Terrengform

Terrengformvariasjon er et fundamentalt aspekt ved  landformvariasjon. Terrengform kan beskrives i ord (for eksempel at det er stor kontrast mellom en slake og vid typiske østlandsdal og en bratt og vill vestlandsdal), men som grunnlag for typeinndeling av landskap etter overflateform må terrengformvariasjon tallfestes i form av entydig definerte variabler (geomorfometriske variabler) som kan implementeres i et automatisk analyseprogram. En uttømmende landskapsanalyse krever at terrengformvariabelsettet beskriver alle viktige terrengegenskaper ved ethvert punkt (fokuspunkt) i terrenget. Én enkeltvariabel har en sentral rolle i inndelingen på landskapsnivået i NiN versjon 1, relativt relieff (høydevariasjonen innenfor et område). I tillegg inneholder den sammensatte terrengformvariabelen terrengform (TF) fire andre enkeltvariabler; helning, eksponeringsretning, terrenguro og terrengposisjon.

Terrengform (TF) omfatter variabler som er viktige både for typeinndeling og or naturbeskrivelse på naturtypenivået landskap. Enkeltvariabelen relativt relieff (TF–1) ligger til grunn for fordelingen av ’restlandskapet’ [med ’restlandskapet’ menes deler av jordoverflata som ikke plasseres i en av landskapshovedtypene strandflaten, kontinentalskråningen eller fjord- og dallandskap på grunnlag av overordnet landform] på to landskapshovedtyper, slettelandskap og ås- og fjelltopplandskap, og for den videre typeinndelingen av hver hovedtype. Utformingen av slettelandskap og ås- og fjelltopplandskap er resultatet av et stort mangfold av geologiske og landformdannende prosesser, og en kvantitativ analyse av terrengformvariasjon er sannsynligvis eneste farbare veg til en hensiktsmessig kategorisering og beskrivelse av variasjonen innenfor disse landskapshovedtypene.

Variabeltype: SK (sammensatt variabel som består av m kontinuerlige enkeltvariabler).

Variabelformel: 5K (5 kontinuerlige variabler).

Definisjoner av de fem enkeltvariablene som utgjør den sammensatte terrengformvariabelen terrengform (TF) er gitt i Tabell 1.

De fem enkeltvariablene som utgjør den sammensatte terrengformvariabelen terrengform (TF) er skjønnsmessig plukket ut blant et stort mangfold av indekser og variabler som nyttes til å beskrive terrengformen omkring et fokuspunkt. Variabelen relativt relieff (TF–1) er en hjørnestein i  inndelingen på landskapsnivået i NiN versjon 1 (Fig. 1), de øvrige fire variablene utgjør et tentativt utvalg av variabler som sammen med relativt relieff (TF–1) skal kunne gi grunnlag for en uttømmende deskriptiv landskapsanalyse. Som ledd i arbeidet med NiN versjon 2.0 bør det rammeverket som terrengformvariabelen terrengform (TF) representerer, testes ut ved praktisk landskapsanalyse i ulike deler av Norge Det er ikke usannsynlig at en slik praktisk test vil avdekke at noen av de fem variablene bør byttes ut eller at andre variabler bør legges til.

Av enkeltvariablene innenfor terrengform (TF) er relativt relieff (TF–1), helning (TF–2) og eksponeringsretning (TF–3) enkle indekser som avledes direkte fra en digital høydemodell. Indeksen for terrengposisjon (TF–5) er også relativt enkel, mens terrenguro er vanskeligere å tallfeste. De fleste indekser for terrenguro som er i bruk blander sammen terrenguro og helning, fordi de ikke ’korrigerer for’ terrengets store former. Som indikator for terrenguro (TF–4) i NiN versjon 1 benyttes vector ruggedness index (VRI; Hobson 1972, Sappington et al. 2007), som ikke er belemret med dette problemet.

De fleste terrengformvariabler kan i prinsippet måles med hvilken romlig oppløsning som helst. For mange anvendte formål er det derfor aktuelt å måle terrengform omkring et fokuspunkt i forhold til ulike målenabolag, slik at variasjon på flere skalaer fanges opp. Et eksempel er angivelse av terrengposisjon (TF–5), det vil si hvordan fokuspunktet er plassert i forhold til terrenget omkring, som i NiN versjon 1 angis ved bruk av topographic position index (TPI; Jenness 2006; se også Tabell 1). TPI er differansen mellom fokuspunktets høyde og gjennomsnittshøyden i et målenabolag med fokuspunktet i sentrum. Et punkt som ligger på en liten forhøyning i bunnen av en dyp dal vil ha positiv TPI på en så fin skala at hele målenabolaget ligger nedi dalen og negativ TPI på en grovere skala, det vil si i forhold til et målenabolag som også omfatter dalsidene. I NiN er terrengformvariasjon tematisk koblet til landskapsanalyse, det vil si analyse av jordoverflateegenskaper på landskapsnivået. Som standard arealenhet for analyser på landskapsnivå i NiN er 1 km² valgt (Artikkel 1: E4b punkt 1). Det innebærer at 1 km², som er mye brukt i landskapsanalyser og som også i pilottester har vist seg som en praktisk anvendbar oppløsning, er standard målenabolag for enkeltvariablene i den sammensatte variabelen terrengform (TF) i grunnvesjonen av NiN versjon 1 ((Artikkel 1: E4b). Dette valget er praktisk og pragmatisk motivert, og har ingen sterk teoretisk forankring.

