Монгол орны төвийн бүс нутгийн хиймэл
дагуулын мэдээгээр тодорхойлсон
NDVI-ийн 500 жилийн хэлбэлзэл
Р.Мижиддорж1, Д.Дуламсүрэн2, Э.Баяржаргал3, Элбэгжаргал4
1 ШУТИС, Экологи, тогтвортой хөгжлийн төв
2 Ус, цаг уур, орчны судалгаа, мэдээллийн хүрээлэн
3Хөвсгөл аймгийн Ус цаг уур орчны шинэжилгээний алба
Ус, цаг уур, орчны судалгаа, мэдээллийн хүрээлэн
Агуулга
 Оршил
 Судалгаанд ашигласан мэдээлэл, арга зүй
 Судалгааны үр дүн
 Дүгнэлт
Оршил
Монгол орны ойн ихэнхи хэсэг нь хойд талдаа буюу төвийн бүс
нутагт байрладаг ба ойн 80%-ийг Сибирийн шинэс (Цогтбаатар,
2004) мод эзэлдэг. Энэ хэсгээр хур тунадас бусад нутгаас ахиу жилд
дунджаар 300-350 мм тунадас (MARCC 2014) ордог байна.
1990-ээд оны дундаас
эхлэн Монгол-Америкийн
хамтарсан “Матрип”
төслийн хүрээнд Монгол
орны ойн олон цэг дээр
дендрохронологийн
судалгаа явуулсан байдаг.
(Gordon C. J., Baatarbileg
N., 2003)
Энэхүү хиймэл дагуулын мэдээний цуваа богино тул дендро-индекацын
индексээр дахин сэргээж, өнгөрсөн үеийн бэлчээрийн ургамлын ургалтын
өөрчлөлтийг мэдэх чухал түлхүүр болох тул Монгол орны төвийн бүс
нутгийн NDVI-ийн хамгийн их утгын сүүлийн 500 жилийн хэлбэлзэлд
статистик тайлал хийж, түүний хэлбэлзлийг спектрийн хувьд задлан
үнэлгээ өгөх зорилт тавьж ажиллаа.
Хиймэл дагуулын мэдээгээр тодорхойлсон ургамлын төрөл бүрийн
индексүүд нь ургамлын төлөв байдлыг сайн илэрхийлдэг ургамлын
биомасс, бүрхэвч зэрэг үзүүлэлтүүдтэй сайн хамааралтай.
Манай орны хувьд бэлчээрийн ургамлын ажиглалтын мэдээний цуваа
богино, хүний үйл ажиллагаанаас шалтгаалсан алдаа их байдаг тул үүнийг
хиймэл дагуулаар тодорхойлох нь хамгийн тохиромжтой билээ.
Оршил
Судалгаанд ашигласан мэдээлэл
АНУ-ын NOAA (Далай болон агаар
мандлыг судлах үндэсний газар-
National Oceanic and atmospheric
administration) хэмээн нэрлэгддэг
хиймэл дагуулууд нь өөр дээрээ
мэдээн хүлээн авах AVHRR (advanced
very high resolution radiometer-илүү
ялгах чадвартай сайжруулсан
радиометр) мэдрэгчтэй.
𝑁𝐷𝑉𝐼 =
𝑁𝐼𝑅 − 𝑅𝐸𝐷
𝑁𝐼𝑅 + 𝑅𝐸𝐷
Satellite data
GSFC / НАСА-ын 8*8 км-ийн нарийвчлалтай босгосон 1981-1999 оны жилийн NDVI-
ийн хамгийн их утгын мэдээллийг Монгол орны төвийн бүс нутгийн 15 станцаар
-1…1
Арга зүй
1981-1999 оны NDVI –ийн хамгийн их утгын мэдээг Зүүнсалаа орчмын дендро-
индекстэй хамааруулан математик статистик загвар боловсруулсан.
