустимыми для частичной верификации на отдельных территориях, недоступных для полевых исследований в рамках проекта.
-
Abstract:
Study of the changes of land use structure in the zonal types of landscapes of the world is based on the integration of multi-temporal remote sensing data with low spatial resolution and thematic global databases on the status of land cover. As a source of data on the spatial structure of the zonal types of landscapes used a geographic information system Atlas of Our Earth created using the software ArcView. Analysis of changes in land use carried out based on MODIS data and classification of global land cover GLCF for 2000-2010, for some regions on the basis of AVHRR data for 1992-2006. It is compiled a matrix of transitions that describes the types of changes of land use structure in different natural zones and continents of the world. The assessment of the contribution of natural and anthropogenic factors to the identified changes allowed to developed a typology of processes of transformation of land use and land cover. The results of the project can be used in a GIS open-access cloud-based technologies that will make the results of the research, first, public, and second, allowed for a partial verification on some areas, not available for field studies in the framework of the project.
-
Планируемые результаты:
Концепция типов трансформации земельного покрова на глобальном уровнеж Принципы систематики и картографирования типов изменений земельного покрова в ландшафтных границахж ГИС «Глобальные типы трансформации земельного покрова/землепользования» и одноименная пространственная модель, на основе которой будут получены как промежуточные, так и итоговые картографические материалы.
-
Научный задел:
Анализ состояния и оценка изменений природных и современных ландшафтов суши на глобальном и региональном уровнях имеет давнюю историю исследований на кафедре физической географии мира и геоэкологии географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, на которой работают члены коллектива по реализации проекта. Часть коллектива участвовала в написании раздела «Геоэкологическое состояние ландшафтов суши» (2004), в рамках написания которого было проведено обновление содержания и корректировка границ современных ландшафтов для ключевых районов России и материков. Участники проекта также имеют опыт геоинформационного картографирования на региональном и макрорегиональном уровнях, о чем свидетельствуют публикации по ряду регионов мира (Азия, Африка, Европейская Россия). Авторским коллективом уже разработан и апробирован для части территории Европейской части России оригинальный метод анализа геоинформационного анализа данных, полученных при помощи радиометра AVHRR за 1982-2006 гг. Разработаны оригинальные подходы к геоинформационному моделированию для проведения геоэкологического районирования территорий материков. При геоэкологическом районировании Африки использовалась группа методологий, предлагаемых программным пакетом ArcMap для моделирования сложных пространственно распределенных феноменов, связанных с анализом разнотипных и разнородных входных данных, характеризующих как природную, так и антропогенную подсистему современных ландшафтов.
-
Основные результаты:
Матрица переходов между категориями земельного покрова в 2000-2012 гг., генерализованная для уровня природных зон; Классификация процессов трансформации земельного покрова в зависимости от природных и антропогенных факторов; База данных и пространственная модель трансформации земельного покрова (разрешение 1x1 км), составленная на основе данных GLCF, Оценка вклада природных и антропогенных факторов в процессы трансформации на ключевых участках для ареалов наибольшей площади.
- Добавил в систему: Климанова Оксана Александровна
Соисполнители НИР
| Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, МГУ имени М.В.Ломоносова, Московский университет или МГУ | Координатор |
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Трансформация структуры землепользования ландшафтов мира: анализ и типология изменений |
| Результаты этапа: В соответствии с заявленными задачами проекта на 2015 г. исследования проводились по трем основным направлениям: 1) критический анализ существующих баз данных земельного покрова и землепользования на глобальном уровне и оценка возможностей гармонизации легенд карт земельного покрова; 2) разработка алгоритма сопоставления разновременных данных о землепользовании в ландшафтах мира; 3) апробация алгоритма на ключевых участках для построения карт землепользования на разные сроки. По первому направлению работы был проведен обзор глобальных баз данных, содержащих информацию о земельном покрове. Выявлено, что для глобального анализа теоретически могут использоваться следующие наборы данных: UMD Land Cover Classification ((GLCF) за 1993 г., Global Land Cover 2000, GlobCover за 2009 гг., MODIS Land Cover за 2001 – 2012 гг., (IGBP-DIS) DISCover Global. По второму направлению работы на основании имеющихся мировых источников был разработан и апробирован алгоритм сопоставления данных о землепользовании на начало 1990-х (UMD Land Cover) и 2000 гг. (Global Land Cover 2000). Наиболее спорными для генерализации стали категории «смешанные леса/другая древесная растительность» и «обрабатываемые земли». От рассмотренных источников информации выгодно отличаются данные проекта MODIS Land Cover, которые доступны погодично за период 2001-2012 гг. Они не нуждаются в использовании переходников по системе классификации земельного покрова, так как изначально основаны на стандартной классификации Международной геосферно-биосферной программы (IGBP), включающей 17 типов (в дополнение к 16 типам, указанным в таблице 1 еще один тип составляют водные поверхности). Исходя из временного диапазона съемки, они могут быть использованы для определения изменений землепользования за период 2001 – 2012 гг. Проведенный попиксельный и покатегорийный анализ данных