Раздел 3. Измерение ландшафтного разнообразия

Глава строится на основе последовательного объяснения и реализации методов в ходе решения конкретных взаимосвязанных задач.

Задача 1. Оценка общей информативности изображения

На примере конкретного изображения рассматриваются методы оценки общего разнообразия изображения при разложении его методом главных компонент на ортогональные составляющие. Параллельно демонстрируются эффекты, получаемые с помощью ортогонализации многослойного (многоканального) изображения.

Задача 2. Анализ иерархической организации и его разнообразия

Рассматриваются три основные метода измерения фрактальной размерности. Демонстрируется прямая связь между фрактальной размерностью и разнообразием иерархической организации. Рассматриваются методы одномерного и двумерного спектрального анализа и выделения на его основе иерархических уровней организации и правил ее формирования. На примере оценки фрактальной размерности по скользящему квадрату различных размеров демонстрируется эффект самоподобия структур. Рассматривается прагматическое значение оценки фрактальной размерности.

Задача 3. Классификация многоканального изображения

Рассматриваются общие представления о классификации. Вводится представления о различных метриках и определяются условия и области их применения. Обосновывается целесообразность дихотомических процедур классификации при решении задач определения ландшафтного разнообразия. Обосновывается связь оптимального разрешения и иерархической организации. Демонстрируется реализация классификации в двух взаимодополняющих метриках. Обосновывается оценка качества классификации на основе дискриминантного анализа. Определяются приемы качественного определения содержания выделенных типов изображения на основе значений спектральной яркости. Коротко излагаются основные пути идентификации содержания выделенных типов изображения по натурным данным. Показывается, что при всех условиях и потерях отображение территории из космоса дает наиболее объективную и соизмеримую основу для оценки ландшафтного разнообразия.

Задача 4. Измерение ландшафтного разнообразия по классифицированному изображению

Разнообразие оценивается для трех уровней иерархической организации территории.

Обосновывается и демонстрируется применение следующих метрик:

Разнообразия Шеннона, 2) Числа выделов, 3) Числа типов, 4) Числа границ, 5) Фрагментированности, 6) Степени редкости, 7) Индекс естественного состояния (NCI).

Рассматривается использование этих метрик при решении практических задач ландшафтного планирования.

Задача 5. Ортогональное отображение пространственной структуры как основа для исследования природы разнообразия

Рассматривается разложение интегрального непрерывного изображения территории на ортогональные составляющие с использованием метода главных компонент. Демонстрируются методы выделения линейных структур как важнейших элементов, порождающих области высокого естественного разнообразия ландшафта. Коротко излагаются подходы вейлет-анализа и приводятся ссылки на основную доступную литературу.

Задача 6. Оценка разнообразия при интеграции космического изображения и изображения рельефа

Демонстрируются методы интеграции качественно различной информации о ландшафте и эффекты, получаемые в оценках разнообразия на многокомпонентной основе. Раздел носит в основном иллюстративный характер и закрепляет навыки использования вышеизложенных методов.