шугаман регрессийн загварыг сонгосон.
y=a+bx+Ɛ
Энд: y- NDVI-ийн хамгийн их утга, х-дендро-индексийн утга, а-сул гишүүн (intercept),
b-налуушлын коэффициент. (slope) Ɛ-тэгшитгэлийн алдаа
NDVI –ийн хамгийн их утгын нөхөн сэргээсэн мэдээний хугацааны үелэлийг гармоник
анализийн аргаар буюу Фурье-гийн түргэн хувиргалтын аргаар [Chatfield, C., 2004]
тооцсон. Гармоник анализын аргын синус, косинус функцийг eix комплекс
хэлбэртэйгээр илэрхийлсний дараа Фурье-гийн түргэн хувиргалтын арга нь (discrete
Fourier transform) доорх байдалтай бичигдэнэ. Үүнд:
𝑑(𝑓) =
1
𝑛
𝑡=0
𝑛−1
𝑥 𝑡 𝑒−2𝜋𝑖𝑓𝑡
Энд . f-гармоник функц, t-хугацаа, i-комплексийн илтгэгч
Энэхүү Фурье-гийн түргэн хувиргалтын аргаар амплитуд болон фазыг тодорхойлж
улмаар хэлбэлзлийн үеийн үргэлжлэх хугацаа амплитуд, давтагдалыг тооцоолсныг
периодограмм. [Spectral Analysis-2015].
Судалгааны үр дүн
NDVI болон дендрохронологийн мэдээний хамаарал
Station name R parameter SE2 R2 F value P value
Tariat 0.79 a=0.053, b=0.36 a=0.08, b=0.07 0.62 27.82 <0.01
Erdeneman 0.70 a=0.156, b=0.312 a=0.09, b=0.08 0.5 15.84 <0.01
Gurvanbul 0.81 a=0.050, b=0.301 a=0.06, b=0.05 0.66 33.87 <0.01
Bulgan 0.78 a=0.068, b=0.390 a=0.09, b=0.07 0.61 26.97 <0.01
Khutag-Ondor 0.76 a=0.124, b=0.364 a=0.09, b=0.08 0.57 22.88 <0.01
Darkhan khot 0.78 a=0.012, b=0.380 a=0.08, b=0.07 0.60 26.31 <0.01
Khujirt 0.71 a=0.110, b=0.270 a=0.07, b=0.06 0.50 17.33 <0.01
Kharkhorin 0.75 a=0.084, b=0.360 a=0.09, b=0.08 0.56 21.70 <0.01
Orkhontuul 0.81 a=0.070, b=0.356 a=0.07, b=0.06 0.67 34.62 <0.01
Eroo 0.76 a=0.024, b=0.390 a=0.09, b=0.08 0.57 22.95 <0.01
Zuunkharaa 0.82 a=0.067, b=0.370 a=0.07, b=0.06 0.67 34.59 <0.01
Buyant-uhaa 0.82 a=0.056, b=0.290 a=0.06, b=0.05 0.68 35.74 <0.01
Tarialn 0.76 a=0.124, b=0.365 a=0.09, b=0.08 0.57 22.88 <0.01
Murun 0.74 a=0.136, b=0.340 a=0.09, b=0.07 0.55 21.12 <0.01
Mogod 0.80 a=0.050, b=0.330 a=0.07, b=0.06 0.63 29.31 <0.01
F-үнэлгээний онолын утга (2.77)-аас их, хувьсах хэмжигдэхүүний хамаарлын 95-99 хувийн итгэмжит магадлалд
тохирох P- хэмжигдэхүүний утга 0.01-ээс
NDVI-ийн хамгийн их утгын 500 жилийн хэлбэлзэл
Year
1500 1600 1700 1800 1900 2000
NDVI
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Station1
Station2
Station3
station4
Station5
Station6
Station7
Station8
Station9
Station10
Station11
Station12
Station13
Station14
Station15
Average
Зураг 2. NDVI-гийн олон жилийн явц
Year
1500 1600 1700 1800 1900 2000
NDVI
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
NDVI
smoothing 8
Зураг 3. Бүс нутгийн дундаж NDVI-ийн хамгийн их утгын олон жилийн
хэлбэлзлийн завсрын зурвас дахь спектрийн зураг
NDVI-ийн хамгийн их утгын 500 жилийн хэлбэлзэл
Periodogram of NDVI
2.9 year3.5
4.2
9.1
1019.6
28.6
40
58.8
200
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
frequency
0
0.1
0.2
0.3
0.4
Ordinate
a).
