Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

37
Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II Alfred Stach Zakład Geoekologii Instytut Paleogeografii i Geoekologii UAM

description

Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II. Alfred Stach Zakład Geoekologii Instytut Paleogeografii i Geoekologii UAM. Stan dotychczasowy. Element rozprawy habilitacyjnej „ Morfodynamika stoków na morenowym obszarze młodoglacjalnym ” - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Page 1: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach

II

Alfred StachZakład Geoekologii

Instytut Paleogeografii i Geoekologii UAM

Page 2: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Stan dotychczasowy

• Element rozprawy habilitacyjnej „Morfodynamika stoków na morenowym obszarze młodoglacjalnym”

• Podstawowy cel: opracowanie modelu struktury przestrzennej systemu denudacyjnego stoków na podstawie analizy pokryw glebowych

Page 3: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Stan dotychczasowy

• Obszar badań: 3 mikrozlewnie stokowe + 16 ha obszar testowy (zewnętrzna podstrefa moreny martwego lodu i

moreny kemowej)• Zakres dotychczasowych prac:

• pomiary geodezyjne (tachymetr elektroniczny i GPS),• wstępne opróbowanie gleb• wykonywany w regularnej siatce pobór i opis rdzeni glebowych,• wstępna analiza morfometrii stoków i obszaru testowego• analizy laboratoryjne próbek gleby• geostatystyczna analiza barwy gleb oraz miąższości i wilgotności

akumulacyjnego poziomu glebowego,• próby modelowania zmienności przestrzennej erozji gleb,

Page 4: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Co dzisiaj?

Ulepszenie

geostatystycznego modelowania zmienności przestrzennej

barw poziomu akumulacyjnego

na stokach

Page 5: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Wprowadzenie do problemu

• Barwa gleby to syntetyczny wskaźnik charakteru i natężenia procesu glebotwórczego:• akumulacji i rozkładu substancji organicznej, • wilgotności i natlenienia,• procesów wietrzeniowych i wytrącania soli,• typu i ilości pierwotnych i wtórnych minerałów

glebowych,• aktywności fauny glebowej,• itp.

• Jest to parametr, który można szybko mierzyć, a znormalizowana procedura daje stosunkowo wysoką dokładność i powtarzalność oznaczeń

Page 6: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Wprowadzenie do problemu

• Na powierzchniach stokowych barwa gleby może być jakościowym wskaźnikiem jej bilansu wodnego oraz funkcjonowania procesów denudacyjnych – zmienności przestrzennej procesów erozji i ługowania gleb.

• Może być zatem barwa gleb używana jak kryterium (jedno z wielu) delimitacji stref morfodynamicznych – fragmentów kateny stokowej różniących się pod względem charakteru i/lub natężenia dominujących procesów denudacyjnych i akumulacyjnych.

Page 7: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Mikrozlewnia stokowa A

Stok A o ekspozycji południowej: podłoże nieprzepuszczalne – użytkowanie rolnicze. Deniwelacja: 9,95 m. Powierzchnia mikrozlewni (elementu stoku): 6068 (6090,42) m2

Page 8: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Metodyka:

Pobór rdzeniglebowych - siatka

- 1 6 0 1 6 3 2 4 8 6 4

- 9 6

- 8 0

- 6 4

- 4 8

- 3 2

- 1 6

0

1 6

3 2

4 8

A 2A 3A 4A 5

B 1B 2B 3B 4B 5

C 1C 2C 3C 4C 5C 6

D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7

E 1E 2E 3E 4E 5E 6E 7

F 1F 2F 3F 4F 5F 6F 7F 8

G 1G 2G 3G 4G 5G 6G 7G 8

H 1H 2H 3H 4H 5H 6H 7H 8

I 1I 2I 3I 4I 5I 6I 7

K 1K 2K 3K 4K 5K 6K 7

L 1L 2L 3L 4L 5L 6L 7

M 1M 2M 3M 4M 5M 6M 7

N 1N 2N 3N 4N 5N 6N 7

O 2O 3O 4O 5O 6O 7

P 2P 3P 4P 5P 6P 7

R 3R 4R 5R 6R 7

S 3S 4S 5S 6S 7

Page 9: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Metodyka:

Pobór i opis rdzeniglebowych

Page 10: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Metodyka:

