Введение
ГЛАВА 1. Обзор научной литературы 12
1.1 История изучения и картографирования почвенного покрова севера Удмуртской Республики 12
1.2 ЦПК и методы, используемые для построения картограмм
1.2.1 История развития цифровых методов в картографировании и их развитие в настоящее время 13
1.2.2 Что такое ЦПК 17
1.2.3 Источники получения данных для ЦПК 19
S (классификационное положение почвы или некоторое почвенное свойство в точке) 19
C (климат) 20
O (организмы) 21
R (рельеф) 21
P (почвообразующие породы) 22
A (временной фактор) 23
N (пространственное расположение) 23
1.2.4 Интерполяционные методы, используемые для построения картограмм отдельных свойств
1.2.5 Методы, используемые для построения почвенных карт 27
Метод множественной логистической регрессии 27
Метод деревьев решений 28
Метод случайного леса 30
Метод опорных векторов 32
Метод регрессионных деревьев 35
Другие методы 36
1.3 Применение ЦПК для картографирования пространственного
распределения органического углерода и запасов гумуса 38
ГЛАВА 2. Объекты и методы 41
2.1 Географическое положение, общая характеристика и история сельскохозяйственного использования ключевого участка 41
2.2 Агроэкологические условия
2.2.1 Агроклиматические ресурсы 43
2.2.2 Геоморфологические условия 45
2.2.3 Литологические условия 48
2.2.4 Гидрологические и гидрографические условия 49
2.2.5 Растительность 49
2.2.6 Почвенный покров 50
2.3 Характеристика материалов, имеющихся на район исследования 51
2.3.1 Архивные материалы хозяйства 51
2.3.2 Топографическая карта и ее производные 54
2.3.3 Анализ космического снимка 55
2.4 Полевой и камеральный этапы 2014-2016 гг. 56
2.4.1 Полевое обследование территории 56
2.4.2 Анализ почвенных образцов на содержание органического углерода и гранулометрический состав, а также создание базы данных 58
2.4.3 Создание традиционной поченной карты 59
2.5 Цифровое почвенное картографирование 59
2.5.1 Описание используемого программного обеспечения 59
2.5.2 Отбор значимых ковариат для моделирования 60
2.5.3 Подбор размера пикселя для картографирования 62
2.5.4 Процесс создания почвенных карт на основе моделей 62
2.5.5 Сравнение карт между собой по 200-ам случайным точкам 67
2.5.6 Проверка карт по независимой случайной выборке 67
2.6 Построение картограммы гумуса 69
ГЛАВА 3. Построение почвенной карты на район исследования 71
3.1 Особенности почвенного покрова исследуемой территории 71
3.2 Создание индикационной таблицы по результатам полевого обследования 86
3.3 Создание картограммы пространственного распределения гранулометрического состава верхнего гумусого горизонта 88
3.4 Создание крупномасштабной почвенной карты 90
3.5 Анализ почвенной карты и сравнение с почвенной картой 1984 г.
3.5.1 Анализ изменения факторов почвообразования 92
3.5.2 Сравнение полученной почвенной карты с материалами обследования 1984 г. 93
3.6 Оценка точности почвенной карты 97
ГЛАВА 4. Создание почвенных карт средствами ЦПК 100
4.1 Выбор ковариат и размера пикселя для моделирования 100
4.2 Моделирование на основе множественной логистической регрессии 105
4.3 Моделирование на основе деревьев решений C5 109
4.4 Моделирование на основе метода случайного леса 112
4.5 Моделирование на основе регрессионных деревьев 116
4.6 Моделирование на основе метода опорных векторов 119
4.7 Сравнение и анализ результатов моделирования
4.7.1 Анализ схожести почвенных карт, построенных на основе одного и того же метода цифрового картографирования, но с разными коэффициентами каппа самовоспроизводимости моделей 122
4.7.2 Визуальный анализ степени схожести полученных карт с картой, построенной традиционными методами 124
4.7.3 Анализ общей точности и коэффициентов каппа при моделировании 124
4.7.4 Анализ таблиц точности производителя и пользователя 127
4.7.5 Анализ «устойчивых» пикселей на карте 2016 г. при моделировании 130
4.7.6 Анализ положения «устойчивых» пикселей по карте 1984 г. 135
ГЛАВА 5. Сравнение цифровых карт с почвенной картой 2016 г. и проверка по случайной независимой выборке 137
5.1 Сравнение карт почвенных типов, построенных различными методами,
с картой 2016 г. 137 5.2 Анализ схожести цифровых почвенных карт с картой 2016 г. 139
5.3 Проверка карт по случайной независимой выборке 142
ГЛАВА 6. Построение картограммы содержания органического углерода в верхнем гумусовом слое полей, подсчет запасов гумуса и оценка точности предсказания 146
6.1 Отбор ковариат для пространственного моделирования содержания органического углерода в верхнем гумусовом слое 146
6.2 Построение картограмм содержания органического углерода в верхнем гумусовом слое полей, оценка точности предсказания 148
6.3 Построение картограммы запасов гумуса 154
Выводы 159
Список литературы 161
