Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Småvatten och groddjur i Täby kommun : detektering av småvatten i högupplösande satellitdata och GIS-modellering av habitatnätverk för vanlig groda och vanlig padda

Henriksson, Karin (2007) In Lunds universitets Naturgeografiska institution - Seminarieuppsatser
Dept of Physical Geography and Ecosystem Science
Abstract (Swedish)
Småvatten är trots sin ringa storlek ekologiskt betydelsefulla och fungerar som habitat
för många arter. För groddjur spelar de en avgörande roll för fortplantningen eftersom
småvatten används som lekmiljö. Populationer av groddjur minskar idag över hela världen
och två av de största hoten mot groddjur är habitatförlust och habitatfragmentering.
I Sverige har många småvatten försvunnit som en effekt av förändrad markanvändning
under de senaste århundraden.
I denna studie användes multispektral högupplösande data från satelliten Quickbird (2,8
m upplösning) för att undersöka två metoder att lokalisera små vattenkroppar i landskapet.
De två metoderna var 1) Maximum-likelihood-klassning (ML-klassning) och 2)
tröskling av... (More)
Småvatten är trots sin ringa storlek ekologiskt betydelsefulla och fungerar som habitat
för många arter. För groddjur spelar de en avgörande roll för fortplantningen eftersom
småvatten används som lekmiljö. Populationer av groddjur minskar idag över hela världen
och två av de största hoten mot groddjur är habitatförlust och habitatfragmentering.
I Sverige har många småvatten försvunnit som en effekt av förändrad markanvändning
under de senaste århundraden.
I denna studie användes multispektral högupplösande data från satelliten Quickbird (2,8
m upplösning) för att undersöka två metoder att lokalisera små vattenkroppar i landskapet.
De två metoderna var 1) Maximum-likelihood-klassning (ML-klassning) och 2)
tröskling av objektsbaserat framtagna segment i NIR-bandet, NDVI (normalized difference
vegetation index) och NDWI (normalized difference wetness index). ML-klassningen
gjordes även för all mark i det studerade området och totalt 10 markklasser användes.
Studieområdet omfattade Täby kommun i Stockholms län. Ingen av metoderna
fungerade tillfredsställande och resulterade i en kraftig överrepresentation av småvatten
och låga noggrannheter (total noggrannhet för ML-klassningen: 53 %). Skuggor var
det största problemet. Segmenteringsmetoden
kan dock ha en bättre potential för att
utvecklas och förbättras jämfört med ML-klassningen.
Vid fysisk planering och naturvård är det viktigt att identifiera spridningsvägar och
ekologiska infrastrukturer. Därför undersöktes också en metod för att ta fram habitatnätverk
för vanlig padda (Bufo bufo) och vanlig groda (Rana temporaria) med hjälp av
en modell i GIS. En markanvändningskarta sammanställdes och tilldelades friktioner
med avseende på groddjurs framkomlighet. Verktyget Cost Distance i ArcGIS användes
sedan för att räkna fram migrationszoner runt lekvattnen. Tillsammans utgör zonerna
habitatnätverk.
Optimistiska och pessimistiska scenarier beräknades för de två arterna i
Täby kommun. Effekterna av friktionsvärden och vägbarriärer analyserades också.
Resultaten från GIS-modelleringen visade att padda hade bättre förutsättningar för
spridning och mer sammanhängande nätverk än groda. Några områden var mer gynnsamma
men flera svaga spridningszoner identifierades och barriärer i form av vägar
skar kraftigt av kontakten mellan lekvattnen. Friktionernas magnitud hade stor inverkan
på nätverkens totala areal och var ibland avgörande för konnektiviteten. Modellen är
begränsad till enkla antaganden och variabler, vilket gör att resultaten ska betraktas med
försiktighet. En kontroll mot utvärderingsdata skulle därför behövas. Studien visar dock
att ett färdigt verktygspaket i ett GIS-program förefaller att fungera väl för modellering
av groddjurs habitatnätverk och metoden demonstrerar potentialen för användning av
GIS som redskap vid arbete med naturvård och fysisk planering. (Less)
Abstract
Despite their size, small ponds are ecologically important and act as a habitat for many
species. For amphibians they play a significant role for reproduction given that ponds
are used as breeding sites. At present amphibian populations are decreasing worldwide
and two of the biggest threats they face are habitat destruction and habitat fragmentation.
In Sweden many small ponds have disappeared over the last centuries as an effect
of changes in the way land is utilized.
In this study multispectral, very high resolution data from the satellite Quickbird
(2.8 m pixels) was used to investigate two methods for detecting small water bodies in
the landscape. The two methods were: 1) Maximum Likelihood (ML) classification and
2)... (More)
Despite their size, small ponds are ecologically important and act as a habitat for many
species. For amphibians they play a significant role for reproduction given that ponds
are used as breeding sites. At present amphibian populations are decreasing worldwide
and two of the biggest threats they face are habitat destruction and habitat fragmentation.
In Sweden many small ponds have disappeared over the last centuries as an effect
of changes in the way land is utilized.