System MUNSELLA opisu barw

• jakościowy opis barwy: hue (rodzaj), value (natężenie), chroma (czystość) np.: 7.5YR 3/4• wprowadzony w 1913 roku,• standard w gleboznawstwie,• brak możliwości analiz ilościowych

Page 11: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Metodyka:

Konwersja barw do systemu RGB

Page 12: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Relacja rzeczywistej barwy poziomu akumulacyjnego w stosunku do jego

miąższości i wilgotności

-16 0 16 32 48 64

-96

-80

-64

-48

-32

-16

0

16

32

48

A-A3

A-C2

A-N1A-N2

A-H6

A-M1

A-A2

A-B1

A-E7

A-H4

A-A2A-A4

A-B2

A-I2A-I6

A-K1

A-L1

A-M2

A-N6

A-O2A-O3

A-P2

A-R3

A-S3

A-G1

A-H1

A-B3

A-A3

A-D1

A-F6

A-H3

A-I1

A-K2

A-L2

A-C1

A-D3

A-F1

A-G6

A-H7

A-I7

A-K6A-K7

A-L4

A-R6

A-C3

A-D6

A-E1

A-F7

A-P6

A-D2

A-E2

A-F2A-F3

A-G3A-G7

A-L6

A-M6

A-O6

A-P4

A-R4

A-E5

A-L7

A-I5

A-E3

A-G2

A-I3

A-K3

A-M5

A-N3

A-O4

A-P3

A-S4

A-E6

A-F5A-F8

A-B4A-B5

A-E4

A-I4

A-L5

A-S6

A-A5

A-G4A-G8

A-H2A-H8

A-L3

A-M3A-M4

A-N4

A-S5

A-O5

A-K5

A-D7 A-D4

A-H5

A-K4

A-N5

A-P5

A-G5

A-C6 A-C5

A-R5

-16 0 16 32 48 64

-96

-80

-64

-48

-32

-16

0

16

32

48

0.0cm do 16.0cm

16.0cm do 21.0cm

21.0cm do 25.0cm

25.0cm do 35.0cm

35.0cm do 100.1cm

-16 0 16 32 48 64

-96

-80

-64

-48

-32

-16

0

16

32

48

1.0% do 5 .4%

5.4% do 7 .5%

7.5% do 9 .2%

9.2% do 10.4%

10.4% do 14.8%

Page 13: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Zmienność przestrzenna składowych RGB poziomu akumulacyjnego gleby na stoku A

-16 0 16 32 48 64

-96

-80

-64

-48

-32

-16

0

16

32

48

-16 0 16 32 48 64 -16 0 16 32 48 64

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

96 104 112 120 128 136

80 88 96 104 112 120

50 60 70 80 90 100

Składowa R Składowa G Składowa B

Page 14: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Ulepszone modelowanie zmienności przestrzennej składowych RGB

• Barwa to spektrum fal elektromagnetycznych promieniowania słonecznego odbitych od obserwowanego obiektu.

• Model RGB jest uproszczeniem wynikającym z biofizycznej natury postrzegania barw przez człowieka, i będącej jego konsekwencją konstrukcji wielu urządzeń technicznych.

• Konsekwencja: składowe RGB nie są niezależne (dane quasikompozytowe), a i ich zmienność przestrzenna powinna być modelowana łącznie za pomocą kokrigingu.

• Ponieważ jest przypadek izotopowy (wszystkie zmienne opróbowane jednakowo), główna zaleta kokrigingu sprowadza się do redukcji wpływu pomiarów niedokładnych (błędnych) = mniejsza względna wariancja nuggetowa modeli kroskorelacji i niższa wariancja progowa (sill).

