ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2025.253.6-21isplta-500Research ArticleЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВОFORESTRYОсобенности спектрального отображения лиственницы в осенний период на материалах съемки Sentinel-2Features of the spectral display of larch in the autumn period on the materials of the Sentinel-2 surveyhttps://orcid.org/0000-0002-1655-7212БогдановА. П.BogdanovA. P.

БОГДАНОВ Александр Петрович – старший научный сотрудник; доцент кафедры лесоводства и лесоустройства, кандидат сельскохозяйственных наук

163062, ул. Никитова, д. 13, г. Архангельск

Researcher ID: N-6286-2019

BOGDANOV Alexandr P. – PhD (Agriculture), Senior Researcher; Associate Professor

163062, Nikitova str. 13. Arkhangelsk

Researcher ID: N-6286-2019

a.p.bogdanov@sevniilh-arh.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3524-4665ИльинцевА. С.IlyintsevA. S.

ИЛЬИНЦЕВ Алексей Сергеевич – старший научный сотрудник; доцент кафедры лесоводства и лесоустройства, кандидат сельскохозяйственных наук

163062, ул. Никитова, д. 13, г. Архангельск

Researcher ID: N-6286-2019

ILYINTSEV Aleksey S. – PhD (Agriculture), Senior Researcher; Associate Professor

163062, Nikitova str. 13. Arkhangelsk

Researcher ID: N-6286-2019

a.ilintsev@narfu.ruСеверный научно-исследовательский институт лесного хозяйства; Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияNorthern Research Institute of Forestry; Northern (Arctic) Federal University named after M.V. LomonosovRussian Federation2025230620250253621Copyright © Богданов А.П., Ильинцев А.С., 20252025Богданов А.П., Ильинцев А.С.Bogdanov A.P., Ilyintsev A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/500

Исследование посвящено выявлению особенностей спектрального отображения древостоев с участием и преобладанием лиственницы в осенний период на материалах съемки Sentinel-2. Для изучения отображения древостоев с участием и преобладанием лиственницы использован диапазон съемки от 650,0 нм до 680,0 нм, соответствующий каналу B4 Sentinel-2. В качестве критерия выбора даты съемки использованы фенологические особенности лиственницы и сопутствующих лиственных пород на исследуемой территории. Для проведения полевых работ подобрана территория с участием и преобладанием лиственницы в 76 и 92 кварталах Кепинского участкового лесничества Архангельского лесничества. Для оценки древостоя выбран метод таксации круговыми площадками постоянного радиуса (КППР). Географическая привязка центров КППР осуществлялась с помощью GPS-навигатора Garmin 62. Для целей исследования заложена 71 КППР. Для картографирования крон лиственниц на КППР использовалась съемка в октябре 2022 г. с беспилотного воздушного судна. Для оценки точности аналитического выделения лиственницы по материалам детальной съемки использованы материалы полевого обследования. Фенологические особенности лиственницы позволяют выделить указанную породу на материалах детальной съемки с точностью свыше 90%. Выявлена линейная связь увеличения спектральной яркости КППР на космическом снимке Sentinel-2 с увеличением доли лиственницы. Проведенный комплекс работ, включающий полевые работы, определение на детальной съемке отдельных крон лиственницы и анализ их отображения на космоснимке, может применяться при решении задач по определению ареала распространения лиственницы в Архангельской области и на Европейском Севере. Результаты исследования будут способствовать развитию методов автоматизированного дешифрирования.

The study is devoted to revealing the peculiarities of spectral mapping of stands with participation and predominance of larch in the autumn period on the materials of Sentinel-2 imagery. The imaging range from 650.0 nm to 680.0 nm, corresponding to Sentinel-2 channel B4, was used to study the mapping of stands with larch participation and predominance. Phenological peculiarities of larch and associated hardwoods in the study area were used as a criterion for selecting the survey date. For field work, an area with larch participation and predominance was selected in the territory of 76 and 92 quarters of the Kepinsky district forestry of Arkhangelskoye lesnichestvo. For stand assessment, the method of constant radius circular plots (CRCP) was chosen. Geographical reference of the circular plots centers was carried out using a Garmin 62 GPS navigator. For the purposes of the study, 71 CRCPs were established. In October 2022 an unmanned aircraft survey was used to map larch crowns in the circular plots. Field survey materials were used to assess the accuracy of analytical larch identification based on detailed survey data. Phenological peculiarities of larch make it possible to identify this species on the detailed imagery materials with an accuracy of over 90%. A linear relationship between the increase in the spectral brightness of CRCP on the Sentinel-2 satellite image and the increase in the larch share was revealed. The complex of works carried out, including field work, the determination of individual larch crowns on a detailed survey and the analysis of their display on a satellite image, can be used to solve problems of determining the distribution area of larch in the Arkhangelsk region and the European North. The results of the study will contribute to the development of automated decryption methods.

