The validity of cross-validation usage in generating digital relief model of an anthropogenically transformed area

• Autorzy: Roksana Zarychta
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Digital relief models deliver a valuable information about the morphology of a particular area. They are useful in structural geomorphology analysis. However, their correct generation requires knowledge of geostatistic methods, including cross-validation. This article presents the importance of cross-validation, using the example of the Grodziec area (Silesian Upland, southern Poland). The choice of the test area was determined by its geomorphology - high altitude differences (140 meters maximum) and the co-occurence of landforms of different rank, genesis and size. This area includes some towering hills - monadnocks, which are Middle-Triassic cuesta remainders. These forms clearly dominate in the surrounding area incised by river valleys. Besides the large forms sculptured by erosion and denudation processes, there are also anthropogenic landforms - stone pits - of much smaller size. We asked the question whether and to what extent they will be "visible" on digital relief models depending on the variogram model setup. Two digital relief models were generated (one with a deliberately incorrect and one with the correct variogram setup) and verified using the cross-validation method. The results of this experiment show that correct digital model carries only slight overestimation of mean squared standardized error while the incorrect model shows substantial underestimation of sampling points values. The correct model is more vivid - it clearly shows most of the relief details while the DTM (digital terrain model) generated by the incorrect setup is misrepresented and blurred. This indicates that conclusions based on incorrect relief models may be subject to high errors.(original abstract)

Słowa kluczowe

EN

Geology; Morphological analysis; Geomorphology

PL

Geologia; Analiza morfologiczna; Geomorfologia

• Czasopismo: Environmental & Socio-economic Studies
• Rocznik: 2013
• Tom: 1
• Numer: nr 4
• Strony: 1--11

