FRAGSTATS OGÓLNA INSTRUKCJA UśYTKOWANIA Na podstawie: McGarigal, K., S. A. Cushman, M. C. Neel, and E. Ene. 2002. FRAGSTATS: Spatial Pattern Analysis Program for Categorical Maps. Computer software program produced by the authors at the University of Massachusetts, Amherst. Available at the following web site: http://www.umass.edu/landeco/research/fragstats/fragstats.html oraz http://www.umass.edu/landeco/research/fragstats/documents/fragstats_documents.html Przygotował: Tomasz Giętkowski tomgie@ukw.edu.pl maj 2008 Opracowanie przygotowano na potrzeby zajęć dydaktycznych w Instytucie Geografii UKW strona 1 z 7
WPROWADZENIE Fragstats jest darmowym programem do analizy przestrzennego wzorca krajobrazu, w oparciu o mapy skategoryzowane, tzn. takie na których występują znane klasy pikseli. Przedmiot jak i zakres badań krajobrazowych jest definiowany przez uŝytkownika i moŝe reprezentować wszelkie przestrzenne zjawiska. Fragstats oblicza przestrzenną rozciągłość i przestrzenną konfigurację płatów tworzących mozaikę krajobrazu, na podstawie takich informacji jak sklasyfikowany krajobraz, jego rozdzielczość (wielkość piksela) oraz wielkość. Fragstats jest najpowszechniej uŝywanym programem do analizy wzorca krajobrazu. Znalazł zastosowanie w setkach badań, których wyniki często znalazły aplikację w planowaniu przestrzennym i innych dziedzinach stosowanych. PotęŜna dokumentacja programu oparta na kilkunastoletniej tradycji badań naukowych, dostarcza wyczerpujących informacji nie tylko na tematy o charakterze technicznym, ale takŝe ułatwia początkującym badaczom interpretację uŝytych wskaźników. Program w wersji 3.3 i przykładowe ćwiczenia moŝna pobrać z witryny: http://www.umass.edu/landeco/research/fragstats/fragstats.html INSTALACJA PROGRAMU Archiwum, w którym znajduje się program moŝna pobrać pod adresem http://www.umass.edu/landeco/research/fragstats/downloads/fragsetup33.zip Następnie poprzez Explorator Windows archiwum naleŝy rozpakować. Instalację uruchamia się plikiem SETUP.EXE Program zainstaluje się automatycznie (niezaawansowani uŝytkownicy mogą potwierdzać kolejne kroki przy instalacji, z pewnością nic złego się nie stanie) A. Obsługa menu Menu File >New /nowy model krajobrazu/ >Open /otwarcie istniejącego modelu krajobrazu *.frg/ >Save /zapisanie modelu *.frg / >Save as /zapisanie modelu pod inną nazwą *.frg / Menu Fragstats > Set Run Parameters /ustawienie parametrów wejściowych analiz/ > Select Patch Metrics /wybór metryk płata do analiz/ > Select Class Metrics /wybór metryk klasy płatów do analiz/ > Select Landscape Metrics /wybór metryk do analiz dla całego strona 2 z 7 krajobrazu / > Clear All Menus /kasowanie wszystkich ustawień/
> Execute /wykonanie analiz/ Menu Tools > Batch file editor /edycja pliku konwersji wsadowej/ > Class properties /edycja pliku opisującego klasy krajobrazu/ > Browse results /przeglądanie rezultatów analiz/ > Clear log /czyszczenie dziennika przeprowadzonych analiz/ > Save log /zapisywanie dziennika przeprowadzonych analiz/ Menu Help > Help Content /pełna pomoc dot. wszystkich funkcji programu, opisu metryk krajobrazowych! wraz z przykładami zastosowania/ > About Fragstats /wersja i autorstwo programu/ Wszystkie opisane powyŝej funkcje programu są równieŝ dostępne z pierwszego poziomu interfejsu poprzez ikony paska zadań. Białe pole zatytułowane Event log przeznaczone jest na zapisy dziennika analiz - tzw. logi. B. Określenie parametrów wejściowych Pracę z Fragstatem rozpoczyna się od ustawienia parametrów wejściowych analizowanego krajobrazu z menu Fragstats >Set Run Parameters lub ikonę Określenie charakteru pliku wejściowego strona 3 z 7
