ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА МЕРЗЛОТНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЯКУТИИ: ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ (НА ПРИМЕРЕ СРЕДНЕТАЕЖНЫХ И ГОРНЫХ МЕРЗЛОТНЫХ ЛАНДШАФТОВ) - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2021

SPATIAL STRUCTURE OF THE PERMAFROST LANDSCAPES OF YAKUTIA: GEOINFORMATIONAL MODELING (ON THE EXAMPLE OF MIDDLE TAIGA AND MOUNTAIN PERMAFROST LANDSCAPES

STRUCTURE SPATIALE DE LA PERGÉLISOL PAYSAGES DE YAKOUTIE: GEOINFORMATIONAL MODÉLISATION (l'exemple du TAIGA ET MONTAGNE PERGÉLISOL PAYSAGES

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА МЕРЗЛОТНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЯКУТИИ: ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ (НА ПРИМЕРЕ СРЕДНЕТАЕЖНЫХ И ГОРНЫХ МЕРЗЛОТНЫХ ЛАНДШАФТОВ)

Abstract

The solution of many issues of rational land use management is based on information about the state of the landscape complexes. The possibilities of obtaining reliable information on the spatial structure of permafrost landscapes become especially relevant for state assessment and evolution trends. Increasing environmental changes in the cryolithozone zone are associated with trends in climate change and vulnerability to anthropogenic impacts. The aim of this dissertation is to study the spatial structure of the permafrost landscapes of Yakutia on the basis of geoinformation modeling, taking as the object of research the middle taiga permafrost landscapes of Central Yakutia and the mountain permafrost landscapes of the Verkhoyansk region. To achieve this aim, the methods of the analysis and the processing of the time series of multi-sensor remote sensing data and digital elevation model has been developed. The methods allow modeling to map the visible morphological features of permafrost landscapes (relief and vegetation) with the implementation of ontological properties with the permafrost and lithogenic base. Time series of Sentinel 2 and Landsat 8 OLI images for the period 2015-2020 are used to map vegetation classes and analyze the state of vegetation cover. The vegetation classes are recognized by the variation in the photosynthetic activity of plant associations on the spectral reflectance characteristics. This allows us to use differences in phenological phases to increase the recognizable classes of plant associations. The accuracy assessments of the classification results are calculated by the comparison with high resolution images and field data to ensure a high level of validation confidence. Based on the ASTER GDEM relief data, we determined the genetic type of Quaternary sediments according to the landform classification calculated by the Topographic Position Index (TPI) and GIS analysis. Thus, modeling these two morphological features allows the development of a geospatial database of test study area. The database includes information on the existence of intensity transformation factors for the identified landscape complexes. The GIS models of permafrost landscapes provide information on the type of soil cover, soil conditions (moisture, temperature) and cryogenic texture. Obtaining such data demonstrates the effectiveness of the modeling for assessing the spatial structure of permafrost landscape in local level.
La solution de nombreux problèmes de gestion rationnelle de l'utilisation des terres repose sur des informations sur l'état des ensembles paysagers. Les possibilités d'obtenir des informations fiables sur la structure spatiale des paysages de pergélisol deviennent particulièrement pertinentes pour l'évaluation de l'état et les tendances d'évolution. Les changements environnementaux croissants dans la zone cryolithozone sont associés aux tendances du changement climatique et à la vulnérabilité aux impacts anthropiques. L'objectif de cette thèse est d'étudier la structure spatiale des paysages de pergélisol de Yakoutie sur la base de la modélisation de la géoinformation, en prenant comme objet de recherche les paysages de pergélisol de la taïga moyenne de la Yakoutie centrale et les paysages de pergélisol de montagne de la région de Verkhoyansk. Pour atteindre cet objectif, les méthodes d'analyse et de traitement des séries temporelles de données de télédétection multi-capteurs et de modèle numérique d'élévation ont été développées. Les méthodes de modélisation permettent de cartographier les caractéristiques morphologiques visibles des paysages de pergélisol (relief et végétation) avec la mise en œuvre de propriétés ontologiques avec le pergélisol et la base lithogène. Des séries temporelles d'images Sentinel 2 et Landsat 8 OLI pour la période 2015-2020 sont utilisées pour