?

Log in

No account? Create an account

Wang et al., 2010
covtoc
basil_yakimov

Wang D., Fu B., Lu K., Xiao L., Zhang Y., Feng X. Multifractal analysis of land use pattern in space and time: A case study in the Loess Plateau of China // Ecological Complexity. 2010. 7(4): 487-493.

Новая статья группы китайских товарищей с применением мультифрактального анализа в околоэкосистемном контексте. Это те самые товарищи, которые занимались мф-анализом горных китайских лесов (Zhang et al., 2006).

На сей раз предметом анализа являются особенности паттернов использования земли в бассейне реки Янхэ, что расположена на Лёссовом Плато практически в самом центре Поднебесной. Собственно анализу подверглись три квадрата со стороной 25600 м в верхнем, среднем и нижнем течении реки, а точнее их спутниковые изображения разрешением 25 м, которые были расклассифицированы на 5 типов землепользования: поля, луга, леса, вода и поселения. Анализ проводился отдельно для каждого типа и представлял собой классический мультифрактальный box-counting для изображения. Из мат. аппарата там в статье расписаны только формулы для обобщенных размерностей Dq, но судя по контексту изложения результатов, реально там использовались графики Mq(l) и регрессия на них.

Отдельной фишкой статьи служит то, что анализировались три временных среза: 1980, 2000 и 2006 годы. В 1999 году в исследуемом районе стартовал проект охраны ландшафтов, в рамках которого все пахотные земли на склонах с уклоном более 25º были переведены в лесные либо пастбищные в целях  прекращения эрозии почвы. Одной из целей анализа было отследить происходящие изменения.

Сами скейлинговые графики, к сожалению, не приведены, имеются только статистические показатели: R2 и достоверность регрессии p. По результатам анализа этих показателей делается вывод о том, что поля, луга и леса распределены мультифрактально, а вот водные участки и поселения – нет. Главный количественный результат состоит в графиках спектров обобщенных размерностей  Dq(q) для полей, лугов и лесов трех участков за три временных среза. Собственно мультифрактальными спектрами и не пахнет. Судя по графикам размерностей, это и не удивительно, потому как там полно аномалий. Графики для лесов на участке нижнего течения за 1980 и 2000 годы вообще ведут себя прямо противоположно теории, то есть строго возрастают. На этом основании авторами делается вывод, что эти распределения не мультифрактальны.

Там в обсуждении приводится попытка интерпретации полученных спектров обобщенных размерностей, в том числе приводятся причины отклонений от мультифрактальности, но выглядит это все не особо убедительно. Примеры выводов: (1) на таком-то участке в такой-то год правая ветка спектра (q > 0) лежит выше, чем для другого участка, значит там было больше крупных участков, (2) спектры полей 2006 года лежат ниже спектров 1980 и 2000 года, а спектры лесов наоборот выше, значит за время действия программы охраны ландшафта число полей снизилось, а лесов – увеличилось, (3) в 1980 и 2000 году спектр лесов для участка нижнего течения возрастал, а значит распределение было не фрактальное, а вот в 2006 году стал невозрастающим, то есть теперь мультифрактальность появилась. С таким уровнем интерпретации вообще непонятно, зачем такой мультифрактальный анализ был нужен, если те же самые выводы можно получить гораздо проще без всяких сложностей.

Авторы подчеркивают, что в общем и целом мультифрактальные свойства ландшафта определяются структурой овражной сети, то есть по сути – особенностями формирующих ее водотоков. Все остальное – следствие приуроченности полей и пастбищ к тем или иным элементам ландшафта (поля – на ровных вершинах холмов, пастбища – на склонах и т.п.). Особенно забавным в этом контексте выглядит тот факт, что распределение собственно водных участков оказалось не фрактальным. Но как раз это убедительно объясняется тем, что снимки делались в сухой сезон, да и разрешение для анализа мелких речек и ручейков совершенно недостаточное.

Итого: статья совершенно не впечатляет. Вообще даже не совсем понятно, каким образом она оказалась в журнале Ecological Complexity. Со сложностью анализа тут все в порядке, но вот каким боком это к экологии относится – я не сильно заценил. В плане собственно анализа не могу не отметить, что авторы выпустили самый первый и самый принципиальный момент анализа – собственно доказательство мультифрактальности. Сдается мне, что скейлинговые графики не приведены отнюдь не случайно. Принципиальным моментом фрактального анализа является соблюдение степенного закона, то есть линейности связи в билогарифмическом масштабе. Приведенные стат. характеристики лично меня ни в чем не убеждают: они свидетельствуют только о наличии статистически достоверной корреляции, но уж никак не о линейности.