Page 15: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Modele semiwariancji i krossemiwariancji (zwykłe = niezależne) składowych RGB barwy

poziomu akumulacyjnego na stoku A

(R) = 15 + 140Sph(67), dir = 88°, ani = 0,23 (G) = 17 + 149Sph(55), dir = 91°, ani = 0,24 (B) = 40 + 223Sph(55), dir = 93°, ani = 0,24 (RG) = 22 + 127Sph(68), dir = 89°, ani = 0,22 (RB) = 14 + 147Sph(73), dir = 90°, ani = 0,20 (GB) = 29 + 169Sph(59), dir = 91°, ani = 0,23

Page 16: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Standaryzowane semiwariogramy kierunkowe składowych barwy

0 10 20 30 40 50 60Odstęp (m )

0

10

20

30

40

50

Sta

nd

ary

zow

an

a s

em

iwa

rian

cja

Składowebarwy

R

G

B

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

1

2

3

4

Sta

nd

ary

zow

an

a s

em

iwa

rian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Sta

nd

ary

zow

ana

se

miw

ari

anc

ja

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0.8

1.2

1.6

2

2.4

Sta

nd

ary

zow

ana

se

miw

ari

anc

ja

0° 45°

90° 135°

Page 17: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Porównanie modeli struktury przestrzennej składowych barwy poziomu A0 –

„zwykłego” i LCM

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

50

100

150

200

250

Sem

iwar

ian

cja

sem iw ariogramem piryczny

m odelsem iw ariogram u

m odel LC Msem iw ariogram u

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0

50

100

150

200

250

Sem

iwar

ian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

50

100

150

200

250

Sem

iwar

ian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0

50

100

150

200

250

Sem

iwar

ian

cja

R

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

40

80

120

160

200

240

Sem

iwar

ian

cja

sem iw ariogramem piryczny

m odelsem iw ariogram u

m odel LC Msem iw ariogram u

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0

50

100

150

200

250

Sem

iwar

ian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

50

100

150

200

250

Sem

iwar

ian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0

50

100

150

200

250

Sem

iwar

ian

cja

G

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

100

200

300

400

Sem

iwar

ian

cja

sem iw ariogramem piryczny

m odelsem iw ariogram u

m odel LC Msem iw ariogram u

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0

100

200

300

400

Sem

iwar

ian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

100

200

300

400

Sem

iwar

ian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0

100

200

300

400

Sem

iwar

ian

cja

B

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

40

80

120

160

200

240

Sem

iwar

ian

cja

sem iw ariogramem piryczny

m odelsem iw ariogram u

m odel LC Msem iw ariogram u

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0

40

80

120

160

200

240

Sem

iwar

ian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

40

80

120

160

200

240

Sem

iwar

ian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0

40

80

120

160

200

240

Sem

iwar

ian

cja

RG

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

50

100

150

200

250

Sem

iwar

ian

cja

sem iw ariogramem piryczny

m odelsem iw ariogram u

m odel LC Msem iw ariogram u

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0

50

100

150

200

250

Sem

iwar

ian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

50

100

150

200

250

Sem

iwar

ian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0

40

80

120

160

200

240

Sem

iwar

ian

cja

RB

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

50

100

150

200

250

300

Sem

iwar

ian

cja

sem iw ariogramem piryczny

m odelsem iw ariogram u

m odel LC Msem iw ariogram u

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0

50

100

150

200

250

300

Sem

iwar

ian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m)

0

50

100

150

200

250

300

Sem

iwar

ian

cja

0 20 40 60 80Odstęp (m )

0

50

100

150

200

250

300

Sem

iwar

ian

cja

GB

Page 18: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Składowe barwy poziomu A0

oszacowane metodami OK i OCK

-16 0 16 32 48 64

-96

-80

-64

-48

-32

-16

0

16

32

48

96

100

104

108

112

116

120

124

128

132

136

140

144

-16 0 16 32 48 64 -16 0 16 32 48 64

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

ROK OCK OK-OCK

-16 0 16 32 48 64

-96

-80

-64

-48

-32

-16

0

16

32

48

767880828486889092949698100102104106108110112114116118120

-16 0 16 32 48 64 -16 0 16 32 48 64

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

-8-7-6-5-4-3-2-10123456789

GOK OCK OK-OCK

- 1 6 0 1 6 3 2 4 8 6 4

- 9 6

- 8 0

- 6 4

- 4 8

- 3 2

- 1 6

0

1 6

3 2

4 8

4 5

5 0

5 5

6 0

6 5

7 0

7 5

8 0

8 5

9 0

9 5

1 0 0

1 0 5

- 1 6 0 1 6 3 2 4 8 6 4 - 1 6 0 1 6 3 2 4 8 6 4

- 1 0 0

- 8 0

- 6 0

- 4 0

- 2 0

0

2 0

4 0

6 0

- 1 0- 9- 8- 7- 6- 5- 4- 3- 2- 101234567891 01 11 21 3

BO K O C K O K - O C K

Page 19: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Składowe barwy poziomu A0

