8 Terrengformvariasjon
Terrengformvariasjon omfatter variasjon i terrengets overflateformer, for eksempel høydeforskjellen innenfor et område, terrenghelning og eksponeringsretning.
Variasjonen i terrengform kan beskrives ved hjelp av fem kontinuerlige variabler, som hver har til hensikt å beskrive bunnen eller markas overflateform innenfor et område. Terrengformvariablene blir oftest brukt i beskrivelsen på landskapsnivå, og sjeldnere på natursystem-nivå. Variablene blir normalt ikke registrert i felt, men beregnet på grunnlag av digitale høydedata. De angis på kontinuerlig måleskala eller som indekser.
Utgangspunktet for å beskrive terrengformvariasjon er en (digital) høydemodell, det vil si informasjon om sammenhengene mellom geografisk posisjon og høyde over havet. Kvaliteten på høydemodellen avgjør hvor presist terrengformvariasjonen kan beskrives og avhenger av den romlige oppløsningen, det vil si avstanden i xy-planet mellom punktene vi har opplysninger om høyde for, samt høydeangivelsenes presisjon.
8RR Relativt relieff, 8TH Terrenghelning og 8ER Eksponeringsretning er basale terrengformvariabler (geomorfometriske variabler), mens 8TP Terrengposisjon og 8TU Terrenguro er indekser som beskriver terrengformen omkring et fokuspunkt, innenfor ett målenabolag. Disse blir betegnet ‘terrengformvariabler av punkt-målenabolagstypen’, og bruker enkeltindeksverdiene for alle punkter innenfor området man ønsker å si noe om, til å karakterisere området ved hjelp av en avledet indeks (middelverdien, maksimumsverdien e.l. for enkeltindeksverdiene). Med målenabolag menes ‘størrelsen på området (rundt et gitt punkt) som benyttes til å angi relativt relieff og andre terrengformvariabler’.
Terrengformvariabler av punkt-målenabolagstypen kan i prinsippet måles med hvilken romlig oppløsning som helst. For mange anvendte formål kan det være 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 (8TP), det vil si hvordan fokuspunktet er plassert i forhold til terrenget omkring, som i NiN angis ved bruk av topographic position index (TPI). 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 når hele målenabolaget ligger nedi dalen, og negativ TPI i forhold til et målenabolag som også omfatter dalsidene. Terrengformvariabler av punkt-målenabolagstypen som inngår i beskrivelsessystemet for variasjon på natursystemnivået i NiN, er ikke eksplisitt koblet til et bestemt målenabolag, men valg av målenabolag må gjøres på grunnlag av egenskaper ved den digitale høydemodellen, utstrekningen på de arealenhetene som skal karakteriseres og formålet med å beskrive terrengformen.
For et gitt målenabolag er det oppløsningen på den digitale høydemodellen som bestemmer presisjonen på de terrengformvariabelverdiene som beregnes. Digitale høydemodeller lages ved at høydekurver på kart, en såkalt vektorbasert landskapsmodell, konverteres til en punkthøydemodell (rastermodell) som består av interpolerte 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, og ved analyser av terrengform må man ta i betraktning at den digitale punkthøydemodellen ikke gir presis informasjon om de fineste detaljer i høydevariasjonen. 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.
Det finnes teknologi for utvikling av nye og langt mer presise høydemodeller, med langt bedre romlig oppløsning enn de landsdekkende høydemodellene for Norge som er tilgjengelige i dag. 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. ALS er først og fremst tatt i bruk til skogbruksplanlegging, men datadekningen er i kraftig bedring. Mulighetene er store for at det i løpet av få år er foretatt landsdekkende innsamling av ALS-data. Til sjøs har økende bruk av multistråle-ekkolodd revolusjonert målinger av havdybde. Det er nå realistisk håp om at vesentlig forbedrete høydemodeller for Norge, både land- og havområdene, er tilgjengelig i løpet av få år.
I tillegg til de fem terrengformvariablene som foreløpig er definert, er det behov for en ikke-ordnet faktorvariabel for terrengformkategorier, beskrevet med definerte, beskrivende termer som ‘flate’, ‘konveks liside’, ‘dalbunn’, ’rygg’ osv. For å tilfredsstille NiN-krav til presisjon, etterprøvbarhet og hensiktsmessighet kreves grundig vurdering av relevant romlig skala, detaljeringsgrad (antall kategorier) og definisjoner.
