Особенности спектрального отображения лиственницы в осенний период на материалах съемки Sentinel-2

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.

1. Алексеев 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.

2. 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.

3. Бабашкин Н.М., Кадничанский С.А., Нехин С.С. Топографическая аэросъемка в России // Геоматика. 2016. № 1 (30). С. 30–36.

4. Берлина Н.Г., Зануздаева Н.В. Календарь природы Лапландского биосферного заповедника // Матер. Междунар. науч.-практич. конференции. УрГПУ, Екатеринбург, 2015. С. 88–100.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. Sentinel Hub. EO Browser. URL: https://www.sentinel-hub.com (дата обращения: 16.10.2023).

18. 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.

19. 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.