ГеоМод

GeoMod — это растровый инструмент моделирования изменений земель в ГИС программном обеспечении TerrSet , который моделирует увеличение или потерю категории земель за определенный интервал времени. Модель лишь моделирует пространственное распределение изменений между двумя категориями земель либо вперед, либо назад во времени.

Входные данные моделирования

GeoMod имитирует изменение земель на основе комбинации нескольких входных требований. Во-первых, пользователи должны указать время начала (время 1) и время окончания (время 2) временного масштаба моделирования, а также определить временной шаг моделирования. Модель также нуждается в изображении, которое отображает две категории земель (например, категория 1 = незастроенная и категория 2 = застроенная) в определенный момент времени, а также прогнозируемое количество этих двух категорий в момент 2. GeoMod также нужна карта пригодности, которая показывает пригодность перехода каждого пикселя. Чем выше значения в карте пригодности, тем больше подходит пиксель для перехода усиления категории 2. Если у пользователя нет карты пригодности, GeoMod может создать ее, используя одно или несколько изображений драйверов. Образ драйвера – это категориальный образ, который указывает на распределение переменной, которая, как полагают, влияет на изменение категорий земного покрова.

GeoMod может разделить анализ на слои, например политические единицы, а затем независимо моделировать изменения внутри каждого слоя. Если величина изменения от момента 1 ко времени 2 указывает на чистый прирост категории 2 в конкретной страте, то GeoMod предполагает нулевые валовые потери категории 2 во время моделирования, то есть GeoMod не моделирует одновременный прирост и убыток отдельной категории в пределах индивидуальный слой. GeoMod распределяет изменения на основе нескольких определяемых пользователем правил принятия решений, которые обсуждаются в разделе 3.

Дополнительные входы

Помимо обязательных входных данных моделирования, перечисленных выше, существует несколько дополнительных необязательных входных данных.

1. Маска может различать фон и пространственную протяженность исследуемой области.
2. Изображения драйверов можно использовать для создания карты пригодности.
3. Карту категории земель во время 2 (время окончания) можно использовать для автоматической установки количества пикселей времени 2 как для категории 1, так и для категории 2.
4. Стратификационное изображение может расслаивать моделирование по слоям. Страты — это регионы анализа, например страны, штаты, округа. GeoMod может моделировать изменение земель в некоторых слоях от категории 1 до категории 2, а также в других слоях от категории 2 до категории 1. Если используется послойное изображение, пользователь должен указать количество пикселей для двух категорий в момент времени 2 для каждой индивидуальный слой.

Анализ воздействия на окружающую среду

GeoMod также может анализировать воздействие окружающей среды на пиксели, которые претерпевают изменения в течение заданного интервала времени. Для этой дополнительной функции требуется изображение, показывающее интересующий ресурс окружающей среды, изображение, показывающее соотношение потенциального воздействия к интересующему ресурсу окружающей среды, и изображение, показывающее соотношение смоделированного воздействия к потенциальному воздействию. Если последние два изображения недоступны, можно использовать фиксированное соотношение для всей исследуемой области.

Правило решения GeoMod для распределения сдачи

Правило принятия решения 1

Правило принятия решения 1 является обязательным и предполагает одностороннее изменение вперед или назад во времени внутри каждого слоя. Модель определяет, в какой категории наблюдается чистый прирост, а затем моделирует валовой прирост в этой категории и нулевой валовой убыток в этой категории.

Правило принятия решения 2

Правило принятия решения 2 является необязательным и касается региональной стратификации. Правило 2 может допускать переход с категории 1 на категорию 2 в некоторых слоях и с категории 2 на категорию 1 в других слоях. При использовании региональной стратификации пользователь должен указать количество для каждой категории в момент времени 2 в каждой страте.

Правило принятия решения 3

Правило принятия решения 3 также является необязательным и фокусируется на ограничении соседства. GeoMod может географически ограничить моделируемые изменения пикселями, которые находятся на границе между категорией 1 и категорией 2. Таким образом, модель может применять определяемую пользователем минимальную ширину поиска, чтобы ограничить места, где происходят моделируемые изменения.

Правило принятия решения 4

Правило принятия решения 4 также является необязательным и касается карты пригодности. При моделировании перехода из категории 1 в категорию 2 GeoMod имитирует изменение пикселей категории 1, имеющих наибольшие значения пригодности.

Валидация

Проверка шаблона показывает, как смоделированное изменение сравнивается с эталонным изменением в тех случаях, когда для проверки доступна эталонная карта. Визуальный подход использует модуль CROSSTAB в TerrsSet путем одновременного сравнения трех карт: эталонное время 1, эталонное время 2 и смоделированное время 2. Кроме того, кривая общей рабочей характеристики (TOC) может использоваться для сравнения карты пригодности с картой эталонного изменения. В Terrset есть модуль ROC, который может помочь в выборе пороговых значений для TOC.

