Такие пересчеты повторяются до тех пор, пока все точки с 95%-й вероятностью не попадут в какой-либо кластер (рис. ). Пользователь может сам задать максимальное количество итераций.
Результатом кластеризации методом ISODATA является тематический растровый слой и набор статистик, включающих средние значения кластеров, минимальные и максимальные значения яркостей входящих пикселов, среднее квадратическое отклонение и ковариационную матрицу между спектральными каналами. Также, используя данный метод, пользователь может оценить пространственные характеристики различных объектов, однако, при этом ему необходимо переводить изображение в какую-либо равновеликую или равнопромежуточную картографическую проекцию, позволяющую рассчитывать площади.
В данной работе была использована проекция Меркатора для стран широт Северной Америки. Функция самоорганизации позволяет обойтись минимальным вмешательством человека в процесс распределения кластеров, пользователю лишь необходимо задать цвета для каждой получившейся градации и идентифицировать их.
1.6 Методика проведения работы
Для того, чтобы оценить возможности цифровых методов при дешифрировании и обработке изображений, полученных со спутника, были взяты два снимка высокого и среднего разрешения на район Рыбинского водохранилища. На значительную часть этого района, занимаемую Дарвинским Государственным заповедником, в результате длительных полевых исследований был накоплен очень обширный фактический, картографический и статистический материал. Это сыграло определенную роль в выборе территории исследования, и заповедник был выбран в качестве тестового участка.
Работа состояла из нескольких этапов. Первый заключался в дешифрировании природных и антропогенных структур района Рыбинского водохранилища и, в частности, Молого-Шекснинского полуострова по исходным космическим снимкам. По снимку среднего разрешения от 31.05.97, как по более информативному для визуального дешифрирования и охватывающему большую территорию, была составлена схема дешифрирования и легенда к этой схеме.
На втором этапе проводилась обработка исходных снимков цифровыми методами и анализ полученных результатов.
Последний, третий этап заключался в непосредственном анализе возможностей цифровых методов обработки при дешифрировании природных и антропогенных структур района Рыбинского водохранилища и их свойств. Он осуществлялся с помощью перечисленных в Введении тематических и общегеографических карт на данный район.
II. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ И ЛАНДШАФТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
2.1 Климат
Данная территория располагается в западной подобласти атлантико-континентальной лесной климатической области и характеризуется достаточным и устойчивым увлажнением. Годовая сумма инсоляции составляет 78-80 ккал/см2 в год. Радиационный баланс составляет 19-20 ккал/см2 в год. Значительный радиационный баланс (19-20 ккал/см2 в год) способствует трансформации (прогреванию и увлажнению) воздушных масс и обуславливает недостаточно полное испарение выпадающих осадков, которое составляет 500-600 мм в год, в отдельные сезоны и года наблюдается избыток влаги. Такое избыточное увлажнение территории связано с циклоническим режимом погоды.
Средняя температура в январе составляет около -10о С, в июле +17...+18о С. Сумма активных температур составляет приблизительно 1800о С, безморозный период длится 120 дней. Зимой устанавливается снежный покров, предохраняющий почву от сильного промерзания.
Рыбинское водохранилище, занимающее наиболее пониженную часть Молого-Шекснинской низменности и имеющее площадь около 4.5 км2, является крупным местным фактором, влияющим на климат. Обширное водное пространство способствует усилению ветра и некоторому уменьшению суточных колебаний температуры и влажности воздуха в летние месяцы.
2.2 Геолого-геоморфологическая структура
Согласно физико-географическому районированию Нечерноземного центра (1963) район исследования входит в Молого-Сарагожский зандрово-болотный, Рыбинский и Пошехоно-Тутаевский холмисто-равнинный районы южно-таежной подпровинции Верхневолжской провинции. Она занимает преимущественно полого-холмистые возвышенные моренные и моренно-эрозионные равнины в области среднечетвертичного оледенения и обширные низменные озерно-ледниковые песчаные равнины с возвышающимися над ними “островами” моренных гряд и всхолмлений. Первые характеризуются приуроченностью к пластовым равнинам, сложенным пермскими и мезозойскими преимущественно пестроцветными отложениями. Дочетвертичные породы перекрыты московской (реже днепровской) мореной, обычно размытой и маломощной. Внутренние площади водоразделов часто заболочены. Озерно-ледниковые песчаные равнины обычно приурочены к широким, часто долинообразным понижениям в коренных породах. Сложены песками и супесями, обычно маломощными, подстилаемыми мореной, ленточными глинами или дочетвертичными породами. Рельеф слабо террасированный, дренаж недостаточный (4). Эрозионное расчленение равнины связано с развитием речной сети бассейна верхней Волги.