(1) W oknie Input File Type wybieramy jedną z poniŝszych moŝliwości: Landscape kiedy wprowadzany plik zawiera informacje o strukturze krajobrazu (zazwyczaj uŝywane) Batch File kiedy wprowadzany plik zawiera informację o konwersji wsadowej wielu plików (szerzej o tym w dokumentacji zawartej w menu Help) Określenie typu danych wejściowych Fragstats obsługuje wszystkie podstawowe typy plików rastrowych, w tym takŝe specjalne formaty oprogramowania GIS jak np. ARCGRID, ERDAS czy IDRISI. Podczas ćwiczeń wykorzystana będzie najprostsza postać obrazu rastrowego zapisywana w pliku typu ASCII. Plik taki stworzyć moŝna w dowolnym edytorze tekstu np. Notatniku Windows. Jego postać jest następująca: 3 3 3 3 3 4 4 5 5 3 3 3 6 6 7 8 9 9 9 9 3 3 3 3 3 4 4 4 4 3 3 6 6 6 6 5 9 9 9 9 itd. Kolejne linie zawierają wartości argumentu pikseli, a ich pozycja jest wyznaczana według pozycji wartości piksela.plik taki nie zawiera nagłówka tzn. dodatkowych linii na początku pliku określających jego parametry. JeŜeli np. uŝywamy plików ASCII wyeksportowanych z ArcGIS, naleŝny nadany tam nagłówek usunąć w notatniku. Kolejne liczby mogą być oddzielone spacją, przecinkiem lub znakiem tabulacji. Przypadku moich ćwiczeń, model takiego obrazu został wcześniej przygotowany w ArcGIS. Dla sprawdzenia moŝna otworzyć plik w notatniku Windows. Przy zapisywaniu zmian w notatniku waŝne jest, aby zapisany plik kodowany był w systemie ANSI (opcja przy wyborze formatu komendy notatnika Zapisz jako). Tak przygotowany plik poddajemy dalszym analizom. (2). Po otwarciu zakładki Set Run Parameters, z ramki Input Data Type wybieramy ASCII. (3). Teraz moŝna przystąpić do otwarcia pliku z danymi poprzez naciśnięcie ASCII file name... i wyszukanie go w strukturze katalogów. (4). PoniŜej ustalamy nazwę plików wyjściowych. Przez naciśnięcie pola Output File, wybieramy miejsce w strukturze katalogów, gdzie gromadzone będą pliki wyjściowe oraz nazwę tych plików, gdyŝ rozszerzenia program nada sam w dalszym toku analiz. Pliki wyjściowe równieŝ są typu tekstowego. Określenie atrybutów pliku wejściowego. Atrybuty pliku wejściowego uzupełniamy w ramce Grid Attributes. NaleŜy uzupełnić: (5). Cellsize /rzeczywisty rozmiar piksela w metrach/ (6). Background value /wartości piksela, który stanowi tło lub brak danych/ Jest to pozycja niewymagana. Wartość tła określa się, gdy obraz krajobrazu zawiera pola, które uwaŝane mają być za tło (inaczej traktowane w obliczeniach) lub gdy następuje brak danych dla jakiejś części strona 4 z 7
obszaru. W przypadku moich ćwiczeń pozostawiamy bez zmian. (7). Number of rows (y) /liczba wierszy, z których składa się obraz/ (8). Number of columns (x) /liczba kolumn, z których składa się obraz/ Określenie typu analiz (9). Sposób analiz określamy w ramce Analysis Type. NaleŜy wybrać z opcji: Standard wystarczający dla większości przypadków. Na polecenie uŝytkownika w czasie przeglądania rezultatów obliczeń w określonym wcześniej dla plików wyjściowych katalogu (pkt 4.) zostaną utworzone trzy pliki o zadanej wcześniej nazwie z rozszerzeniami *.patch, *.class i *.land. W pliku z rozszerzeniem *.patch znajdować się będą wyniki analiz wskaźnikami z grupy opisującej płaty, w pliku z rozszerzeniem *.class znajdować się będą wyniki analiz wskaźnikami z grupy opisującej właściwości grupy płatów, z kolei w pliku z rozszerzeniem *.land znajdować