Розширення BioDispersal QGIS для відображення NaturaGIS TVB

qgis

Розширення QGIS для екологічної спадкоємності/TVB

Не ворушиться ! Якщо ви хочете скласти карту екологічних спадкоємностей (TVB: зелена та синя сітка), найкраще розширення QGIS тут! І це у вільному доступі !

У цій гостьовій статті Матьє Шайо, інженер з комп'ютерних розробок з INRAE ​​(Національний науково-дослідний інститут сільського господарства, продовольства та навколишнього середовища) представляє розширення QGIS BioDispersal, що він розробляє з 2018 року.

Після презентації екологічних спадкоємностей та методів їх картографування, Матьє представляє плагін QGIS BioDispersal та ілюструє його використання на простому прикладі, що дозволяє повністю зрозуміти використання цього інструменту !

Зміст цієї статті:

Цю статтю пропонує вам:

Матьє ШАЛЮ

INRAE ​​- UMR TETIS

www.umr-tetis.fr
Пошта: [email protected]
Тел реж.: +33 (0) 4 67 54 87 70
Тел.: +33 (0) 4 67 54 87 54

Екологічна спадкоємність дозволяє концептуалізацію та визначення функціональної екологічної мережі, реалізованої у Франції політикою Росії Зелена та блакитна сітка (TVB). Місія Ресурсного центру "Зелений та блакитний трамвай" полягає, зокрема, у підтримці різних гравців у TVB та організації передачі знань із дослідницького світу до операцій.

BioDispersal - розширення QGIS 3 - була розроблена з метою забезпечення інтуїтивно зрозумілий та простий у використанні інструмент застосовувати методи Картографування TVB заснована на концепції проникності засобів масової інформації.

Зелено-синя рамка

Боротьба з фрагментацією ландшафту

Серед основних причин ерозії біорізноманіття - знищення природних середовищ існування та фрагментація ландшафту. Хоча вже давно існують системи охорони відповідних територій (національні парки, природні заповідники тощо), відповідь на проблему фрагментації цих заповідних територій нещодавно була розроблена за допомогою поняття екологічної мережі.

Екологічна мережа відповідає всім природним інфраструктурам (фізичним та функціональним), що дозволяють видам завершити свій життєвий цикл.

Ілюстрація екологічних спадкоємностей - Джерело: COMOP TVB

Поняття екологічної мережі було перекладено у Франції шляхом започаткування національної політики: Зелено-синя рамка (TVB). Це визначає водойми біорізноманіття і екологічні коридори які можуть бути різних типів: лінійні (живоплоти, прибережні ліси), японськими сходинками (ставки, зарості тощо) або озеленені (усі середовища, сприятливі для переміщення видів).

Інструмент планування землекористування

Зелений та блакитний трамвай - це інструмент сталого просторового планування, який спрямований на інтеграцію питань біорізноманіття.

Для реагування на специфіку видів, а також на необхідність функціонування, викликану інструментом управління, пропонований підхід полягає у роботі підкадри: процесії видів з подібними характеристиками, що розвиваються в одних і тих же середовищах, об’єднуються підкадрами.

Ілюстрація підкадрів TVB - Джерело: COMOP TVB

Зелена та блакитна мережі доступні за адресою кілька масштабів, з біологічних причин (олень не кочує на тій же території, що і тритон, наприклад) і адміністративні.

Тому він інтегрований в плани розвитку на різних рівнях, наприклад: SRADDET (колишній SRCE) для регіонів, ScoT для міжмуніципальних органів влади, до PLU для муніципалітетів. Нижня шкала повинна враховувати екологічну безперервність верхнього рівня та перемальовувати їх за власним масштабом.

Методи картографування

У місцевому масштабі часто буває достатньо, щоб продовжити знання галузі і фотоінтерпретація для визначення TVB.

У більших масштабах стали застосовуватися геоматичні інструменти, такі як розширення-ерозія.