дешифрированиелиственницафенологияаэрокосмосъемкаSentinel-2беспилотный летательный аппаратinterpretationlarchphenologyaerial photographySentinel-2unmanned aerial vehicleReferencesАлексеев А.С., Черниховский Д.М. Выявление ранних стадий повреждения еловых древостоев короедом-типографом на основе совмещенного анализа материалов спутниковой съемки Sentinel-2b и наземных обследований // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2023. Вып. 246. С. 22–43. DOI: 10.21266/2079-4304.2023.246.22-43.Alekseev A.S., Chernikhovskii D.M. Identification of early stages of damage to spruce stands by bark beetle-typographer based on combined analysis of Sentinel-2B satellite survey materials and ground surveys. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, 2023, no. 246, pp. 22–43. DOI: 10.21266/2079-4304.2023.246.22-43. (In Russ.)Алешко Р.А., Шошина К.В., Березовский В.В., Васендина И.С., Воронцов Р.А., Десятова Т.О. Разработка методики определения объёмов лесоматериалов с использованием беспилотного воздушного судна // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20, № 4. С. 111–120. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-111-120.Aleshko R.A., Shoshina K.V., Berezovsky V.V., Vasendina I.S., Vorontsov R.A., Desyatova T.O. Development of a methodology to determine the volume of timber using an unmanned aerial vehicle. Current problems in remote sensing of the earth from space, 2023, vol. 20, no. 4, pp. 111–120. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-111-120. (In Russ.)Бабашкин Н.М., Кадничанский С.А., Нехин С.С. Топографическая аэросъемка в России // Геоматика. 2016. № 1 (30). С. 30–36.Babashkin N.M., Kadnichansky S.A., Nekhin S.S. Topographic aerial photography in Russia. Geomatics, 2016, no. 1 (30), pp. 30–36. (In Russ.)Берлина Н.Г., Зануздаева Н.В. Календарь природы Лапландского биосферного заповедника // Матер. Междунар. науч.-практич. конференции. УрГПУ, Екатеринбург, 2015. С. 88–100.Berlina N.G., Zanuzdayeva N.V. Nature calendar of the Lapland Biosphere Reserve. Materials of the International Scientific and Practical Conference, USPU, Yekaterinburg, 2015, pp. 88–100. (In Russ.)Богданов А.П., Третьяков С.В., Копейкин М.А. Разработка алгоритма дешифрования мультиспектральных спутниковых снимков среднего разрешения сцелью выделения древостоев лиственницы // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. 2023. № 3(72). С. 61– 71. DOI: 10.34655/bgsha.2023.72.3.007.Bogdanov A.P., Tretyakov S.V., Kopeikin M.A. Development of an algorithm for decrypting multispectral satellite images of medium resolution in order to isolate stands of larch. Bulletin of the Buryat State Agricultural Academy named after V.R. Filippov, 2023, no. 3(72), pp. 61–71. DOI: 10.34655/bgsha.2023.72.3.007. (In Russ.)Васина А.Л., Таланова Г.И. Анализ многолетних климатических и фенологических данных заповедника «Малая Сосьва» (Cеверное Зауралье): матер. Междунар. науч.-практич. конф. УрГПУ, Екатеринбург, 2015. С. 100–111.Grabska E., Hostert P., Pflugmacher D., Ostapowicz K. Forest Stand Species Mapping Using the Sentinel-2 Time Series. Remote Sens., 2019, vol. 11, no. 10, art. no. 1197. DOI: 10.3390/rs11101197.Жарко В.О., Барталев С.А. Оценка распознаваемости древесных пород леса на основе спутниковых данных о сезонных изменениях их спектральноотражательных характеристик // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11, №. 