MOLUSCE - анализ изменений ландшафтного покрова
Модуль анализа изменения ландшафтного покрова (MOLUSCE)
MOLUSCE, акроним от Modules for Land Use Change Simulations, представляет собой расширение (plug-in) для геоинформационной системы QGIS, предназначенное для анализа динамики состояния территорий.
Общая характеристика расширения
Предположим, что имеется серия карт/дешифрированных снимков/... за различные периоды времени, на которых отображено текущее состояние территории. Исследователь, анализирующий динамику состояния территории, сталкивается со следующими вопросами:
- Какие изменения произошли и где они произошли?
- Какие факторы связаны с изменениями и как сильно они связаны?
- Какие изменения ожидаются в будущем и где именно?
Если ответ на первый вопрос можно получить путем визуальной оценки карт, но для ответа на последующие вопросы исследователь должен выдвигать те или иные гипотезы, проверять их адекватность, выводить следствия из гипотез и смотреть, насколько они согласуются с действительностью.
MOLUSCE представляет собой собой расширение, предназначенное для частичной автоматизации данного процесса.
Упрощенная схема работы расширения
На рисунке представлена упрощенная схема работы расширения.
Упрощенная схема работы расширения
В качестве входных данных расширению требутся:
- Карты начальных и конечных состояний территории. Это растровые изображения, в пикселях которых закодированы номера состояний территории (например, 1=лес, 2=поле, 3=городская застройка и т.п.). Расширение требует как миниму две такие карты -- одна для исходного состояния (Начальная_дата), вторая для конечного состояния (Начальная_дата+N). Однако, для оценки качества построенной модели прогноза рекомендуется использование еще третьей карты (Начальная_дата + 2N), с которой будет сравниваться прогнозное значение. Здесь число N -- глубина прогноза, которая измеряется в зависимости от задачи в днях, неделях, месяцах, годах и т.д.
- Карты факторов, влияющих на изменение территории. Исследователь строит гипотезы о том, какие факторы могли повлиять на наблюдаемые изменения, и предоставляет расширению карты интенсивностей данных факторов. Например, если исследователь работает над проблемой изчезновения лесов, такими факторами могут быть: карта почв (каждый тип почвы закодирован своим числом), карта расстояний от дорог (пиксели карты содержат число -- кратчайшее расстояние от точки, связанной с данным пикселем до дороги), карта плотности населения и т.п.
Процесс анализа происходит в несколько этапов:
- Поиск изменений. Производится поиск мест, в которых произошли изменения.
- Построение модели для оценки вклада отдельных факторов в степень возможности изменений.
- Применение модели.
- Построение интегральной карты вкладов.
- Прогноз.
- Оценка качества модели/прогноза.
Данная схема является обобщенной. Например, некоторые методы моделирования объединяют пункты 2-4 в один этап, другие же методы, наоборот, требуют выделения их в отдельные этапы.
Расширение по указанию пользователя строит тот или иной тип модели.