Periodogram of smoothing 8 NDVI
21.3 year
27.1
37
62.5
200
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
frequency
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Ordinate
b).
Зураг 4. NDVI-ийн хамгийн их утгын (a)-бодит, (b)- 8 алхамтай олон жилийн
хэлбэлзлийн завсрын зурвас дахь спектрийн периодограм
(Босоо тэнхлэгийн дагуу язгуур доторх амплитудын синус функцийн утгыг үзүүлсэн.)
NDVI-ийн хамгийн их утгын 500 жилийн хэлбэлзэл
Монголын нутаг дээрх NDVI-ийн хамгийн их утгын олон жилийн хэлбэлзэлд
тогтмол үелэл илрээгүй бөгөөд хэлбэлзлийн урт, богино олон үелэл бүхий
шугаман бус хэлбэлзлийн шинжтэй байна.
NDVI-ийн хамгийн их утгын олон жилийн мэдээний цуваанд спектрал анализ
хийж, нам давтамжийн спектр буюу урт хугацааны хэлбэлзэл, өндөр
давтамжийн спектр буюу богино хугацааны хэлбэлзлийг ялган тогтоож
гармоник анализын аргаар үеллийг илрүүлсэн.
Энэхүү нөхөн сэргээсэн NDVI-ийн олон жилийн хэлбэлзлийг тодорхойлсноор
бэлчээрийн ургамлын төлөв байдлыг үнэлэх болон бусад судалгааны ажлын
суурь нөхцөл болж өгөх, уг мэдээг ашиглаж бэлчээрийн ургамлын биомассын
өнгөрсөн үеийг үнэлэх зэрэгт чухал ач холбогдолтой болно.
Дүгнэлт
Presentation12

Presentation12

  • 1.
    Монгол орны төвийнбүс нутгийн хиймэл дагуулын мэдээгээр тодорхойлсон NDVI-ийн 500 жилийн хэлбэлзэл Р.Мижиддорж1, Д.Дуламсүрэн2, Э.Баяржаргал3, Элбэгжаргал4 1 ШУТИС, Экологи, тогтвортой хөгжлийн төв 2 Ус, цаг уур, орчны судалгаа, мэдээллийн хүрээлэн 3Хөвсгөл аймгийн Ус цаг уур орчны шинэжилгээний алба Ус, цаг уур, орчны судалгаа, мэдээллийн хүрээлэн
  • 2.
    Агуулга  Оршил  Судалгаандашигласан мэдээлэл, арга зүй  Судалгааны үр дүн  Дүгнэлт
  • 3.
    Оршил Монгол орны ойнихэнхи хэсэг нь хойд талдаа буюу төвийн бүс нутагт байрладаг ба ойн 80%-ийг Сибирийн шинэс (Цогтбаатар, 2004) мод эзэлдэг. Энэ хэсгээр хур тунадас бусад нутгаас ахиу жилд дунджаар 300-350 мм тунадас (MARCC 2014) ордог байна. 1990-ээд оны дундаас эхлэн Монгол-Америкийн хамтарсан “Матрип” төслийн хүрээнд Монгол орны ойн олон цэг дээр дендрохронологийн судалгаа явуулсан байдаг. (Gordon C. J., Baatarbileg N., 2003)
  • 4.