Вырубка лесов

Geomod можно использовать для моделирования изменения лесного покрова земель с целью оценки потенциала будущих проектов REDD+ . Моделирование обезлесения требует оценки соответствующих интервалов калибровки, обычно двух третей набора данных, которые экстраполируются на будущие сценарии и подтверждаются с использованием последней трети набора данных. Сумма сдачи может быть указана в модуле, а распределение сдачи определяется картами драйверов пригодности. Эти карты создаются на основе выбранных пользователем наборов данных, таких как расстояние до дорог.

Исследовательское использование Geomod

Хотя Geomod обычно используется для моделирования изменений земель, его также можно использовать для создания карт пригодности для распространения инвазивных видов. Эта тема далее обсуждается в видеоролике « Нахождение географических градиентов с помощью GEOMOD» .

Дальнейшее чтение

1. Чен, Хао и Роберт Гилмор Понтиус-младший (2011). Чувствительность модели изменения земель к разрешению пикселей и точности независимой переменной. Экологическое моделирование и оценка 16: 37–52.
2. Чен, Хао и Роберт Гилмор Понтиус-младший (2010). Диагностические инструменты для оценки пространственной проекции изменения земель по градиенту объясняющей переменной. Ландшафтная экология 25: 1319–1331.
3. Душку А. и Браун С. (октябрь 2003 г.). Пространственное моделирование исходных условий для проектов ЗИЗЛХ Углерод: подход к моделированию GEOMOD. В 2003 году Международная конференция по актуальным лесам и изменению климата: «Связывание углерода и механизм чистого развития» (том 39).
4. Менон, Шейли, Роберт Гилмор Понтиус-младший, Джозеф Роуз, М.Л. Кан и Камаль С. Бава. (2001). Определение приоритетных природоохранных территорий в тропиках: подход к моделированию изменений в землепользовании. Биология сохранения 15 (2): 501–512.
5. Понтиус, Р.Г., Боерсма, В., Кастелла, Дж.К., Кларк, К., де Нейс, Т., Дитцель, К., ... и Кумен, Э. (2008). Сравнение входных, выходных и проверочных карт для нескольких моделей изменения земель. Анналы региональной науки , 42 (1), 11–37.
6. Понтиус-младший, Роберт Гилмор и Нити Нити. (2010). Неопределенность в разнице между картами будущих сценариев изменения земель. Наука об устойчивом развитии 5: 39–50.
7. Понтиус-младший, Роберт Гилмор и Сильвия Петрова. (2010). Оценка прогнозной модели изменения земель с использованием неопределенных данных. Экологическое моделирование и программное обеспечение 25 (3): 299–309.
8. Понтиус-младший, Роберт Гилмор, Видеке Боерсма, Жан-Кристоф Кастелла, Кит Кларк, Тон де Нийс, Чарльз Дитцель, Цзэнцян Дуан, Эрик Фотсинг, Ной Гольдштейн, Каспер Кок, Эрик Кумен, Кристофер Д. Липпитт, Уильям МакКоннелл, Алиас Мохд Суд , Брайан Пиджановски, Снехал Питадиа, Шон Суини, Тран Нгок Трунг, А. Том Вельдкамп и Питер Х. Вербург. (2008). Сравнение входных, выходных и проверочных карт для нескольких моделей изменения земель. Анналы региональной науки 42 (1): 11–47.
9. Понтиус-младший, Роберт Гилмор, Анна Дж. Верслуис и Николас Р. Малиция. (2006). Визуализация достоверности экстраполяции моделей изменения земель. Ландшафтная экология 21 (7): 1151–1166.
10. Понтиус-младший, Роберт Гилмор и Джозеф Спенсер. (2005). Неопределенность в экстраполяции моделей прогнозирования изменения земель. Окружающая среда и планирование B: Планирование и дизайн 32:211-230.
11. Понтиус-младший, Роберт Гилмор и Пабло Пачеко. (2004). Калибровка и проверка модели нарушения лесов в Западных Гатах, Индия, 1920–1990 гг. GeoJournal 61 (4): 325–334.
12. Понтиус-младший, Роберт Гилмор, Адитья Агравал и Диана Хаффакер. 2003. Оценка неопределенности экстраполяции земного покрова при построении растровой карты на основе табличных данных. Журнал географических систем 5 (3): 253–273.
13. Рашми, МК, и Леле, Н. (2010). Пространственное моделирование и проверка изменения лесного покрова в регионе Канакапура с использованием GEOMOD. Журнал Индийского общества дистанционного зондирования , 38 (1), 45–54.