GeoMod - GeoMod

GeoMod je rastr -na základě modelování změn půdy nástroj v GIS software TerrSet který simuluje zisk nebo ztrátu kategorie půdy ve stanoveném časovém intervalu.[1] Model simuluje pouze prostorové rozdělení změn mezi dvěma kategoriemi pozemků v čase vpřed nebo vzad.[1][2]

Simulační vstupy

GeoMod simuluje změnu půdy na základě kombinace několika vstupních požadavků. Nejprve musí uživatelé uvést počáteční (čas 1) a konečný čas (čas 2) pro časový rozsah simulace a musí identifikovat časový krok simulace.[2] Model také potřebuje obraz, který zobrazuje dvě kategorie pozemků (např. Kategorie 1 = nevyvinutá a kategorie 2 = rozvinutá) v čase a předpokládané množství těchto dvou kategorií v čase 2.[1] GeoMod také potřebuje mapu vhodnosti, která ukazuje vhodnost přechodu každého pixelu. Čím vyšší hodnoty v mapě vhodnosti, tím vhodnější je pixel pro přechod zisku kategorie 2. Pokud uživatel nemá mapu vhodnosti, může GeoMod vytvořit jednu pomocí jednoho nebo více obrazů ovladačů. Obraz řidiče je kategorický obraz, který označuje distribuci proměnné, o níž se předpokládá, že ovlivňuje změnu kategorií krajinného pokryvu.[3]

GeoMod může analýzu rozdělit do vrstev, jako jsou politické jednotky, a poté simulovat změny nezávisle v každé vrstvě.[1] Pokud množství změny od času 1 do času 2 naznačuje čistý zisk kategorie 2 v konkrétní vrstvě, pak GeoMod předpokládá nulovou hrubou ztrátu kategorie 2 během simulace, což znamená, že GeoMod nesimuluje simultánní zisk a ztrátu jednotlivé kategorie v rámci individuální vrstva. GeoMod přiděluje změnu na základě několika uživatelsky definovaných pravidel rozhodování, která jsou popsána v části 3.

Volitelné vstupy

Kromě výše uvedených povinných simulačních vstupů existuje několik dalších volitelných datových vstupů.[2]

  1. Maska může rozlišovat mezi pozadím a prostorovým rozsahem studované oblasti.
  2. K vytvoření mapy vhodnosti lze použít obrázky řidiče.
  3. Mapu kategorie země v čase 2 (čas ukončení) lze použít k automatickému nastavení počtu pixelů v čase 2 pro kategorii 1 i kategorii 2.
  4. Stratifikační obraz může stratifikovat simulaci podle vrstvy. Straty jsou oblasti analýzy, např. země, státy, kraje. GeoMod může simulovat změnu půdy v některých vrstvách z kategorie 1 do kategorie 2 a v jiných vrstvách z kategorie 2 do kategorie 1. Pokud se použije stratifikační obrázek, musí uživatel určit počet pixelů pro dvě kategorie v čase 2 pro každou individuální vrstva.

Analýza dopadů na životní prostředí

GeoMod může také analyzovat dopad prostředí na pixely, které procházejí změnami ve stanoveném časovém intervalu. Tato volitelná funkce vyžaduje obrázek zobrazující sledovaný zdroj životního prostředí, obrázek zobrazující poměr potenciálního dopadu k sledovanému zdroji životního prostředí a obrázek zobrazující poměr simulovaného dopadu k potenciálnímu dopadu.[2] Pokud poslední dva obrázky nejsou k dispozici, lze použít pevný poměr pro celou studovanou oblast.

Pravidlo rozhodování GeoMod pro přidělování změn

Pravidlo rozhodování 1

Pravidlo rozhodování 1 je povinné a předpokládá jednosměrnou změnu v čase nebo vpřed v čase v každé vrstvě. Model určuje, u které kategorie dojde k čistému nárůstu, a poté simuluje hrubý zisk v této kategorii a nulovou hrubou ztrátu v této kategorii.[1][2]

Pravidlo rozhodování 2

Pravidlo rozhodování 2 je volitelné a týká se regionální stratifikace. Pravidlo 2 může umožnit změnu z kategorie 1 na kategorii 2 v některých vrstvách a z kategorie 2 na kategorii 1 v jiných vrstvách. Při použití regionální stratifikace musí uživatel určit množství pro každou kategorii v čase 2 v každé vrstvě.

Pravidlo rozhodování 3

Rozhodovací pravidlo 3 je také volitelné a zaměřuje se na omezení sousedství. GeoMod může geograficky omezit simulovanou změnu na pixely, které jsou na okraji mezi kategorií 1 a kategorií 2.[4] Model tak může použít uživatelem definovanou minimální šířku vyhledávání, aby omezil místo, kde dochází k simulované změně.

