Baranya Megyei Levéltár, 1977)
10. fejezet - Indexek a környezeti informatikában (Kovács F.)
A fejezeten belül a környezeti folyamatok vizsgálatát támogató, az értékelésekhez kulcsparamétereket is adó indexek tárgyalására kerül sor. A komplex értékeléshez a táji, a multispektrális alapokon nyugvó spektrális, valamint a klíma tényezőket összetett módon vizsgáló aszályindexeket tárgyaljuk.
alapfogalmak: index, táj, multispektrális, reflektancia, aszály
kulcsfogalmak: táji index, fragmentáció, spektrális index, aszályindex
1. 10.1. Táji indexek
A tájszerkezet a környezetminőség alapvető fontosságú eleme. A szerkezetet alkotó egységek magukban is mérhetőek és az általuk alkotott rendszer (mintázat) sajátosságai is számszerűsíthetők. A logikai háttér szerint kapcsolat van a térbeli folyamat és a táji mintázat között. A táj szerkezetének azonosítására, minősítésére és az emberi hatás mértékének megadására a táji metria nagyon alkalmas. A számszerűsíthető adatok azért is hasznosak mivel a térinformatikai, távérzékelési módszerek is ilyen adatokkal tudnak dolgozni és gazdag eszközrendszert kínálnak a tájékelésben, -védelemben, -tervezésben (Mezősi; Fejes 2004). A leírás nem feltétlenül hivatkozik az index alkotóira, publikációira, képleteire, de azok az irodalomjegyzékben megadott forrásokban megtalálhatók.
A táj térbeli alkotóelemei a foltok, folyosók és a köztük levő teret kitöltő mátrix. A táji objektumok térképi megjelenésben folt-folyosó-mátrix alakzatokba rendezhetőek. Az indexeket, amelyek leggyakrabban távolságmérésen alapulnak körültekintően kell alkalmazni, figyelemmel a méretarányra, a releváns (tájökológiai) méretre és kapcsolatrendszerre. A napjainkig kifejlesztett több száz index közül kiemelhetőek a leggyakrabban használtak, melyek a kiindulópontjai sok más, magasabb szintű indexnek. Mérjük a tájban megjelenő elemek számát, gyakoriságát, valamint meghatározzuk a tájelemek eloszlását, elhelyezkedését, karakterét (Kollányi 2004).
A foltok alakját kifejező indexek legtöbbje a terület/kerület hányadosból (PARA [km2/km]) indul ki (ökogeográfiai stabilitás) (10.1. és 10.2. ábra és animáció). Stabilitás vizsgálunk, amikor egy referencia alakzathoz viszonyítjuk a folt alakját, és az attól való eltérést számítjuk. Ha egy 2 hektárnyi erdőfoltnak 5 kilométer hosszú kerülete van, az valószínűsíthetően kevésbé sérülékeny élőhely, mintha ugyanazon 2 hektáros erdőfolthoz 8 kilométernyi szegélyhossz tartozik. Egy határozott határvonal a legtöbbször az ember kezének nyomait mutatja, míg a lágyabb, nem egyértelmű foltszél – ökotonnak is nevezünk – organikus eredetre utal.
Egy művelés alól kivont szőlőparcella szabályos alakja antropogén eredetű, de a szélein betörő erdőfolt növényzete ellágyítja az éleket. Így a foltok alakjának mérésével jelenlegi és múltbéli, vagy éppen várható folyamatról kaphatunk képet. A szegélyzóna összhossza (ED [km/km2]) is fontos adat, jól kiegészíti a fenti stabilitási értéket. Az indexek jól használhatók annak ismeretében is, hogy az ökológiai folyamatokat sokszor nem a geometriai mutatókkal leírható adatok, hanem a minőségi körülmények befolyásolják (Csorba 2006).
10.1. ábra - Azonos területű, de eltérő komplexitású foltok stabilitása (Mezősi; Fejes
2004)
Indexek a környezeti informatikában (Kovács F.)
10.2. ábra - Különböző folttípusok kerület/terület arányai (km/ha) (Szabó 2009) + ANIMÁCIÓ
Az animáció a linkra kattintva indul el. - Ökogeográfiai stabilitás számítása, megjelenítése ArcGIS programmal.
A táj kompozíciójának, vagy összetételének metrikái, a fragmentáció alapvető tulajdonságairól adnak képet. A számítások kiindulási alapja sokszor a foltok, folttípusok (osztályok) száma, és azok területaránya. Minden társulás, minden populáció egészséges létéhez, hosszútávú stabil fejlődéséhez megfelelő nagyságú térre van szükség. A foltsűrűségi mutató (PD [darab folt/km2]) egy megadott területnagyság szerint mutatja a területegységben előforduló önálló területhasználat foltok számát. A legnagyobb folt index (LPI [%]) jelzi, hogy az adott osztály legnagyobb foltjának területe, hány százaléka a teljes tájegység területének, így a típusonkénti relatív foltméretet határozza meg. Érdekes alaki index a folt köré húzható legkisebb sugarú kör (CIRCLE), amelynek növekvő értéke a folt növekvő sérülékenységét jelzi (Szabó 2009).
