Teoria grafów w analizie struktury przestrzennej krajobrazu: opracowanie nowego narzędzia analitycznego GraphScape, zdefiniowanie nowej rodziny grafowych metryk konfiguracji oraz modele przemieszczania się substancji i organizmów w krajobrazie

Cel prowadzonych badań/hipoteza badawcza

A. Opracowanie nowego narzędzia badawczego - programu komputerowego GraphScape, umożliwiającego: (a) badanie formalnej struktury grafu reprezentującego model krajobrazu, (b) obliczanie licznych wskaźników konfiguracji krajobrazu i łączności w krajobrazie.B. Zdefiniowanie nowej rodziny metryk konfiguracji, bazujących na strukturze grafowej i scharakteryzowanie ich znaczenia ekologicznego.C. Analiza porównawcza różnych modeli (wyrażonych za pomocą odpowiednich wskaźników), określających mobilność substancji i organizmów w krajobrazie.

Powyższe cele są konsekwencją przyjęcia kilku hipotez badawczych:

1. formalna struktura przylegania może być traktowana jako przybliżenie przestrzennych modeli funkcjonowania populacji,
2. poszczególne typy struktury przestrzenne są powtarzalne w różnych typach krajobrazu,
3. istnieje związek między poziomem presji ludzkiej i typami grafów reprezentujących krajobraz,
4. ze względu na swoje położenie w obrębie grafu niektóre węzły są ważniejsze niż inne z punktu widzenia możliwości łączności i przepuszczalności w krajobrazie,
5. rola i hierarchia węzłów i ścieżek zależy od przyjętego modelu i zastosowanych wskaźników.

Wpływ spodziewanych rezultatów na rozwój nauki, cywilizacji i społeczeństwa

Realizacja projektu wypełni lukę pomiędzy klasycznymi metodami opisu konfiguracji przestrzennej, bazującymi na wskaźnikach płatów i metodami ukierunkowanymi na łączność funkcjonalną w obrębie krajobrazu. Wyniki powinny spełnić następujące kryteria: (a) uwzględnienie konfiguracji przestrzennej płatów, korytarzy i tła jako głównych elementów strukturalnych krajobrazu; (b) uwzględnienie interakcji i przepływów między elementami i (c) bezpośrednie porównanie obu charakterystyk dla dowolnego krajobrazu w dowolnej skali.

Oryginalne, nowatorskie wyniki projektu obejmą:

• nowe, wszechstronne narzędzie badawcze (program GraphScape), bazujące na pełnej topologicznej macierzy przylegania, wygenerowanej z wektorowej (nie rastrowej) mapy krajobrazu i bardziej niż obecnie funkcjonujące programy użyteczny do rozwiązywania teoretycznych i praktycznych zagadnień na polu ekologii krajobrazu i ochrony przyrody,
• dodatkowe, nowe grafowe wskaźniki krajobrazowe,
• nową wiedzę na temat powiązań między wskaźnikami z różnych grup tematycznych.