cartographier les classes de végétation et analyser l'état du couvert végétal. Les classes de végétation sont reconnues par la variation de l'activité photosynthétique des associations végétales sur les caractéristiques de réflectance spectrale. Cela nous permet d'utiliser les différences dans les phases phénologiques pour augmenter les classes reconnaissables d'associations de plantes. Les évaluations de précision des résultats de classification sont calculées par comparaison avec des images haute résolution et des données de terrain pour assurer un niveau élevé de confiance de validation. Sur la base des données de relief ASTER GDEM, nous avons déterminé le type génétique des sédiments quaternaires selon la classification des reliefs calculée par l'indice de position topographique (TPI) et l'analyse SIG. Ainsi, la modélisation de ces deux caractéristiques morphologiques permet le développement d'une base de données géospatiale de la zone d'étude test. La base de données comprend des informations sur l'existence de facteurs de transformation d'intensité pour les complexes paysagers identifiés. Les modèles SIG des paysages de pergélisol fournissent des informations sur le type de couverture du sol, les conditions du sol (humidité, température) et la texture cryogénique. L'obtention de telles données démontre l'efficacité de la modélisation pour évaluer la structure spatiale du paysage de pergélisol au niveau local.
Решение многих вопросов рационального землепользования основано на информации о состоянии ландшафтных комплексов. Возможности получения достоверной информации о пространственной структуре мерзлотных ландшафтов становятся особенно актуальными для оценки состояния и тенденций развития. Усиление экологических изменений в зоне криолитозоны связано с тенденциями изменения климата и уязвимостью к антропогенным воздействиям. Целью данной диссертации является изучение пространственной структуры криолитозоны Якутии на основе геоинформационного моделирования, взяв в качестве объекта исследования среднетаежные мерзлотные ландшафты Центральной Якутии и горные мерзлотные ландшафты Верхоянского района. Для достижения этой цели были разработаны методы анализа и обработки временных рядов данных многосенсорного дистанционного зондирования и цифровой модели рельефа. Методы моделирования позволяют отображать видимые морфологические особенности многолетнемерзлых ландшафтов (рельеф и растительность) с реализацией онтологических свойств с многолетнемерзлым и литогенным основанием. Временные ряды изображений Sentinel 2 и Landsat 8 OLI за период 2015-2020 гг. Используются для картирования классов растительности и анализа состояния растительного покрова. Классы растительности распознаются по вариации фотосинтетической активности растительных ассоциаций по спектральным характеристикам отражения. Это позволяет нам использовать различия в фенологических фазах для увеличения узнаваемых классов растительных ассоциаций. Оценка точности результатов классификации рассчитывается путем сравнения с изображениями с высоким разрешением и полевыми данными, чтобы обеспечить высокий уровень достоверности проверки. Основываясь на данных рельефа ASTER GDEM, мы определили генетический тип четвертичных отложений в соответствии с классификацией рельефа, рассчитанной с помощью индекса топографического положения (TPI) и анализа ГИС. Таким образом, моделирование этих двух морфологических особенностей позволяет разработать геопространственную базу данных тестовой области исследования. База данных включает информацию о наличии коэффициентов трансформации интенсивности для выделенных ландшафтных комплексов. ГИС-модели многолетнемерзлых ландшафтов предоставляют информацию о типе почвенного покрова, почвенных условиях (влажность, температура) и криогенной структуре. Получение таких данных демонстрирует эффективность моделирования для оценки пространственной структуры и ландшафтного разнообразия на локальном уровне.
Fichier principal
Vignette du fichier
-квалификационная работа -Захаров М.И..pdf (10.16 Mo) Télécharger le fichier
Origin Files produced by the author(s)

Dates and versions

tel-03281453 , version 1 (08-07-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03281453 , version 1

Cite

Moisei Ivanovich Zakharov. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА МЕРЗЛОТНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЯКУТИИ: ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ (НА ПРИМЕРЕ СРЕДНЕТАЕЖНЫХ И ГОРНЫХ МЕРЗЛОТНЫХ ЛАНДШАФТОВ). Geography. Aix-Marseille University; North-Eastern Federal University, 2021. Russian. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03281453v1⟩
150 View
14 Download

Share

Gmail Mastodon Facebook X LinkedIn More