oszacowane metodami OK i OCK – porównanie wariancji estymacji

-16 0 16 32 48 64

-96

-80

-64

-48

-32

-16

0

16

32

48

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

-16 0 16 32 48 64 -16 0 16 32 48 64

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

ROK OCK OK-OCK

-16 0 16 32 48 64

-96

-80

-64

-48

-32

-16

0

16

32

48

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

-16 0 16 32 48 64 -16 0 16 32 48 64

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

GOK OCK OK-OCK

-16 0 16 32 48 64

-96

-80

-64

-48

-32

-16

0

16

32

48

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

-16 0 16 32 48 64 -16 0 16 32 48 64

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

-5051015202530354045505560657075808590

BOK OCK OK-OCK

Page 20: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Barwa poziomu A0

oszacowana metodą OCK

-16 0 16 32 48 64

-96

-80

-64

-48

-32

-16

0

16

32

48

Page 21: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

-10 0 10 20 30 40 50

X (m)

-100

-75

-50

-25

0

25

50

Y (

m)

100 110 120 130 140

Oszacowane R

100

110

120

130

140

Zm

ierz

on

e R

r = 0,660

-3 -2 -1 0 1 2 3

(R*-R)/S*

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

Fre

kw

en

cja

Próbek: 101Minimum: -2,26856Maksimum: 3,16645Średnia: 0,0016418

SD: 1,07098

100 110 120 130

Oszacowane R

-3

-2

-1

0

1

2

3

r = 0,121

(R*-

R)/

S*

Ocena jakości estymacji:kroswalidacja OK

Page 22: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

-10 0 10 20 30 40 50

X (m)

-100

-75

-50

-25

0

25

50

Y (

m)

100 110 120 130 140

Oszacowane R

100

110

120

130

140

Zm

ierz

on

e R

r = 0,960

100 110 120 130 140

Oszacowane R

-3

-2

-1

0

1

2

3

(R*-

R)/

S*

r = -0,029

-3 -2 -1 0 1 2 3

(R*-R)/S*

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

Fre

kw

en

cja

Próbek: 101Minimum: -2,72452Maksimum: 3,04222Średnia: -0,0169528

SD: 1,1346

Ocena jakości estymacji:kroswalidacja OCK

rcros(G) = 0,988rcros(B) = 0,966

Liniowa regresja wielokrotna:rR(GB) = 0,957rG(RB) = 0,989rB(RG) = 0,966

Page 23: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Estymacja a symulacja

• Geostatystyczna estymacja zarówno danych ilościowych jak i jakościowych ma liczne zalety, a najważniejsze z nich to że:

• jest nieobciążona i minimalizuje wariancję błędów• Ma jednakże również wady, z których najważniejsze to:

• lokalnie zmienne wygładzanie rozkładu estymowanej zmiennej (minima są przeszacowane, maksima niedoszacowane), a w efekcie zarówno histogram jak i semiwariogram danych estymowanych różnią się od danych pomiarowych

• Kiedy zatem ważniejsze od uzyskania najbardziej precyzyjnej lokalnej estymacji, jest uzyskanie globalnego rozkładu wiernego w stosunku do próbki (uwzględniającego dane, histogram i semiwariogram) stosuje się różne warianty symulacji geostatystycznej.

• Symulacja daje równie prawdopodobne obrazy zmienności przestrzennej zjawiska (niekoniecznie najdokładniejsze w sensie najmniejszych kwadratów różnic)

Page 24: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Kriging czy symulacja warunkowa? Kriging czy symulacja warunkowa?

KrigingSymulacja warunkowa

Efekt Wiele realizacji.Jeden model “deterministyczny”.

WłaściwościHonoruje dane, histogram, wariogram, gęstość spektralną i in. Honoruje dane, minimalizuje

wariancję błędu.

ObrazBardzo zróżnicowany, zwłaszcza kiedy model wariogramu jest „chaotyczny”

Łagodny (gładki), zwłaszcza kiedy model wariogramu jest „chaotyczny”

DaneObraz jest tak samo zmienny w każdej części. Nie można odgadnąć lokalizacji punktów pomiarowych.