Terrengform beskrives her ved bruk av enkeltvariabler, som hver har til hensikt å beskrive bunnen eller markas overflateform innenfor et område, typisk en arealenhet. Terrengformvariabler kan i prinsippet benyttes for å beskrive terrengform på alle romlige skalaer, blir i praksis lite benyttet til beskrivelse av natursystem-arealenheter, men er helt sentrale når landskapstypevariasjon skal beskrives. De er likevel, for fullstendighetens skyld, også inkludert her. Variabler som beskriver arealenheters utstrekning (størrelse, overflateareal etc.), som ble inkludert i terrengformvariasjon i NiN versjon 1, blir i NiN versjon 2 oppfattet som romlig strukturvariasjon.
Utgangspunktet for å beskrive terrengformvariasjon er en (digital) høydemodell, det vil si informasjon om sammenheng mellom geografisk posisjon og høyde over havet. Kvaliteten på høydemodellen (den romlige oppløsningen, det vil si avstanden i xy-planet mellom punktene vi har opplysninger om høyde for, og høydeangivelsenes presisjon) bestemmer hvor presist terrengformvariasjonen kan beskrives.
Relativt relieff (8RR), det vil si høydeforskjellen innenfor et område, terrenghelning (8TH) og eksponeringsretning (8ER), er basale terrengformvariabler. I tillegg kommer en lang rekke indekser som beskriver terrengformen omkring et fokuspunkt, innenfor ett målenabolag (disse blir betegnet ‘terrengformvariabler av punkt-målenabolagstypen’), og som bruker enkeltindeksverdiene for alle punkter innenfor området man ønsker å si noe om til å karakterisere området ved hjelp av en avledet indeks (middelverdien, maksimumsverdien el.l. for enkeltindeksverdiene). Med målenabolag menes ‘størrelsen på området (rundt et gitt punkt) som benyttes til å angi relativt relieff og andre terrengformvariabler (geomorfometriske variabler)’.
Terrengformvariabler av punkt-målenabolagstypen kan i prinsippet måles med hvilken romlig oppløsning som helst. For mange anvendte formål kan det være 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 (8TP), det vil si hvordan fokuspunktet er plassert i forhold til terrenget omkring, som i NiN angis ved bruk av topographic position index (TPI; Jenness 2006). 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 når hele målenabolaget ligger nedi dalen og negativ TPI i forhold til et målenabolag som også omfatter dalsidene. Terrengformvariabler av punkt-målenabolagstypen som inngår i beskrivelsessystemet for variasjon på natursystemnivået i NiN er ikke eksplisitt koblet til et bestemt målenabolag, men valg av målenabolag må gjøres på grunnlag av egenskaper ved den digitale høydemodellen, utstrekningen på de arealenhetene som skal karakteriseres og formålet med å beskrive terrengformen.
For et gitt målenabolag er det oppløsningen på den digitale høydemodellen som bestemmer presisjonen på de terrengformvariabelverdiene 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 98 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 terrengform ta i betraktning at den digitale punkthøydemodellen ikke gir presis informasjon om de fineste detaljer i høydevariasjonen. 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 i dag, 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. ALS er først og fremst tatt i bruk til skogbruksplanlegging, men datadekningen er i kraftig bedring. Mulighetene er store for at det i løpet av få år er foretatt landsdekkende innsamling av ALSdata, Til sjøs har økende bruk av multistråle-ekkolodd revolusjonert målinger av havdybde. Det er nå realistisk håp om at vesentlig forbedrete høydemodeller for Norge (land- og havområdene) er tilgjengelig i løpet av få år.
Terrengformvariablene som inngår i beskrivelsessystemet i NiN versjon 2 skal fylle et reint beskrivende formål, og blir derfor bare summarisk beskrevet i tabellform (Tabell D8–1). Terrengform blir normalt ikke registrert i felt, men beregnet på grunnlag av data. Variablene blir derfor i utgangspunktet angitt på kontinuerlig måleskala (statistisk variabeltype K). Terrengformvariablene er kodet 8XX.
I tillegg til de fem terrengformvariablene som foreløpig er definert, er det behov for en ikke-ordnet faktorvariabel for terrengformkategorier, beskrevet med klarest mulig definerte, beskrivende termer som ‘flate’, ‘konveks liside’, ‘dalbunn’, ’rygg’ etc., slik som f.eks. variabelen ‘Litype’ (LIT) som benyttes i Landsskogtakseringen (se Anonym 2011, s. 97). For å tilfredsstille NiN-krav til presisjon, etterprøvbarhet og hensiktsmessighet kreves grundig gjennomtenking av relevant romlig skala, detaljeringsgrad (antall kategorier) og definisjoner. Utvikling av en slik variabel vil bli løpende vurdert i arbeidet med nye versjoner av NiN.