Pravidlo rozhodování 4

Pravidlo rozhodování 4 je také volitelné a týká se mapy vhodnosti. Při simulaci přechodu z kategorie 1 do kategorie 2 GeoMod simuluje změnu z pixelů kategorie 1, které mají největší hodnoty vhodnosti.[1]

Validace

Ověření vzoru ukazuje, jak se simulovaná změna porovnává s referenční změnou, pro případy, kdy je k ověření k dispozici referenční mapa. Vizuální přístup využívá modul CROSSTAB v TerrsSet porovnáním tří map současně: referenční čas 1, referenční čas 2 a simulovaný čas 2.[2] K porovnání křivky mapy vhodnosti s mapou změny reference lze navíc použít křivku Total Operating Characteristic (TOC). Terrset má modul s názvem ROC, který může pomoci při výběru prahových hodnot pro TOC.[5]

Reference

  1. ^ A b C d E F Pontius, R. G., Cornell, J. D. a Hall, C. A. (2001). Modelování prostorového vzoru změn ve využívání půdy s GEOMOD2: aplikace a validace pro Kostariku. Zemědělství, ekosystémy a životní prostředí, 85(1), 191-203.
  2. ^ A b C d E F Pontius Jr, R. G., & Chen, H. (2006). GEOMOD modelování. Clarkova univerzita.
  3. ^ Dushku, A., & Brown, S. (2003, říjen). Prostorové modelování základních linií pro projekty LULUCF Carbon: Přístup modelování GEOMOD. v Mezinárodní konference o aktuálních lesích a změně klimatu v roce 2003: „Sekvestrace uhlíku a mechanismus čistého rozvoje (Sv. 39).
  4. ^ de Benito, B. P., & de Peñas, J. G. (2008). Skleníky, změny ve využívání půdy a prediktivní modely: MaxEnt a Geomod spolupracují. v Modelování dynamiky prostředí (str. 297-317). Springer Berlin Heidelberg.
  5. ^ Batchu, K. a Pontius, R.G. (2003). Využití relativních provozních charakteristik k vyčíslení jistoty při predikci umístění změn krajinného pokryvu v Indii. Trans. GIS, 7, 467-484.

Další čtení

  1. Chen, Hao a Robert Gilmore Pontius Jr. (2011). Citlivost modelu změny země na rozlišení pixelů a přesnost nezávislé proměnné. Environmentální modelování a hodnocení 16: 37-52.
  2. Chen, Hao a Robert Gilmore Pontius Jr. (2010). Diagnostické nástroje k vyhodnocení projekce prostorové změny země podél gradientu vysvětlující proměnné. Landscape Ecology 25: 1319-1331.
  3. Dushku, A., & Brown, S. (2003, říjen). Prostorové modelování základních linií pro projekty LULUCF Carbon: Přístup modelování GEOMOD. v Mezinárodní konference o aktuálních lesích a změně klimatu v roce 2003: „Sekvestrace uhlíku a mechanismus čistého rozvoje (Sv. 39).
  4. Menon, Shaily, Robert Gilmore Pontius Jr, Joseph Rose, M L Kahn a Kamal S Bawa. (2001). Identifikace prioritních oblastí ochrany v tropech: přístup modelování změn ve využívání půdy. Conservation Biology 15 (2): 501-512.
  5. Pontius, R. G., Boersma, W., Castella, J. C., Clarke, K., de Nijs, T., Dietzel, C., ... & Koomen, E. (2008). Porovnání vstupních, výstupních a ověřovacích map pro několik modelů změn půdy. Annals of Regional Science, 42(1), 11-37.
  6. Pontius Jr., Robert Gilmore a Neeti Neeti. (2010). Nejistota v rozdílu mezi mapami budoucích scénářů změn půdy. Sustainability Science 5: 39-50.
  7. Pontius Jr., Robert Gilmore a Silvia Petrova. (2010). Posouzení prediktivního modelu změny půdy pomocí nejistých dat. Environmentální modelování a software 25 (3): 299-309.
  8. Pontius Jr., Robert Gilmore, Wideke Boersma, Jean-Christophe Castella, Keith Clarke, Ton de Nijs, Charles Dietzel, Zengqiang Duan, Eric Fotsing, Noah Goldstein, Kasper Kok, Eric Koomen, Christopher D. Lippitt, William McConnell, Alias ​​Mohd Sood Bryan Pijanowski, Snehal Pithadia, Sean Sweeney, Tran Ngoc Trung, A. Tom Veldkamp a Peter H. Verburg. (2008). Porovnání vstupních, výstupních a ověřovacích map pro několik modelů změn půdy. The Annals of Regional Science 42 (1): 11-47.
  9. Pontius Jr, Robert Gilmore, Anna J. Versluis a Nicholas R. Malizia. (2006). Vizualizace jistoty extrapolací z modelů změn půdy. Ekologie krajiny 21 (7): 1151-1166.
  10. Pontius Jr., Robert Gilmore a Joseph Spencer. (2005). Nejistota při extrapolacích prediktivních modelů změn půdy. Životní prostředí a plánování B: Plánování a design 32: 211-230.
  11. Pontius Jr., Robert Gilmore a Pablo Pacheco. (2004). Kalibrace a validace modelu vyrušování lesů v západních Ghats, Indie 1920 - 1990. GeoJournal 61 (4): 325-334.
  12. Pontius Jr, Robert Gilmore, Aditya Agrawal a Diana Huffaker. 2003. Odhad nejistoty extrapolací krajinného krytu při konstrukci rastrové mapy z tabulkových dat. Journal of Geographical Systems 5 (3): 253-273.
  13. Rashmi, M. K., a Lele, N. (2010). Prostorové modelování a validace změn lesních porostů v regionu Kanakapura pomocí GEOMOD. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 38(1), 45-54.