Skip To Content

Сравнение дорог и обезлесения

На предыдущем уроке вы ознакомились с районом исследования и визуально проанализировали, как выглядят обезлесенные территории на базовой карте спутниковых изображений. На этом уроке вы продолжите анализ. Сначала надо добавить слой, показывающий экстент обезлесения. Затем вы определите процент обезлесенных земель на определённом расстоянии от дорог. Если найти связь между существующими дорогами и обезлесением, позже можно будет оценить, уничтожение какого количества лесов получится предотвратить, запретив строительство дороги.

Изучение обезлесения

Хотя обезлесение уже рассматривалось на предыдущем уроке, теперь мы займёмся более углублённым изучением, чтобы понять закономерности этого явления в Рондонии. Сначала добавим слой, показывающий обезлесение в пределах штата.

  1. Если надо, откройте документ карты Amazon Deforestation в ArcMap.
  2. Из окна Каталога перетащите слой Deforested_Area в таблицу содержания ниже слоя Roads.

    Слой обезлесения

  3. В таблице содержания щёлкните символ под слоем Deforested Area. В окне Выбор символа измените Цвет заливки на Серо-желтый.

    Серо-желтый

  4. Измените цвет контура на Нет цвета.

    Символ обезлесения

  5. Щелкните ОК.

    Слой Deforested Area с символами

    В этом слое только один объект. Это составной объект: он сформирован из множества не смежных элементов. Вырубка обычно происходит на небольших участках, а не на огромных просеках. При текущем масштабе карты подробно разглядеть обезлесение нелегко. Надо увеличить масштаб, но сначала создать закладку для текущего экстента. Через закладки можно быстро возвращаться к определённым экстентам карты.

  6. В главном меню ArcMap щелкните Закладки и выберите Создать закладку.

    Создать закладку

    Откроется диалоговое окно Создать закладку.

  7. Измените название закладки на Rondonia и щелкните OK.
  8. На панели Инструменты щелкните на инструменте Увеличить.

    Инструмент Увеличить

    Теперь при перемещении курсора по карте он выглядит как лупа.

  9. Очертите рамку, охватывающую обезлесенную территорию на северо-западе Рондонии.

    Приблизьтесь к северо-западу

    Карта будет масштабирована до экстента этого прямоугольника. В увеличенном виде можно рассмотреть обезлесение более детально. Обезлесение нередко бывает мозаичным, как на этом примере:

    Рисунок обезлесения

    Как правило, небольшие полосы леса уничтожаются в процессе подсечно-огневого земледелия. При таком методе ведения сельского хозяйства мелкие фермеры вырубают и сжигают лес, чтобы разбить на его месте поля. Сожжённая биомасса служит удобрением для культур, которые там выращиваются. Подобная методика ведения сельского хозяйства на протяжении многих столетий практиковалась по всему миру, в том числе и в Амазонии. В небольших масштабах подсечно-огневое земледелие может быть устойчивым. Но при широком распространении огромные территории зачищаются в короткое время, и это необратимо нарушает экосистемы.

    Теперь давайте сравним слой Deforested Area с тем, что мы видим на базовой карте спутниковых изображений. Чтобы было видно и слой, и базовую карту, используйте прозрачность.

  10. В таблице содержания дважды щёлкните слой Deforested Area.
  11. В диалоговом окне Свойства слоя на вкладке Отображение измените Прозрачность на 50 процентов.

    Прозрачность

    Чем выше прозрачность, тем более прозрачным станет слой.

  12. Щелкните ОК.

    Прозрачное обезлесение

    Подсказка:

    Если базовую карту из-под прозрачного слоя все равно видно плохо, можно для сравнения отключить и снова включить слой Deforested Area.

    Теперь можно посмотреть, где видимое обезлесение перекрывается со слоем Deforested Area. Заметно, что некоторые части слоя не совпадают с видимым на базовой карте обезлесением, особенно области возле девственных дождевых лесов. Обезлесение – это процесс постоянного изменения, а базовую карту могли просто не успеть обновить и привести в соответствие современному состоянию.

