Using the automatic classification of relief by Ivahashi and Pike to assess the quantitative and qualitative characteristics of forests on the basis of elevation models of terrain and surface
Authors: Черниховский Д.М. 
Published: September 2020

Целью статьи является оценка и интерпретация связей между морфометрическими характеристиками рельефа и характеристиками лесов средствами геоинформационных технологий и морфометрического анализа. Актуальность данного направления связана с поиском количественных характеристик ландшафтов, способных определять изменчивость количественных и качественных характеристик лесов. В качестве модельной территории выбрана центральная часть бывшего Лисинского учебно-опытного лесхоза Ленинградской области. Модельная территория разбита на ячейки регулярной сети с шагом 1000 м. На модельную территорию сформирован геоинформационный проект с использованием баз данных лесоустройства и цифровых моделей высот. Выполнено формирование и сравнительная оценка двух моделей высот – модели рельефа (на основании оцифрованных топографических карт) и модели поверхности (по материалам интерферометрической радарной съемки SRTM). С помощью профилей и линейной регрессии оценены расхождения между моделями. Отмечен однородный характер изменения высот двух моделей со значительной изменчивостью высот модели SRTM и средним расхождением между высотами моделей порядка 15 м. Для моделей высот рельефа и поверхности выполнена автоматическая классификация рельефа по алгоритму Ивахаши и Пайка (путем последовательного определения и анализа набора морфометрических характеристик – крутизны склонов, текстуры и выпуклости). Результаты классификации обеих моделей высот существенно отличаются, что может объясняться влиянием лесного полога на результаты съемки SRTM. Получены результаты регрессионного анализа связей характеристик лесов (зависимые переменные) с классами форм рельефа (независимые переменные). Наличие связей между характеристиками лесов и результатами классификации рельефа может объясняться влиянием рельефа на формирование лесных местопроизрастаний. Перспективы исследований в данном направлении связаны с совершенствованием теории и практики лесоучетных работ на основе количественного анализа пространственных данных о лесных ландшафтах с применением геоинформационных технологий и дистанционных методов.

The aim of the article is to evaluate and interpret the relationships between the morphometric characteristics of the relief and forest characteristics using geoinformation technologies and morphometric analysis. The relevance of this direction is related to the search for quantitative characteristics of landscapes capable of determining the variability of quantitative and qualitative characteristics of forests. As the model territory, the central part of the former Lisinsky Educational and Experimental Leskhoz of the Leningrad Region was chosen. The model territory has a rectangular shape. It is divided into cells of a regular network with a step of 1000 m. On the model territory was formed a geo-information project with help forest inventory databases and digital elevation models. The formation and comparative evaluation of both elevation models (digital terrain model on base of topographic maps and digital surface model on base of SRTM data) was carried out. With help of profiles and linear regression, the differences between the models are estimated. The homogeneous character of changes in the heights of the two models are noted. But significant variability in the altitudes of the SRTM model and an average difference between model heights of about 15 m was noted too. For elevation and surface models, Ivahashi and Pike automated classification of the relief topography was performed (by sequential determination and analysis of a set of morphometric characteristics – steepness of slopes, texture and convexity). The results of the classification of both models of heights are significantly different, which can be explained by the influence of the forest canopy on the results of the SRTM survey. The results of regression analysis of relationships between forest characteristics (dependent variables) with classes of relief forms (independent variables) are obtained. The relationship between the characteristics of forests and the results of classification of the relief can be explained by the influence of the relief on the formation of forest habitats. Prospects for research in this area are related to the improvement of the theory and practice of forest inventory works on the basis of quantitative analysis of spatial data on forest landscapes using geoinformation technologies and remote methods.