Сравнительный анализ сохранности водораздельных государственных защитных лесных полос Волгоградской области по данным Sentinel-2 NDVI и информационных продуктов типов земного покрова

DOI: 10.35595/2414-9179-2022-1-28-458-470

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторе

А.А. Выприцкий

Федеральный научный центр агроэкологии комплексных мелиораций и защитного лесоразведения РАН,
пр. Университетский, 97, 400062, Волгоград, Россия;
E-mail: vyprickiy-a@vfanc.ru

Аннотация

В данной работе был проведен анализ сохранности водораздельных государственных защитных лесных полос (ГЗЛП) на территории Волгоградской области. Анализировались три защитные полосы: «Каменск–Пенза», «Камышин–Волгоград», «Волгоград–Черкесск». Были использованные данные дистанционного зондирования земли (ДЗЗ) со спутника Sentinel-2 пространственного разрешения 10 метров и сравнение полученных данных с альтернативными источниками в открытом доступе по состоянию лесного покрытия территории: GlobalLandCover30 (GLC30), ESRI, Global Forest Change (GFC). Картографирование объекта исследований проводилось в геоинформационной системе QGIS, причиной выбора является бесплатный характер использования и наличие разносторонних модулей для работы с данными дистанционного зондирования Земли. С помощью RGB-изображений Sentinel-2 A-B и публичной кадастровой карты было проведено картографирование проектной площади государственных защитных лесных полос, после выполнялась классификация лесного полога с помощью нормализованного вегетационного индекса NDVI на август-сентябрь. Рассчитаны площади участков лесных полос, расположенных на различных почвообразующих породах на основе почвенной карты Волгоградской области 1984 г. М 1:400 000. Изученные ГЗЛП занимают площадь 13 094,1 га 9 лесничеств Волгоградской области. Определена сохранность ГЗЛП: отношение фактически занятой лесными насаждениями площади к проектной площади лесной полосы на основе классификации индексных изображений NDVI и информационных продуктов типов земного покрова и проективного покрытия леса. Так же подготовлены данные о сохранности государственных защитных лесных полос на территории Волгоградской области на основе официальной статистики. Проведено сравнение четырех источников данных открытого доступа по покрытию лесными насаждениями государственных лесных полос. Полученные результаты послужат основой для дальнейшей оценки причин деградации ГЗЛП, в том числе натурных исследований на участках без лесного покрова, выявленных с помощью указанных выше методов.

Ключ. слова

дистанционное зондирование земли, геоинформационные системы, геоинформационное картографирование, государственные защитные лесные полосы

