اثر ترتیب مقیاس مکانی در مطالعات علوم زمین و محیطی

نوع مقاله : مروری

نویسندگان

دانشگاه هرمزگان

چکیده

مقیاس مکانی بحثی مورد توجه در تحقیقات محیطی سال­های اخیر بوده است. در این بین اثرات متفاوت مقیاس بر پدیده­ها و فرآیندهای محاط‌شده‌ و شناخت آن­ها چالشی اساسی در بررسی فرآیندهای محیطی محسوب می­شود. لذا این تحقیق با بررسی مفاهیم بنیادین مرتبط با مقیاس و ارتباط آن­ها با جنبه­های عملیاتی و کاربردی این مفهوم در فن­آوری سامانه­ی اطلاعات جغرافیایی تلاش کرده‌است، وجود رابطه­ی مرتّب مکانی بین اندازه­ی کارتوگرافیک نقشه­های توپوگرافی و محتوای اطلاعاتی آن­ها را مورد آزمون قرار دهد. از این رو در ابتدا مبانی ریاضی مرتبط مرور شده است و سپس وجود ترتیب مقیاس مکانی در خروجی نقشه­ی شیب، با اخذ و بررسی الگوریتم شیب در نرم­افزار ArcGIS9.3 ، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین­ منظور از نقشه­های شیب رستری تهیه‌شده از نقشه­های رقومی ارتفاع در دو مقیاس (1:50000 و 1:25000) با دو پیکسل­سایز (10و100)، در دو نقطه­ی مختلف از نقشه استفاده شده‌است. سپس همسایگی­های 3*3 و ارقام مربوط به هر پیکسل در هر کدام از نقشه‌ها برداشت و در الگوریتم شیب جایگذاری شدند و سپس نتایج حاصل از آن جهت برآورد تغییرات شیب در دیفرانسیل کلّ معادله‌ی شیب قرار داده‌شد. میزان دیفرانسیل کلّ نتیجه‌شده در هیچ­یک از حالات مذکور صفر نگردید که می‌تواند مبیّن وجود عدم ثبات در تغییرپذیری نقشه­های شیب باشد و به بیانی کاربردی، تغییر مقیاس هندسی نقشه­ها نه ­تنها حجم و اندازه­ی اطلاعات در دسترس بلکه درک و دریافت از آن­ها را نیز کاملاً تحت­تأثیر قرار می‌دهد. در انتها پیشنهاد شده است که انتخاب مقیاس کارتوگرافیک نقشه­ها در مراحل مختلف مطالعاتی تنها بر مبنای ترتیب کارتوگرافیک آن­ها نباشد و تحقیقات آتی بر تعیین چگونگی دست‌یابی به مقیاس بهینه متمرکز شود.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. -احمدی‌دوست، ب.، 1392. بررسی حساسیت مدل HEC-HMS به داده‌های وارد‌شده با مقیاس‌های مکانی مختلف (مطالعه‌ی موردی: حوزه‌ی آبخیزجاماش استان هرمزگان). پایان‌نامه-یکارشناسی‌ارشد، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران.86 ص.
  2. -عالم‌زاده، ع.، 1385. حساب دیفرانسل و انتگرال با هندسه‌ی تحلیلی. کتاب عام، نوشته‌ی ریچارد ای. سیلورمن، انتشارات ققنوس، 550 ص.
  3. -رسولیان، ع.، 1386. نظریه‌ی مجموعه‌ها و کاربردهای آن، نوشته‌یشووینگ تی. لین و یو-فنگ. لین، مرکز نشر دانشگاهی، 237 ص.
  4. -مخدوم، م.، 1385. شالوده‌ی آمایش سرزمین، انتشارات دانشگاه تهران، 289 ص.
  5. -حلی‌ساز، ا.، آذرنیوند، ح.، اکرمی،م.، مهدوی، م.، و مهرابی، ع.، 1390. پژوهش‌های محیط‌زیست، شماره‌ی 3، ص 48-35.
  6. -Addicott, J.F., Aho, J.M., Antolin, M.F., Padilla, D.K.,Richardson, J.S., and Slouk, D.A., 1987. Ecological neighborhoods: scaling environmental patterns, Oikos, v.49, p.340-346.
  7. -Allen, T.F.H., and Hoekstra, T.W., 1992. Toward a Unified Ecology, Columbia University Press, New York, 384p.
  8. -Allen, T.F.H., and Hoekstra, T., 1990. The confusion between scale-defined levels and conventional levels on organization in ecology, Journal of Vegetation Science, v.1, p.5-12.
  9. -Allen, T.F.H., and Starr, T.B., 1984. Heirarchy: perspectives for ecological complexity, Philosophy of Science, v.51, p.359-361.
  10. -Amerhein, C.G., 1995. Searching for the elusive aggregation effect: evidence from statistical simulations. Environmental and Planning, v.27, p.105-119.
  11. -Atkinson, P.M., and Tate, N.J., 2000. Spatial scale problems and geostatistical solutions: a review, Professional Geographer, v.52, p.607-623.
  12. -Beven, K., 2002. Towards a Coherent Philosophy for Modelling the Environment, Mathematical, Physical and Engineering Sciences, v.458, p. 2465-2484.
  13. -Bunnell, F.L., and Huggard, D.J., 1999. Biodiversity across spatial and temporal scales: problems and opportunities, Forest Ecology and Management, v.115, p.113-126.
  14. -Burrough, P.A., and McDonell, R.A., 1998. Principles of Geographical Information System, Oxford University Press, New York.190 p.
  15. -Clark, W.C., 1985. Scales of climate impacts, Climatic Change, v.7, p. 5-27.