Twórcy

autor

Roksana Zarychta

• University of Silesia in Katowice, Sosnowiec, Poland

Bibliografia

• Arslan H. 2012. Spatial and temporal mapping of groundwater salinity using ordinary kriging and indicator kriging: The case of Bafra Plain, Turkey. "Agricult. Water Managem.", 113: 57-63.
• Badura H., Zawadzki J., Fabijańczyk P. 2012. Kriging blokowy oraz metody GIS w geostatystycznym szacowaniu metalonośności w kopalniach węgla kamiennego. "Roczn. Geomatyki", X, 3(53): 17-26.
• Błaszczyk W. 1982. Będzin przez wieki: dzieje miasta i jego rozwoju urbanistyczno-przestrzennego od średniowiecza do połowy XX w. na podłożu osadnictwa w starożytności i wczesnym średniowieczu. PTTK Oddz. w Będzinie, Poznań: 136-188.
• Cichociński P. 2011. Porównanie metod interpolacji przestrzennej w odniesieniu do wartości nieruchomości. Stud. i Mat. Tow. Nauk. Nieruchom., 19(3): 120-131.
• Ciepiela B. 2003. Grodziec dawniej i dziś. Zarys rozwoju miejscowości i przemysłu. Progres, Sosnowiec, Będzin-Grodziec: 156-220.
• Czylok A. 2008. Przyroda ożywiona [in:] Pulinowa M. Z. (ed.) Będzin 1358-2008. Środowisko przyrodniczo-geograficzne, T. 1. Muzeum Zagłębia, Będzin: 128-129.
• Dai H., Ren L., Wang M., Xue H. 2011. Water distribution extracted from mining subsidence area using Kriging interpolation algorithm. "Transactions of Nonferrous Metals Society of China", 21(3): 723-726.
• Davis J. 2002. Statistics and data analysis in geology. John Wiley & Sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore. Dulias R. 2012. Góra Św. Doroty - świadek przeszłości geologicznej i kulturowej. Acta Geogr. Siles., nr spec. 2: 13-18.
• Faustmann D. (ed.) 2006. Mapa turystyczna Zagłębie Dąbrowskie w skali 1:50 000. Compass, Kraków.
• Gotlib D., Iwaniak A., Olszewski R. 2007. GIS: obszary zastosowań. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa. Kokesz Z. 2006. Trudności i ograniczenia w geostatystycznym modelowaniu zmienności złóż i szacowaniu zasobów metodą krigingu. "Gospod. Sur.Min." 22(3): 5-20.
• Kondracki J. 2000. Geografia regionalna Polski. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.
• Kornacki J., Ćwik J. 2005. Statystyczne systemy uczące się. Wyd. Nauk.-Techn., Warszawa: 90-91.
• Krajniewski J. 2009. Góra Św. Doroty - symbol Zagłębia. [in:] Dodatek do Ziemi Będzińskiej, 10/22.
• Lin Y-P., Chang T-K. ,Shih Ch-W., Tseng Ch-H. 2002. Factorial and indicator kriging methods using a geographic information system to delineate spatial variation and pollution sources of soil heavy metals. "Environ. Geology", 42(8): 900-909.
• Łupikasza E. 2007. Metody analizy przestrzennej w badaniu zmienności opadów w Europie. "Roczn. Geomatyki", 5(1): 71-80.
• Mapa topograficzna w skali 1:10 000, arkusz Będzin-Grodziec. Główny Geodeta Kraju, OPGK, Rzeszów, 2001.
• Marmol U. 2002. Modelowanie reprezentacji powierzchni topograficznej z wykorzystaniem metody geostatystycznej. "Geodezja", 8(2): 259-270.
• Matías J. M., Vaamonde A., Taboada J., González-Manteiga W. 2004. Comparison of Kriging and Neural Networks With Application to the Exploitation of a Slate Mine. Mathemat. "Geology", 36(4): 463-486.
• Mucha J., Wasilewska M. 2006. Nieparametryczne geostatystyczne metody interpolacji parametrów wybranych złóż. "Przegl. Górn.", 62(1): 24-31.
• Namysłowska-Wilczyńska B. 2006. Geostatystyka. Teoria i zastosowania. OWPW, Wrocław: 356.
• Nita J., Myga-Piątek U. 2004. Application of spatial visualization methods for designing landscape changes on the example of st. Dorothy's hill in Będzin. Geographical Information System in research & practice, Zagrzeb: 328-336.
• Rouhani S., Myers D.E. 1990. Problems in space-time kriging of geohydrological data. "Mathemat. Geology", 22(5): 611-623.
• Sendek A. 1976. Góra Św. Doroty na Wyżynie Śląskiej. "Chrońmy Przyr. Ojcz.", 36, 2: 68-71.
• Sendek A., Wika S. 1992. W sprawie ochrony Góry Św. Doroty - projekt zespołu przyrodniczo-krajobrazowego. "Kształt. środ. geogr. i ochr. przyr. na obsz. uprzem. i zurb.", 7: 33-42.
• Stach A. 2009. Analiza i modelowanie struktury przestrzennej. [in]: Zwoliński Z. [ed.] GIS platforma integracyjna geografii. Bogucki Wyd. Nauk, Poznań: 115-143.
• Szubert M. 2003. Cyfrowy model wysokości powierzchni podczwartorzędowej na Wyżynie Woźnicko-Wieluńskiej. Szubert M. 2007. Geoinformatyka w geomorfologii na przykładzie badań geomorfologicznych na Wyżynie Wieluńskiej i Częstochowskiej. Arch. Fotogram., Kartogr. i Teledet., 17b: 759-768.
• Szubert M. 2008. Geomatyka w badaniach geomorfologicznych. Dok. Geogr. Fiz., 37: 7-13.
• zubert M. 2012. Plejstoceńska morfogeneza Wyżyny Woźnicko-Wieluńskiej związana ze stadiałem maksymalnym zlodowacenia Odry w świetle geostatystycznej rekonstrukcji powierzchni podplejstoceńskiej. Wyd. Nauk. UP, Kraków.
• Tavares M.T., Sousa A.J., Abreu M.M. 2008. Ordinary kriging and indicator kriging in the cartography of trace elements contamination in São Domingos mining site (Alentejo, Portugal). Jour. of Geochem. Explor., Geostat. Applied to Environment. Studies 8th Geochemical Congress of the Portuguese Speaking Countries, 98(1-2): 43-56.
• Usowicz B., Marczewski W., Lipiec J., Usowicz J.B., Sokołowska Z., Dąbkowska-Naskręt H., Hajnos M., Łukowski M.I. 2009. Woda w glebie - pomiary naziemne i satelitarne w badaniach zmian klimatu. PAN, Kom. Agrofizyki, Wyd. Nauk. FRNA, Lublin.
• Wackernagel H. 2003. Multivariate geostatostics. An introduction with applications. Third, completely revised edition. Springer-Verlag, Heidelberg: 1-387.
• Zarychta R. 2012. Wartości przyrodniczo - kulturowe "Zagłębiowskiego Olimpu" [in:] Kuczera M. (ed.) Nowe trendy w naukach przyrodniczych, Tom III. Creative Science - Monografia 2011. Creativetime, Kraków: 170-180.
• Zawadzki J. 2002. Badania korelacji przestrzennych zawartości wybranych pierwiastków śladowych w glebach Warszawy i okolic. Ochr. Środ., 24 (4): 17-26.
• Zawadzki J. 2011. Metody geostatystyczne dla kierunków przyrodniczych i technicznych. Oficyna Wyd. Politech. Warsz., Warszawa.