Охрана окружающей среды пособие 4 модуль (1135362), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Еслипроводится несколько съемок в течение года, то время их проведения в разные годы должнооставаться приблизительно сходным, и фактор сезонности следует учитывать припроведении анализа данных, как дополнительную переменную (см. цитированнуюлитературу). Если же в течение года предусмотрено проведение однократной съемки,следует приложить все усилия к тому, чтобы съемки разных лет проводились в один и тотже период.ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОГО ОБЪЕМА ВЫБОРКИ75Любая оценка, сделанная на основе ограниченного материала (выборки), являетсявыборочной, т.е. с некоторой вероятностью отличается от истинного (генерального)значения. Это относится и к оценкам средних величин (например, средней численности илибиомассы бентоса исследуемого участка): «истинное» значение среднего Mист cвероятностью p лежит в пределах ± ε от среднего по выборке M.

Величина ε, называемаяабсолютной погрешностью, рассчитывается по формуле:2тt st/1/где σ2 – дисперсия (мера разброса отдельных значений от выборочного среднего), n– число проб, tst – значение критерия Стьюдента (табличная величина, зависящая от n и p).Обычно используют не абсолютную, а относительную погрешность: Δ = ε/M,выражающую точность оценки среднего в процентах.Формула /1/ позволяет оценить точность определения среднего «задним числом», порезультатам обработки уже взятых проб.

Однако более оправданным является иной путь:ЗАРАНЕЕ оценить, сколько проб необходимо обработать для достижения некоторойзаданной точности оценки Δ. Для этого используется та же формула, переписанная в виде:   tst n/2/ M2Применять ф-лу /2/ рекомендуется следующим образом.1) Задаем приемлемую точность Δ и вероятность p. Обычно на практике принимаютp= 95%, для оценки суммарной биомассы бентоса на практике достаточно точности 20-25%,суммарной численности – 25-50%, среднего числа видов на станции – 10-20%.2) Приблизительные значения среднего M и дисперсии σ2 оценивают либо поимеющимся данным, полученным ранее в этом или сходном районе, либо (чтопредпочтительней) после обработки нескольких (n0) предварительно взятых проб.3) Значение критерия Стьюдента берут из соответствующей таблицы в любомстатистическом справочнике или рассчитывают в EXCEL, где имеется специальнаяфункция СТЬЮДРАСПОБР(1-p, n-1).

Поскольку точное значение tst требует указания числастепеней свободы, равного неизвестному заранее числу проб n минус единица), решениеуравнения /2/ получают путем последовательных итераций. При первом шаге используетсязначение tst для того числа проб n0, по которым оценивались среднее и дисперсия. Наследующем шаге в формулу /2/ подставляется значение tst, соответствующее количеству76проб, полученному при предыдущем шаге. Расчет повторяется до тех пор, пока полученнаяоценка n не перестанет заметно меняться (обычно бывает достаточно 3-5 итераций).В случае, если цель мониторинга – выявление различий в средних значенияхоцениваемого параметра между двумя выборками (например, до и после воздействия илимежду контрольным и импактным участками), необходимое число проб приблизительнооценивается по следующей формуле: 2n  2   t  t 2   2/3/где n - число проб в каждой из выборок,   (12   22 ) / 2 - среднее стандартноеотклонение (σ1 и σ2 – стандартные отклонения в каждой из выборок), δ – минимальныйпороговый уровень различий между средними, который принимается за существенный, α допустимый уровень ошибки I рода (риск в силу случайных причин найти различие там,где его нет), β - допустимый уровень ошибки II рода (риск пропустить реальное различиена пороговом уровне), t – критерий Стьюдента для числа степеней свободы 2n-2.Расчет по формуле /3/, как и в предыдущем случае, ведется путем последовательныхитераций.

Величины δ, α и β выбираются в каждом конкретном случае, исходя изсоображений целесообразности и важности принимаемых на основании анализа решений.Заметим, что, поскольку в формуле /3/ фигурирует только соотношение σ/δ, то естьотношение уровня естественной изменчивости измеряемого параметра и порогового уровняразличий, то величину этого соотношения можно выбрать a priori из соображенийбиологической целесообразности. Например, различия в суммарной биомассе бентосаможносчитатьсущественными,еслионипревышаютестественныйуровеньпространственной изменчивости, т.е. пороговое значение σ/δ равно единице. Уровниошибок I и II рода выбираются, исходя из экологической, экономической и репутационной«стоимости» таких ошибок.

Для экологических исследований, уровни ниже 5% для α и 1020% для β принимаются редко, поскольку это ведет к резкому росту числа необходимыхпроб.Существует также более гибкая методика (так называемый последовательныйанализ), позволяющая скорректировать объем материала, необходимый для получениястатистически надежных выводов. Суть этой методики в том, что пробы обрабатываютсяпоследовательными порциями, при этом на каждом шаге оценивается достоверность77принятия альтернативных гипотез (например, о наличии/отсутствии заранее принятогоуровня различий между контрольным и импактным участками). По результатам этогоанализа принимается решение – принять одну из гипотез или продолжать дальнейшуюобработку дополнительного материала.

Более подробно методика последовательногоанализа изложена, например, в книге Козлова (2014).РАСПРЕДЕЛЕНИЕВЫБОРОЧНЫХУСИЛИЙ:ОПРЕДЕЛЕНИЕЧИСЛАПОВТОРНОСТЕЙКак правило, для повышения надежности данных на каждой точке отбора (станции)берут несколько параллельных проб (повторностей). Обычно число проб на станциивыбирается интуитивно, однако можно оценить его более точно. Допустим, что наша задача- возможно более точно оценить среднее по всей площади значение параметра, затратив неслишком большое количество ресурсов. В этом случае оптимальное число повторных пробна станцию можно приблизительно оценить по следующей формуле:/4/ 2 ПР ССТn 2 СТ С ПРгде σ2СТ - разброс значений параметра между станциями (дисперсия средних постанциям), σ2ПР – средний разброс между пробами на станции (среднее из дисперсий пробна каждой из станций), ССТ и СПР – «цена» станции и пробы, соответственно.

Значения ценымогут выражаться в единицах стоимости работ и материалов или как затраты времени. Так,ССТ включает затраты на организацию станции, включая выход на точку, эксплуатациюсудна и палубного оборудования, среднее время производства работ и пр.; СПР – затраты навзятиеиобработкупробы,невключенныевССТ.Практическое применение формулы /4/ зачастую осложнено, поскольку обработкабентосных проб (и, соответственно, получение значений и оценка их разброса) проводятсяв лаборатории, после окончания полевых работ, когда взять дополнительные пробы уженевозможно. В этом случае можно рекомендовать следующий вариант:1) на каждой станции берут наибольшее возможное число повторностей N;2) в лаборатории обрабатывают часть проб на нескольких станциях иприблизительно оценивают σ2СТ и σ2ПР;3) Определяют величины С1 (цену взятия, первичной обработки и фиксации пробы)и С2 (цену полной обработки пробы);4) рассчитывают (приблизительно) оптимальное число проб n на станцию:nN ПРN С1 СТ С1  C278/5/Использование такого подхода может сэкономить время на обработку, в то же времядает «страховку» от недостаточного объема материала в случае высокой мелкомасштабнойизменчивости.На практике приходится идти на компромисс, чтобы удовлетворить требования какприемлемой статистической надежности, так и учета возможно более широкого спектрапространственно-временных вариантов сложной экосистемы в условиях ограничений посрокам, объему и стоимости работ.

Формулы /2-5/ позволяют также заранее (на стадиипланирования работ) оценить и обосновать объем материала, необходимый для достиженияприемлемых уровней точности и надежности результатов мониторинга. В случае, еслитребуемый объем материала оказывается нереально большим, необходимо скорректироватьустановленные уровни точности и надежности либо изменить схему пробоотбора.79ПРИМЕНЕНИЕДИСТАНЦИОННЫХМЕТОДОВВИЗУЧЕНИИДОННЫХСООБЩЕСТВ.

В.О. Мокиевский, А.И. Исаченко, А.В. МакаровСодержаниеПРЕДИСЛОВИЕХАРАКТЕРИСТИКА78МИРОВОГООПЫТАИСПОЛЬЗОВАНИЯ 79ДИСТАНЦИОННЫХ МЕТОДОВ В ИЗУЧЕНИИ МОРСКОГО ДНАМЕТОДЫ ДИСТАНЦИОННЫХ ПОДВОДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ85Геофизические методы85Фото- и видеосъемка дна89Фотографии для количественного учета бентоса95Статистические методы анализа пространственного распределения98Использование спутниковых снимков100ЗАКЛЮЧЕНИЕ101Ландшафтные карты как метод объединения дистанционных и прямых 101наблюденийСравнение дистанционных методов в исследовании донных ландшафтовРЕКОМЕНДОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА103104ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Возможности картографирования и мониторинга природных 105комплексов литорали и верхней сублиторали с помощью космических снимков.ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

Обработка данных в программе ImageJ.118ПРЕДИСЛОВИЕПод дистанционными мы понимаем в этом тексте такие методы изучения дна и егообитателей, которые не требуют отбора проб донных осадков.Дистанционные методы открывают широкий спектр возможностей для изучения икартографирования разнообразных природных объектов. Для описания и составления картбереговой зоны (включая приливно-отливную полосу в приливных морях и прибрежныемелководья до глубины в несколько метров) возможно применение спутниковойинформации и аэрофотометодов.

Для составления карт рельефа, мощности и характерадонных отложений используются методы сейсмоакустики и гидролокации. Применениегидролокатора бокового обзора позволяет также оконтуривать и наносить на картуотдельные фации и биоценозы. Различные методы подводной фотографии и видеонаблюдений позволяют получать визуальную информацию о характере донныхландшафтов, распределении форм микро- и мезорельефа и даже проводить количественныйучет некоторых видов беспозвоночных и рыб.80С использованием набора дистанционных методов могут решаться следующиезадачи:первичное обследование акватории;составление подробной батиметрической карты;выделение основных форм макро-, мезо- и микрорельефа дна;составление ландшафтных карт акватории;описание пространственной структуры донных сообществ;изучение динамики донных сообществ во времени;контроль численности популяций отдельных видов.В методическом пособии приводится обзор наиболее распространенных методовдистанционного исследования дна в широком диапазоне глубин.

Особое внимание уделеноприменению этих методов к изучению малых глубин – приливно-отливной зоны и верхнихотделов шельфа. Показаны достоинства и ограничения каждого из методов и способысовмещения информации, полученной дистанционными методами и традиционнымотбором проб. На основе опыта использования различных дистанционных методов и ихкомбинаций выработан ряд практических рекомендаций.ХАРАКТЕРИСТИКАМИРОВОГООПЫТАИСПОЛЬЗОВАНИЯДИСТАНЦИОННЫХ МЕТОДОВ В ИЗУЧЕНИИ МОРСКОГО ДНАК современным методам изучения донных ландшафтов прибрежных зон относятсягеофизические методы (сейсмоакустические методы), спутниковая и аэрофотосъемка, атакже подводные наблюдения с использованием фото- и видеосъемки.Спутниковая съемка и аэрофотосъемкаСреди дистанционных методов в наземных исследованиях и исследованияхповерхности морей наиболее широко используется фотографирование в различныхспектрах видимого и инфракрасного света.

Характеристики

Список файлов лекций