показал высокую степень их соответствия по всем категориям на срок 2001, 2005, 2010 и 2012 гг. и, следовательно, возможность использования для сопоставления разновременных данных. В связи с обоснованной выше невозможностью использования отобранных глобальных баз данных с длительным – с начала 1990-х гг. – рядом наблюдений для выполнения заявленных задач был разработан и апробирован иной алгоритм анализа, примененный для лесостепной зоны Восточно-Европейской равнины. В качестве ретроспективных данных были использованы данные AVHRR, имеющиеся в диапазоне с 1982 по 2006 гг., на основе которых строятся матрицы NDVI. Для возможности воссоздания структуры ландшафтного покрова с 1980-ых годов использовалась карта ландшафтного покрова The Global Land Cover Facility (GLCF) за 1992-1993, которая представляет собой материалы анализа данных NASA/NOAA в рамках проекта по созданию глобальной карты ландшафтного покрова. Отдельным направлением в рамках работ на макрорегиональном уровне, как и было заявлено в задачах проекта, стала верификация статистических данных с данными дистанционного зондирования о землепользовании и земельном покрове. Для верификации данных о состоянии современного земельного покрова в Африке (Global Land Cover, 2000) использовалась национальная статистика на этот же период из базы данных Всемирной продовольственной и сельскохозяйственной организации (FAO, 2000). Очевидно, что категории классификации типов ландшафтного покрова, принятые в рамках проекта Global Land Cover (Hansen et al., 2000), лишь частично соответствуют категориям данных, собираемых статистическими органами государств. При сопоставлении исходных статистических данных и данных о структуре земельного покрова выявились следующие несоответствия. Для большинства стран, расположенных в зонах лесов экваториального и субэкваториального поясов, доля территории, занятой сомкнутыми лесами, существенно ниже, чем площадь лесов, отнесенных к статистической категории «леса». По классификации земельного покрова значительная часть их территории занята редколесьями или отнесена к категории «мозаика сельскохозяйственных земель и лесов». Доля же сельскохозяйственных земель в большинстве стран этих двух групп по данным о земельном покрове также существенно ниже, чем площадь пашен и плантаций по статистике. Очень близки данные статистики и дистанционного зондирования о площади пашен и плантаций только для Нигерии и Уганды. На локальном уровне трансформация землепользования изучалась на примере городских агломераций Москвы и Астаны при помощи, в т.ч. и исторических источников. стала территория Москвы и ее окрестностей. Для Москвы основные типы землепользования образовали 6 категорий: 1) леса, 2) луга, 3) парковая растительность (в т.ч. различные куртинно-групповые и аллейные посадки хвойных и лиственных пород и газоны), 4) элементы долинно-речного комплекса (в т.ч. водно-болотные угодья), 5) селитебные и запечатанные территории (в т.ч. занятые жилой застройкой, спортивными сооружениями, офисной инфраструктурой), 6) промышленные площадки, пустыри и нарушенные земли. Выявление изменения характера землепользования в пределах Астанинской агломерации проводилось на основе сопоставления аэрофотоснимков 1960-х гг. и современных космических снимков общедоступного сервиса Google Earth. Сравнение данных дистанционного зондирования 1962 и 2010 г.г. позволило выявить три типа перестройки в землепользовании: 1) сельскохозяйственные земли – застроенные территории (селитебная зона), 2) сельскохозяйственные земли – застроенные территории (административная зона) 3) сельскохозяйственные земли – озелененные территории (рекреационная зона). Первый тип наиболее обширный по площади, отчетливо заметный во всех периферийных частях города. Второй и третий типы характерны, в основном, для левого берега р. Есиль, где возведены кварталы новых административных зданий и разбиты парки. | ||
| 2 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Трансформация структуры землепользования ландшафтов мира: анализ и типология изменений |
| Результаты этапа: В соответствии с заявленными ранее целями проекта в 2016 г. исследования проводились по трем главным направлениям: для глобального уровня – выявление типов переходов (траекторий трансформации) землепользования/земельного покрова за 2001-2012 гг. на уровне зональных типов ландшафтов; для материкового (макрорегионального) и регионального уровней – разработка алгоритма моделирования морфолитогенной основы; для регионального уровня – верификация полученных данных для отдельных регионов земного шара и анализ изменений в рамках различных операционно-территориальных единиц (ОТЕ). По первому направлению были проанализированы данные MODIS за 2001-2012 гг. и проведено их сопоставление с данными территориальной структуры зональных типов ландшафтов. В результате анализа были получена таблица переходов земельного покрова с 2001 по 2012 гг. в пределах зональных типов ландшафтов на глобальном уровне, а также для каждого из материков и макрорегионов. Полученные результаты позволили также составить предварительный классификатор изменений земельного покрова/землепользования за указанный период и обозначить типы процессов трансформации в пределах природных зон и подзон на глобальном уровне. | ||
| 3 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Трансформация структуры землепользования ландшафтов мира: анализ и типология изменений |
| Результаты этапа: Матрица переходов между категориями земельного покрова в 2000-2012 гг., генерализованная для уровня природных зон; Классификация процессов трансформации земельного покрова в зависимости от природных и антропогенных факторов; База данных и пространственная модель трансформации земельного покрова (разрешение 1x1 км), составленная на основе данных GLCF, Оценка вклада природных и антропогенных факторов в процессы трансформации на ключевых участках для ареалов наибольшей площади. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".