Непосредственно на рассматриваемой территории с северо-востока к Рыбинскому водохранилищу подходит возвышенная моренно-эрозионная равнина (Карта ландшафтов СССР, прил. ), перекрытая тяжелыми покровными суглинками и глинами, а также средними и легкими моренными завалуненными суглинками (Почвенная карта, прил. ). Ее абсолютные высоты увеличиваются с запада на восток в сторону Рыбинско-Сухонской зоны поднятий от 130-140 до 200-250 м. Всю остальную территорию занимает озерно-ледниковая низменная песчаная равнина, включающая практически полностью Молого-Шекснинский полуостров и окаймляющая водохранилище со всех сторон, кроме северо-восточного побережья, с абсолютными высотами не более 150 м. Она сложена аллювиально-зандровыми и озерно-ледниковыми песчаными отложениями, перекрытыми вдоль юго-западного побережья водохранилища средними и легкими покровными суглинками, которые в его южной части, в излучине Волги, сменяются завалуненными озерными и аллювиальными супесями. К северо-востоку от г. Рыбинск при приближении к долине р. Согожи начинают встречаться территории, перекрытые тяжелыми глинами и суглинками, как и вся территория к северо-востоку от водохранилища. В районе г. Череповца картина более мозаичная, город находится непосредственно на стыке ареалов подстилающих пород нескольких типов: средние и легкие карбонатные моренные каменисто-валунные суглинки, озерные и аллювиальные супеси и суглинки. Долины рек Мологи и Суды выполнены аллювиальными и озерными песками. Молого-Андожское междуречье, как и Молого-Шекснинский полуостров, характеризуется очень низкими абсолютными высотами местности, слабо расчлененным рельефом и слабой степенью дренированности.
2.3 Почвы
Почвенная структура данной территории оценивалась по почвенной карте Нечерноземной зоны РСФСР (прил. ) В целом, на рассматриваемой территории распространены суглинистые и супесчаные дерново-подзолистые почвы разной степени оподзоливания, часто оглеенные. Очень широко распространены различные типы болотных почв.
В восточной части данной территории преобладают глинистые и суглинистые дерново-сильноподзолистые почвы, в основном, массивами на междуречьях, а также присутствуют небольшими островками к юго-западу от водохранилища. На остальной территории рассматриваемого района, кроме Звано-Андожского междуречья и Молого-Шекснинского полуострова, преобладают суглинистые и супесчаные дерново-средне- и слабоподзолистые почвы. Долинные комплексы рек, впадающих в водохранилище с севера, имеют песчанистые слабо-дерново-подзолистые иллювиально-железистые почвы, а на их междуречьях и в центральной части Молого-Шекснинского полуострова распространены торфяные и торфяно-глеевые почвы верховых болот. Также на полуострове широко представлены торфянисто-глеевые иллювиально-гумусовые подзолы и дерново-подзолисто-глеевые и глееватые почвы, которые встречаются отдельными вкраплениями и на остальной части рассматриваемой территории. Рыбинское водохранилище играет очень значительную роль в постепенном изменении условий почвообразования на окружающих его территориях, вызванном их подтоплением (например, тенденция усиления процесса оглеения почв).
2.4 Растительность
Данная территория почти полностью расположена в подзоне южной тайги, лишь небольшая ее часть к югу от р. Волги принадлежит подзоне смешанных лесов. Растительность этого района в значительной степени изменена человеческой деятельностью, коренные хвойные леса на большей части лесных площадей заменены вторичными мелколиственными модификациями. Максимальное распространение условно-коренная растительность имеет на Молого-Шекснинском полуострове, небольшие массивы сохранились к северу от г. Череповец и от г. Рыбинск, а также на междуречье рек Большой Юг и Согожа. В остальных местах естественные леса занимают очень незначительные площади (Карта охраны растительного мира, прил. ). Лесистость территории колеблется от 30% до 55% (14).
Структура лесов района Рыбинского водохранилища очень мозаична и характеризуется мелкоконтурностью (Карты лесов Вологодской и Ярославской областей, прил. и ). Основными коренными породами, произрастающими на данной территории, являются ель и сосна, причем в их расположении видна четкая зависимость от состава почвообразующих пород: сосна приурочена в основном к песчаным и супесчаным субстратам, она занимает наибольшие площади на Молого-Шекснинском полуострове, в районе г. Череповец, в долине Волги на юге рассматриваемой территории. Ель распространена в меньшей степени, ее основные массивы находятся на междуречье Согожи и Большого Юга и междуречье Ухры и Волги. Гораздо большие территории заняты вторичными березовыми и осиновыми лесами, они встречаются практически повсеместно, однако больше всего их в восточной части рассматриваемого района.