  16. -Davis, F.W., and Quattrochi, D.A., Ridd, M.K., -N.Lam, N.S., Walsh, S.J., Michaelsen, J.C., Franklin, J., Stow, D.A., Johannsen, C.J., and Johnston, C.A., 1991. Environmental analysis using integrated GIS and remotely sensed data; some research needs and priorities, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, v.57, p.689-697.
  17. -Davis, F.W., and Simmonett, D.S., 1998. GIS and remote sensing. In: Longley, p.A., Maguire, D.J., Goodchild, M.F. and Rhind, D.W (eds.) Geographical Information Systems volum 1: Principles.191-123 p., Harlow: Longman.
  18. -Dayton, P., and Tenger, M.J., 1984. The importance of scale in community ecology: a kelp forest example with terrestrial forest analogs. In: Price, P.W., Slobodchikoff, C.N., Gaud, W.A (eds.) A new ecology: novel approaches to interactive systems.457-481pp., Wiley, New York.
  19. -Dungan, J.L., Perry, J.N., Dale, M.R., Legendre, P., Citron-Pousty, S., Fortin, M.-J., Jakomulska, A., Miriti, M., and Rosenberg, M.S., 2002.A balanced view of scale in spatial statistical analysis, Ecology, v.25, p.626-640.
  20. -Ehleringer, J.R., and Field, C.B., 1993. Scaling physiological processes: leaf to global, Academic Press, San Diago, California, USA, 388p.
  21. -Fisher, J.T., 2010. Cross-scale Habitat Selection by Terrestrial and Marine Mammals. phD Thesis,Victoria, University of Victoria, Canada.178p.
  22. -Forman, R.T.T., and Godron, M.,1986. Landscape Ecology, Wiley & Sons, New York, 619 p.
  23. -Fotheringham, A.S., and Rogerson, p.A., 1993. GIS and spatial analytical problems, International Journal of Geographical Information Systems, v.7, p.3-19.
  24. -Gardner, R.H., 1998. Pattern, process and analysis of spatial scales. In: Peterson, D.L., Parker, V.T (eds.) Ecological scale.17-34 p., Columbia University Press.
  25. -Gardner, R.H., Kemp, W.M., Kennedy, V.S., Peterson, J.E., 2001. Scalig Relations in Experimental Ecology, Columbia University Press, New York, 373p.
  26. -Getis, A., and Franklin, J., 1987. 2nd order neighborhood analysis of mapped point pattern. Ecology, v.68, p.473-477.
  27. -Gibson, C.C., Ostrom, E., Ahn, T.K., 2000. The concept of scale and human dimensions of global change: a survey, Ecological Economics, v.32, p.217-239.
  28. -Goodchild, M., and Quattrochi, D., 1997. Introduction: scale, multiscale, remote sensing and GIS. In: Quattrochi, D. and Goodchild, M. (eds.) Scale in remote sensing and GIS.1-12 p., CRC Press.
  29. -Gosz, J.R., 1992. Ecological functions in a biome transition zone: translating local responses to broad – scale dynamics. In: Hansen, A.J., and di Castri, F (eds.) Landscape boundaries, consequences for biotic diversity and ecological flow.55-75 p., Springer- Verlag, New York, NY.
  30. -Gueron, S., and Levin, S.A., 1995. The dynamics of group formation, Mathematical Biosciences, v.128, p.243-264.
  31. -Harris, T.M., 2006. Scale as artifact: GIS, ecological fallacy, and archaeological analysis. In: Lock. G., Molyneoux, B.L (eds.) Confronting scale in archaeology: issues of theory and practice.39-53 p., West Virginia University, Springer US.
  32. -Jarvis, P.G., and McNaughton, K.G., 1986. Stomatal control of transpiration: scaling up from leaf to region. Advances in Ecological Research, v.15, p.1-49.
  33. -Jelinski, D.E., and Wu, J., 1996. The modifiable areal unit problem and implications for landscape ecology, Landscape Ecology, v.11, p.129-140.
  34. -Johnson, D.D., and Howarth, P.J., 1987. The effects of spatial resolution on land cover/ land use theme extraction from airborne digital data, Conadian Journal of Remote Sensing, v.13, p.68-75.
  35. -Levin, S.A., 1992. The problem of pattern and scale in ecology, Ecology, v.7, p.1943-1967.
  36. -MacArthur, R.H., 1972. Geographical Ecology, Harper and Row, New York, USA, 269 p.
  37. -Meentemeyer, V., and Box, E.D., 1987. Scale effects in landscape studies. In: Turner, M.G (eds.) Landscape heterogeneity and disturbance.15-36pp., Springer –Verlag, New York.
