UNIVERSITATEA DIN BUCURETI FACULTATEA DE GEOGRAFIE

TUTORIAL: EVALUAREA SUSCEPTIBILITII LA EROZIUNE PRIN

ANALIZ BIVARIAT

Masterand: Mdlina Teodor

Profesor coordonator: Prof. Univ. dr. Iuliana Arma

- 2012 -

Coninut

1. Introducere. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2. Areal de studiu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3. Metodologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

3.1. Baze de date. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.2. Etape de lucru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Etapa I: Crearea shapefile-urilor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

Etapa II-a: Vectorizarea curbelor de nivel i a arealelor cu eroziune . . . . . . . . .7

Etapa III-a: Crearea folderului de lucru i importarea shapefile-urilor . . . . . . .8

Etapa IV-a: Definirea Sistemului de coordonate i a Georeferenierii . . . . . . .10

Etapa V-a: Crearea DEM-ului din curbele de nivel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

Etapa VI-a: Importarea hrii eroziunii i definirea ei . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

Etapa VII-a: Crearea hrilor parametru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

Etapa VIII-a: Combinarea hrii eroziunii cu hrile parametru . . . . . . . . . . . 20

Etapa IX-a: Realizarea hrii finale a susceptibilitii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Etapa X-a: Determinarea ratei de succes a hrii finale . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4. Concluzii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

3

EVALUAREA SUSCEPTIBILITII LA EROZIUNE PRIN ANALIZ BIVARIAT.

STUDIU DE CAZ: BAZINUL SUPERIOR AL VII IALOMIEI, MUNII BUCEGI

Obiectiv: Acest tutorial i propune s evidenieze susceptibititatea apariiei proceselor de

eroziune, prin analiz bivariat, folosind programul Ilwis. (Metodologia poate fi aplicat pentru

orice tip de proces: eroziune, alunecri de teren, surpri, prbuiri, etc.)

Metoda bivariat de analiz a suceptibilitii de apariie a proceselor se bazeaz pe

intersectarea hrii procesului analizat cu hrile parametru (hipsometria, geodeclivitate,

expoziia versanilor, geologia/petrografia, utilizarea terenului, solurile, etc.) ce conin date ce

ajut la determinarea densitii procesului din areal. O standardizare a acestor valori (de

densitate) se poate obine prin relaionarea lor cu densitatea general (de pe ntreaga suprafa

studiat). Relaionarea se poate face prin operaii de mprire sau prin scdere.

Wt= ln (Densclas/Densmap)

Unde: Wt valoarea (ponderea) dat unui anumit interval de parametru, Densclas densitatea eroziunii

n cadrul intervalelor parametrului luat n considerare i Densmap densitatea eroziunii la nivelul ntregii hri

Logaritmul natural este folosit pentru a acorda valori negative atunci cnd densitatea

procesului este mai mic dect valoarea normal i pentru a acorda valori pozitive atunci cnd

densitatea procesului este mai mare dect valoarea normal. Prin combinarea hrilor cu valori

ale ponderii rezult harta final a susceptibilitii ce poate fi analizat prin determinarea ratei de

succes (puterii de predicie).

1. Introducere

Utilizarea softurilor GIS prezint avantaje numeroase i aduce multiple posibiliti n

comparaie cu tehnicile cartografice manuale. Metodele de realizare ale hrilor sunt unite de un

sistem de coordonare universal (proiecie cartografic, sistem de coordonate), acestea avnd n

plus i posibilitatea de interpolare a layerelor, posibilitatea de corectare, intervenie cnd se

produce orice schimbare pe arealul analizat, etc. Prin diversitatea opiunilor de reprezentare ale

informaiilor pe hri dar i modul prin care acestea pot fi realizate (suprapunerea mai multor

straturi tematice, realizarea unor operaii matematice cu diferite layere sau modele numerice

altitudinale, realizarea unei legturi ntre bazele de date i partea grafic), pot rezulta hri ce

determin raportul cauz-efect prin stabilirea unei corelaii ntre geologie (tip de roc,

4

structur) i utilizarea terenului, ntre pant i expoziia versanilor, hipsometrie i anumite

procese, sau ntre toate acestea.

Metoda bivariat pentru abordrile statistice este folosit pentru a realiza harta

susceptibilitii de ctre mai muli autori (Bonham-Carter et al. 1988, 1989; Agterberg 1992;

Agterberg et al. 1993; Bonham-Carter 2002; Lee et al. 2002; VanWesten et al. 2003, Lee and

Choi 2004; Lee and Sambath 2006; Sharma and Kumar 2008; Neuhuser and Terhorst, 2007;

Dahal et al. 2008a, 2008b, Arma 2010; Regmi et al. 2010). Aceast metod a fost aplicat i

pentru determinarea altor tipuri de hri cum ar fi harta portenialului mineralelor (Emmanuel et

al., 2000; Harris et al., 2000; Tangestani and Moore, 2001; Carranza and Hale, 2002). Cheng

(2004) a fost folosit pentru determinarea zonelor cu acumulare de ap. Zahiri et al. (2006) a

aplicat aceast metod pentru a cartografia instabilitatea versanilor asociat cu prbuirile

miniere.

2. Arealul de studiu

Zona studiat n acest tutorial se afl n centrul masivului Bucegi din Carpaii

Meridionali i se ntinde pe o suprafa de 4.5519 km2, avnd un perimetru de 9.4 km.

Foto.1. Valea Ialomiei Fig.1. Harta topografic a arealului studiat

3. Metodologie

Pentru a realiza harta susceptibilitii la eroziune a versanilor se folosete o metod

statistic de baz, bivariat ce utilizeaz un numr limitat de hri tematice i un singur tip de

eroziune.

5

3.1. Baze de date

- Date vectoriale: sunt reprezentate de stratele tematice de tip punct (cote altimetrice),

linie (curbe de nivel, reea hidrografic, procese geomorfologice) i poligon (procese

geomorfologice, utilizarea terenului, geologie, soluri) ce redau suprafaa elementelor terenului.

Concepia de strat tematic permite organizarea complexitii mediului nconjurtor n

reprezentri simple pentru a facilita nelegerea relaionrilor naturale. Datele vectoriale sunt de

asemenea utile pentru realizarea datelor de tip raster.