    Энэхүү хиймэл дагуулынмэдээний цуваа богино тул дендро-индекацын индексээр дахин сэргээж, өнгөрсөн үеийн бэлчээрийн ургамлын ургалтын өөрчлөлтийг мэдэх чухал түлхүүр болох тул Монгол орны төвийн бүс нутгийн NDVI-ийн хамгийн их утгын сүүлийн 500 жилийн хэлбэлзэлд статистик тайлал хийж, түүний хэлбэлзлийг спектрийн хувьд задлан үнэлгээ өгөх зорилт тавьж ажиллаа. Хиймэл дагуулын мэдээгээр тодорхойлсон ургамлын төрөл бүрийн индексүүд нь ургамлын төлөв байдлыг сайн илэрхийлдэг ургамлын биомасс, бүрхэвч зэрэг үзүүлэлтүүдтэй сайн хамааралтай. Манай орны хувьд бэлчээрийн ургамлын ажиглалтын мэдээний цуваа богино, хүний үйл ажиллагаанаас шалтгаалсан алдаа их байдаг тул үүнийг хиймэл дагуулаар тодорхойлох нь хамгийн тохиромжтой билээ. Оршил
  • 5.
    Судалгаанд ашигласан мэдээлэл АНУ-ынNOAA (Далай болон агаар мандлыг судлах үндэсний газар- National Oceanic and atmospheric administration) хэмээн нэрлэгддэг хиймэл дагуулууд нь өөр дээрээ мэдээн хүлээн авах AVHRR (advanced very high resolution radiometer-илүү ялгах чадвартай сайжруулсан радиометр) мэдрэгчтэй. 𝑁𝐷𝑉𝐼 = 𝑁𝐼𝑅 − 𝑅𝐸𝐷 𝑁𝐼𝑅 + 𝑅𝐸𝐷 Satellite data GSFC / НАСА-ын 8*8 км-ийн нарийвчлалтай босгосон 1981-1999 оны жилийн NDVI- ийн хамгийн их утгын мэдээллийг Монгол орны төвийн бүс нутгийн 15 станцаар -1…1
  • 6.
    Арга зүй 1981-1999 оныNDVI –ийн хамгийн их утгын мэдээг Зүүнсалаа орчмын дендро- индекстэй хамааруулан математик статистик загвар боловсруулсан. шугаман регрессийн загварыг сонгосон. y=a+bx+Ɛ Энд: y- NDVI-ийн хамгийн их утга, х-дендро-индексийн утга, а-сул гишүүн (intercept), b-налуушлын коэффициент. (slope) Ɛ-тэгшитгэлийн алдаа NDVI –ийн хамгийн их утгын нөхөн сэргээсэн мэдээний хугацааны үелэлийг гармоник анализийн аргаар буюу Фурье-гийн түргэн хувиргалтын аргаар [Chatfield, C., 2004] тооцсон. Гармоник анализын аргын синус, косинус функцийг eix комплекс хэлбэртэйгээр илэрхийлсний дараа Фурье-гийн түргэн хувиргалтын арга нь (discrete Fourier transform) доорх байдалтай бичигдэнэ. Үүнд: 𝑑(𝑓) = 1 𝑛 𝑡=0 𝑛−1 𝑥 𝑡 𝑒−2𝜋𝑖𝑓𝑡 Энд . f-гармоник функц, t-хугацаа, i-комплексийн илтгэгч Энэхүү Фурье-гийн түргэн хувиргалтын аргаар амплитуд болон фазыг тодорхойлж улмаар хэлбэлзлийн үеийн үргэлжлэх хугацаа амплитуд, давтагдалыг тооцоолсныг периодограмм. [Spectral Analysis-2015].
  • 7.
