CW_04_REG

Modelowanie i symulacja zmian w przestrzennym zagospodarowaniu terenu

Operator: Logisticreg, Assign, Pattern, Distance

W regionie Westboro w latach 1971-1991 zarejestrowano znaczące zmiany w obrazie przestrzennego zagospodarowania terenu. Dotyczy to szczególnie cennej /z racji swoich walorów/ formy pokrycia terenu jaką stanowią lasy. Władze samorządowe regionu dysponują pierwotną informacją na podstawie której chcą oszacować charakter i zakres zmian jakie wystąpiły w zakresie w/w formy pokrycia terenu, a mianowicie:

• rastrową mapą stanu zagospodarowania przestrzennego regionu dla roku 1971 /obraz rastrowy - plik o nazwie: landuse71.rst

• rastrową mapą stanu zagospodarowania przestrzennego regionu dla roku 1985 /obraz rastrowy - plik o nazwie: landuse85.rst

• rastrową mapą stanu zagospodarowania przestrzennego regionu dla roku 1991 /obraz rastrowy - plik o nazwie: landuse91.rst

• wektorową i rastrową mapą systemu drogowego regionu /plik o nazwie: roads.vct i roads.est/

• wektorową i rastrową mapą systemu rzecznego regionu /plik o nazwie: streams.vct i streams.rst/

Wstępne analizy dowodzą, że najważniejszymi czynnikami postępującej deforestracji terenu regionu /zmniejszenie się powierzchni lasów/ są prawdopodobnie:

• małe odległości dzielące obszary lasów od terenów osadnictwa /zjawiska wzmożonej konwersji terenów lasów na tereny osadnictwa/,

• relatywnie małe odległości dzielące obszary lasów od terenów lokalizacji infrastruktury transportowej /wzmożone zjawiska konwersji części obszarów leśnych na tereny lokalizacji liniowych elementów infrastruktury transportowej/

Wcześniejsze obserwacje i analizy dowiodły nadto, że:

• im bliższa okazywała się lokalizacja terenów leśnych w odniesieniu do lokalizacji terenów osadnictwa wszelkiego typu oraz terenów zajętych przez infrastrukturę transportową regionu tym szybciej zachodziły procesy deforestracji czyli szybkiego zmniejszania się powierzchni lasów przyległych ro tych terenów,

• dostrzeżono także fakt, że deforestracja jako zjawisko rozpoczynała się najczęściej - przynajmniej w początkowych fazach rozwoju tego zjawiska - w miejscach lokalizacji granic terenów leśnych. Innymi słowy prawdopodobieństwo wystąpienia deforestracji okazywało się zwykle największe w w/w miejscach lokalizacji zaś znacząco niższe w innych miejscach lokalizacji kompleksów leśnych.

Analitykom GIS powierzono zadanie symulacji /ex post/ zmian jakie nastąpiły w zakresie powierzchni lasów regionu a także komplementarne zadanie identyfikacji tendencji zmian w tym zakresie dla roku 1985 oraz 1991

Opis faz procesu modelowania i symulacji zmian:

Modelowanie zmian i prognoza dla roku 1985

1. Załaduj na pulpit Idrisi Andes mapy przestrzennego zagospodarowania terenu dla roku 1971 i 1985. Włączając kursor w tryb „Inquiry” sprawdź jaki kod przypisany jest formie pokrycia terenu o nazwie - Lasy /Forest/

2. Skonstruuj mapę rozmieszczenia obszarów lasów w regionie dla roku 1971. Nadaj wynikowemu plikowi rastra nazwę: las71

3. Skonstruuj mapę terenów „które w roku 1971 były lasami a nie były nimi w roku 1985”. Istnieje możliwość wykorzystania w tym celu Kalkulatora Rastrów. Nadaj wynikowemu plikowi rastra nazwę: las_zmiany7185

