Preview

Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya

Advanced search

Modeling the Transformation of Structure and Organization of Landscape Complexes

https://doi.org/10.15356/0373-2444-2017-1-124-136

Abstract

The transformation is a qualitative changing the complex through the mechanism of restructuring, i.e. the reorganization of a complex system through redistribution of its various quality parts in the new order under the influence of a changing environment, while maintaining the structural and functional similarity. Quantitatively landscape complexes are imaged using rank distribution of system elements on occurrence (significance). Mathematical models of geocomplexes transformation are based on partial differential equations of second order, which generate different alteration of rank distributions. The connection between these equations and models of transient processes, non-equilibrium thermodynamics and gravitational geographical models are shown. To test the equations landscape studies in Tunkinskaya hollow (South Siberian mountain area) are conducted and the landscape-typological map of the territory at the level of groups of facies are created. Rank distributions of pixels of Landsat space image on the occurrence of different brightness levels in images of each group facies were built. Rank distributions are approximated by exponential dependences of occurrence on the rank and height of facies location. According to the obtained formulas characteristics of flows, as well as sources and sinks, reflecting the intensity of the transformation of landscapes are calculated. It is shown that: 1) the rank distributions for different groups of facies form a congruence, i.e. the studied area forms a single system - a complex; 2) the inverse of the coefficient of the exponential function is linearly related to the height for mountain taiga facies and to the distance to the river Irkut for depressions facies; and 3) a more accurate approximation of rank distributions satisfying the basic differential equation are provided by the use of logarithmic coordinates. The obtained theoretical and empirical regularities can reflect the processes of transformation of geocomplexes in the space of different geographical characteristics of the order.

About the Authors

E. I. Istomina
Institute of Geography, Siberian Branch, Russian Academy of Science
Russian Federation


A. K. Cherkashin
Institute of Geography, Siberian Branch, Russian Academy of Science
Russian Federation


References

1. Валландер С.В. Лекции по гидроаэромеханике. Л.: Из-во ЛГУ, 1978. 296 с.

2. География и мониторинг биоразнообразия. М.: Издательство научного и учебно-методического центра, 2002. 432 с.

3. Гомология и гомотопия географических систем//Научн. ред. А.К. Черкашин, Е.А. Истомина. Н.: Гео, 2009. 351 с.

4. Гумбольдт А. Космос. Опыт физического мироописания/Пер. с нем. Н. Фролова. Изд.2-е. Ч. 1. М.: Тип. А. Семена. 1862. 410 с.

5. Гуров К.П. Феноменологическая термодинамика необратимых процессов. М.: Наука, 1978. 128 с.

6. Изард У. Методы регионального анализа: введение в науку о регионах. М.: Прогресс, 1966. 660 с.

7. Истомина Е.А. Геоинформационное картографирование ландшафтов Тункинской котловины на основе метода факторально-динамической классификации//Геодезия и картография. 2012. № 4. С. 32-39.

8. Истомина Е.А., Черкашин А.К. Математические модели географического комплекса и их применение для анализа космической информации//Изв. РАН. Сер. геогр. 2005. № 2. С. 103-113.

9. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука: Гл. ред. физ-мат. лит., 1971. 576 с.

10. Курош А.Г. Курс высшей алгебры. СПб.: Лань, 2005. 432 с.

11. Марр Д. Зрение. Информационный подход к изучению представления и обработки зрительных образов. М.: Радио и связь, 1987. 400 с.

12. Мина М.В., Клевезаль Г.А. Рост животных. М.: Наука, 1976. 291 с.

13. Пирогов Н.К., Поповидченко М.Г. Закон Гибрата в исследованиях роста фирмы//Корпоративные финансы. 2010. № 1. С. 106-119.

14. Проскуряков М.А. Хронобиологический анализ растений при изменении климата. Алматы: ЬЕМ, 2012. 228 с.

15. Пузаченко Ю.Г., Онуфреня И.А., Алещенко Г.М. Анализ иерархической организации рельефа//Изв. РАН. Сер. геогр. 2002. № 4. С. 29-38.

16. Ратьковский И.С., Ходяков М.В. История Советской России. СПб.: Лань, 2001. 416 с.

17. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1977. 735 с.

18. Черкашин А.К., Истомина Е.А. Выделение границ функционально-однородных ареалов на космических снимках на основе вычисления определителя Якоби//География и природные ресурсы. 2013. № 1. C. 157-165.

19. Черкашин А.К. Полисистемное моделирование. Новосибирск: Наука, 2005. 280 с.

20. Черкашин А.К. Полисистемный анализ и синтез. Приложение в географии. Новосибирск: Наука, 1997. 502 с.

21. Шупер В.А. Самоорганизация городского расселения. М.: Российский откр. ун-т, 1995. 166 с.

22. Discontinuities in Ecosystems and Other Complex Systems/Allen C.R., Holling C.S. (Ed.). N.Y.: Columbia Univ. Press, 2008. 272 p.

23. Cherkashin A.K. Polysystem modelling of geographical processes and phenomena in nature and society//Mathematical modelling of natural phenomena. 2009. V. 4. № 5. P. 4-20.

24. Krugman P. Confronting the Mystery of Urban Hierarchy//J. of the Japanese and international economies. 1996. № 10. P 399-418.

25. Li W Zipf’s Law Everywhere//Glottometrics. 2002. № 5. P 14-21.

26. Motomura I. Further notes on the law of geometrical progression of the population density in animal assotiation//Seiri Seitai. Tokio. 1947. V. 1. P 55-60.

27. Saichev А.I., Malevergne Y., and Sornette D. Theory of Zipf’s Law and beyond//Series: Lecture Notes in Economics and Mathematical Systems. V. 632. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag, 2010. 171 c.

28. Sukhanov V.V. Test for Standard Form of the Species Structure in Taxocenes of Marine Organisms//Russian J. of Marine Biology. 2002. V. 28. № 4. P. 278-281.


Review

For citations:


Istomina E.I., Cherkashin A.K. Modeling the Transformation of Structure and Organization of Landscape Complexes. Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya. 2017;(1):124-136. (In Russ.) https://doi.org/10.15356/0373-2444-2017-1-124-136

Views: 6377


ISSN 2587-5566 (Print)
ISSN 2658-6975 (Online)