Ілюстрація дилатаційно-ерозійного методу для визначення ТВБ

Найновіші методи засновані на понятті проникність середовища, тобто, якою мірою природне середовище є сприятливим для пересування даного виду.

На основі цього поняття було розроблено кілька методів, таких як потенційні зони розпорошення (поверхневі коридори), шляхи з найменшими витратами (лінійні коридори), ландшафтні графіки або електричні схеми.

Спосіб: проникність середовищ і областей дисперсії

Проникність середовища

Розглянуто проникність природного середовища для виду чи підкадру, представляє здатність цього виду рухатися навколо цього середовища. Цей рух може сповільнюватися фізичними факторами (непрохідний водотік, дорога з інтенсивним рухом тощо) або відсутністю привабливості навколишнього середовища (уникнення відкритих середовищ, занадто схильних до хижацтва для певних видів лісу, наприклад).

Приклад прикладу для характеристики TVB

У наведеному вище прикладі (векторні дані, які растризуються) існує 5 носіїв для характеристики:

  • лісове середовище;
  • аграрне середовище;
  • побудований;
  • дорога;
  • і річка.

Потім ідея полягає в тому, щоб оцінити, наскільки ці середовища сприятливі для переміщення виду або досліджуваного підкадру.

Припустимо, що цільовим видом є лісовий вид. Отже, його структуруючим середовищем (природним середовищем існування) є ліс, і за домовленістю їй присвоюється коефіцієнт 1.

Зараз ми розглядаємо сільськогосподарське середовище і вважаємо, що воно в 10 разів менш проникне (тобто, вид може проїхати в 10 разів більше відстані в лісовому середовищі, ніж у сільськогосподарському середовищі.

Нарешті, ми вважаємо інші середовища непроникними і приписуємо їм дуже високий коефіцієнт, тут 100, але це може бути і більше.

Це тоді дає нам матриця проникності нижче.

Приклад випадку - коефіцієнти проникності

Звичайно, ці коефіцієнти проникності (іноді їх називають коефіцієнтами тертя чи опору) калібрований. Спочатку побудований, на думку експерта, тоді необхідно перевірити їх відповідність на місцях щодо перших результатів та модифікувати їх, якщо це необхідно.

Як користуватися BioDispersal ?

Підручники з використання розширення доступні у відео на YouTube !

Потенційні зони розсіювання

Після встановлення матриці проникності мета полягає в тому, щоб скласти карту потенційних зон розповсюдження, тобто райони, до яких можна дістатись із вже визначених резервуарів біорізноманіття, базуючись на поняття сукупних витрат.

Нижче наведено приклад сукупного розрахунку витрат (тобто мінімальних витрат) для кожного вікна (ми збільшили масштаб до центру території) порівняно з центральним вікном.

Приклад - Розрахунок сукупних витрат

Щоб розрахувати потенційні зони розпорошення, необхідно вже визначити водойми біорізноманіття (ящики з оленями внизу) та визначити максимальна дисперсійна ємність.

Приклад - Дисперсія: резервуари біорізноманіття

Потім обчислюються площі, до яких можна дістатись із резервуару біорізноманіття, вартість яких менша за максимальну дисперсійну ємність (пікселі у світло-зеленому кольорі) та тоді можна трактувати як поверхневі коридори.

Потім на прикладі ми бачимо, що центральне водосховище пов’язане з водосховищем на північному заході, але не з південно-східним.

Приклад - Дисперсія: екологічні коридори (максимальна місткість = 15)

Максимальна дисперсійна здатність визначається як функція, зокрема, роздільної здатності растрового шару, який представляє матрицю проникності.

Таким чином, у випадку нашого прикладу з максимальною ємністю 15, якщо роздільна здатність пікселя становить 20 метрів, це означає, що види можуть подорожувати:

  • (15 * 20)/1 = 300 метрів у лісовому середовищі;
  • (15 * 20)/10 = 30 метрів у сільськогосподарському середовищі;
  • та (15 * 20)/100 = 3 метри для інших середовищ.

