High resolution vegetation assessment with beta-diversity - a moving window approach

Bartha, Sándor and Zimmermann, Zita and Horváth, András and Szentes, Szilárd and Szentesné Sutyinszki, Zsuzsanna and Szabó, Gábor and Házi, Judit and Komoly, Cecília and Penksza, Károly (2011) High resolution vegetation assessment with beta-diversity - a moving window approach. AGRÁRINFORMATIKA / JOURNAL OF AGRICULTURAL INFORMATICS, 2 (1). pp. 1-9. ISSN 2061-862X

Preview

Text 47_211_1_PB_u.pdf - Published Version Available under License Creative Commons Attribution. Download (255kB) | Preview

Abstract

Monitoring designs are often suffering from the inherent non-stationarity of the monitored systems. To overcome this limitation, we propose a sampling design based on high resolution mapping and spatial analyses with double spatial scaling process. Applying to vegetation, we record the presence of plant species along 26 m or 52 m long belt transects of 520 (or 1040) units of 0.5 cm × 0.5 cm contiguous microquadrats. Beta diversity (represented as the diversity of species combinations) is estimated by subsequent computerised samplings from the baseline transect data sets. Beta diversity is scaled with changing resolutions across a range of scales from 5 cm × 5 cm to 5 cm × 500 cm., and it is also scaled using moving window technique. Local maximum of beta diversity is repeatedly calculated in 5 m extent observational windows shifted along the transect with 1 m lag, and the spatial variability of vegetation is visualized by the related beta-diversity profile. Using a field example, we demonstrate that beta diversity, when applied with our methodology, is a sensitive indicator, and it can reveal more information than alpha or gamma diversity. | Komplex rendszerek monitorozásánál tipikus nehézség a stacionaritás hiánya. A monitorozás tervezésekor gyakran megjósolhatatlanok a rendszer jövőbeni tulajdonságai és viselkedése. A probléma megoldására – a növényzet estében – nagy felbontású, egyed-alapú térképezést javasolunk, majd az így nyert adatok többlépcsős, térsorozatokon alapuló számítógépes feldolgozását. A felvételezés során növényfajok jelenlétét rögzítjük mikrokvadrátokban. A részletes mintavétel 26 m vagy 52 m hosszú transszektek mentén történik, amelyek 5 × 5 cm-es mikrokvadrátok összefüggő sorozatából állnak (520 vagy 1040 db). A számítógépes feldolgozás során egy 5 m-es mintavételi ablak segítségével előbb elkülönítünk egy részmintát majd ezt növekvő mintavételi egységekkel megvizsgáljuk, és egy ún. lokális statisztikával (jelen esetben egyfajta béta-diverzitással) jellemezzük. A mintavételi ablakkal a transszektet az elejétől a végéig “letapogatva” egy diverzitási profilt nyerünk, amely bonyolult, nehezen kezelhető esetekben is (amikor a stacionaritási feltételek nem teljesülnek) jól jellemzi a növényzet állapotát. A módszer használatát egy terepi példa segítségével illusztráljuk, megmutatva, hogy a béta diverzitás más (alfa- és gamma-) diverzitásmértékeknél jobb indikátora a vegetáció változásainak.

Actions (login required)

Edit Item