Tendencja do tworzenia powierzchni trendu z dala od danych. Lokalizacje punktów pomiarowych można zlokalizować.

Zastoso-wania

Modelowanie niejednorodności.Szacowanie niepewności

Tworzenie map izarytmicznych

Page 25: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Reprezentacja statystyki populacji:próba vs. estymacje

90 100 110 120 130 140 150

Składowa R barwy poziomu Ap na stoku Aestym acja OK

0,00

0,05

0,10

0,15

Fre

kw

en

cja

Próbek: 7123Minimum: 100,262Maksimum: 137,151Średnia: 117,6SD: 8,58007

90 100 110 120 130 140 150

Składowa R barwy Ap na stoku A

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

Fre

kw

en

cja

Próbek: 101Minimum: 99Maksimum: 144

Średnia: 117,327SD: 11,7348

Składowa R barwy poziomu Ap na stoku Aestymacja OCK

Fre

kw

en

cja

90 100 110 120 130 140 150 0,00

0,05

0,10

0,15

Próbek: 7123Minimum: 100,92Maksimum: 139,1Średnia: 117,663

SD: 8,89404

Page 26: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Reprezentacja statystyki populacji:próba vs. estymacje

100 110 120 130 140

Składowa R barwy poziomu Ap na stoku Aestymacja OCK

100

110

120

130

140

100 110 120 130 140

Składowa R barwy poziomu Ap na stoku Aestymacja OK

100

110

120

130

140

Skł

ado

wa

R b

arw

y p

ozi

om

u A

p n

a st

oku

Ap

om

iary

Page 27: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Reprezentacja struktury przestrzennej próba vs. estymacje

0 20 40 60 80

Odstęp (m )

0

40

80

120

160S

emiw

aria

ncj

a

w ariogram em piryczny

w ariancja em piryczna

w ariogram O K

w ariancja danych O K

w ariogram O C K

w ariancja danych O C K

Page 28: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Typy symulacji przestrzennych

• Ze względu na rodzaj reprezentacji: pikselowe i obiektowe• Ze względu na rodzaj danych: dla zmiennych ciągłych

(ilościowych) i dyskretnych (katogoryzowanych, jakościowych)

• Ze względu na przyjęty model zjawiska: parametryczne (gaussowskie), nieparametryczne (danych kodowanych i pola-p) oraz fraktalne.

• Wykorzystywanie wiedzy uprzedniej (prawdopodobieństw Bayesa, łańcuchów Markowa) i korelacji między zmiennymi – symulacje wielozmienne (kosymulacje)

• Coraz szersze zastosowanie do przetwarzania obrazów symulowanych metod optymalizacyjnych (kombinatoryjnych) takich jak symulowane wyrzażanie.

Page 29: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Jak działa algorytm Sekwencyjnej Symulacji Gaussowskiej (SGS)?

1. Transformacja danych do rozkładu normalnego (normalizacja danych).

Page 30: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Normalizacja danych(Gaussian Anamorphosis modeling)

-3 -2 -1 0 1 2 3 4

W artosci znormalizowane (gaussowskie)

90

100

110

120

130

140

150

Zm

ierz

on

e R

100 110 120 130 140

Składowa R barwy poziomu Apna stoku A

0

5

10

15

Frekwencja (%)

ro zk ład em p iry czn y

ro zk ład teo re ty czn y

-3 -2 -1 0 1 2 3

Składowa R barwy poziomu Apna stoku po normalizacji

0,000

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

Fre

kw

en

cja

Próbek: 101Minimum: -2,41642Maksimum: 2,41642

Średnia: 0SD: 0,987164

Page 31: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Jak działa algorytm Sekwencyjnej Symulacji Gaussowskiej (SGS)?

2. Modelowanie semiwariogramu danych znormalizowanych.3. Wybór losowy jednego węzła siatki interpolacyjnej. Kriging

(kokriging) wartości i wariancji krigingowej na podstawie obok ległych danych pomiarowych.

4. Wylosowanie (metodą Monte Carlo) wartości symulowanej z rozkładu normalnego o wariancji równej wariancji krigingowej i średniej równej wyinterpolowanej wartości. Przypisanie wylosowanej wartości do węzła.