- Date raster sunt cele mai multe i mai utile n analizele realizate n programele GIS

deoarece sunt alctuite din pixeli organizai sub forma unei matrici (linii i coloane), fiecruia

atribuindu-se cte trei atribute: coordonate de latitudine, logitudine i altitudine.

Realizarea corect a datelor rezultate prin vectorizare presupune utilizarea unei

topologii. Datele vectoriale sunt caracterizate de utilizarea punctelor/vertecilor n definirea

segmentelor, poligoanelor, punctelor. Fiecare vertex este alctuit dintr-o coordonat X -

latitudine i o coordonat Y - longitudine. Topologia reprezint un set de reguli prin care se

mparte geometria punctelor, liniilor i poligoanelor. Structurile topologice permit verificarea

consistenei geometrice a datelor i a crerii analizelor pe criterii spaiale: suprapunere,

continuitate, analiza conectivitii, sens, direcie, proximitate, etc.

- Date atribut n urma vectorizrii celor mai importante elemente a rezultat o baz de

date important care poate fi cuantificat i sub forma tabelelor de atribute. Aceste date

caracterizeaz att datele vectoriale ct i datele raster.

- Metadate fiind datele ce se refer la datele anterioare (de ex. domeniul).

Tabelul 1. Date de intrare necesare

Nume Tip Descriere

Pentru hrile parametru

curbe_de_nivel, cote raster, tabel, domeniu Harta hipsometric (dem, asc)

Slopedeg raster, tabel, domeniu, histogram Harta pantelor

Aspectd raster, tabel, domeniu, histogram Harta orientrii versanilor

Geologica Vector, raster, tabel, domeniu, histogram Harta geologic

Landcover00 vector, raster, tabel, domeniu, histogram Harta utilizrii terenului

Soluri vector, raster, tabel, domeniu, histogram Harta solurilor

Pentru eroziune

eroziune, eroziunecl Vector, raster, tabel, domeniu, histogram, Harta proceselor erozionale

6

Schema metodologic de realizare a hrii susceptibilitii la eroziune

3.2. Etape de lucru

Etapa I: Crearea shapefile-urilor conturului zonei, curbelor de nivel i a zonelor cu

eroziune:

Conturul zonei: n aplicaia ArcCatalog a programului ArcGis se d click dreapta:

New Shapefile. Apoi se denumete noul layer, se definete tipul i referinele spaiale: Name:

7

contur_ialomita_superioara, Feature Type: Polygon, Spatial Reference: Stereo_70, Elipsoid

Krasovsky 1940, Datum: Dealul Piscului 1970.

Curbe de nivel: tot n ArcCatalog se d click dreapta: New Shapefile. Name:

curbe_de_nivel, Feature Type: Polyline, Spatial Reference: Stereo_70, Elipsoid Krasovsky

1940, Datum: Dealul Piscului 1970.

Areale de eroziune: n ArcCatalog se d click dreapta: New Shapefile. Name:

eroziune, Feature Type: Polygon, Spatial Reference: Stereo_70, Elipsoid Krasovsky 1940,

Datum: Dealul Piscului 1970.

Etapa II-a: Vectorizarea curbelor de nivel i a arealelor cu eroziune

1Pentru a se putea realiza analiza bivariat este necesar ca tipologia arealelor de eroziune s fie de

tip poligon.

n programul ArcGis (sau orice alt program de GIS) se va deschide harta topografic a

zonei: Add Data: ialomita_topo_25.000.tif.

8

Este etapa n care se vectorizeaz toate curbele de nivel n orice program de GIS (crora

li se noteaz cotele pentru a realiza modelul numeric altimetric (MNA)) de pe harta topografic

1:25.000.

De asemenea este etapa de identificare i vectorizare a arealelor cu eroziune (cu ajutorul

ortofotoplanului sau hrii topografice). Vectorizarea se poate realiza n orice program de GIS

cunoscut, ntr-un layer de tip poligon.

Etapa III a: Crearea folderului de lucru n Ilwis i importarea shepefile-urilor

Pasul 1. Crearea folderului de lucru: pe directorul D: se creaz un nou folder: click

dreapta New Folder, nume folder: lucru. Acesta poate fi accesat n Ilwis din Operation- Tree

Navigator care momentan este gol.

9

Pasul 2. Importatrea shapefile-urilor: curbele de nivel, conturul vii, eroziunea,

geologia, utilizarea terenului, solurile, hidrografia (toate layerele ce vor fi folosite).

Layerele se import astfel: File Import Map ArcView.SHP shapefile (sau

Operations-Import/Export). Importul se realizeaz prin selectarea layerelor dorite. Este posibil

ca acestea s se salveze tot n folderul n care erau iniial iar pentru a fi aduse n folderul de

lucru se copiaz cu Copy - Paste n folderul lucru, apoi se terg din folderul iniial.

n urma acestor operaiuni se pot observa n linia de comand toate comenzile realizate

pn n acest pas. Formatul nou al fiierelor va fi cel specific programului Ilwis: *mpr.

La import datele vor avea 3 fiiere (domeniul, informaia vectorial i

tabela de atribute n ordinea din imagine). La importarea obiectelor n

ILWIS se va schimba formatul n *mpr.

10

Elementele importate pot fi vizualizate: Click dreapta Open Open Object. Din fereastra

Display Options se pot seta diferite opiuni legate de vizualizarea elementelor (vectoriale,

raster).

Etapa IV a: Definirea Sistemului de coordonate i a Georeferenierii.

Pasul 1. Definirea sistemului de coordonate (necesar pentru datele vectoriale): File

Create Coordinate System pe care l denumim Stereo70, alegem CoordSystem Projection,

Projection: StereoGraphic, Ellipsoid: Krasovski 1940, Datum: S-42(Pulkovo1942) Area:

Romania, apoi vom setam parametrii (False Esting: 500000.0000, False Northing:

500000.0000, Central Meridian: 250E, Central Parallel: 46

0N, Scale Factor: 0.9997500000).