się będą wyniki analiz wskaźnikami z grupy opisującej strukturę krajobrazu. Moving window (szerzej na ten temat w dokumentacji znajdującej się w menu Help). Ustalenie zasady sąsiedztwa (11). W ramce Patch Neighbors wybieramy jedną z opcji: 4 Cell Rule zasada sąsiedztwa Neumann a 8 Cell Rule zasada sąsiedztwa Moor a Ustalenie zakresu analiz (12). Poprzez wybranie z poniŝszych moŝliwości powoduje się policzenie następujących metryk: Patch metrics umoŝliwienie analiz metryk płatów Class Metrics umoŝliwienie analiz metryk lasy płatów Landscape Metrics umoŝliwienie analiz metryk struktury krajobrazu C. Wybór metryk Po ustaleniu wejściowych parametrów krajobrazu naleŝy dokonać wyboru poŝądanych metryk, uŝywane podczas ćwiczeń metryki, moŝna wybrać na podstawie klucza z tabeli w ćwiczeniu 5: (14). Z menu Fragstats >Select Patch Metrics lub ikonę mamy do wyboru grupy metryk charakteryzujących płat. (15). Z menu Fragstats >Select Class Metrics lub ikonę mamy do wyboru grupy metryk charakteryzujących klasę płatów. strona 5 z 7
(16). Z menu Fragstats >Select Land Metrics lub ikonę mamy do wyboru grupy metryk charakteryzujących strukturę całego krajobrazu. D. Przebieg analiz (17). Po ustawieniu wszystkich parametrów oraz wyborze metryk naleŝy uruchomić analizę z menu Fragstats > Execute lub ikonę Przeglądanie wyników (18). Z menu Tools wybieramy Browse Results lub ikonę Okno przeglądarki podzielone jest na trzy sekcje. W największej widoczne są rezultaty działania programu. U jej dołu znajdują się zakładki pozwalające przeglądać rezultaty trzech grup metryk. Pierwsza kolumna przeglądarki zawiera informacje na temat pliku z którego pochodzą dane, kolejne zmieniają się w zaleŝności od przeglądanych statystyk. W prawej-górnej części widoczne jest okno ukazujące numeracje kolejnych obliczeń (zmienia się po kaŝdorazowym wykonaniu Execute). Edycja i zachowanie wyników (19). W prawej-dolnej części znajduje się okno do edycji wyników. Posiada ono następujące opcje: Save ADJ file więcej o tym zagadnieniu w dokumentacji programu w menu Help Save run as pozwala zachować wyniki. JeŜeli nazwa i katalog zostały wcześniej ustalone (pkt 4 i 9), otworzy się okno z zadanymi ustawieniami, jeŝeli nie, naleŝy nadać nazwę i lokalizację mającym powstać plikom. Zostaną utworzone trzy pliki o zadanej nazwie z rozszerzeniami *.patch, *.class i *.land. W pliku z rozszerzeniem *.patch znajdować się będą wyniki analiz wskaźnikami z grupy opisującej płaty, w pliku z rozszerzeniem *.class znajdować się będą wyniki analiz wskaźnikami z grupy opisującej właściwości grupy płatów, z kolei w pliku z rozszerzeniem strona 6 z 7
*.land znajdować się będą wyniki analiz wskaźnikami z grupy opisującej strukturę krajobrazu. Clear all wykasowuje wszystkie informacje z przeglądraki Clear this wykasowuje wyniki otrzymane w wyniku ostatniego uŝycia Execute (ostatni Run) Close zamyka okno przeglądarki Uwaga! Wszelkie dodatkowe informacje oraz dokładny opis programu znajduje się w menu Help. W przypadku duŝych problemów podczas działań wsparcie po adresem tomgie@ukw.edu.pl lub SkypeMe: tomgie78 UŜycie programu naleŝy cytować podobnie jak literaturę (patrz poniŝej)! Literatura dla chętnych: McGarigal, K., S. A. Cushman, M. C. Neel, and E. Ene. 2002. FRAGSTATS: Spatial Pattern Analysis Program for Categorical Maps. Computer software program produced by the authors at the University of Massachusetts, Amherst. Link do szczegółowej dokumentacji http://www.fs.fed.us/pnw/pubs/gtr_351.pdf strona 7 z 7