Konstrukcja rastrów odwzorowujących zmienne niezależne w modelu regresji logistycznej:

4. Uruchom moduł o nazwie: PATTERN, zaznacz opcję: CVN /center versus neighbors/ oraz zadeklaruj /zaznacz/ szerokość okna analizy sąsiedztwa /kernel/ jako 3 x 3. Zadeklaruj jako informację wejściową plik rastra o nazwie: las71. Wynikowemu plikowi rastra nadaj nazwę: laspat71. Zwróć uwagę na fakt, jakie wartości przechowywane są w komórkach rastra wynikowego /plik: laspat71/. Każda komórka tego rastra przechowuje informację o liczbie komórek rastra o wartościach odmiennych od wartości centralnej komórki ruchomego okna 3 x 3 /czyli tak zwanego „kernela”/.

5. Połącz przy użyciu operatora OVERLAY /z opcją koniunkcji zbiorów - multiply/ raster o nazwie: las71 i laspat71. Wynikowemu plikowi rastra nadaj nazwę: las71_edge.

Przykład - wyjaśnienie sensu operacji:

Kernel /model sąsiedztwa/ - 3x3

Punkt /pixel/: c:514, r:218 na mapie las71

Wynik PATTERN dla piksela c:514. r:218 na mapie laspat71

Overlay map: laspat71 i las71 dla piksela c:514, r:218

laspat71 x las71=las_edge71

Jeżeli wartość piksela /c:514, r:219/ w las_edge71 = 8 to oznacza, że obszar ten jest lasem graniczącym ze wszystkich stron /8 stron/ z czymś co lasem nie jest /sąsiedztwo 3x3/

Uwaga:

Jeżeli w las71 piksel c:514, r:218 przechowuje wartość 0 to

wartość piksela w las_edge71 w tym miejscu = 0

6. Uruchom moduł o nazwie: DISTANCE deklarując jako informację wejściową plik rastra o nazwie: las71_edge. Nadaj wynikowemu plikowi rastra nazwę: las71_dist.

7. Drogą reklasyfikacji mapy przestrzennego zagospodarowania: landuse71 stwórz mapę rastrową ukazującą wszystkie tereny zurbanizowane. Tereny te to: High Density Residential, Low Density Residential oraz Commercial. Nadaj plikowi rastra wynikowego nazwę: urban71

8. Skonstruuj mapę dystansów przestrzennych od wszelkich obszarów zurbanizowanych w roku 1971. Nadaj plikowi tego rastra nazwę: urban71_dist

9. Skonstruuj mapę dystansów przestrzennych od elementów systemu drogowego regionu. Nadaj temu plikowi nazwę: drogi_dist

10. Skonstruuj mapę dystansów przestrzennych od elementów systemu wodnego /strumienie i rzeki/. Nadaj temu plikowi nazwę: woda_dist

11. Uruchom moduł o nazwie: LOGISTICREG. W pole o nazwie: dependent variable wprowadź plik rastra o nazwie: las_zmiany7185 /patrz. rezultat operacji w punkcie 3/. Jako zmienne niezależne /independent variables/ wprowadź kolejno pliki rastrów o nazwach: las71_dist, urban71_dist, drogi_dist oraz woda_dist. Jako nazwę nowego pliku zawierającego prognozę zmian wprowadź: las_prognoza85 a jako nazwę pliku wartości resztowych modelu nazwę: las_reszty85. Jako maskę obszaru analizy wprowadź plik rastra o nazwie: las71. Nie zaznaczaj opcji: New prediction. Zaznacz opcję: Onto Output. Pamiętaj o tym że jest to prognoza zmian w obszarach leśnych dla roku 1985.

12. Poddaj analizie uzyskane rezultaty retrospektywnej symulacji i modelowania zmian w zakresie wybranej formy pokrycia terenu /las/ dla roku 1985.