A foltok, folttípusok variációit, diverzitását illetően a közösségi ökológiában ismert Shannon féle diverzitás index gondolatmenetén a dominanciaindex a táj összes foltjának függvényében vizsgálja, s fejezi ki, hogy egy bizonyos folttípus mennyire uralkodó a tájban (Mezősi; Fejes 2004, Csorba et al. 2006) (10.3. ábra).
10.3. ábra - Shannon féle tájdiverzitás térkép Magyarországra (Kollányi 2004)
10.1. egyenlet - Táji dominanciaindex
ahol: pi az i típusú foltok száma, m a folttípusok száma, ln(m) a maximális simasági érték m darab típusra (vagyis a foltok m darab osztályban való tökéletes eloszlása).
Indexek a környezeti informatikában (Kovács F.)
A térszerkezeti indexek, a foltok, folttípusok egymáshoz, vagy a táj határához viszonyított rendszeréről, eloszlásáról adnak képet. A legközelebbi szomszéd a legkisebb távolságra lévő, azonos típusú foltokat mutatja, ill. a közelségi index (PROX), amely segítségével adott távolságon belül eső, azonos osztályú foltok területének összegét és egymástól való távolságát mérhetjük. A módszer minden környező foltra, mint potenciális forrásra tekint, melyek minőségi jelzője a méretük. Két tájökológiai folt közötti növekvő távolsággal nő a kapcsolathoz szükséges energia mennyisége, csökken a kapcsolatok intenzitása:
10.2. egyenlet - Táji közelségi index
ahol aijs: ijs foltok területe ij folttól való meghatározott távolságban (m); hijs: foltok közötti távolság (m).
Az összefüggőségi index az előbbi módszert kiterjeszti az egész tájegységre, vagyis méri az összes folt hatását a tájban, azok területének és a központi folttól való távolságának függvényében, mint egy inverz exponenciális függvény.
A tájelemek kapcsolódásait vizsgálja a konnektivitási index, válaszol a kérdésre, hogy a tájstruktúra segíti, vagy akadályozza az ökológiai folyamatokat. A foltok alaki és térbeli elhelyezkedésének tulajdonságait (pl.
méret, tájbéli pozíció) is figyelembe veszi, és a felhasználó is hozzáadhat a mérés szempontjából fontos változókat (pl. szélirány). A diszperzió a teljes táj mintázatát, annak összkomplexitását egyszerre vizsgálja.
Megmutatja, hogy adott típusú források mennyire vannak csoportosulva, milyen távol vannak egymástól a tájban (Mezősi; Fejes 2004).
Táj szintű az asszociációs index (szomszédsági valószínűség, PLADJ), amely megmutatja hogy adott típusok milyen mértékben, ill. gyakorisággal fordulnak elő egymás mellett, tehát a tájban mennyire valószínű, hogy egy i típusú folt mellett j típusú foltot találunk (pl. egy külvárosban milyen eséllyel vásárolhatunk erdőfolttal határos telket).
10.3. egyenlet - Táji asszociációs index
ahol: ni,j: szomszédos pixelek összege i és j felszínborítottsági kategória között (kétszeres összegzéssel számítva); ni: i felszínborítottsági kategória összes pixelének száma.
Az aggregációs index (AI) összehasonlítja a közös élek számát a lehetséges összes közös él számával. Így 0 (nincs közös él) és 1 (a lehetséges közös élek maximuma) között vehet fel értéket. Ha összegezzük az indexek értékét, és súlyozzuk a folttípus területarányával a teljes területhez képest, megkapjuk a tájegység aggregációjának, diszaggregációjának (tájfelszabdaltság) mértékét, ami változik a térbeli felbontással, de csak tájszinten. Minél nagyobb a táj felszabdaltsága, annál kisebb a koherencia.
10.4. egyenlet - Táji aggregációs index
ahol gii: szomszédos megegyező pixelek összege i felszínborítottsági kategória esetében (egyszerű összegzéssel);
max-gii: lehetséges maximális megegyező szomszédú pixelek száma.
A tájban a területhasználat (pl. utak) alapvetően módosítja a mozgó élőlények korábbi mozgási lehetőségét.
Eluralkodnak a kényszer alakította izolált fragmentumok, amelyek működése eltávolodik a természetes folyamatok paramétereitől. Sokan ma ezt a tájfelszabdalódást, fragmentációt tartják a fejlett ipari-szolgáltató országokban a legveszélyesebb természetromboló folyamatnak (10.4 és 10.5. ábra). A felszabdaltságot három tájmetriai adattal lehet is jellemezni: (pl. landscape splitting index, táji felosztottság foka index, hatékony hálósűrűség mérőszám) (Csorba et al. 2006) . A távérzékelési és fotogrammetriai adatok, a CORINE Land Cover térképek alkalmas indikátorok a területhasználati mozaikosságból eredő tagoltság kifejezésére. Országos szinten a Nemzeti Ökológiai Hálózat (NECONET) elkészítése jelenti a mérföldkövét a tájökológiai alapelvek érvényesülésének, melynek tervezésekor hangsúlyt fektettek arra, hogy a védett területek rendszeréből kilépve jelöljék ki azokat a tájelemeket, amelyek biztosítják a természetes és természetközeli élőhelyek kapcsolatrendszerét (Szabó 2009) (10.6. ábra).
Indexek a környezeti informatikában (Kovács F.)