In this study multispectral, very high resolution data from the satellite Quickbird
(2.8 m pixels) was used to investigate two methods for detecting small water bodies in
the landscape. The two methods were: 1) Maximum Likelihood (ML) classification and
2) thresholding object-oriented produced segments in the NIR-band, NDVI (normalized
difference vegetation index) and NDWI (normalized difference wetness index).
The ML-classification, with 10 classes, was also carried out for all land in the examined
area. The study area was Täby municipality in the Stockholm region. None of the
methods were satisfactory, resulting in a strong overrepresentation of ponds and low
accuracy values (overall accuracy for the ML-classification: 53%) with shadows posing
the biggest problem. The object-oriented segmentation method, however, may have a
higher potential for further development and improvement than the ML-classification.
In physical planning and conservation it is important to identify dispersal zones and ecological
infrastructures. Therefore, a method for creating habitat networks for Common
toad (Bufo bufo) and Common frog (Rana temporaria) was tested using a GIS model. A
land use map was compiled and each land use class was assigned a friction value on
the basis of amphibian passability. With the tool Cost Distance in ArcGIS, migration
zones were calculated around breeding sites. Together the zones represent the habitat
network. Optimistic and pessimistic scenarios were created for the two species and the
effects of friction values and road barriers were analyzed.
The results from the GIS modelling indicated that the common toad had better opportunities
for dispersal than the common frog. Some areas were more favourable than
others but a number of weak dispersal zones were identified. Furthermore, road barriers
cut off the contact between breeding sites significantly. The magnitude of friction
values had a great impact on the total size of habitat networks and sometimes had a
crucial effect on connectivity. The model is confined to simple assumptions and variables,
hence the results should be viewed with caution and a control with reference data
is required. The study, however, shows that a ready to use tool-set in a GIS software
appear to work well for modelling amphibian habitat networks. The method used shows
the potential of using GIS as an instrument in conservation and physical planning. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Henriksson, Karin
supervisor
organization
year
type
H1 - Master's Degree (One Year)
subject
keywords
habitat, rana temporaria, bufo bufo, småvatten, Quickbird, fjärranalys, geografi, naturgeografi, modellering, GIS
publication/series
Lunds universitets Naturgeografiska institution - Seminarieuppsatser
report number
141
language
Swedish
additional info
Per Collinder, Ekologigruppen AB.
id
1897929
date added to LUP
2011-12-14 10:35:46
date last changed
2011-12-14 10:35:46
@misc{1897929,
  abstract     = {{Despite their size, small ponds are ecologically important and act as a habitat for many
species. For amphibians they play a significant role for reproduction given that ponds
are used as breeding sites. At present amphibian populations are decreasing worldwide
and two of the biggest threats they face are habitat destruction and habitat fragmentation.
In Sweden many small ponds have disappeared over the last centuries as an effect
of changes in the way land is utilized.
In this study multispectral, very high resolution data from the satellite Quickbird
(2.8 m pixels) was used to investigate two methods for detecting small water bodies in
the landscape. The two methods were: 1) Maximum Likelihood (ML) classification and
2) thresholding object-oriented produced segments in the NIR-band, NDVI (normalized
difference vegetation index) and NDWI (normalized difference wetness index).
The ML-classification, with 10 classes, was also carried out for all land in the examined
area. The study area was Täby municipality in the Stockholm region. None of the
methods were satisfactory, resulting in a strong overrepresentation of ponds and low
accuracy values (overall accuracy for the ML-classification: 53%) with shadows posing
the biggest problem. The object-oriented segmentation method, however, may have a
higher potential for further development and improvement than the ML-classification.
In physical planning and conservation it is important to identify dispersal zones and ecological
infrastructures. Therefore, a method for creating habitat networks for Common
toad (Bufo bufo) and Common frog (Rana temporaria) was tested using a GIS model. A
land use map was compiled and each land use class was assigned a friction value on
the basis of amphibian passability. With the tool Cost Distance in ArcGIS, migration
zones were calculated around breeding sites. Together the zones represent the habitat
network. Optimistic and pessimistic scenarios were created for the two species and the
effects of friction values and road barriers were analyzed.
The results from the GIS modelling indicated that the common toad had better opportunities
for dispersal than the common frog. Some areas were more favourable than
others but a number of weak dispersal zones were identified. Furthermore, road barriers
cut off the contact between breeding sites significantly. The magnitude of friction
values had a great impact on the total size of habitat networks and sometimes had a
crucial effect on connectivity. The model is confined to simple assumptions and variables,
hence the results should be viewed with caution and a control with reference data
is required. The study, however, shows that a ready to use tool-set in a GIS software
appear to work well for modelling amphibian habitat networks. The method used shows
the potential of using GIS as an instrument in conservation and physical planning.}},
  author       = {{Henriksson, Karin}},
  language     = {{swe}},
  note         = {{Student Paper}},
  series       = {{Lunds universitets Naturgeografiska institution - Seminarieuppsatser}},
  title        = {{Småvatten och groddjur i Täby kommun : detektering av småvatten i högupplösande satellitdata och GIS-modellering av habitatnätverk för vanlig groda och vanlig padda}},
  year         = {{2007}},
}