sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556623010053sergeogr-1726Research ArticleПриродные процессы и динамика геосистемNatural Processes and Dynamics of GeosystemsМетоды анализа иерархий в ландшафтных исследованияхMethods of Analytic Hierarchy Process in Landscape ResearchЧеркашинА. К.CherkashinA. K.

Иркутск

Irkutsk

cherk@mail.icc.ruФроловА. А.FrolovA. A.

Иркутск

Irkutsk

Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАНРоссияSochava Institute of Geography SB RASRussian Federation2023160420238717787Copyright © Черкашин А.К., Фролов А.А., 20232023Черкашин А.К., Фролов А.А.Cherkashin A.K., Frolov A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1726

На примере факторально-динамического анализа горно-таежных геосистем (ландшафтов) участка хр. Малый Хамар-Дабан (Западное Забайкалье) реализован метод анализа иерархий (МАИ) – логический и математический инструмент принятия решений в определении приоритетов альтернатив (ландшафтообразующих факторов) достижения цели (зональной нормы), их парном сравнении и выборе лучшей альтернативы с максимальным значением приоритета относительно главной цели. Совмещение алгоритма МАИ с факторально-динамическим анализом иерархии геосистем – геомеров (выделов фаций, групп и классов фаций) – показано на примере оценки эффекта факторного влияния на облик ландшафта по критерию территориального проявления фаций разных факторальных рядов (субгидролитоморфных, сублитоморфных, ксеролитоморфных и субгидроморфных). На основе расчета показателя, учитывающего приоритеты всех сравниваемых частных критериев разных уровней иерархии и критерий серийности геосистем, определена мера отклонения состояния отдельных выделов фаций от зональной нормы и создана карта ландшафтной изменчивости исследуемой территории в обобщенных показателях влияния факторов разного уровня.

Using the case of factoral-dynamic analysis of mountain-taiga geosystems (landscapes) of the Maly HamarDaban ridge section (Western Transbaikalia), the Analytic Hierarchy Process (AHP) method is implemented. These logical and mathematical tools of a system-hierarchical approach to complex decision-making problems consist in determining the priorities of alternatives (landscape-forming factors) to achieve the goal (zonal norm), their pairwise comparison and choosing the best alternative with the maximum priority value relatively to the main goal. The combination of the AHP algorithm with factoral-dynamic analysis of the hierarchy of geosystems–geomes (facies, groups, and classes of facies)–is shown on the case of assessing the effect of factor influence on the landscape by the criterion of territorial manifestation of facies of different factor series (subhydrolithomorphic, sublithomorphic, xerolithomorphic, and subhydromorphic). Based on the calculation of an indicator, that considers the priorities of all the compared particular criteria of different levels of hierarchy and the criterion of seriality of geosystems, a measure of deviation of the state of individual facies from the zonal norm was determined and a map of landscape variability of the studied territory was made in generalized indicators showing the influence of factors of different hierarchical levels.