11

Pentru curbele de nivel importate avem nevoie s setm sistemul de coordonate (creat

anterior): Click drepta pe imaginea vectorial Properties Coordinate System: Stereo70. n

acest moment am legat curbele de nivel de un sistem general (acelai lucru se face pentu fiecare

strat vectorial n parte). Vor aprea acum Boundaries of map click dreapta - Properties

(folosite pentru pasul urmtor de georefereniere).

Pasul 2. Definirea Georeferenierii (necesar pentru datele raster): File Create

GeoReference GeoReference Name: Stereo70, alegem GeoRef Corners, Coordinate System

Stereo70 (cel creat anterior), Pixel size: 5 (n funcie de scara de realizare a curbelor de nivel).

Coordonatele Min X,Y i Max X,Y se regsesc la proprietile stratului vectorial.

Etapa V a: Crearea DEM-ului din curbele de nivel

Dup importarea curbelor de nivel i atribuirea sistemului de referin (Stereo70), se

poate crea modelul numeric altimetric sau dem-ul din stratul reprezentat de curbele de nivel

(cote) astfel: click dreapta pe informaia vectorial a curbelor de nivel Contour

Interopolation. Se selecteaz: Contour Map: cote (curbele de nivel), Output Map: cote,

Domain: value Show. (Ca i mod de reprezentare s-a ales Elevation 2).

12

Dac arelaul de studiu este sub form neregulat se poate aplica o masc petru redarea

arelului din interiorul conturului sau se poate importa un model ascii realizat n alt program

(ArcGis): (File Import Map Arc/Info.ASC (non-com ASCII raster)

Etapa VI a: Importarea hrii eroziunii i definirea ei:

Pasul 1. Importarea shapefile-ului vectorial: File Import - ArcView.SHP shapefile

eroziune. Shapefile-ul vectorial trebuie legat de un sistem de referin (Properties - Coordinate

System: Stereo 70).

Pasul 2: Transformarea informaiei vectoriale n informaie raster: click dreapta pe

informaia vectorial, se selecteaz Polygon To Raster. Output Raster Map: numele noii hri

raster, i se alege sistemul de referin GeoReference: Stereo70.

13

Pasul 3. Reclasificarea hrii eroziunii n dou clase (0 i 1)

Pentru a se reclasifica aceast hart este nevoie se analizm tabelul importat o dat cu

informaia vectorial. Se observ c n tabel apar date doar pentru un singur tip de eroziune.

n analiza bivariat se lucreaz pe rnd cu fiecare tip de proces.

Se va face o nou coloan n tabel notnd urmtoarea formul pe linia de comand a

tabelului: eroziune=:iff(siroire=eroziune,1,0). Aceast comand va analiza coloana iroire i

dac intrrile au denumirea eroziune, n noua coloan denumit eroziune se va trece valoarea 1,

altfel va trece valoarea 0. Astfel vom avea 60 de intrri, toate cu valoarea 1 pe noua coloan

(toate intrrile au avut denumirea eroziune) deoarece toate ndeplinesc aceast condiie.

Pasul 2: Va trebui s crem o hart tip atribut cu valorile obinute anterior n tabel: se

selecteaz din fereastra principal: Operations Raster Operation - Attribute Map, Raster

Map: eroziune, Tabele: eroziune, Attribute: eroziune, Output Raster Map: eroziune1.

14

Se vizualizeaz harta i se observ c apar valori necunoscute ?. Aceste valori

necunoscute trebuiesc eliminate. n fereastra principal se trece n linia de comand formula:

eroziunecl:=iff(isundef(eroziune),0,eroziune) nsemnnd dac harta eroziune are valori

nedefinite le schimbm cu 0 (culoare albastr) dac nu, meninem valorile de pe hart (valoarea

1, culoare bej).

Etapa VII a: Crearea hrilor parametru

Harta pantelor

Pasul 1. Realizarea hrii: se realizeaz n Ilwis prin aplicarea unei funcii pe cele dou

direcii: DX i DY utiliznd dem-ul (modelul numeric altimetric al terenului) anterior creat.

Filtrul DFDX: Calculeaz prima derivat n direcia axei x (df/dx) per pixel. Valorile

matricei sunt:1 -8 0 8 -1 cu raia (gainfactor) = 1/12 = 0,0833333

Filtrul DFDY: Calculeaz prima derivat n direcia y-ului (df/dy) per pixel.

15

Iniial se realizeaz hrile DX i DY: click dreapta pe DEM Image Processing

Filter. Raster Map: asc/dem, Filter Type: Linear, Filter name: DFDX, ulterior se alege DFDY.

Harta pantelor se va calcula n grade, aplicnd n fereastra principal a programului

ILWIS formula:

SLOPEDEG=RADDEG(ATAN(HYP(DX,DY)/PIXSIZE(DEM))).

n urma acestei formule va rezuta harta pantelor neclasificat.

Pasul 2. Reclasificarea hrii pantelor: pentru clasificarea hrii trebuie s crem un

domeniu n care s stabilim intervalele de pante relevante: File Create Domain i se

bifeaz Class. Domeniul va fi denumit Slopecl3. Urmeaz s setm clasele: Add Item Upper

Bound: 10, 20...80 (adugm valoarea pn la care s se defineasc prima clas), Name: 0-10,

10-20...80-90.

Pentru a realiza harta pantelor reclasificat: Operation Image Processing Slicing.

Harta raster: Slopedeg i domeniul: Slopecl3, Output Map: Slopecl3.

16

Pasul 3. Realizarea i vizualizarea histogramei: click dreapta pe informaia raster

Statistics Histogram.

Harta orientrii versanilor

Pasul 1: Se realizeaz pornind tot de la parametrii DX i DY prin aplicarea, n fereastra

principal a programului, formula:

ASPECTD=RADDEG(ATAN2(DX,DY)+PI)

Pasul 2: Reclasificarea hrii: rezulatul iniial l-am reclasificat avnd n vedere

orientarea n funcie de punctele cardinale, adic n funcie de un cerc de 3600, prin crearea unui

nou domeniu (File Create Domain i se bifeaz Class). Domeniul va fi denumit Aspectcl2.

Urmeaz se setm clasele: Add Item Upper Bound: 45, 135, 225, 315, 360 (adugam valoarea

pn la care s se defineasc prima clas), Name: 0-45,...315-360. Vom avea astfel dou valori

pentru nord crora le vom da aceeai culoare pe hart (0-45- Nord i 315-361 Nord 2), 45-135

Est, 315-225 Sud, 225-315 Vest.