    Примечание:

    Если вам интересно узнать, когда базовая карта и слой Deforested Area обновлялись в последний раз, можно почитать их метаданные. В метаданных описано, кто и когда собирал данные, а также есть и другая полезная информация. Чтобы просмотреть метаданные на часть базовой карты, воспользуйтесь инструментом Идентифицировать и щёлкните на карте (в ниспадающем списке в верхней части окна Идентифицировать надо выбрать слой World_Imagery). В поле SRC_DATE2 указана дата снимка на данный участок базовой карты. Чтобы просмотреть метаданные слоя Deforested Area или любого другого векторного слоя на карте, щёлкните правой кнопкой на слое в Таблице содержания и воспользуйтесь командой Данные > Посмотреть описание элемента.

    Ещё одна заметная особенность – нередко обезлесение заканчивается довольно резкой границей, как на этом примере:

    Рисунок обезлесения 2

    На этом примере границы совпадают с особо охраняемой природной территорией, где вырубка леса запрещена или очень сильно ограничена. Особо охраняемые природные территории здесь бывают двух типов: девственные леса и особо охраняемые леса. Классы пространственных объектов обоих типов находятся в скачанной базе геоданных. Можете добавить и получше рассмотреть оба класса, но для целей нашего проекта нужны лишь особо охраняемые леса.

  13. В главном меню ArcMap щелкните Закладки и Rondonia.
  14. Из окна Каталога перетащите слой Protected_Forests в таблицу содержания ниже слоя Roads.

    Слой особо охраняемых лесов

    Слой Protected Forests заслоняет все находящиеся под ним слои. Надо изменить его символы и сделать прозрачным.

  15. В таблице содержания щёлкните символ под слоем Protected Forests. В окне Выбор символа прокрутите вниз список символов и выберите символ Розовый.

    Розовый

  16. Щелкните ОК. Откройте окно Свойства слоя для Protected Forests.
  17. Установите Прозрачность 60 процентов и щёлкните OK.

    Слой особо охраняемых лесов с символами

    Похоже, что особо охраняемые леса эффективно сдерживают вырубку леса. Теперь, обнаружив один из эффективных факторов, сдерживающих обезлесение, изучим его причины. На предыдущем уроке вы отключили слой Roads, так как густая дорожная сеть заслоняла все прочие слои карты. Давайте теперь получше рассмотрим дороги, чтобы понять как они связаны с обезлесением.

  18. В таблице содержания, включите слой Roads.
  19. Вновь приблизьтесь к области на северо-западе штата.
    Подсказка:

    Если после последнего увеличения вы не закрывали ArcMap и никуда не перемещались, можно просто щёлкнуть кнопку Предыдущий экстент на панели инструментов.

  20. Перемещайтесь по карте и увеличивайте масштаб, чтобы рассмотреть распространение дорог и просек.

    Рисунок обезлесения 3

    Наблюдается прямая взаимосвязь между дорогами и просеками. На самом деле, 95% вырубленных лесов Амазонии находятся в пределах 5,5 километров от дорог. Дороги обеспечивают доступ в непроходимые леса, и по ним удобно вывозить древесину. В отличие от соединяющих населённые пункты официальных дорог, неофициальные обеспечивают доступ в отдалённые части дождевых лесов и соединяют сельскохозяйственные угодья.

    Ваша цель – оценить, насколько сильное обезлесение может вызвать планируемая дорога, если разрешить её строительство. Чтобы произвести такую оценку, сперва надо понять, насколько обезлесение связано с существующими дорогами.

  21. Вернитесь к закладке Rondonia.

Выбор пробной площадки для анализа

Перед тем, как начать анализ, надо выбрать пробную площадку в пределах существующей дорожной сети. Дорожная сеть весьма массивна, в ней более двадцати тысяч пространственных объектов. Если анализировать её целиком, это займёт очень много времени. Выбор пробной площадки может слегка изменить результаты, но не очень сильно.

  1. В таблице содержания отключите все слои, кроме Roads и базовой карты со снимками.
    Подсказка:

    Чтобы быстро отключить все слои, в таблице содержания щёлкните правой кнопкой мыши на фрейме данных Слои и выберите Выключить все слои. Затем включите слой Roads и базовую карту.

    Чтобы выбрать пробную площадку в пределах слоя Roads, понадобится инструмент Выбрать. Этот инструмент выбирает пространственные объекты во всех слоях, доступных для выборки. Отключив лишние слои, вы сделали их недоступными для выборки, поэтому теперь выбираться будут лишь объекты слоя Roads. В базовой карте нет пространственных объектов, поэтому там ничего не выберется.