3. С. 159–170.Kishchenko I.T. The Effect of Climatic Factors on the Seasonal Development of Coniferous Forest-Forming Species in the Taiga Zone (Karelia). IVUZ. Lesnoy Zhurnal, 2020, no. 3, pp. 72–82. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-72-82 (In Russ.)Кищенко И.Т. Влияние климатических факторов на сезонное развитие хвойных лесообразующих видов в таежной зоне (Карелия) // ИВУЗ. Лесной журнал. 2020. № 3. С. 72–82. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-72-82.Kollert A., Bremer M., Löw M., Rutzinger M. Exploring the Potential of Land Surface Phenology and Seasonal Cloud Free Composites of One Year of Sentinel-2 Imagery for Tree Species Mapping in a Mountainous Region. Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinf., 2021, vol. 94, art. no. 102208. DOI: 10.1016/J.JAG.2020.102208.Наквасина Е.Н., Барабин А.И., Тихонов П.Р., Елисеев А.А. Лиственница на Архангельском Севере: биология, изменчивость, сохранение: монография. Архангельск: Арханг. гос. техн. ун-т, 2008. 216 с.Li X., Liu Z., Lin H., Wang G., Sun H., Long J., Zhang M. Estimating the Growing Stem Volume of Chinese Pine and Larch Plantations based on Fused Optical Data Using an Improved Variable Screening Method and Stacking Algorithm. Remote Sens., 2020, vol. 12, art. no. 871. DOI: 10.3390/rs12050871.Шошина К.В., Алешко Р.А., Березовский В.В., Васендина И.С., Шошин А.С., Гурьев А.Т. Тематическое дешифрирование аэроснимков лесных территорий на основе концептуального моделирования // Онтология проектирования. 2023. Т. 13, № 3(49). С. 437–454. DOI: 10.18287/2223-9537-2023-13-3-437-454.Monteiro A.T., Rosa S., Andreone F., Ndriantsoa S., Rakotonanahary T., Dawson J., Rabemananjara F.C.E., Rabibisoa N.H.C., Lucas R., Crottini A. Anthropogenic landscape change and amphibian diversity in tropical montane biodiversity hotspots: insights from satellite remote sensing in the Madagascar highlands. Environ. Dev. Sustain., 2023, vol. 27, pp. 7219–7242. DOI: 10.1007/s10668-023-04187-9.Grabska E., Hostert P., Pflugmacher D., Ostapowicz K. Forest Stand Species Mapping Using the Sentinel-2 Time Series // Remote Sens. 2019. Vol. 11, no. 10. Art. no. 1197. DOI: 10.3390/rs11101197.Nakvasina E.N., Barabin A.I., Tikhonov P.R., Eliseev A.A. Larch in the Arkhangelsk North: biology, variability, conservation. Arkhangelsk: Arkh. STU, 2008. 216 p. (In Russ.)Kollert A., Bremer M., Löw M., Rutzinger M. Exploring the Potential of Land Surface Phenology and Seasonal Cloud Free Composites of One Year of Sentinel-2 Imagery for Tree Species Mapping in a Mountainous Region // Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinf. 2021. Vol. 94. Art. no. 102208. DOI: 10.1016/J.JAG.2020.102208.Punalekar S.M., Planque C., Lucas R.M., Evans D., Correia V., Owers C.J., Poslajko P., Bunting P., Chognard S. National scale mapping of larch plantations for Wales using the Sentinel-2 data archive. Forest Ecology and Management, 2021, vol. 501, art. no. 119679. DOI: 10.1016/j.foreco.2021.119679.Li X., Liu Z., Lin H., Wang G., Sun H., Long J., Zhang M. Estimating the Growing Stem Volume of Chinese Pine and Larch Plantations based on Fused Optical Data Using an Improved Variable Screening Method and Stacking Algorithm // Remote Sens. 2020. Vol. 12. Art. no. 871. DOI: 10.3390/rs12050871.Rees