геосистемаландшафтфакторально-динамический подходкласс фацийсерийность геосистемзональная нормаландшафтная картаметод анализа иерархийландшафтный анализхребет Малый Хамар-ДабанЗападное Забайкальеgeosystemlandscapefactoral-dynamic approachfacies classseriality of geosystemszonal normlandscape mapanalytic hierarchy processlandscape analysisMaly Hamar-Daban ridgeWestern TransbaikaliaИсследование выполнено за счет средств государственного задания (№ госрегистрации темы АААА-А21-121012190056-4)The study was carried out within the framework of the state task (state registration number of the task АААА-А21-121012190056-4)ReferencesГосударственная геологическая карта Российской Федерации. М-б 1 : 1000000 (третье поколение). Серия Алдано-Забайкальская. Л. М_48 – Улан-Удэ. Объяснительная записка / под ред. Е.А. Зотова. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2009. 272 с. (Уч._изд. л. 24).Chandio I.A., Matori A.N.B., WanYusof K.B., Talpur M.A.H., Balogun A.L., Lawal D. U. GIS-based analytic hierarchy process as a multicriteria decision analysis instrument: a review. Arabian J. Geosciences, 2013, no. 6, pp.3059–3066.Камке Э. Справочник по дифференциальным уравнениям в частных производных первого порядка. М.: Наука, 1966. 256 с.Cherkashin A.K. Invariance of the spatial structure of the landscape. In Landshaftovedenie: teoriya, metody, regional’nye issledovaniya, praktika [Landscape Science: Theory, Methods, Regional Studies, Practice]. Moscow: Fac. Geogr. Mos. State Univ., 2006, pp. 60–64. (In Russ.).Коновалова Т.И., Бессолицына Е.П., Владимиров И.Н. и др. Ландшафтно-интерпретационное картографирование / отв. ред. А.К. Черкашин. Новосибирск: Наука, 2005. 424 с.Cherkashin A.K. Metatheoretical system modeling of natural and social processes and phenomena in a heterogeneous environment. In Informatsionnye i matematicheskie tekhnologii v nauke i upravlenii [Information and Mathematical Technologies in Science and Management], 2019, no. 1 (13), pp. 61–84. (In Russ.).Краснощеков Ю.Н. Почвозащитная роль горных лесов бассейна озера Байкал. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 223 с.Cherkashin A.K. Mathematical aspects of the implementation of the hierarchy analysis method. In Informatsionnye i matematicheskie tekhnologii v nauke i upravlenii [Information and Mathematical Technologies in Science and Management]. 2020, no. 1 (17), pp. 5–24. (In Russ.).Крауклис А.А. Проблемы экспериментального ландшафтоведения. Новосибирск: Наука, 1979. 232 с.Dalgaard P. Introductory Statistics with R. New York, Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag Publ., 2002. 363 p.Крауклис А.А. Структурно-динамический функциональный анализ южно-таежного ландшафта Нижнего Приангарья / Южная тайга Приангарья. Л.: Наука, 1969. С. 32–119.Dyer J.S. Remarks on the analytic hierarchy process. Management Sci., 1990, vol. 36, no. 3, pp. 249–258.Крутько В.Н., Пегов С.А., Хомяков Д.М., Хомяков П.М. Формализация оценки качества компонентов окружающей среды. М.: ВНИИ системных исследований, 1982. 36 с.Frolov A.A. GIS mapping analysis changeableness geosystems of the south-western Transbaikalia. Geodeziya i Kartografiya, 2020, vol. 81, no. 2, pp. 7–17. (In Russ.).Ландшафты юга Восточной Сибири: Карта м-ба 1:1500000 / ред. О.П. Космакова, В.С. Михеев. М.: ГУГК, 1977. 4 л.Gosudarstvennaya geologicheskaya karta Rossiiskoi Federatsii. Masshtab 1 : 1000000 (tret’e pokolenie). Ser. AldanoZabaikal’skaya [State Geological Map of the Russian Federation. Scale 1 : 1000000 (third generation). Series Aldano-Transbaikal]. List M_48 – Ulan-Ude. Ob’’yasnitel’naya zapiska [Explanatory Letter], Zotov E.A., Ed. St. Peterburg: Kartograficheskaya Fabrika VSEGEI Publ., 2009. 272 p.Планетарные передачи. Справочник / ред. В.Н. Кудрявцев, Ю.Н. Кирдяшев. Л.: Машиностроение, 1977. 536 с.Horoshev A.V. Geographic landscape planning concept. Izv. Ross. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2012, no. 4, pp. 103– 112. (In Russ.).Преображенский В.С. Основы ландшафтного анализа. М.: Наука, 1988. 191 с.Horoshev A.V. Polimasshtabnaya organizatsiya geograficheskogo landshafta [Poly-scale Organization of the Geographic Landscape]. Moscow: KMK Scientific Partnership, 2016. 416 p.Пузаченко Ю.Г. Математические методы в экологических и географических исследованиях. М.: Academia, 2004. 408 с.Huang I.B., Keisler J., Linkov I. Multi-criteria decision analysis in environmental sciences: Ten years of applications and trends. Sci. Total Environ., 2011, vol. 409, pp. 3578–3594.Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. М.: Радио и связь, 1993. 278 с.Ishizaka A., Nemery P. Multi-Criteria Decision Analysis. Methods and Software. John Wiley & Sons, Ltd., 2013.Сошникова Л.А., Тамашевич В.Н., Уебе Г., Шефе М. Многомерный статистический анализ в экономике. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. 598 с.Kamke E. Spravochnik po differentsial’nym uravneniyam v chastnykh proizvodnykh pervogo poryadka [First Order Partial Differential Equations Handbook]. Moscow: Nauka Publ., 1966. 256 p.Фролов А.А. Геоинформационно-картографический анализ изменчивости геосистем юго-западного Забайкалья // Геодезия и картография. 2020. Т. 81. №2. С. 7–17.Kangas A., Kurttila M., Hujala T., Eyvindson K., Kangas J. Decision Support for Forest Management. Springer International Publ., 2015. 307 p.Хорошев А.В. Географическая концепция ландшафтного планирования // Изв. РАН. Сер. геогр. 