5. Wybór losowy następnego węzła i powtórzenie opisanej wyżej procedury z uwzględnieniem wszystkich poprzednio wysymulowanych węzłów dla zachowania struktury przestrzennej zgodnie z przyjętym modelem semiwariogramu.

6. Po przeprowadzeniu powyższej procedury dla wszystkich węzłów siatki przeprowadzenie transformacji „powrotnej” do oryginalnej przestrzeni danych. W ten sposób powstaje pierwsza realizacja symulacji.

7. Powtórzenie wszystkich kroków od 3 przy użyciu innej sekwencji liczb losowych dla utworzenia kolejnych realizacji.

Page 32: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Symulowane metodą SGS wartości składowych RGB barwy poziomu Ap na stoku A

Page 33: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Dodatkowe wyniki symulacji

-10

-10

0

0

10

10

20

20

30

30

40

40

50

50

X (m)

X (m)

-50 -50

0 0

50 50

Y (m)

Y (m)

R_AAP (Gauss) SGSim SD

SD symulacji

N/A

12.5

10.0

7.5

5.0

2.5

0.0-10

-10

0

0

10

10

20

20

30

30

40

40

50

50

X (m)

X (m)

-50 -50

0 0

50 50

Y (m) Y

(m)

R_AAP (Gauss) SGSim min

Min symulacji

N/A

140.0

130.0

120.0

110.0

100.0

Page 34: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Reprezentacja statystyki populacji:próba vs. symulacje

90 100 110 120 130 140 150

Składowa R barwy Ap na stoku A

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

Fre

kw

en

cja

Próbek: 101Minimum: 99Maksimum: 144

Średnia: 117,327SD: 11,7348

90 100 110 120 130 140 150

Składowa R - symulacja SGS 001

0,00

0,05

0,10

0,15

Fre

kw

en

cja

Próbek: 7123Minimum: 99

Maksimum: 144Średnia: 117,553SD: 11,1777

90 100 110 120 130 140 150

Składowa R - symulacja SGS 002

0,00

0,05

0,10

0,15

Fre

kw

en

cja

Próbek: 7123Minimum: 99Maksimum: 144

Średnia: 118,443SD: 11,6186

90 100 110 120 130 140 150

Składowa R - symulacja SGS 003

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

Fre

kw

en

cja

Próbek: 7123Minimum: 99Maksimum: 144

Średnia: 117,062SD: 11,0933

90 100 110 120 130 140 150

Składowa R - symulacja SGS 004

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

Fre

kw

en

cja

Próbek: 7123Minimum: 99Maksimum: 144

Średnia: 117,014SD: 11,1357

Page 35: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Reprezentacja statystyki populacji:próba vs. symulacje

100 110 120 130 140

Symulowane R (SGS 001)

100

110

120

130

140

Zm

ierz

on

e R

100 110 120 130 140

Symulowane R (SGS 002)

100

110

120

130

140

Page 36: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Reprezentacja struktury przestrzennej próba vs. symulacje

0 20 40 60 80

Odstęp (m )

0

40

80

120

160

Sem

iwar

ian

cja

w ariogram em piryczny

w ariancja em piryczna

w ariogram O K

w ariancja danych O K

w ariogram O C K

w ariancja danych O C K

0 20 40 60 80

Odstęp (m )

0

40

80

120

160

Sem

iwar

ian

cja

w ariogram em piryczny

w ariancja em piryczna

w ariogram SG S_001

w ariancja danych SG S_001

w ariogram SG S_002

w ariancja danych SG S_002

w ariogram SG S_003

w ariancja danych SG S_003

w ariogram SG S_004

Page 37: Postęp modelowania zmienności przestrzennej gleb na stokach II

Podsumowanie

• Precyzyjna estymacja i wierna symulacja cech gleby na stokach nie jest celem samym w sobie – jak w przypadku zastosowań praktycznych

• Celem jest obiektywna identyfikacja takiego (wariantu) rozkładu przestrzennego analizowanych cech, który będzie wykazywał największy związek z morfologią i charakterem użytkowania stoku – da najbardziej klarowny model relacji (a także zakres jego niepewności)