ємність метрів = (місткість макс * роздільна здатність)/коефіцієнт середній

BioDispersal: розширення QGIS для відображення потенційних зон дисперсії

Значок BioDispersal у QGIS

BioDispersal - це розширення QGIS 3, яке можна встановити у 2 кліки через меню Розширення QGIS. Потім з’являється піктограма оленя для запуску графічного інтерфейсу.

Значок BioDispersal

Графічний інтерфейс

Графічний інтерфейс складається з декількох елементів:

  • іконки управління проектами вгорі (конфігурацію можна зберегти та повторно використати на іншому комп’ютері, якщо ієрархія файлів однакова);
  • довідкова панель направо;
  • індикатор виконання внизу;
  • головна панель з однією вкладкою на крок. Деякі вкладки, як наведена нижче (останній крок обчислення площ дисперсії), містять таблицю, що дозволяє перевірити поточні налаштування перед запуском відповідної обробки.

Графічний інтерфейс BioDispersal

Покроковий ланцюжок обробки

BioDispersal визначає 7-етапну процедуру від вихідних даних до кінцевого картографічного результату:

1. Визначення загальних параметрів: зона впливу, система проекції і перш за все растрова роздільна здатність (яка визначає точність розрахунку, необхідні ресурси і від якої залежить вибір максимальної дисперсійної потужності).

2. Вибір підкадрів: ланцюжок обробки буде здійснюватися для кожного підкадру, таким чином, з картографічним результатом для кожного підкадру.

3. Відбір та класифікація даних: цей крок дає можливість відбирати, класифікувати (відповідно до теми та рівня проникності) та стандартизувати (репроекція та растеризація) дані.

4. Злиття: порядок злиття даних може змінюватися для кожного підкадру залежно від їх важливості. Наприклад, річки над дорогами для водної підрамки (нижче - інакше).

Приклад - злиття даних

5. Визначення коефіцієнтів тертя: вони визначені для кожної станції землекористування та для кожного підкадру. Таблицю коефіцієнтів можна експортувати у форматі CSV, щоб полегшити обмін між різними учасниками проекту TVB, оскільки вони повинні еволюціонувати під час проекту (необхідні консультації та калібрування).

6. Вагові коефіцієнти тертя: інструмент пропонує кілька режимів зважування коефіцієнтів, наприклад, застосовуючи коефіцієнт множення відповідно до нахилу або навіть відстані до певних елементів, таких як дороги чи будівлі. На малюнку нижче показано зважування відстані до доріг (підписи не зовсім однакові, але ми можемо бачити появу буферної зони навколо доріг).

Використання BioDispersal

Приклад зважування за відстанню до доріг

7. Розрахунок потенційних площ дисперсії: останній крок - розрахувати потенційні площі розповсюдження для кожного підкадру з резервуарів біорізноманіття та відповідно до максимальної здатності до розпорошення.

Приклад потенційних зон розсіювання (ємність 1000 ліворуч та 3000 праворуч)

Для подальшого

Сумісність

Проникність середовищ є базовим поняттям для кількох методів картографування екологічних спадкоємностей. Тому шар коефіцієнтів проникності часто є вхідними даними для інструментів, що використовують цей метод, але його структура не є тривіальною.

Тому BioDispersal є хорошим способом провести попередню обробку перед переходом на інші інструменти.

Серед цих інструментів, зокрема, можна зазначити:

  • Графаб що дає можливість будувати ландшафтні графіки і, таким чином, обчислювати метрики, що дозволяють характеризувати стан екологічної мережі. Алгоритм експорту в Graphab доступний у наборі інструментів для обробки, щоб забезпечити сумісність шару тертя, виробленого BioDispersal, із Graphab.
  • Circuitscape що дозволяє застосовувати метод електричних ланцюгів, який асимілює рухи видів до інтенсивності електричного струму. Цей метод важче встановити на великих територіях, але дозволяє додатковий підхід.