  2. Щелкните инструмент Выбрать объекты на панели Инструменты.

    Выбрать

    Примечание:

    Если щёлкнуть стрелку ниспадающего списка рядом с Выбрать объекты, там несколько методов выборки. Если щёлкнуть Выбрать объекты, по умолчанию будет выбран метод Выбрать прямоугольником.

  3. Прочертите на карте рамку вокруг северо-западной части штата.

    Область выборки

    Примечание:

    Ваша выборка не обязательно должна точно совпадать с этим рисунком.

    Объекты теперь выбраны на карте.

    Область интереса

    Некоторые дороги выходят за пределы территории выборки. Если в области выборки оказалась лишь часть пространственного объекта, то выбирается он весь.

  4. В главном меню ArcMap щелкните Выборка и Приблизить к выбранным объектам.

    Экстент выбранных объектов

    Карта приблизится к экстенту выборки. Некоторые выбранные дороги, особенно в северной части, не окружены обезлесенными территориями (в любой момент можно включить слой Deforested Area, чтобы это проверить). Другие районы находятся внутри территории с почти полностью сведенной растительностью. Но в целом, выборка даёт общее представление о дорогах в этом районе.

Поиск обезлесения возле существующих дорог

Теперь приступим к анализу. Чтобы оценить влияние строящейся дороги, сначала надо разобраться с влиянием уже построенных. В качестве единиц измерения будем использовать проценты вырубок от общей площади территории вокруг дорог. Для этого надо построить буферные области вокруг выбранных дорог и сравнить площадь этой буферной области с площадью вырубок внутри неё.

  1. В главном меню ArcMap выберите Геообработка.

    Геообработка

    Появится меню Геообработка. В этом меню находятся шесть наиболее часто используемых инструментов геообработки, а также опции для поиска и использования инструментов. Инструменты геообработки – это операции для обработки географических данных. Как правило, они берут имеющийся набор данных в качестве входных данных, запускают некий процесс и генерируют из них новые выходные данные.

  2. Из меню Геообработка выберите Буфер.

    Буфер

    Откроется диалоговое окно Буфер. В этом окне можно установить входной набор данных и несколько параметров, которые нужны для запуска данного инструмента. Один из параметров определяет буферное расстояние, то есть насколько далеко от входных объектов простирается буфер. Вы уже знаете, что 95% вырубок Амазонии находятся в пределах 5,5 км от дорог. Это подходящее расстояние для вашего буфера, так как дальше этого расстояния рубка лесов обычно не ведётся.

    Подсказка:

    Если вам потребуется объяснение по какому-либо инструменту или параметру, щёлкните кнопку Показать справку в правом нижнем углу окна инструмента.

  3. В диалоговом окне Буфер в качестве Входных объектов выберите Roads.

    Входные объекты для инструмента Буфер

    При выборе слоя в списке Входные объекты в качестве входных данных используются лишь выбранные пространственные объекты. Если в слое ничего не выбрано – все объекты этого слоя.

    Примечание:

    Если в качестве входных данных надо использовать слой, которого нет в таблице содержания, воспользуйтесь обзорной кнопкой справа и укажите, где находятся эти данные.

  4. Под опцией Выходной класс пространственных объектов убедитесь, что установлена база геоданных Rondônia.

    Выходной класс объектов для инструмента Буфер

    Имя поля выходного класса пространственных объектов находится в конце строчки. В данном случае это Roads_Buffer. Если хотите, можете изменить имя по умолчанию, но здесь его можно оставить как есть.

  5. В опции Расстояние в окошке Линейная единица измерения введите 5500.

    Расстояние для инструмента Буфер

    Единицей измерения по умолчанию являются метры; 5500 метров равно 5,5 км. Если хотите, можете изменить единицы измерения на километры и ввести в окошке 5.5.

    Осталось ещё изменить параметр Тип слияния. По умолчанию, инструмент Буфер создаёт по буферу для каждого объекта входного слоя. Так как в выборке слоя Roads очень много объектов и они тесно расположены, инструмент Буфер может построить огромное количество перекрывающихся пространственных объектов. Если изменить параметр Тип слияния, он построит в качестве выходных данных лишь один пространственный объект.

  6. В параметре Тип слияния выберите Все.
    Тип слияния для инструмента Буфер
  7. В нижней части диалогового окна Буфер щёлкните OK.

    Запустится инструмент Буфер После окончания процесса на карту будет добавлен новый слой.

    Буферный слой дорог

    Примечание:

    При запуске добавлении на карту выходных данных инструмента, результату присваивается случайный символ. У вас символы могут отличаться от примеров на картинках.

    Теперь надо определить, какая доля площади в этой буферной зоны – вырубки.

  8. В таблице содержания перетащите слой Roads_Buffer ниже слоя Deforested Area. Включите слой Deforested Area.
  9. На панели Инструменты щёлкните кнопку Очистить выбранные объекты, чтобы снять выборку со всех пространственных объектов.
  10. Сравните слои Deforested Area и Roads_Buffer.
    Подсказка:

    Если с предложенными по умолчанию символами слоя Roads_Buffer стало плохо видно слой Deforested Area, измените символы буферного слоя.

    Сравнение дорог и буферной зоны

    Значительная часть буфера перекрывает слой Deforested Area, хоть и не полностью. В северо-западной части буфера довольно много участков, на которых лес ещё остался.

    Чтобы вычислить долю вырубок в пределах буферной зоны, потребуется слой обезлесения в пределах буфера. Такой слой можно создать при помощи инструмента Вырезание. Этот инструмент вырезает экстент одного слоя по границам объектов другого слоя.

  11. В главном меню ArcMap щелкните Геообработка и выберите Вырезать.

    Вырезать

    Откроется диалоговое окно Вырезать.

  12. Для Входных объектов выберите Deforested Area.
  13. В окошке Входные объекты выберите Roads_Buffer.

    Входные объекты инструмента Вырезание

  14. Под опцией Выходной класс пространственных объектов убедитесь, что выходные данные сохранятся в базе геоданных Rondônia с названием Deforested_Area_Clip.

    Выходной класс объектов для инструмента Вырезание

  15. Щелкните ОК.

    После окончания работы инструмента на карту будет добавлен новый слой.

    Вырезать слой

Вычисление процента обезлесенной территории вокруг дорог

Вы создали два слоя. Один представляет области на расстоянии 5,5 км от дорог в пределах пробной площадки. Другой – вырубки в пределах этой буферной зоны. Теперь надо вычислить долю вырубок в пределах буферной зоны. Чтобы это сделать, надо вычислить новое атрибутивное поле.

  1. В таблице содержания щёлкните правой кнопкой мыши слой Deforested_Area_Clip и воспользуйтесь командой Открыть таблицу атрибутов.

    Таблица атрибутов

    У этого слоя два геометрических поля, которые автоматически создаются вместе со всеми новыми полигональными классами пространственных объектов: Shape_Length (длина периметра) и Shape_Area (площадь).

  2. Посмотрите на поле Shape_Area.

    Поле Shape Area

    Примечание:

    Так как площадь основана на выбранных вами дорогих, у вас значения площадей (а также все дальнейшие вычисления), вероятно будут отличаться от наших примеров на рисунках.

    Единицы измерения в таблице не указаны, но они есть в информации о системе координат слоя.

  3. Не закрывая таблицу атрибутов, откройте окно Свойства слоя для Deforested_Area_Clip.
  4. На закладке Источник ниже Источника данных найдите информацию о проекции.

    Источник данных

    Проекция данных South America Albers Equal Area. Выходные слои, создаваемые инструментами геообработки, используют такую же проекцию, как у входных данных. Под названием проекции приводится техническая информация о проекции, в том числе линейная единица (единица измерения, используемая проекцией). Линейные единицы проекции South America Albers– метры. Таким образом, в поле Shape_Area атрибутивная информация указана в квадратных метрах.

  5. Закройте окно Свойства слоя и вернитесь к таблице атрибутов.
  6. Щёлкните правой кнопкой мыши значение Shape_Area и выберите Копировать.

    Копирование значения площади

    Скопировав площадь, вы сможете её использовать в таблице Roads_Buffer.

  7. В Таблице содержания щелкните правой кнопкой мыши слой Roads_Buffer и выберите Открыть таблицу атрибутов.