Modelowanie zmian i prognoza dla roku 1991

13. Załaduj na pulpit Idrisi Andes mapy przestrzennego zagospodarowania terenu dla roku 1985 i 1991. Włączając kursor w tryb „Inquiry” sprawdź jaki kod przypisany jest formie pokrycia terenu o nazwie - Lasy /Forest/

14. Skonstruuj mapę lokalizacji obszarów leśnych w regionie w roku 1985. Nadaj wynikowemu plikowi rastra nazwę: las85

15. Skonstruuj mapę terenów „które w roku 1985 były lasami a nie były nimi w roku 1991”. Istnieje możliwość wykorzystania w tym celu Kalkulatora Rastrów. Nadaj wynikowemu plikowi rastra nazwę: las_zmiany8591

Konstrukcja rastrów odwzorowujących zmienne niezależne w modelu regresji logistycznej:

16. Uruchom moduł o nazwie: PATTERN, zaznacz opcję: CVN /center versus neighbors/ oraz zadeklaruj /zaznacz/ szerokość okna analizy sąsiedztwa /kernel/ jako 3 x 3. Zadeklaruj jako informację wejściową plik rastra o nazwie: las85. Wynikowemu plikowi rastra nadaj nazwę: laspat85. Zwróć uwagę na fakt, jakie wartości przechowywane są w komórkach rastra wynikowego /plik: laspat85/. Każda komórka tego rastra przechowuje informację o liczbie komórek rastra o wartościach odmiennych od wartości centralnej komórki ruchomego okna 3 x 3 /czyli tak zwanego „kernela”/.

17. Połącz przy użyciu operatora OVERLAY /z opcją koniunkcji zbiorów - multiply/ raster o nazwie: las85 i laspat85. Wynikowemu plikowi rastra nadaj nazwę: las85_edge.

18. Uruchom moduł o nazwie: DISTANCE, deklarując jako informację wejściową plik rastra o nazwie: las85_edge. Nadaj wynikowemu plikowi rastra nazwę: las85_dist.

19. Drogą reklasyfikacji mapy przestrzennego zagospodarowania: landuse85 stwórz mapę rastrową ukazującą wszystkie tereny zurbanizowane. Tereny te to: High Density Residential, Low Density Residential oraz Commercial. Nadaj plikowi rastra wynikowego nazwę: urban85

20. Skonstruuj mapę dystansów przestrzennych od wszelkich obszarów zurbanizowanych dla roku 1985. Nadaj plikowi tego rastra nazwę: urban85_dist

21. Brak jest informacji dotyczącej zmian w systemie drogowym i systemie rzecznym regionu dla okresu 1985-1991. Należy przyjąć założenie, że w okresie tym zarówno system drogowy jak i rzeczny nie uległ zasadniczym zmianom. W związku z tym jako map dystansów od tych elementów należy użyć skonstruowanych już map dla roku 1971, a mianowicie: drogi_dist i woda_dist.

22. Uruchom moduł o nazwie: LOGISTICREG. W pole o nazwie: dependent variable wprowadź plik rastra o nazwie: las_zmiany8591 /patrz. rezultat operacji w punkcie 15/. Jako zmienne niezależne /independent variables/ wprowadź kolejno pliki rastrów o nazwach: las85_dist, urban85_dist, drogi_dist oraz woda_dist. Jako nazwę nowego pliku zawierającego prognozę zmian wprowadź: las_prognoza91 a jako nazwę pliku wartości resztowych modelu nazwę: las_reszty91. Jako maskę obszaru analizy wprowadź plik rastra o nazwie: las85. Nie zaznaczaj opcji: New prediction. Zaznacz opcję: Onto Output. Pamiętaj o tym że jest to prognoza zmian w obszarach leśnych dla roku 1991.

23. Poddaj analizie uzyskane rezultaty retrospektywnej symulacji i modelowania zmian w zakresie wybranej formy pokrycia terenu /las/ dla roku 1991.

str. 1

---