For et gitt målenabolag er det oppløsningen på den digitale høydemodellen som bestemme presisjonen på terrengformvariabelverdier som beregnes. Digitale høydemodeller lages ved at høydekurver på kart (en såkalt vektorbasert landskapsmodell) konverteres til en punkthøydemodell (rastermodell) som består av interpolerte (beregnete) høydeverdier for punkter i et rutenett med fast avstand mellom punktene (maskevidde).  Standardhøydemodellen for Norge er basert på kartserien i målestokk 1: 50 000 (N50), som har høydekurver (koter) med vertikal avstand (ekvidistanse) 20 m. Den har en horisontal oppløsning på 25 m, det vil si at det på grunnlag av høydekurvene i N50 er beregnet en verdi for høyde over havet for hvert eneste punkt i et rutenett med maskevidde 25 meter. Økonomisk kartverk (N5), som dekker store deler av landet under skoggrensa og har ekvidistanse 5 meter, kan i prinsippet også brukes til å lage en høydemodell, men dette er ikke gjort i stort omfang. En digital høydemodell kan aldri bli mer nøyaktig enn grunnlagsdataene den er basert på. Akkurat som turgåeren vet at topografiske kart med 20 m ekvidistanse ikke viser terrengvariasjoner mellom koteavstanden (og at koller som hever seg 19 m over omgivelsene derfor kan mangle på kartet), må den som analyserer landskap ta i betraktning at den digitale punkthøydemodellen ikke gir presis informasjon om finere detaljer i høydevariasjon. Den tilsvarende punktdybdemodellen for norske kystfarvann har horisontal oppløsning på 50 m. Også denne er avledet fra koter, og dens presisjon er derfor bestemt av hvor presise grunnlagsdataene er.

Teknologien for utvikling av nye og langt mer presise høydemodeller (med langt bedre romlig oppløsning) enn de landsdekkende høydemodellene for Norge som er tilgjengelige idag, finnes. Nye teknikker for detaljert høyde- og dybdemåling er tatt i bruk, for eksempel laserscanning fra fly (ALS, airborne laser scanning, også kalt LiDAR), som gjør det mulig å samle inn høydedata for store arealer med horisontal oppløsning ned til centimetere. Foreløpig er ALS først og fremst tatt i bruk til skogbruksplanlegging, og datadekningen er spredt. Det er ennå ikke fattet vedtak om landsdekkende innsamling av ALS-data, men behovet for gode høydemodeller er sterkt økende. Det er derfor sannsynlig at nye og vesentlig forbedrete høydemodeller for Norge (land- og havområdene) er tilgjengelig i løpet av få år. Til sjøs har økende bruk av multistråleekkolodd revolusjonert målinger av havdybde.

Operasjonaliseringen av enkeltvariablene som inngår i den sammensatte terrengformvariabelen terrengform (TF)  i NiN versjon 1 tar utgangspunkt i at de fullstendig arealdekkende høyde- og dybdemodellene som er tilgjengelig i 2009 er relativt grove, at beregning av indeksverdier for millioner av punkter er tidkrevende (også i den moderne datamaskinens tidsalder) og, ikke minst, at det ikke er grunn til større presisjon enn den som resulterer i en signifikant forbedret landskapsbeskrivelse. Relativt relieff (TF–1) og andre terrengformvariabler måles derfor i et naboskap rundt hvert enkelt fokuspunkt (piksel) som består av punkter (enkeltverdier eller gjennomsnittsvedier for ruter som er 100 × 100 m) i et rutenett med maskevidde 100 m (et punkt for hver 100. m i vest-øst- og sør-nord-gående retning). I landskap dominert av små terrengformer kan beregnete verdier for relativt relieff (TF–1) variere i et ’oppstykket mønster’ med hurtige skifter mellom verdier over og under valgte grenseverdier. Landskapsanalyse (inkludert landskapstypeinndeling) som har til hensikt å beskrive landskapets hovedsakelige karakter forutsetter derfor også en generalisering av relativt relieff (TF–1) til landskapsskala. Den operasjonelle definisjonen av i hovedsak i NiN versjon 1 er basert på et filter som ’legges over’ de rå verdiene for relativt relieff (TF–1). Med ’filtrert verdi for relativt relieff’ menes medianverdien (den midtre verdien i en rekke tall ordnet etter stigende verdi) innenfor et naboskap på 5 × 5 piksler (det vil si innenfor 500 × 500 m). Bruk av medianverdien sørger for at ’filtrert verdi for relativt relieff’ er representativt for flertallet av pikslene i naboskapet (det vil si 13 eller flere av til sammen 25 piksler).

Økende tilgang på høyoppløselige data gir mulighet for mer avanserte analyser, og variablene og metodene for landskapsanalyse som er implementert i NiN versjon 1 må derfor vurderes løpende.

Enkeltvariablene som inngår i terrengform (TF) er tilpasset beskrivelse av landformer på skalaer i størrelsesorden 1–100 km (10³–10⁵ m).