2012. №4. С. 103–112.Konovalova T.I., Bessolicyna E.P., Vladimirov I.N. et al. Landshaftno-interpretatsionnoe kartografirovanie [Landscape Interpretation Mapping], Cherkashin A.K., Ed. Novosibirsk: Nauka Publ., 2005. 424 p.Хорошев А.В. Полимасштабная организация географического ландшафта. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2016. 416 с.Krasnoshchekov Yu.N. Pochvozashchitnaya rol' gornykh lesov basseina ozera Baikal [Soil-Protective Role of Mountain Forests in the Lake Baikal Basin]. Novosibirsk: SB RAS 2004. 223 p.Черкашин А.К. Инвариантность пространственной структуры ландшафта // Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика. М.: Геогр. фак-тeт МГУ, 2006. С. 60–64.Krauklis A.A. Problemy eksperimental’nogo landshaftovedeniya [Experimental Landscape Science Problems]. Novosibirsk: Nauka Publ., 1979. 232 p.Черкашин А.К. Математические аспекты реализации метода анализа иерархий // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2020. № 1 (17). С. 5–24.Krauklis A.A. Structural-dynamic functional analysis of the southern taiga landscape of the Lower Angara region. In Yuzhnaya taiga Priangar’ya [Southern Taiga of the Angara Region]. Leningrad: Nauka Publ., 1969, pp.32–119. (In Russ.).Черкашин А.К. Метатеоретическое системное моделирование природных и социальных процессов и явлений в неоднородной среде // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2019. № 1 (13). С. 61–84.Krut’ko V.N., Pegov S.A., Khomyakov D.M., Khomyakov P.M. Formalizatsiya otsenki kachestva komponentov okruzhayushchei sredy [Formalization of Environmental Component Quality Assessment]. Moscow: Inst. Syst. Res. Publ., 1982. 36 p.Chandio I.A., Matori A.N.B., WanYusof K.B., Talpur M.A.H., Balogun A.L., Lawal D.U. GIS-based analytic hierarchy process as a multicriteria decision analysis instrument: a review // Arabian J. Geosci. 2013. № 6. P. 3059–3066.Landshafty yuga Vostochnoi Sibiri. Karta masshtaba 1:1500000 [Landscapes of the South of Eastern Siberia. 1 : 1500000 scale map], Kosmakova O.P., Mikheev V.S., Eds. Moscow: GUGK Publ., 1977.Dalgaard P. Introductory Statistics with R. NY, Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag Publ., 2002. 363 p.Linkov I., Moberg E. Multi-Criteria Decision Analysis: Environmental Applications and Case Studies. CRC Press, 2017. 112 p.Dyer J.S. Remarks on the analytic hierarchy process // Management Sci. 1990. Vol. 36. № 3. P. 249–258.Lu Li, Zhi-Hua Shi, Wei Yin, Dun Zhu, Sai Leung Ng, Chong-Fa Cai, A-Lin Lei. A fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) approach to eco-environmental vulnerability assessment for the Danjiangkou reservoir area, China. Ecological Modelling, 2009, no. 220, pp.3439–3447.Huang I.B., Keisler J., Linkov I. Multi-criteria decision analysis in environmental sciences: Ten years of applications and trends // Sci. of the Total Environ. 2011. Vol. 409. P. 3578–3594.Planetarnye peredachi. Spravochnik [Planetary Gears. Directory], Kudrjavcev V.N., Kirdjashev Yu.N., Eds. Leningrad: Mashinostroenie Publ., 1977. 536 p.Ishizaka A., Nemery P. Multi-Criteria Decision Analysis. Methods and Software. John Wiley & Sons, Ltd., 2013. 296 p.Preobrazhenskij V.S. Osnovy landshaftnogo analiza [Basics of Landscape Analysis]. Moscow: Nauka Publ., 1988. 191 p.Kangas A., Kurttila M., Hujala T., Eyvindson K., Kangas J. Decision Support for Forest Management. Springer Int. Publ., 2015. 307 p.Puzachenko Ju.G. Matematicheskie metody v ekologicheskikh i geograficheskikh issledovaniyakh [Mathematical Methods in Environmental and Geographic Research]. Moscow: Academia Publ., 2004. 408 p.Linkov I., Moberg E. Multi-Criteria Decision Analysis: Environmental Applications and Case Studies. CRC Press, 2017. 112 p.Saati T. Prinyatie reshenii. Metod analiza ierarkhii [Making Decisions. Hierarchy Analysis Method]. Moscow: Radio i Svjaz’ Publ., 1993. 278 p.Lu Li, Zhi-Hua Shi, Wei Yin, Dun Zhu, Sai Leung Ng, Chong-Fa Cai, A-Lin Lei. A fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) approach to eco-environmental vulnerability assessment for the Danjiangkou reservoir area, China // Ecol. Modelling. 2009. № 220. P. 3439– 3447.Şener E., Şener S. Evaluation of groundwater vulnerability to pollution using fuzzy analytic hierarchy process method. Environ. Earth Sci, 2015, no. 73, pp. 8405– 8424.Şener E., Şener S. Evaluation of groundwater vulnerability to pollution using fuzzy analytic hierarchy process method // Environ. Earth Sci. 2015. № 73. P. 8405– 8424.Soshnikova L.A., Tamashevich V.N., Uebe G., Shefe M. Mnogomernyi statisticheskii analiz v ekonomike [Multidimensional Statistical Analysis in Economics]. Moscow: YuNITI-DANA Publ., 1999. 598 p.The Analytic Hierarchy Process in Natural Resource and Environmental Decision Making // Managing Forest Ecosystems. Vol. 3. Schmoldt D., Kangas J., MendozaG.A., Pesonen M. (Eds.). Springer, 2001. 307p.The Analytic Hierarchy Process in Natural Resource and Environmental Decision Making. Managing Forest Ecosystems. Vol. 3. Schmoldt D., Kangas J., MendozaG.A., Pesonen M., Eds. Springer, 2001. 307p.Wheeler D., Shaw G., Barr S. Statistical techniques in geographical analysis. London: David Fulton, 2004. 342 p.Wheeler D., Shaw G., Barr S. Statistical techniques in geographical analysis. London: David Fulton, 2004. 342 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.