17

Pasul 3. Realizarea i vizualizarea histogramei: click dreapta pe informaia raster

Statistics Histogram.

Harta utilizrii terenului

Pasul 1. Importarea shapefile-ului vectorial: File-Import- ArcView.SHP shapefile

landcover00.

Pentru a se putea aplica metoda bivariat este nevoie de informaie raster. Shapefile-ul

vectorial trebuie legat de un sistem de referin (Properties - Coordinate System: Stereo 70) i

apoi transformat n informaie raster .

18

Pasul 2: Transformarea informaiei vectoriale n informaie raster: click dreapta -

Polygon To Raster, Output Raster Map: numele noii hri, GeoReference: Stereo70.

n Ilwis se poate vizualiza i edita histograma i tabelul aferent al hrii care este foarte

util pentru determinri statistice.

Harta geologic

Pasul 1. Importarea shapefile-ului vectorial: File-Import- ArcView.SHP shapefile

geologica. Shapefile-ul vectorial trebuie legat de un sistem de referin (Properties -

Coordinate System: Stereo 70).

Pasul 2: Transformarea informaiei vectoriale n informaie raster: click dreapta -

Polygon To Raster, Output Raster Map: numele noii hri raster, GeoReference: Stereo70.

n Ilwis se poate vizualiza i edita harta, histograma i tabelul aferent al hrii care este

foarte util pentru determinri statistice.

19

Harta solurilor

Pasul 1. Importarea shapefile-ului vectorial: File-Import- ArcView.SHP shapefile

soluri. Shapefile-ul vectorial trebuie legat de un sistem de referin (Properties - Coordinate

System: Stereo 70).

Pasul 2: Transformarea informaiei vectoriale n informaie raster: click dreapta -

Polygon To Raster, Output Raster Map: numele noii hri raster, GeoReference: Stereo70.

20

Etapa VIII a: Combinarea hrii eroziunii cu hrile parametru

Combinarea hrii eroziunii cu harta pantelor

Pasul 1: Crearea tabelului comun prin intersectarea hrilor: din fereastra principal

se selecteaz: Operations Raster Operations Cross. n acest pas se va combina harta

pantelor cu harta eroziunii prin compararea pixelilor de pe aceeai poziie din cele dou hri

ce vor duce la crearea unor hri i tabele combinate: 1st Map: harta pantelor (slopecl3), 2nd

Map: harta eroziunii (eroziunecl). Output Tabele: Erozslope. Valorile nedefinite se ignor (se

bifeaz cele dou csue Ignore Undefs).

Se observ prezena n acest tabel a claselor de pante clasificate n etapele anterioare i

coloana eroziune clasificat, numrul de pixeli pentru fiecare combinare i aria fiecrei

suprapuneri.

Pasul 2: Crearea noilor coloane ale densitii eroziunii:

Se va deschide tabelul rezultat anterior (Erozslope) se vor crea noi coloane.

- Stabilirea suprafeelor cu eroziune activ pe fiecare interval de pant: va reprezenta

prima coloan prin scrierea formulei n linia de comand: AreaAct=iff(eroziunecl=1,area,0).

- Calcularea suprafeei totale ocupat de fiecare interval de pant: Selectai din

meniul tabelului: Columns Aggregation, Column: Area, Function: Sum, selectai Group by:

slopecl (intervalele de pant), se deselecteaz Output Tabel, iar la Ouput Column: se pune

numele coloanei noi: Ateaslopetot. Selectai o precizie de 1,0.

- Calcularea suprafeei cu eroziune activ din fiecare interval de pant: Selectai din

meniul principal al tabelului: Columns Aggregation, Column: AreaAct, Function: Sum,

Group by: slopecl (intervalele de pant), Ouput Column: Areaslopact.

21

- Calcularea suprafeei totale a hrii: Columns Aggregation, Column: Area,

Function: Sum, se deselecteaz Group by i Output Tabel, Ouput Column: Ateamaptot.

- Calcularea suprafeei totale afectat de eroziune: Columns Aggregation, Column:

Areaact, Function: Sum, se deselecteaz Group by i Output Tabel, Ouput Column:

Areamapact - OK.

- Calcularea densitii eroziunii pe intervale de pant: se aplic n linia de comand

funcia: Densclas=Areaslopeact/Areslopetot i se selecteaz precizia de 0,0001.

- Calcularea densitii eroziunii pe ntreaga hart: se tasteaz n linia de comand a

tabelului formula: Densmap=Areamapact/Areamaptot, selectai o precizie 0,0001 (click

dreapta - Properties), i zecimale:4.

Ca rezultat al pailor anteriori va fi tabelul:

Pasul 3: Crearea unui tabel simplificat i acordarea ponderilor (valori privind

importana):

Valorile finale ale ponderii (importanei) unui parametru se calculeaz prin extragerea

logaritmului natural din raportul format de densitatea eroziunii pe fiecare interval de pant i

densitatea total a eroziunii din cadrul hrii (1563371/ 4535286= 0.3448).

Se va crea un tabel nou (File Create - Table) denumit Slope_cl, avnd domeniul

slopecl3. Se deschide tabelul i se va uni cu cel anterior.

22

- Calcularea suprafeei totale pentru fiecare interval de pant: Columns Join, Table:

Erozslope, Column: Area, Function: Sum, Group By: slopecl3, Output Column: AreaSolpeTot.

- Calcularea suprafeei cu eroziune activ din cadrul fiecrui interval de pant:

Columns Join, Table: Erozslope, Column: AreaAct. Selectai funcia Sum, Group By:

slopecl3, Output Column: AreaSolpeAct apoi apsai OK.

- Calcularea densitii eroziunii pentru fiecare interval de pant: folosind aceste

coloane create anterior, se calculez densitatea eroziunii pe fiecare interval de pant prin

tastarea folrmulei n linia de comand a tabelului: Densclas=AreaSlopeAct/AreaSolopeTot.