W.G., Tomaney J., Tutubalina O., Zharko V., Bartalev S. Estimation of Boreal Forest Growing Stock Volume in Russia from Sentinel-2 MSI and Land Cover Classification. Remote Sens., 2021, vol. 13, art. no. 4483. DOI: 10.3390/rs13214483.Monteiro A.T., Rosa S., Andreone F., Ndriantsoa S., Rakotonanahary T., Dawson J., Rabemananjara F.C.E., Rabibisoa N.H.C., Lucas R., Crottini A. Anthropogenic landscape change and amphibian diversity in tropical montane biodiversity hotspots: insights from satellite remote sensing in the Madagascar highlands // Environ. Dev. Sustain. 2023. Vol. 27. P. 7219–7242. DOI: 10.1007/s10668-023-04187-9.Sentinel Hub. EO Browser. URL: https://www.sentinel-hub.com. (accessed October 16, 2023).Punalekar S.M., Planque C., Lucas R.M., Evans D., Correia V., Owers C.J., Poslajko P., Bunting P., Chognard S. National scale mapping of larch plantations for Wales using the Sentinel-2 data archive // Forest Ecology and Management. 2021. Vol. 501. Art. no. 119679. DOI: 10.1016/j.foreco.2021.119679.Shen Y., Zhang X., Wang W., Nemani R., Ye Y., Wang J. Fusing Geostationary Satellite Observations with Harmonized Landsat-8 and Sentinel-2 Time Series for Monitoring Field-Scale Land Surface Phenology. Remote Sens., 2021, vol. 13, art. no. 4465. DOI: 10.3390/rs13214465.Rees W.G., Tomaney J., Tutubalina O., Zharko V., Bartalev S. Estimation of Boreal Forest Growing Stock Volume in Russia from Sentinel-2 MSI and Land Cover Classification // Remote Sens. 2021. Vol. 13. Art. no. 4483. DOI: 10.3390/rs13214483.Shoshina K.V., Aleshko R.A., Berezovsky V.V., Vasendina I.S., Shoshin A.S., Guryev A.T. Thematic interpretation of aerial photographs of forest areas based on conceptual modeling. Onthology of designing, 2023, vol. 13, no. 3, pp. 437–454. DOI: 10.18287/2223-9537-2023-13-3-437-454. (In Russ.)Sentinel Hub. EO Browser. URL: https://www.sentinel-hub.com (дата обращения: 16.10.2023).Vasina A.L., Talanova G.I. Analysis of long-term climatic and phenological data of the reserve «Malaya Sosva» (Northern Trans-Urals). Materials of the International scientific and practical conference, USPU, Yekaterinburg, 2015, pp. 100–111 (In Russ.)Shen Y., Zhang X., Wang W., Nemani R., Ye Y., Wang J. Fusing Geostationary Satellite Observations with Harmonized Landsat-8 and Sentinel-2 Time Series for Monitoring Field-Scale Land Surface Phenology // Remote Sens. 2021. Vol. 13. Art. no. 4465. DOI: 10.3390/rs13214465.Yu T., Pang Y., Liang X.J., Jia W., Bai Y., Fan Y.L., Chen D.S., Liu X.Z., Deng G., Li C.G., Sun X.N., Zhang Z.D., Jia W.W., Zhao Z.H., Wang X. China’s larch stock volume estimation using Sentinel-2 and LiDAR data. Geo-Spatial Inf. Sci., 2023, vol. 26, iss. 3, pp. 392–405. DOI: 10.1080/10095020.2022.2105754.Yu T., Pang Y., Liang X.J., Jia W., Bai Y., Fan Y.L., Chen D.S., Liu X.Z., Deng G., Li C.G., Sun X.N., Zhang Z.D., Jia W.W., Zhao Z.H., Wang X. China’s larch stock volume estimation using Sentinel-2 and LiDAR data // Geo-Spatial Inf. Sci. 2023. Vol. 26, iss. 3. P. 392–405. DOI: 10.1080/10095020.2022.2105754.Zharko V.O., Bartalev S.A. Assessment of tree species recognition based on satellite data on seasonal changes in their spectral reflectance characteristics. Current problems in remote sensing of the earth from space, 2014, vol. 11, no. 3, pp. 159–170 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.