    Судалгааны үр дүн NDVIболон дендрохронологийн мэдээний хамаарал Station name R parameter SE2 R2 F value P value Tariat 0.79 a=0.053, b=0.36 a=0.08, b=0.07 0.62 27.82 <0.01 Erdeneman 0.70 a=0.156, b=0.312 a=0.09, b=0.08 0.5 15.84 <0.01 Gurvanbul 0.81 a=0.050, b=0.301 a=0.06, b=0.05 0.66 33.87 <0.01 Bulgan 0.78 a=0.068, b=0.390 a=0.09, b=0.07 0.61 26.97 <0.01 Khutag-Ondor 0.76 a=0.124, b=0.364 a=0.09, b=0.08 0.57 22.88 <0.01 Darkhan khot 0.78 a=0.012, b=0.380 a=0.08, b=0.07 0.60 26.31 <0.01 Khujirt 0.71 a=0.110, b=0.270 a=0.07, b=0.06 0.50 17.33 <0.01 Kharkhorin 0.75 a=0.084, b=0.360 a=0.09, b=0.08 0.56 21.70 <0.01 Orkhontuul 0.81 a=0.070, b=0.356 a=0.07, b=0.06 0.67 34.62 <0.01 Eroo 0.76 a=0.024, b=0.390 a=0.09, b=0.08 0.57 22.95 <0.01 Zuunkharaa 0.82 a=0.067, b=0.370 a=0.07, b=0.06 0.67 34.59 <0.01 Buyant-uhaa 0.82 a=0.056, b=0.290 a=0.06, b=0.05 0.68 35.74 <0.01 Tarialn 0.76 a=0.124, b=0.365 a=0.09, b=0.08 0.57 22.88 <0.01 Murun 0.74 a=0.136, b=0.340 a=0.09, b=0.07 0.55 21.12 <0.01 Mogod 0.80 a=0.050, b=0.330 a=0.07, b=0.06 0.63 29.31 <0.01 F-үнэлгээний онолын утга (2.77)-аас их, хувьсах хэмжигдэхүүний хамаарлын 95-99 хувийн итгэмжит магадлалд тохирох P- хэмжигдэхүүний утга 0.01-ээс
  • 8.
    NDVI-ийн хамгийн ихутгын 500 жилийн хэлбэлзэл Year 1500 1600 1700 1800 1900 2000 NDVI -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Station1 Station2 Station3 station4 Station5 Station6 Station7 Station8 Station9 Station10 Station11 Station12 Station13 Station14 Station15 Average Зураг 2. NDVI-гийн олон жилийн явц
  • 9.
    Year 1500 1600 17001800 1900 2000 NDVI 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 NDVI smoothing 8 Зураг 3. Бүс нутгийн дундаж NDVI-ийн хамгийн их утгын олон жилийн хэлбэлзлийн завсрын зурвас дахь спектрийн зураг NDVI-ийн хамгийн их утгын 500 жилийн хэлбэлзэл
  • 10.
    Periodogram of NDVI 2.9year3.5 4.2 9.1 1019.6 28.6 40 58.8 200 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 frequency 0 0.1 0.2 0.3 0.4 Ordinate a). Periodogram of smoothing 8 NDVI 21.3 year 27.1 37 62.5 200 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 frequency 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Ordinate b). Зураг 4. NDVI-ийн хамгийн их утгын (a)-бодит, (b)- 8 алхамтай олон жилийн хэлбэлзлийн завсрын зурвас дахь спектрийн периодограм (Босоо тэнхлэгийн дагуу язгуур доторх амплитудын синус функцийн утгыг үзүүлсэн.) NDVI-ийн хамгийн их утгын 500 жилийн хэлбэлзэл
  • 11.
    Монголын нутаг дээрхNDVI-ийн хамгийн их утгын олон жилийн хэлбэлзэлд тогтмол үелэл илрээгүй бөгөөд хэлбэлзлийн урт, богино олон үелэл бүхий шугаман бус хэлбэлзлийн шинжтэй байна. NDVI-ийн хамгийн их утгын олон жилийн мэдээний цуваанд спектрал анализ хийж, нам давтамжийн спектр буюу урт хугацааны хэлбэлзэл, өндөр давтамжийн спектр буюу богино хугацааны хэлбэлзлийг ялган тогтоож гармоник анализын аргаар үеллийг илрүүлсэн. Энэхүү нөхөн сэргээсэн NDVI-ийн олон жилийн хэлбэлзлийг тодорхойлсноор бэлчээрийн ургамлын төлөв байдлыг үнэлэх болон бусад судалгааны ажлын суурь нөхцөл болж өгөх, уг мэдээг ашиглаж бэлчээрийн ургамлын биомассын өнгөрсөн үеийг үнэлэх зэрэгт чухал ач холбогдолтой болно. Дүгнэлт