GIS w badaniach przyrodniczych

1. Wprowadzenie 9 2. Zastosowanie GIS w badaniach naukowych 21 2.1 Geomorfologia 22 2.2 Meteorologia i klimatologia 23 2.3 Hydrologia 24 2.4 Ekologia 26 2.5 Ochrona środowiska 29 2.6 Geografia krajobrazu 30 3. Dane przestrzenne 31 3.1 Położenie na powierzchni Ziemi 31 3.1.1 Ziemia jako płaszczyzna 31 3.1.2 Ziemia jako kula 31 3.1.3 Ziemia jako elipsoida 32 3.1.4 Układ odniesienia 35 3.1.5 Odwzorowania kartograficzne 37 3.1.6 UTM — podstawowy układ współrzędnych w pracach naukowych 39 3.1.7 Małoskalowe odwzorowania europejskie 42 3.1.8 Polskie układy współrzędnych 44 3.2 Modele danych 46 3.2.1 Modele danych — cyfrowa reprezentacja i struktura danych 46 3.2.2 Wektorowy model danych 48 3.2.3 Rastrowy model danych 51 3.2.4 Wektorowy model sieci 54 3.2.5 Wektorowy model TIN 55 3.3 Pozyskiwanie danych 56 3.3.1 Pomiary 56 3.3.2 Globalny system określania pozycji GPS 58 3.3.3 Cyfrowe dane przestrzenne dla Polski 61 3.3.4 Rejestracja w układzie współrzędnych 72 3.3.5 Digitalizacja ekranowa 77 3.3.6 Niepewność i błędy map cyfrowych 80 4. Podstawowe funkcje analizy wektorowej 85 4.1 Wizualizacja 85 4.2 Selekcja atrybutowa 90 4.3 Operacje w tablicy atrybutowej 91 4.4 Selekcja na podstawie relacji przestrzennych 97 4.5 Pozyskiwanie danych atrybutowych na podstawie relacji przestrzennych 102 4.6 Buforowanie 104 4.7 Nakładanie 106 4.8 Generalizacja 110 5. Podstawowe funkcje analizy rastrowej 113 5.1 Wizualizacja 114 5.2 Funkcje lokalne 120 5.2.1 Reklasyfikacja 120 5.2.2 Crosstabulacja 121 5.2.3 Statystyka 122 5.2.4 Obliczenia za pomocą algebry map 123 5.3 Funkcje sąsiedztwa 126 5.3.1 Statystyka 126 5.3.2 Grupowanie 127 5.4 Funkcje strefowe 128 5.4.1 Statystyka stref 129 5.4.2 Geometria stref 131 5.5 Funkcje globalne 132 5.5.1 Dystans 132 5.5.2 Alokacja 134 5.6 Interpolacja 134 5.7 Konwersja wektor – raster i raster – wektor 138 6. Analiza terenu i modelowanie hydrologiczne 141 6.1 Tworzenie map DEM 143 6.2 Wizualizacja powierzchni terenu 145 6.3 Podstawowe atrybuty topograficzne 146 6.3.1 Nachylenie 148 6.3.2 Kierunek nachylenia lub ekspozycja 149 6.3.3 Krzywizna 150 6.4 Wtórne atrybuty topograficzne 152 6.4.1 Topograficzny indeks wilgotności TWI 152 6.4.2 Indeks siły spływu SPI 153 6.4.3 Współczynnik zdolności transportowania osadu LS 154 6.4.4 Promieniowanie słoneczne dochodzące do powierzchni Ziemi SRAD 156 6.5 Modelowanie hydrologiczne 157 7. Analiza rozmieszczenia elementów krajobrazu 169 7.1 Powierzchnia i proporcja klas na mapie 174 7.2 Liczba klas 175 7.3 Różnorodność krajobrazu 176 7.4 Zróżnicowanie kształtu elementów krajobrazu 179 7.5 Strefy centralne 180 7.6 Izolacja elementów krajobrazu 183 7.7 Granice i kontrast pomiędzy elementami krajobrazu 185 7.8 Fragmentacja krajobrazu 186 7.9 Analiza łączności pomiędzy elementami krajobrazu 189 8. Modelowanie w GIS 191 8.1 Tworzenie modelu GIS 194 8.2 Modelowanie wskaźnikowe 197 8.3 Modelowanie przestrzenne 201 8.4 Modelowanie regresyjne 205 9. Modelowanie geostatystyczne 207 9.1 Eksploracyjna analiza danych 211 9.2 Analiza zmienności przestrzennej 214 9.3 Modelowanie wariogramu 219 9.4 Otoczenia punktów estymowanych 222 9.5 Estymacja za pomocą krigingu 223 9.5.1 Kriging zwyczajny 226 9.5.2 Kriging blokowy 227 9.5.3 Kriging indykatorowy 229 9.5.4 Kokriging 230