    Таблица атрибутов буфера

    Таблица откроется в новой вкладке уже открытого окна таблицы. Как и у слоя Deforested Area Clip, у слоя Roads_Buffer есть атрибут Shape_Area. Вы добавите новое поле, и используете оба значения площади для вычисления процентного соотношения.

  8. На панели инструментов таблицы щелкните на кнопке Опции таблицы и выберите Добавить поле.

    Добавить поле

  9. В окне Добавить поле в качестве Имени введите Percent_Deforested. В параметре Тип выберите Double.

    Параметры Имя и Тип

    Тип поля определяет формат значений, которые могут храниться в поле. Тип Double (двойной точности) позволяет хранить числа с десятичными знаками.

    Имя поля может содержать только буквы, цифры и знаки подчеркивания. Можно добавить псевдоним поля, в котором допустимы и другие символы. Псевдоним поля отображается в таблице, а само имя поля хранится в данных.

  10. В Свойствах поля щёлкните в строчке напротив Псевдоним и введите Percent Deforested, можно без подчёркивания, и даже русскими буквами.

    Параметр Псевдоним

  11. Щелкните ОК.

    Поле Percent Deforested добавится в конце таблицы атрибутов. В качестве значения там стоит <Null>. <Null> – это значение по умолчанию для новых полей; оно означает, что в нем нет данных. Чтобы добавить значение, можно непосредственно отредактировать ячейку в таблице или создать выражение для вычисления значений.

  12. Щелкните правой кнопкой на поле Percent Deforested и выберите Калькулятор поля.

    Калькулятор поля

    Появится предупреждение, что вы собираетесь выполнить вычисления вне сеанса редактирования.

  13. Щёлкните Да, чтобы пропустить предупреждение.

    Откроется Калькулятор поля. Калькулятор поля похож на окно Выбрать по атрибуту; там тоже есть готовые опции для построения выражения. Там есть стандартные математические выражения и функции, а также поля из таблицы атрибутов, из которых можно собрать выражение. Чтобы найти процентное соотношение, надо разделить площадь из слоя Deforested_Area_Clip на площадь из слоя Roads_Buffer и умножить результат на 100.

  14. В нижней части окна в выражение Калькулятора поля вставьте значение площади, которое вы скопировали из таблицы атрибутов слоя Deforested_Area_Clip.
  15. В списке математических операций щёлкните символ деления.

    Кнопка деления

  16. В окошке Поля дважды щёлкните Shape_Area.

    Поля

    Поле Shape_Area добавится в выражение после символа деления. Чтобы перевести значение в проценты, надо умножить на 100.

  17. В списке математических операций щёлкните символ умножения, чтобы добавить его в выражение.

    Символ Умножение

  18. После символа умножения введите в выражение 100.
    Примечание:

    Выражение должно выглядеть так, как изображено на следующем рисунке (первое значение площади может отличаться):

    Выражение

  19. В нижней части окна Калькулятор поля щёлкните OK.

    Поле Percent Deforested вычислится. На основании значений из пробной площадки получилось около 46%. У вас значение может отличаться, вероятно не более, чем на пару процентов.

    Поле Percent Deforested

    Теперь вы знаете долю обезлесенной территории на расстоянии 5,5 км от дорог. Если на пробной площадке построить ещё одну дорогу, можно прогнозировать, что на расстоянии 5,5 км от этой дороги будет вырублена примерно такая же доля лесов.

    Теперь у вас есть это значение, и слой Deforested_Area_Clip более не нужен. Давайте удалим его из карты. Слой Roads_Buffer оставим, так как у него в атрибутивной таблице нужное значение процентов, но отображение слоя можно отключить.

  20. Закройте таблицу атрибутов. Отключите слой Roads_Buffer в таблице содержания. Щелкните на слое правой кнопкой мыши слой Deforested_Area_Clip и выберите Удалить.

    Слой удалён с карты. Класс пространственных объектов остался в базе данных Rondônia.

  21. Вернитесь к закладке Rondonia и сохраните карту.

На этом уроке вы рассматривали вырубки Рондонии и определяли их связь с дорогами. Вы вычислили долю обезлесенной территории вокруг дорог. На следующем уроке вы примените эту цифру к планируемой дороге, чтобы оценить, сколько леса можно будет спасти, если запретить её строительство.