Este posibil ca rezultatul acestei densiti s fie 0 iar acest lucru trebuie modificat

deoarece nu se pot calcula valorile de importan. Pentru aceast modificare se folosete

formula care nlocuiete valoarea 0 cu valoarea 0.0001 dac aceasta apare, daca nu afieaz

valorile iniiale: Dclas:=iff(Densclas=0, 0.0001,Densclas)

- Calcularea ponderii importanei: folosind aceast densitate se poate calcula ponderea

importanei, prin extragerea logaritmului natural avnd n vedere c densitatea eroziunii din

cadrul hrii este egal cu 0.3448 (areamapact:1563371/Areamaptot:4535286) cu formula:

Weight:=ln(Dclas/0.3448).

Pasul 4: Realizarea hrii finale:

Harta final a ponderii importanei eroziunii n funcie de pante va rezulta prin

selectarea din fereastra principal a programului: Operations Raster Operations Attribute

Map. Se selecteaz harta Slopecl3, tabelul solope_cl i atribut: Weight. Output Raster Map:

rezult harta final a importanei n funcie de pant, denumit: WSlope_cl.

23

Pentru a reclasifica harta n trei clase principale de susceptibilitate se creaz un nou

domeniu (vezi i reclasificarea hrii pantelor, orientrii versanilor): File Create Domain i

se vor da trei intervale n funcie de datele din harta anterioar (intervalul -0.4229 - 0.3387 se

adun i se mparte la 3) i rezult harta numit: Wslope_cl3.

Harta importanei ponderii neclasificat (stnga) i clasificat (dreapta), histograma

Combinarea hrii eroziunii cu harta orientrii versanilor

Pasul 1: Crearea tabelului comun prin intersectarea hrilor: din fereastra principal

se selecteaz: Operations Raster Operations Cross. Se va combina harta orientrii

versanilor cu harta eroziunii: 1st Map: harta orientrii (Aspect_cl), 2nd Map: harta eroziunii

(eroziunecl). Output Tabele: ErozAspect. Valorile nedefinite se ignor (Selectai Ignore

Undefs).

Pasul 2: Crearea noilor coloane ale densitii eroziunii:

Se va deschide tabelul rezultat anterior (Erozslope) se vor crea noi coloane.

- Stabilirea suprafeelor cu eroziune activ pe fiecare interval de orientare: prima

coloan se va realiza prin tastarea formulei n linia de comand a tabelului anterior creat:

AreaAct=iff(eroziunecl=1,area,0).

- Calcularea suprafeei totale ocupate pentru fiecare interval de orientare: Selectai

din meniul tabelului: Columns Aggregation, Column: Area, Function: Sum, Group by:

Aspect_cl (intervalele de orientare), se deselecteaz Output Tabel, iar la Ouput Column: se

pune numele coloanei noi AreaAspectTot.

24

- Calcularea suprafeei cu eroziune activ din fiecare interval de orientare: Columns

Aggregation, Column: AreaAct, Function: Sum, Group by: Aspect_cl, Ouput Column:

AreaAspectAct.

- Calcularea suprafeei totale a hrii: Columns Aggregation, Column: Area,

Function: Sum, se deselecteaz Group by i Output Tabel, Ouput Column: AreaMapTot.

- Calcularea suprafeei totale afectat de eroziune: Columns Aggregation, Column:

Areaact, Function: Sum, se deselecteaz Group by i Output Tabel, Ouput Column:

Areamapact.

- Calcularea densitii eroziunii pe intervale de orientare: se aplic n linia de

comand funcia: Densclas=AreaAspectact/AreAspectot i se selecteaz precizia de 0,0001.

-Calcularea densitii eroziunii pe ntreaga hart: se scrie formula n linia de comand

a tabelului: Densmap=Areamapact/Areamaptot, precizie 0,0001, zecimale:4 i rezult tabelul:

Pasul 3: Crearea unui tabel simplificat i acordarea ponderilor (valori privind

importana):

Valorile finale ale ponderii (importanei) unui parametru se calculeaz prin extragerea

logaritmului natural din raportul format de densitatea eroziunii pe fiecare interval de pant i

densitatea total a eroziunii din cadrul hrii (1504187/ 4244666= 0.3544).

Se va crea un tabel nou (File Create - Table) denumit Aspect_cl, avnd domeniul

Ascpect2 i se va uni cu cel anterior prin calcularea:

- Calcularea suprafeei totale pentru fiecare interval de orientare: Columns Join,

Table: ErozAspect, Column: Area, Function: Sum, Group By: Aspect2, Output Column:

AreaAspectTot.

- Calcularea suprafeei cu eroziune activ din cadrul fiecrui interval de orientare:

Columns Join, Table: ErozAspect, Column: AreaAct, Function: Sum, Group By: Aspect2,

Output Column: AreaAspectAct.

- Calcularea densitii eroziunii pe fiecare interval de orientare:

Densclas=AreaAspectAct/AreaAspectTot. Este posibil ca rezultatul acestei densiti s fie 0 iar

pentru aceast modificare se folosete formula: Dclas:=iff(Densclas=0, 0.0001,Densclas).

25

- Calcularea ponderii importanei: folosind densitatea creat anterior, se poate calcula

ponderea importanei: Weight:=ln(Dclas/0.3544),(0.3544

(areamapact:1504187/Areamaptot:4244666).

Pasul 4: Realizarea hrii finale:

Pentru a realiza harta final a ponderii importanei eroziunii n funcie de orientare:

Operations Raster Operations Attribute Map. Se selecteaz harta Aspect_cl, tabelul

Aspect_cl i atributul: Weight. Output Raster Map: WAspect_cl. Pentru a reclasifica harta n

trei clase principale de susceptibilitate se creaz un nou domeniu: File Create Domain i se

vor da trei intervale n funcie de harta anterioar (intervalul -0.4163 - 0.4309 se adun i se

mparte la 3).

Harta importanei neclasificat (stnga) i clasificat (dreapta), histograma

26

Combinarea hrii eroziunii cu harta utilizrii terenului

Pasul 1: Crearea tabelului comun prin intersectarea hrilor: din fereastra principal

se selecteaz: Operations Raster Operations Cross. Se va combina harta utilizrii

terenului (landcover00) cu harta eroziunii. 1st Map: harta utilizrii terenului (landcover00),

2nd Map: harta eroziunii (eroziunecl). Output Tabele: ErozAspect. Valorile nedefinite se

ignor (se bifeaz cele dou csue Ignore Undefs).