  38. -Menge, B.A., and Olson, A.M., 1990. Role of scale and environmental factors in the regulation of community structure, Trends Ecology, v, 5, p.52-57.
  39. -Nams, V.O., Mowat, G., and Panian, M.A., 2006. Determining the spatial scale for conservation purposes – an example with grizzly bears, Biological Conservation, v.128, p.109-119.
  40. -O,Neill, R.V., DeAngelis, D.L., Waide, J.B., and Allen, T.F.H., 1986. A Hierarchical Concept of Ecosystems, Princeton University Press, Princeton, New York, 253 p.
  41. -Openshaw, S. 1984. Ecological fallacies and the analysis of areal consus data, Environmental and Planning, v.6, p.17-31.
  42. -Pielou, E.C., 1969. An Introduction to Mathematical Ecology. John & Wiley, New York, 286 p.
  43. -Peterson, D.L., and Parker, V.T., 1998. Dimensions of scale in ecology, resource management and society. In: Peterson, D.L., Parker, V.T (eds.) Ecological scale : theory and methods. 387-425pp., Columbia University press.
  44. -Powell, T.M., 1989. Physical and biological scales of variability in lakes, estuaries, and the coastal ocean. In: Roughgarden, J., May, R.M., Levin, S.A (eds.) Perspectives in ecological theory.157-176pp., Princeton (NJ): Princeton University Press.
  45. -Qi, Y., and Wu, J., 1996. Effects of changing spatial resolution on the results of landscape pattern analysis using spatial autocorrelation indices, Landscape Ecology, v.11, p.39-50.
  46. -Rocchini, D., 2005. Resolution problems in calculating landscape metrics, Spatial Science, v.50, p.25-35.
  47. -Schneider, D.C., 2001. The rise of the concept of scale in ecology, BioScience, v.51, p.545-554.
  48. -Scott, J.M., Heglund, P.J., Morrison, M.L., Haufler, J.B., Raphael, M.G., Wall, W.A., and Samson, F.B., 2003. Predicting species occurrences: issues of accuracy and scale, Journal of Mammalogy, v.84, p. 319-321.
  49. -Shannon, C.E., and Weaver, W., 1962. The Mathematical Theory of Communication. University of Illinois Press. Urbana, 117 p.
  50. -Sollins, P., Spycher, G., Topik, C., 1983. Processes of soil organic-matter accretion at a mudflow chronosequence, Mt.Shasta, California. Ecology, v.64, p.1273-1282.
  51. -Solomon, A.M., Delcourt, H.R., West, D.C., and Blasing, T.J., 1980. Testing a simulation- model for reconstruction of prehistoric forest- stand dynamics. Quaternary Research, v.14, p.275-293.
  52. -Steel, J.H., 1985. A comparison of terrestrial and marine systems, Nature, v.313, p.353-358.
  53. -Turner, M.G., O,Neill, R.V., Gardner, R.H., and Milne, B.T., 1989. Effects of changing spatial scale on the analysis of landscape patterns, Landscape Ecology, v.3, p.153-162.
  54. -Wessman, C.A., 1992. Spatial scales and global change: bridging the gap from plots to GCM grid cells, Annual Review of Ecology and Systematics, v.23, p.175-200.
  55. -Wiens, J.A., 1989. Spatial scaling in ecology, Functional Ecology, v.3, p.385-397.
  56. Wu, J., and Levin, S.A., 1994. A spatial patch dynamic modeling approach to pattern and process in an annual grassland, Ecologiccal Monographs, v.64, p.447-464.
  57. -Wu, J., and Loucks, O.L., 1995. From balance of nature to hierarchical patch dynamics: a paradigm shift in ecology, Quarterly review of Biology, v.70, p.439-466.
  58. -Wu, J., Gao, W., and Tueller, P.T., 1997. Effects of changing spatial scale on the results of statistical analysis with landscape data; a case study, Geographic Information Sciences, v.3, p.30-41.
  59. -Wu. J., and Jelinski, D.E., 1995. Pattern and scale: the modifiable areal unit problem. In: Li, B (eds.) Lectures in modern ecology.1-9pp., Science Press. Beijing.
  60. -Ziemer, R.R., 1997. Temporal and spatial scales. Pages 80-95 In: Williams, J.E., Wood, C.A., Dombeck, M.P (Eds.),Watershed restoration: principles and practices. American Fisheries Society, Bethesda, MD.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار