Új WRB alapú validációs adatbázis és validációs módszertan Közép-Európára, ValiDat.DSM | ValiDat.DSM, a new soil data validation dataset and validation methodology for Central Europe

Dobos, Endre and Vadnai, Péter and Bertóti, Réka and Kovács, Károly and Michéli, Erika and Szegi, Tamás and Fullajtar, Emil and Penizek, Vit and Switoniak, Marcin (2014) Új WRB alapú validációs adatbázis és validációs módszertan Közép-Európára, ValiDat.DSM | ValiDat.DSM, a new soil data validation dataset and validation methodology for Central Europe. Agrokémia és Talajtan, 63 (2). pp. 393-408. ISSN 0002-1873

Text agrokem.63.2014.2.15.pdf Restricted to Repository staff only until 31 December 2034. Download (1MB)

Abstract

A pixel alapú kategorikus adatok, különösen a talajosztályozási kategóriák validálása több okból is nehéz. A pixelek szinte sohasem jellemeznek homogén területet, jelentős szintű heterogenitás rejlik mögöttük. Ennek a heterogenitásnak a jellemzésére, illetve az ilyen minőségi változókat, osztályokat tartalmazó adatbázisok jellemzésére nem állnak rendelkezésre validációs adatbázisok. Mennyiségre utaló kvantitatív adatok validálása talán könnyebb, mert ezek jelentős része már önmagában terület alapú adat. A mintákat gyakran nagyobb területről vett részminták összekeverésével gyűjtik, így az ezekből mért adatok már a mintavételi módszertanból adódóan is átlagminták. Talajtípusokra, osztályokra nem lehet „átlagmintázni”, itt minden részmintát külön kell osztályozni és feldolgozni, ezért az ilyen validációs célú adatbázis rendkívül ritka. A ValiDat.DSM erre a célra jött létre. Minden validálni kívánt pixel területére öt szelvény adatait adja meg, melyekből már megjelenési százalék, illetve az osztályok pixelen belüli dominancia viszonyai is meghatározhatók. Ezeket az információkat használtuk fel az osztályváltozókat tartalmazó talajtani adatbázisok validációs módszertanának továbbfejlesztésére.A módszer lényege az osztályváltozók közötti hasonlósági viszonyok számszerűsítése, és területarányú súlyozása. A hasonlóságot egy négy értéket felvevő hasonlósági faktorral jellemeztük. A területi részarányt a ValidDat.DSM-ből származtattuk 20 százalékos kerekítéssel. Ezek alapján számítottunk a validációs helyszínekre taxonómiai alapú becsült pontosság (TAP) értékeket, melyek az adott helyszín egy számértékkel kifejezett pontosság értékei. A hagyományos kategorikus osztályozási pontosság mérésnél csak 0 és 1 értékeket vehettek fel ezek a változók, aszerint, hogy a becsült és a valós osztály kategória megegyezett-e vagy nem. Az általunk javasolt módszer sokkal érzékenyebb, képes egy 0 és 1 közötti skálán bármely értéket felvevő pontosságértékkel jellemezni a becsült és a valós osztályok közötti hasonlóság mértékét.A ValiDat.DSM a validáción kívül számos kutatásnak képezheti kiinduló adatbázisát. Jól alkalmazható eltérő környezeti adottságú területeken belüli talajtani heterogenitás jellemzésére, melyre mintaként a magyarországi pontokat használtuk fel. Az eredmény azt bizonyítja, hogy a referencia csoportok tekintetében a pixelek közel 80%-a viszonylag homogén, ami már önmagában egy értékes és továbbgondolásra érdemes adat. További vizsgálatok lehetségesek az egyéb vizsgált jellemzők térbeli heterogenitására, illetve azok megjelenési összefüggéseinek vizsgálatára is. Az eredmények természetesen erősen függenek a talajképződési környezettől, így értékelésük csak egy komplex természetföldrajzi értelmezés mellett történhet meg.Jelen munkánkban elsősorban a ValiDat.DSM adatbázis és módszertan, valamint a potenciális felhasználási lehetőségek bemutatása volt a cél. A taxonómiai távolságokon alapuló validáció gyakorlatba történő átültetéséhez természetesen még számos részletet ki kell dolgozni. A hasonlósági tényezők önkényesen lettek meghatározva, egy jobban és részletesebben kidolgozott taxonómiai távolság számítási módszer segítségével lényegesen pontosabbá tehetjük a módszert. A helyi viszonyok és jellemzők alapján módosított taxonómiai távolság táblázat valószínűleg tovább javíthatja a módszer megbízhatóságát.A ValiDat.DSM adatbázis a Miskolci Egyetem Földrajz-Geoinformatikai Intézetének honlapján érhető el ( <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://www.uni-miskolc.hu/~soil/index.html">http://www.uni-miskolc.hu/~soil/index.html</ext-link> ). | Digital soil mapping develops soil property and classification maps using remotely sensed data and digital terrain models as input variables for the models. The outputs of these maps are often in raster format with block support, representing average values for the pixel area or the dominant class occurring within the pixels. At the end these pixels occur as purely spatial objects, but in reality there is great heterogeneity behind these overall values. This study aims to characterize this heterogeneity using the reference soil group level of WRB and to report the development and use of a validation dataset, called ValiDat.DSM, and a methodology to characterize categorical soil datasets by their pixel purity and accuracy.The ValiDat.DSM has 114 validation sites covering four countries, namely the Czech Republic, Hungary, Poland and Slovakia. The dataset contains all the relevant diagnostic properties, horizons and materials recognized by the WRB system. Five observations are made at each site, making it possible to calculate the spatial shares and occurrence likelihoods of each diagnostic property. This information is used to characterize the soil variability within the validated pixel.A novel approach was developed to allow this dataset to be used for validating the WRB Reference Soil Group (RSG) layer of the e-SOTER dataset. This task required the quantification of the relationships or similarities between the taxonomic classes. A hybrid approach involving taxonomic distance quantification, based on diagnostic horizons and properties, and similarity calculations, based on expert knowledge, was applied and is presented here.ValiDat.DSM is suitable for research purposes such as soil diversity characterization. A small demonstration was run to quantify the spatial diversity and purity within a pixel area of 450 by 450 m. It was concluded that more than 50% of the sites had only one WRB Reference Soil Group, and that for more than 80% of them 80% or more of the area was covered by a single RSG class.ValiDat.DSM is free to download from the website of the Geography Institute of the University of Miskolc ( <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://www.uni-miskolc.hu/~soil/index.html">http://www.uni-miskolc.hu/~soil/index.html</ext-link> )

Actions (login required)

Edit Item