Pasul 2: Crearea noilor coloane ale densitii eroziunii:

Se va deschide tabelul rezultat anterior (Erozslope) i se vor crea noi coloane.

- Stabilirea suprafeelor cu eroziune activ pe fiecare interval de utilizare: pentru a

crea prima coloan se tasteaz formula: AreaAct=iff(eroziunecl=1,area,0).

- Calcularea suprafeei totale ocupat de fiecare tip de utilizare: Selectai din meniul

tabelului: Columns Aggregation, Column: Area, Function: Sum, se selecteaz Group by:

landcover00, se deselecteaz Output Tabel, iar la Ouput Column: se pune numele coloanei noi

AreaLandTot.

- Calcularea suprafeei cu eroziune activ din fiecare interval de utilizare: Columns

Aggregation, Column: AreaAct, Function: Sum, Group by: landcover00, Ouput Column:

AreaLandAct. Apoi se va calcula suprafaa total a hrii: Columns Aggregation, Column:

Area, Function: Sum, se deselecteaz Group by i Output Tabel, Ouput Column: AreaLandAct.

- Calcularea suprafeei totale a hri: Columns Aggregation, Column: Area,

Function: Sum, se deselecteaz Group by i Output Tabel, Ouput Column: AreaMapTot.

- Calcularea suprafeei totale afectat de eroziune: Columns Aggregation, Column:

AreaAct, Function: Sum, se deselecteaz Group by i Output Tabel, Ouput Column:

AreaMapAct - OK.

- Calcularea densitii eroziunii pe clase de utilizare:

Densclas=AreaLandAct/AreaLandTot i se selecteaz precizia de 0,0001.

- Calcularea densitii eroziunii pe ntreaga hart: se tasteaz n linia de comand a

tabelului: Densmap=Areamapact/Areamaptot, precizie 0,0001, zecimale:4 i rezult tabelul:

27

Pasul 3: Crearea unui tabel simplificat i acordarea ponderilor (valori privind

importana):

Se va crea un tabel nou (File Create - Table) denumit Land_cl, avnd domeniul

landcover00.

Se deschide tabelul i se va uni cu cel anterior.

- Calcularea suprafeei totale pentru fiecare tip de utilizare: Columns Join, Table:

Erozlandcover, Column: Area, Function: Sum, Group By: landcover00, Output Column:

AreaLandTot.

- Calcularea suprafeei cu eroziune din cadrul fiecrui interval de utilizare: Columns

Join, Table: Erozlandcover, Column: Areaact, Function: Sum, Group By: landcover00,

Output Column: AreLandAct.

-Calcularea densitii eroziunii pe fiecare clas de utilizare:

Densclas=AreaLandAct/AreaLandTot. Este posibil ca rezultatul acestei densiti s fie 0 iar

acest lucru trebuie modificat deoarece nu se pot calcula valorile de importan. Pentru aceast

modificare se folosete formula: Dclas:=iff(Densclas=0, 0.0001,Densclas).

- Calcularea ponderii importanei: folosind densitatea calculat anterior se poate

calcula ponderea importanei folosind valoarea 0.3438 (areamapact:15646967/Areamaptot:

4551664) cu formula: Weight:=ln(Dclas/0.3438).

Pasul 4: Realizarea hrii finale:

Harta final a ponderii importanei eroziunii n funcie de utilizarea terenului va rezulta

prin selectarea din fereastra principal a programuui: Operations Raster Operations

Attribute Map. Se selecteaz harta landcover00, tabelul Land_cl i atributul: Weight. Output

Raster Map: WLand_cl. Pentru a reclasifica harta n trei clase principale de susceptibilitate se

creaz un nou domeniu: File Create Domain i se vor da trei intervale n funcie de datele

din harta anterioar (intervalul -8.1426 - 0.7800 se adun i se mparte la 3).

28

Harta importanei neclasificat (stnga) i clasificat (dreapta), histograma

Combinarea hrii eroziunii cu harta geologic

Pasul 1: Crearea tabelului comun prin intersectarea hrilor: din fereastra principal

se selecteaz: Operations Raster Operations Cross. Se va combina harta geologic cu

harta eroziunii. 1st Map: geologic, 2nd Map: harta eroziunii (eroziunecl). Output Table:

ActGeo. Valorile nedefinite se ignor.

Pasul 2: Crearea noilor coloane ale densitii eroziunii:

- Calcularea densitii eroziunii active pe fiecare clas geologic: se va deschide

tabelul ActGeo i se va tasta formula: AreaAct=iff(eroziunecl=1,area,0).

- Calcularea suprafeei totale ocupat pentru fiecare tip de geologie: Columns

Aggregation, Column: Area, Function: Sum, Group by: geologica, se deselecteaz Output

Tabel, iar la Ouput Column: se pune numele coloanei noi AreaGeoTot.

- Calcularea suprafeei cu eroziune activ din fiecare interval geologic: Columns

Aggregation, Column: AreaAct, Function: Sum, Group by: geologica, Ouput Column:

AreaActGeo.

- Calcularea suprafeei totale a hrii: Columns Aggregation, Column: Area,

Function: Sum, se deselecteaz Group by i Output Tabel, Ouput Column: AreaMaptTot.

- Calcularea suprafeei totale afectat de eroziune: din meniul principal al tabelului se

selecteaz Columns Aggregation, Column: Areaact, Function: Sum, se deselecteaz Group by

i Output Tabel, Ouput Column: AreaMapAct.

29

- Calcularea densitii eroziunii pe clase geologice: se scrie n linia de comand

funcia: Densclas=AreaGeoAct/AreaGeoTot i se selecteaz precizia de 0,0001.

- Calcularea densitii eroziunii pe ntreaga hart: se calculeaz cu ajutorul formulei:

Densmap=AreaMapAct/AreaMapTot, se selecteaz precizie 0,0001 i zecimale:4 i rezult

tabelul:

Pasul 3: Crearea unui tabel simplificat i acordarea ponderilor (valori privind

importana): (File Create - Table) denumit Geologie_cl, avnd domeniul geologica i se

va uni cu cel anterior.

