Представлено рішення задачі двовимірного аналізу зображень дисків дерев: визначення азимуту і середньоквадратичної ширини області максимального приросту річних кілець дерев, обчислення значень індексів приросту ширини річних кілець дерев. Наведено результати аналізу даних про вплив навколишнього середовища на формування річних кілець сосни, отримані при обробці зображень річних кілець дерев, і зв'язок індексів приросту кедра сибірського з кількістю літніх опадів.

Анотація наукової статті за медичними технологіями, автор наукової роботи - Ботигін Ігор Олександрович, Попов Володимир Миколайович, Тартаковський Валерій Абрамович


The authors introduce the mathematical models and their software implementation (computer models) for analyzing tree-ring images to determine the changes in environment parameters reflected in a tree accretion. Tree-ring modeling is based on the fundamental properties of radial tree growth. They are the growth time and space monotony and its rate limitation. Wood density changes are considered as time-space oscillating process.


Область наук:
  • Медичні технології
  • Рік видавництва: 2011
    Журнал: Известия Томського політехнічного університету. Інжиніринг ГЕОРЕСУРСИ

    Наукова стаття на тему 'Математичні моделі в задачах обробки дендроекологіческіх даних. Ч. II '

    Текст наукової роботи на тему «Математичні моделі в задачах обробки дендроекологіческіх даних. Ч. II »

    ?УДК 004.42

    МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ В ЗАДАЧАХ ОБРОБКИ ДЕНДРОЕКОЛОГІЧЕСКІХ ДАНИХ. Ч. II

    І.А. Ботигін, В.Н. Попов, В.А. Тартаковський *

    Томський політехнічний університет * Інститут моніторингу кліматичних і екологічних систем СО РАН, Томськ E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Представлено рішення задачі двовимірного аналізу зображень дисків дерев: визначення азимуту і середньоквадратичної ширини області максимального приросту річних кілець дерев, обчислення значень індексів приросту ширини річних кілець дерев. Наведено результати аналізу даних про вплив навколишнього середовища на формування річних кілець сосни, отримані при обробці зображень річних кілець дерев, і зв'язок індексів приросту кедра сибірського з кількістю літніх опадів.

    Ключові слова:

    Дендрохронологія, деревні спили, річні кільця дерев.

    Key words:

    Dendrochronology, tree stem disk, tree-rings.

    Завдання двовимірного аналізу зображень

    дисків дерев

    У задачі двовимірного аналізу зображень дисків дерев - обчислення азимута і середньоквадратичної ширини області максимального приросту річних кілець дерев - здійснюється в три етапи:

    Етап 1. Розрахунок ширини річних кілець і інтегрального приросту по всіх азимутах.

    Етап 2. Визначення азимута максимального приросту і середньоквадратичної ширини області максимального приросту. На рис. 1 товстою лінією показано напрямок максимального приросту, а тонкими - середньоквадратична ширина області максимального приросту.

    Етап 3. Розрахунок середнього сезонного і річного приросту. Точність обчислення при скануванні з роздільною здатністю 1200 yoр1 диска дерева діаметром 10 см по азимуту становить до 0,1 °, по радіусу -до 0,02 мм.

    Мал. 1. Визначення азимута максимального приросту і середньоквадратичної ширини області максимального приросту

    У задачі двовимірного аналізу зображень дисків дерев, а саме, обчисленні значень індексів приросту ширини річних кілець дерев, здійснювалося обчислення значень індексів приросту по їх ширині (рис. 2), а також середнього значення за індексами приросту (рис. 3).

    Зауважимо, що обчислення значень індексів приросту ширини річних кілець дерев використовується для стандартизації та уніфікації представлення даних. Цим критерієм з вихідних вимірювань ширини річних кілець усувається вікової тренд і послідовність даних переводиться в безрозмірне значення індексів ширини річних кілець. В мінливості індексів вплив зовнішніх умов максимально і процедури подальшого аналізу дозволяють виділити провідні чинники середовища і оцінити їх відносний внесок. В даному випадку індекс приросту - трансформоване значення ширини річних кілець, отримане шляхом ділення її на відповідне їй значення на згладженої кривої.

    На графіку (рис. 2) по осі X відкладено року, по осі У приріст або значення індексу.

    На графіку (рис. 3) по осі X відкладено року, по осі Узначенія індексів приросту.

    Отримані оцінки дозволяють виробляти реконструкцію кліматичних характеристик, основними з яких є температура повітря в різні сезони і за рік, кількість опадів в різні сезони і за рік, аномалії атмосферного тиску, повторюваність і інтенсивність посух, повторюваність заморозків протягом вегетаційного періоду і сильних морозів в зимовий час.