Список литературы

  1. Антонов С.А. Анализ пространственного положения защитных лесных насаждений на основе геоинформационных технологий и данных дистанционного зондирования земли. ИнтерКарто. ИнтерГИС, 2020. Т. 26. № 2. С. 408–420. DOI: 10.35595/2414-9179-2020-2-26-408-420.
  2. Балашов И.В., Кашницкий А.В., Барталев С.А., Барталев С.С., Бурцев М.А., Ворушилов И.И., Егоров В.А., Жарко В.О., Кобец Д.А., Константинова А.М., Лупян Е.А., Сайгин И.А., Сенько К.С., Стыценко Ф.В., Сычугов И.Г., Хвостиков С.А., Ховратович Т.С. Информационная система комплексного мониторинга лесов и охотничьих угодий России ВЕГА-Лес. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2020. Т. 17. № 4. С. 73–88. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-4-73-88.
  3. Барабанов А.Т., Панов В.И. Преобразование гидрологического режима агроландшафтов защитными лесными насаждениями. Живые и биокосные системы, 2016. № 16. С. 67–74.
  4. Волосюк А.И., Топаз А.А. Обработка данных ДЗЗ в программном пакете SNAP ESA. ГИС-технологии в науках о Земле: материалы респ. науч.-практ. Семинара студентов и молодых ученых, 2018. С. 160–162.
  5. Выприцкий А.А. Электронное картографирование государственных защитных лесных полос в Волгоградской области. Грани познания, 2021. № 3 (74). С. 9–14.
  6. Жарко В.О., Барталев С.А., Егоров В.А. Исследование возможностей оценки запасов древесины в лесах Приморского края по данным спутниковой системы Proba-V. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2018. Т. 15. № 1. С. 157–168. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-1-157-168.
  7. Засоба В.В., Чеплянский И.Я., Поповичев В.В. Семидесятилетний опыт создания государственных защитных лесных полос в степной зоне России. Живые и биокосные системы, 2019. № 27. С. 3.
  8. Кулик К.Н., Пугачева А.М. Лесомелиорация — основа создания устойчивых агроландшафтов в условиях недостаточного увлажнения. Лесотехнический журнал, 2016. Т. 6. № 3 (23). С. 29–40.
  9. Нарожняя А.Г., Чендев Ю.Г. Изучение современного экологического состояния лесных полос с использованием ГИС и ДДЗ. ИнтерКарто. ИнтерГИС, 2020. Т. 26. № 2. С. 54–65. DOI: 10.35595/2414-9179-2020-2-26-54-65.
  10. Рулев А.С., Кошелева О.Ю., Шинкаренко С.С. Оценка лесистости агроландшафтов Юга Приволжской возвышенности по данным NDVI. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование, 2016. № 4 (44). С. 32–39.
  11. Таранов Н.Н., Синельникова К.П. Анализ сохранности государственной лесной полосы Камышин — Волгоград, методами ретроспективы и ГИС технологий. Изучение, сохранение и восстановление естественных ландшафтов. Сборник Статей VII всероссийской с международным участием научно-практической конференции, 2017. С. 389–393.
  12. Терехин Э.А. Пространственный анализ особенностей формирования древесной растительности на залежах лесостепи Центрального Черноземья с использованием их спектральных признаков. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2020. Т. 17. № 5. С. 142–156. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-5-142-156.
  13. Терехов А.Г., Макаренко Н.Г., Пак И.Т. Автоматический алгоритм классификации снимков Quickbird в задаче оценки полноты леса. Компьютерная оптика, 2014. Т. 38. № 3. С. 580–583. DOI: 10.18287/0134-2452-2014-38-3-580-583.
  14. Ткаченко Н.А., Кошелев А.В. Картографирование защитной лесистости агроландшафтов волгоградского Заволжья. Вестник АПК Ставрополья, 2017. № 2 (26). С. 137–143.
  15. Турчин Т.Я., Чеплянский И.Я., Ермолова А.С., Баканов И.А. Современное состояние насаждений государственной защитной лесной полосы «Воронеж–Ростов-на-Дону» в связи с типом культур и почвенными условиями. Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование, 2021. № 3 (51). С. 41–58. DOI: 10.25686/2306-2827.2021.3.41.
  16. Ховратович Т.С., Барталев С.А., Кашницкий А.В. Метод детектирования изменений лесов на основе подпиксельной оценки проективного покрытия древесного полога по разновременным спутниковым изображениям. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2019. Т. 16. № 4. С. 102–110. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-4-102-110.
  17. Чеплянский И.Я., Засоба В.В., Поповичев В.В. Лесные и нелесные земли в государственных защитных лесных полосах в России. Актуальные проблемы лесного комплекса, 2018. № 51. С. 91–95.
  18. Чимитдоржиев Т.Н., Дмитриев А.В., Кирбижекова И.И., Шерхоева А.А., Балтухаев А.К., Дагуров П.Н. Дистанционные оптико-микроволновые измерения параметров леса: современное состояние исследований и экспериментальная оценка возможностей. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2018. Т. 15. № 4. С. 9–26. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-4-9-24.
  19. Шинкаренко С.С. Пожарный режим ландшафтов Северного Прикаспия по данным очагов активного горения. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2019. Т. 16. № 1. С. 121–133. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-1-121-133.
  20. Шинкаренко С.С., Барталев С.А. Сезонная динамика NDVI пастбищных ландшафтов Северного Прикаспия по данным MODIS. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 179–194. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-4-179-194.
  21. Шинкаренко С.С., Берденгалиева А.Н. Анализ многолетней динамики степных пожаров в Волгоградской области. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2019. Т. 16. № 2. С. 98–110. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-2-98-110
  22. Шинкаренко С.С., Дорошенко В.В., Берденгалиева А.Н., Комарова И.А. Динамика горимости аридных ландшафтов России и сопредельных территорий по данным детектирования активного горения. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2021. Т. 18. № 1. С. 149–164. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-1-149-164.
  23. Шихов А.Н., Дремин Д.А. Закономерности повреждения ветровалами лесов европейской территории России и Урала: анализ по спутниковым данным. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2021. Т. 18. № 3. С. 153–168. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-3-153-168.
  24. Chen J., Ban Y., Li S. China: Open access to Earth land-cover map. Nature, 2014. V. 514 (7523). P. 434. DOI: 10.1038/514434c.
  25. Hansen M.C., Potapov P.V., Moore R., Hancher M., Turubanova S.A., Tyukavina A., Thau D., Stehman S.V., Goetz S.J., Loveland T.R., Kommareddy A., Egorov A., Chini L., Justice C.O., Townshend J.R.G. High-Resolution Global Maps of 21st-Century Forest Cover Change. Science, 2013. V. 342. P. 850–853. DOI: 10.1126/science.1244693.
  26. Karra K., Kontgis C, Statman-Weil Z., Mazzariello J.C., Mathis M., Brumby S.P., Global land use/land cover with Sentinel-2 and deep learning. IGARSS 2021–2021 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. IEEE, 2021. DOI: 10.1109/IGARSS47720.2021.9553499.
  27. Koshelev A.V., Tkachenko N.A., Shatrovskaya M.O. Decoding of forest belts using satellite images. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2021. V. 875. P. 012065. DOI: 10.1088/1755-1315/875/1/012065.

Для цитирования: Выприцкий А.А. Сравнительный анализ сохранности водораздельных государственных защитных лесных полос Волгоградской области по данным Sentinel-2 NDVI и информационных продуктов типов земного покрова. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2022. Т. 28. Ч. 1. С. 458–470 DOI: 10.35595/2414-9179-2022-1-28-458-470

For citation: Vypritskiy A.A. Comparative analysis of the preservation of watershed state protective forest strips of the Volgograd region according to Sentinel-2 NDVI data and information products of land cover types. InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2022. V. 28. Part 1. P. 458–470. DOI: 10.35595/2414-9179-2022-1-28-458-470 (in Russian)