- Calcularea suprafeei totale pentru fiecare clas geologic: se selecteaz din

fereastra principal a tabelului: Columns Join, Table: ActGeo, Column: Area, Function: Sum,

Group By: geologic, Output Column: AreaGeoTot.

- Calcularea suprafeei cu eroziune din cadrul fiecrui interval geologic: Columns

Join, Table: ActGeo, Column: AreaAct, Function: Sum, Group By: geologic, Output Column:

AreGeoAct.

- Calcularea densitii eroziunii pe fiecare interval geologic:

Densclas=AreaGeoAct/AreaGeoTot. Este posibil ca rezultatul acestei densiti s fie 0. Pentru

a modifica valoarea 0 se folosete formula: Dclas:=iff(Densclas=0, 0.0001,Densclas).

- Calcularea ponderii importanei: Weight:=ln(Dclas/0.3438), 0.3438

(areamapact:15646967/Areamaptot: 4551664) i rezult tabelul urmator.

Pasul 4: Realizarea hrii finale:

Pentru a realiza harta final a ponderii importanei eroziunii n funcie de geologie

selecteaz Operations Raster Operations Attribute Map. Se selecteaz harta geologic,

tabelul Geologie_cl i atributul: Weight. Output Raster Map: Wgeologica.

Pentru a reclasifica harta (Wgeologica_cl3) n trei clase principale de susceptibilitate se

creaz un nou domeniu: File Create Domain i se vor da trei intervale n funcie de datele

din harta anterioar (intervalul -8.1426 - 0.7800 se adun i se mparte la 3).

30

Harta ponderii importanei neclasificat (stanga) i clasificat (dreapta), histograma

Combinarea hrii eroziunii cu harta solurilor

Pasul 1: Crearea tabelului comun prin intersectarea hrilor: din fereastra principal

se selecteaz: Operations Raster Operations Cross. n acest pas se va combina harta solurilor cu

harta eroziunii prin compararea pixelilor de pe aceeai poziie din cele dou hri ce vor duce la crearea

unor hri i tabele combinate: 1st Map: harta solurilor (soluri), 2nd Map: harta eroziunii (eroziunecl).

Output Tabele: ErozSoluri. Valorile nedefinite se ignor (se bifeaz cele dou csue Ignore Undefs).

Pasul 2: Crearea noilor coloane ale densitii eroziunii:

Se va deschide tabelul ErozSoluri.

- Stabilirea suprafeelor cu eroziune activ pe fiecare clas de sol: se tasteaz formula:

AreaAct=iff(eroziunecl=1,area,0).

- Calcularea suprafeei totale ocupat de fiecare tip de sol: Columns Aggregation,

Column: Area, Function: Sum, Group by: soluri, se deselecteaz Output Tabel, Ouput Column:

AreaSoluriTot.

- Calcularea suprafeei cu eroziune activ din fiecare clas de sol: Columns

Aggregation, Column: AreaAct, Function: Sum, Group by: soluri, Ouput Column:

AreaSoluriAct.

- Calcularea suprafeei totale a hrii: Columns Aggregation, Column: Area,

Function: Sum, se deselecteaz Group by i Output Tabel, Ouput Column: AreaMaptTot.

- Calcularea suprafeei totale afectat de eroziune: Columns Aggregation, Column:

AreaAct, Function: Sum, se deselecteaz Group by i Output Tabel, Ouput Column:

AreaMapAct.

31

- Calcularea densitii eroziunii pe clase de soluri: se aplic n linia de comand

funcia: Densclas=AreaSoluriAct/AreaSoluritot i se selecteaz precizia de 0,0001.

- Calcularea densitii eroziunii pe ntreaga harta:

Densmap=Areamapact/Areamaptot, precizie 0,0001, zecimale:4 i rezult tabelul:

Pasul 3: Crearea unui tabel simplificat i acordarea ponderilor (valori privind

importana):

Tabelul va fi simplificat astfel prin crearea unui tabel nou (File Create - Table)

denumit Soluri_cl, avnd domeniul soluri. Se deschide tabelul i se va uni cu cel anterior.

- Calcularea suprafeei totale pentru fiecare tip de sol: Columns Join,

Table: ActGeo, Column: Area, Function: Sum, Group By: souri, Output Column: AreaGeoTot.

- Calcularea suprafeei cu eroziune activ din cadrul fiecrui tip de sol:: Columns Join,

Table: ErozSoluri, Column: AreaAct, Function: Sum, Group By: soluri, Output Column:

AreSoluriTot OK.

- Calcularea densitii eroziunii pentru fiecare interval de sol:

Densclas=AreaSoluriAct/AreaSoluriTot. Este posibil ca rezultatul acestei densiti s fie

0. Pentru aceast modificare se folosete formula: Dclas:=iff(Densclas=0, 0.0001,Densclas).

- Calcularea ponderii importanei: folosind acest densitate se poate calcula ponderea

importanei, prin extragerea logaritmului natural avnd n vedere c densitatea eroziunii din

cadrul hrii este egal cu 0.3438 (areamapact:15646967/Areamaptot:4551664) cu formula:

Weight:=ln(Dclas/0.3438) i rezult tabelul urmtor:

Pasul 4: Realizarea hrii finale:

Harta final a ponderii importanei eroziunii n funcie de geologie va rezulta prin

selectarea din fereastra principal a programului: Operations Raster Operations Attribute

Map. Se selecteaz harta Aspect_cl, tabelul Aspect_cl i atributul: Weight. Output Raster Map:

WSoluri_cl. Pentru a reclasifica harta n trei clase (Wgeologica_cl3) principale de

32

susceptibilitate se creaz un nou domeniu: File Create Domain i se vor da trei intervale n

funcie de datele din harta anterioar (intervalul -8.1426 - 0.7800 se adun i se mparte la 3).

Harta ponderii importanei eroziunii n funcie de geologie -neclasificat (stnga) i clasificat (dreapta)

Etapa IX a: Realizarea hrii finale a susceptibilitii

Are ca finaliazare realizarea hrii finale a susceptibilitii la eroziune. Pentru a realiza

aceast hart se vor aduna toate celelalte hri realizate anterior cu formula (scris n linia de

comand din fereastra principal):

Weight:=WAspect_cl+Wgeologica+WLand_cl+WSlope_cl+WSoluri_cl.

Harta susceptibilitii la eroziune (neclasificat-stnga, clasificat-dreapta), histograma

33

Susceptibilitatea mare este dat de condiiile fizico-geografice favorabile apariiei

proceselor erozionale. Pantele foarte nclinate (specifice domeniului montan) determin

concentrarea apelor din ploile toreniele sau din topirea zpezii, pe canale de scurgere (vi

nivo-toreniale).

Tabelul ponderii importanei eroziunii

Etapa X -a Determinarea ratei de succes puterea de predicie a hrii finale

Rata de succes se calculeaz prin ordonarea descresctoare a pixelilor din cadrul hrii

susceptibilitii, pe intervale, pe baza frecvenei din histogram. Astfel se suprapune harta cu

repartiia eroziunii i se calculeaz frecvena comun.

Rata succesului indic ct la sut din numtul total de eroziuni se produc n zonele cu

cele mai mari valori ale pixelilor de pe harta susceptibilitii rezultat din combinaiile eroziunii

cu hrile parametru (harta pantelor, harta orientrii versanilor, harta utilizrii terenului, harta

geologic, harta solurilor).

Pentru calcularea ratei succesului se creaz un script (File Crate Script) ce va

determina combinarea tabelelor Weight cu eroziunecl n tabelul Weroziune unde se vor aplica

cteva operaii statistice prezentate n scriptul de mai jos.

34

Dup finalizarea tabelului se va crea un grafic (Graph) selectndu-se pe axa OX

procentele din cadrul hrii i pe axa OY procentele pixelilor ce prezint eroziune.

Analiznd graficul rezultat se observ c 50% din totalul eroziunii sunt prognozate de

30% din pixelii cu cele mai mari valori ale susceptibilitii din harta calculat ceea ce nseamn

c metoda folosit este suficient de predictiv.

35

Baza de date din Ilwis

4. Concluzii

Utilizarea acestei metodologii este foarte util n determinarea susceptibilitii la

eroziune deoarece ofer date cantitative, reale i exacte referitoare la dinamic, la posibilitatea

evoluiei i susceptibilitatea apariiei proceselor de versant.

Metodologia prezentat poate fi aplicat oricrei regiuni pentru obinerea unor rezultate

la fel de complexe, pentru diferite probleme, acesta fiind doar un exemplu aplicat spaiului

montan.

Larga aplicabilitate a metodei o face util att pentru analize de pretabilitate, studii de

impact, de dezvoltare a unor zone (montane, colinare, depresionare, etc.) ct i pentru pentru

analiza posibilitii de extindere a domeniului construit (a unei staiuni, localiti, etc.), lund n

calcul toate elementele morfogenetice, morfografice, morfometrice i morfodinamice ce pot

reprezenta factori favorabili sau restrictivi.

O astfel de analiz poate surprinde att influenele mediului asupra activitilor umane

ct i intervenia acestora asupra dimanicii i destabilizrii versanilor prin defriri, utilizri

sau construcii neadecvate.

5. Bibliografie

Arma, Iuilana., (2008), Riscuri naturale (Cultura riscului), Suport de curs,

http://www.geodinamic.ro/curs/Sinteze_curs.pdf;

Arma, Iuliana, (2010),Weights of evidence method for landslide susceptibility mapping.

Prahova Subcarpathians, Romania, Natural Hazards, Volume 60, Number 3, 937-950,

DOI: 10.1007/s11069-011-9879-4.

evik, E. and Topal, T. (2003), GIS-based landslide susceptibility mapping for a

36

problematic segment of the natural gas pipeline, Hendek (Turkey). Environmental

Geology 44, pp. 949962.

Dahal, R.K., et al., (2008) Predictive modelling of rainfall-induced landslide hazard

in the Lesser Himalaya of Nepal based on weights-of-evidence, Geomorphology (2008),

doi:10.1016/j.geomorph.2008.05.041.

Dahal R. K., Hasegawa S., Bhandary N. P., Poudel P. P., Nonomura A., Yatabe R.,

(2012), A replication of landslide hazard mapping at catchment scale, Geomatics,

Natural Hazards and Risk, EFirst version DOI:10.1080/19475705.2011.629007.

Dobre, R., (2011), Use a GIS techniques to identify areas to consider when designing

the Comarnic Sinaia motorway sector so as to meet sustainable development

requirements, Comunicari de Geografie, Vol. XIII, Ed. Universitatii, Bucuresti;

Guzzeti, F., (2005), Landslide hazard and risk assessment, PhD thesis, Rheinischen

Friedrich-Wilhelms-Univestitt Bonn, Germany p. 373.

Tobin, G.A., Monty, B.E., (1996), Natural hazards. Explanation and integration. The

Guidford Press, New York.

Western, C.J. (2002), Use of weights of evidence modeling for landslide susceptibility

mapping, International Institute for Geoinfotmation Science and Earth Oveservation

(ITC), The Netherlands, Available online URL:

http://www.ranjan.net.np/ranjan/papers/WOE_evgeo.pdf.

*** Csu Al, (2011), Stabilirea succeptibilitii la alunecri prin metode statistice

tutorial.

*** Exercise. Landslide susceptibility assessment using statistical method, Available

Online URL:

htp://ftp.itc.nl/pub/westen/Multi_hazard_risk_course/Exercises/Exercise%2003%20Haz

ard%20assessment/Landslide%20hazard/Exercise%2003L1%20landslide%20hazard%2

0statistical/Answer%20sheet/Answer_landslide_susc_statistical_method.pdf.

*** RiskCity exercise 3L1, Hayard Landslides statistical method.

http://eusoils.jrc.ec.europa.eu/esdb_archive/eusoils_docs/other/eur22904en.pdf (sau

Arma Iuliana, Gheorghe Diana, (2009), Exercitiul L1. Evaluarea susceptibilitii la

alunecare prin metode statistice (exerciiu preluat dup UNU-ITC School for Disaster

Geo-information Management, 2009);

http://www.ranjan.net.np/ranjan/papers/WOE_evgeo.pdfhttp://eusoils.jrc.ec.europa.eu/esdb_archive/eusoils_docs/other/eur22904en.pdf