    Був проведений аналіз даних про вплив навколишнього середовища на формування річних кілець сосни, поперечні спили яких відібрані у верхній терасі долини річки Бия (п. Стан Бехті-світ, Алтайський край). В результаті отримані дані, які спільно з картографічною інформацією дозволяють пояснити нерівномірний зростання дерева на кордоні природних зон.

    -Приріст - »- згладжувати крива -о-Індекси приросту

    Мал. 2. Обчислення значень індексів приросту річних кілець дерев

    -Індекси приросту 1 Індекси приросту 2 - • -середнє

    Мал. 3. Обчислення середнього значення за індексами приросту річних кілець дерев

    ^ ^ Ф ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

    рік

    - Індекси приросту Кількість опадів

    Мал. 4. Зв'язок індексів приросту кедра сибірського і літніх опадів

    На рис. 4 представлені індекси приросту кедра сибірського з 1890 по 1990 рр., Отримані як середнє арифметичне за вибіркою з 23 зразків, відібраних п. Зоркальцева. Також показані зміни кількості літніх опадів (червень, липень) за даними метеостанції м Томська за цей же період часу.

    Аналіз наведених даних дозволяє судити про вплив кількості опадів на радіальний приріст деревної маси. Високі значення індексів приросту спостерігаються при великій кількості опадів.

    висновки

    1. Розроблено алгоритм двовимірного аналізу зображень дисків дерев, що включає обчислення напрямки і середньоквадратичної ширини області максимального приросту годіч-

    них кілець дерев і дозволяє відновлювати функцію зростання в межах вегетаційного періоду.

    2. Розроблено алгоритм обчислення значень індексів приросту ширини річних кілець дерев.

    3. Проведено аналіз даних про вплив навколишнього середовища на формування річних кілець сосни. Отримано результати, які спільно з картографічною інформацією дозволяють пояснити нерівномірний зростання дерева на кордоні природних зон.

    4. Проведено аналіз індексів приросту кедра сибірського і відповідної кількості літніх опадів за даними метеостанції м Томська.

    Надійшла 29.06.2011 р.

    УДК 004.925.8: 616.441-002

    ВИКОРИСТАННЯ ФАЗОВОГО ВІДОБРАЖЕННЯ ЕЕГ ДЛЯ КОНТРОЛЮ СТАНУ ЗДОРОВ'Я ПАЦІЄНТІВ З тиреопатології

    В.А. Кочегура, Л.І. Константинова, В.В. Марченко

    Томський політехнічний університет E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Розглянуто можливість апроксимації фазового відображення електроенцефалограм еліпсом. Показана залежність параметрів аппроксимирующего еліпса від форми нозології пацієнтів. Вперше запропоновано використовувати фазовий відображення електроенцефалограми для контролю стану здоров'я пацієнтів із захворюваннями щитовидної залози.

    Ключові слова:

    Аналіз, фазовий портрет, аппроксимирующий еліпс, критерій Вілкоксона.

    Key words:

    Analysis, phase portrait, enclosing ellipse, Wilcoxon criteria.

    Вступ

    В процесі реабілітаційної терапії пацієнтів із захворюванням щитовидної залози необхідний оперативний контроль над станом їх здоров'я. У зв'язку з цим виникає завдання вибору показників організму, які могли б дати потрібну інформацію про стан пацієнта і в той же час були б доступні для оперативного вимірювання і обробки. Очевидно, що гормональний і хімічний аналіз крові, не дивлячись на його інформативність, вкрай важко використовувати для оперативного контролю в силу того, що даний метод є інвазивним і відносно високо витратним, як з точки зору часу, так і фінансів.

    З фізіології [1] відомо, що гіпоталамус, гіпофіз і щитовидна залоза утворюють унікальну саморегулюючу систему, яка функціонує за принципом зворотного зв'язку. Гормони щитовидної залози регулюють практично всі

    види обміну речовин в організмі, їх недолік або надлишок позначається на всіх процесах життєдіяльності, так як вплив відбувається на клітинному і навіть на молекулярному рівні. Діяльність гіпоталамуса залежить також від вищих відділів центральної нервової системи -подкоркових ядер, мозочка і кори великих півкуль, з якими гіпоталамус пов'язаний як прямими нервовими шляхами, так і за посередництвом ретикулярної формації стовбура.

    З огляду на описану вище взаємозв'язок, в даній роботі обґрунтовується можливість використання фазового відображення електроенцефалограм (ЕЕГ) пацієнтів для контролю стану їх здоров'я в процесі реабілітаційної терапії.

    Метод фазових траєкторій відображає загальні якісні характеристики поведінки динамічних систем в часі і не вимагає стаціонарності досліджуваного сигналу, як традиційні методи


    Ключові слова: дендрохронология / деревні спили / річні кільця дерев / Dendrochronology / Tree stem disk / Tree-rings

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити