Алгоритмы и программный комплекс удалённого анализа изображений годичных колец деревьев

• Автор: Попов, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ИССЛЕДОВАНИИ КЛИМАТОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПО ГОДИЧНЫМ КОЛЬЦАМ ДЕРЕВЬЕВ.

1.1. Дендрохроноиндикационный метод исследования параметров окружающей среды

1.2. Основные этапы становления и развития дендрохронологических исследований 1 3. Методы исследования годичного прироста и анализ поперечных спилов деревьев.
1.4. Сравнительный обзор и анализ аппаратнопрограммных средств обработки и анализа годичных колец деревьев.

1.5. Обзор современных решений в области iтехнологай.

1.6. Выводы по главе 1.

2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРИРОСТА ГОДИЧНЫХ КОЛЕЦ ДЕРЕВЬЕВ

2.1. Клеточная микроструктура годичных колец деревьев

2.2. Исследование и учет биологических особенностей развития дерева в модели прироста годичных колец деревьев
2.3. Монотонность и непрерывность роста как основа построения математической модели годичных колец.
2.4. Восстановление прироста годичных колец деревьев.
2 4 1 Преобразование изображения из полярной системы координат в декартовую
2 4 2 Предварительная фильтрация шумов
2 4 3 Вычисление направления и среднеквадратичной ширины области максимального прироста годичных колец деревьев
2 5. Выводы по главе 2.
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОБРАБОТКИ ГОДИЧНЫХ КОЛЕЦ ДЕРЕВЬЕВ.
3.1. Использование технологии и инструментальных средств i и
АНРиэюп для разработки информационнопрограммного обеспечения комплекса. . .
3.2. Архитектура и системные решения при реализации распределенных вычислений
3.3. Разработка обобщнной функциональной структуры и алгоритмов функционирования многомашинного вычислительного комплекса.
1 Формирование профилей вычислительных серверов
3 3 2 Разработка алгоритма функционирования коммуникационного сервера. .
3 3 3 Разработка алгоритма динамичного определения реального времени отклика вычислительных серверов . . .
3 3 4 Разработка подсистемы контроля и разграничения прав доступа к информационновычислительным ресурсам комплекса . . .
3 3 5 Разработка подсистемы инструментальных средств администратора комплекса.
3 3 6 Разработка интерфейсных средств пользователей комплекса. .
3 3 7 Архитектура многомашинного вычислительного комплекса .
3.4. Разработка обобщнного алгоритма управления данными в многомашинном вычислительном комплексе
3.5. Выводы по главе 3.
4. РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ГОДИЧНЫХ КОЛЕЦ ДЕРЕВЬЕВ В МНОГОМАШИННОМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ КОМПЛЕКСЕ.
4.1. Имитационное моделирование систем распределнных вычислений
4 1 1 модель для оценки эффективности функционирования iсистем произвольной структуры
4 I 2 Результаты имитационного моделирования многомашинного вычислительного комплекса удаленного анализа изображений годичных колец деревьев .
4 2 Многоуровневая схема построения системных и обрабатывающих модулей комплекса
4.3. Административносистемная часть многомашинного вычислительного комплекса обработки годичных колец деревьев
4.4. Автоматизированное рабочее место исследователя для анализа годичных колец деревьев.
4.5. Формирование и ведение баз данных многомашинного вычислительного комплекса .
4 5 1 Системная база данных.
4 5 2 База данных научной информации
4 5 3 База дендроэкологических данных
4.6. Тестирование и оценка качества многомашинного вычислительного комплекса на соответствие оценочным элементам государственного стандарта
4.7. Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Дендрохроноиндикация позволяет определить такие параметры окружающей среды как температуру, влажность и др. Достижение задачи получения подобной информации об окружающей среде по приросту дерева основывается на дендрохронологических принципах закон лимитирующих факторов, отбор местообитаний, чувствительность, перекрстное датирование 2. Закон лимитирующих факторов закон минимума Либиха был установлен Либихом экспериментально на сельскохозяйственных растениях. Суть его в том, что биологические процессы, в частности рост, не могут протекать быстрее, чем это позволяет наиболее лимитирующий ограничивающий фактор. Согласно этому закону, для анализа следует брать образцы с таких деревьев, величина годичного прироста которых прямо или косвенно лимитируется какимлибо внешним фактором 2,4. Принцип отбора местообитаний является составной частью закона лимитирующих факторов. Он требует, чтобы при дендрохронологических исследованиях образцы древесины брали с таких местообитаний, где проявляется действие лимитирующих факторов. Чем сильнее ежегодная изменчивость величины прироста деревьев, тем более надежным индикатором внешних условий она является 2, 5. Принцип перекрестного датирования основывается на том, что древесные растения, произрастающие в пределах какоголибо района, величиной прироста сходно реагируют на изменение внешних факторов. В благоприятные по климатическим условиям годы формируются широкие кольца, в неблагоприятные узкие. В связи с этим у большей части деревьев наблюдается синхронное изменение ширины годичных колец, как во времени, так и в пространстве. Чередование узких и широких колец неповторимо во времени, поэтому совместить графики изменения ширины колец у сравниваемых деревьев можно лишь в пределах строго определенного участка дендрохронологической шкалы. Перекрстное датирование это сравнение сходных рисунков колец у различных деревьев и выбор точного места, где соответствие между ними найдено 2. Получение информации о климате с использованием в качестве биоиндикаторов годичных колец деревьев происходит в несколько этапов. В первую очередь производится выбор района сбора образцов. Затем выбирается вид древесного растения и типы условий мест произрастания, с которых можно получить наиболее чувствительную к определенному фактору среды кольцевую хронологию. Для этой цели предварительно берут и исследуют образцы древесины с разных видов древесных растений и при различных условиях произрастания. Основное внимание обращают на изучение чувствительности и возможности перекрестного датирования. Наиболее отзывчивыми на изменение внешних условий являются растения типа голосеменных, поэтому они в большинстве случаев используются при проведении дендрохронологических исследований. Участки необходимо выбрать там, где наиболее полно проявляется действие какоголибо лимитирующего фактора. При проведении дендроклиматологических исследований берут образцы с участков, которые не подвергались действию катастрофических факторов, для определения только климатических параметров исключают участки, подвергавшиеся антропогенным воздействиям 2, 6. Необходимым является детальное геоботаническое описание типов леса, в пределах которых проводят исследования. Для взятия образцов древесины, без значительного повреждения ствола дерева, используют специальные бурава, которые позволяют высверливать из стволов цилиндры древесины керны диаметром примерно 4 мм и длиной до см. Керн представляет собой чередование древесины, сформированной в разные годы и сезоны роста, в одном радиальном направлении. Для получения наджных древеснокольцевых хронологий образцы берут по двум радиусам с деревьев. В этом случае обеспечивается статистическая обработка полученного ряда и уменьшается роль индивидуальных различий в изменчивости ширины годичных колец. Буровые образцы и выбранные радиусы на спилах зачищают режущим инструментом, после чего производят датировку колец, то есть точное определение года формирования каждого слоя прироста на основе взаимного сопоставления и согласованности в изменении ширины годичных колец и определяют ширину годичных слоев.