Анализ динамики состояния лесных растительных сообществ в заказнике «Mакаровский» (Cахалин) по данным дистанционного зондирования земли

DOI: 10.35595/2414-9179-2023-1-29-393-405

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

В.А. Мелкий

Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук, лаборатория вулканологии и вулканоопасности,
ул. Науки, 1Б, г. Южно-Сахалинск, Россия, 693022,
E-mail: vamelkiy@mail.ru

А.А. Верхотуров

Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук, Центр коллективного пользования,
ул. Науки, 1Б, г. Южно-Сахалинск, Россия, 693022,
E-mail: ussr-91@mail.ru

Аннотация

В статье представлены результаты анализа изменения состояния лесных растительных сообществ в заказнике «Макаровский» в период с 1980 по 2020 гг. В процессе работы создана модель растительного покрова Макаровского заказника, которая позволила определять различные растительные сообщества и их состояние. Данными для построения картографической модели послужили формализованные спектральные характеристики о поверхности растительных сообществ, зафиксированные на снимках Landsat-1–7 и Sentinel-2. При проведении неконтролируемой классификации на территории ООПТ с помощью ArcGIS по спектральным характеристикам выделено 7 классов объектов. Разделение темнохвойных и лиственных лесов, выявление границ участков с различным породным составом древостоев, выделение мест вырубок производилось на основании нормализованного вегетационного индекса (NDVI). Точность определения состава древостоев по результатам дешифрирования проверялась на основе данных геоботанических исследований на территории заказника «Макаровский». В составе растительного покрова Макаровского заказника выделено 8 лесных растительных сообществ — елово-пихтовые, каменноберезовые леса, формация кедрового стланика, долинные лиственные, березовые, березово-еловые леса, редколесья, местами лиственничные леса, и 2 нелесных — формация курильского бамбука и луговая растительность. Лесные сообщества занимают 95 % территории заказника «Макаровский». Ландшафтно-климатические условия района оптимальны для произрастания елово-пихтовых лесов, которые покрывают 44 % от общей площади Макаровского заказника. На вырубках широко распространены березовые и каменноберезовые леса (39 %) заказника. Наблюдается широкое распространение вторичной сукцессии на территории Макаровского заказника. Состав древостоев в лесах заказника существенно изменился за исследуемый период в пользу молодых хвойных деревьев. Растительность в Макаровском заказнике сохранила свой естественный первозданный облик и отражает как высотную дифференциацию, так и ландшафтно-зональные особенности средней подзоны тайги Сахалина. Применение космических снимков среднего пространственного разрешения позволило достаточно точно проанализировать состояние лесов Макаровского заказника. Более детальные исследования требуют применения беспилотных летательных аппаратов.

Ключ. слова

дистанционное зондирование, геоинформационное картографирование, растительные сообщества, лесные экосистемы, устойчивое развитие

Список литературы

  1. Аврунев Е.И., Ямбаев ‘.К., Опритова О.А., Чернов А.В., Гоголев Д.В. Оценка точности 3D-моделей, построенных с использованием беспилотных авиационных систем. Вестник Сибирского государственного университета геосистем и технологий (СГУГиТ), 2018. Т. 23. № 3. С. 211–228. Электронный ресурс: https://geocartography.ru/source/vestnik_ssugt/2018_3_211-228 (дата обращения 25.05.2023).
  2. Атаев З.В., Братков В.В., Абдулаев К.А., Балгуев Т.Р., Гаджибеков М.И. Географические аспекты сохранения биологического и ландшафтного разнообразия в проектируемом Самурском национальном парке на Восточном Кавказе. Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки, 2016. Т. 10. № 3. С. 91–102. Электронный ресурс: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_27206594_96536233.pdf (дата обращения 25.05.2023).
  3. Барталев С.А., Егоров В.А., Жарко В.О., Лупян Е.А., Плотников Д.Е., Хвостиков С.А. Состояние и перспективы развития методов спутникового картографирования растительного покрова России. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2015. № 12 (5). С. 203–221.
  4. Верхотуров А.А. Анализ изменений состояния экосистем на острове Атласова (Курильские острова). Вестник Сибирского государственного университета геосистем и технологий (СГУГиТ), 2020. Т. 25. № 3. С. 139–150. DOI: 10.33764/2411-1759-2020-25-3-139-150.
  5. Верхотуров А.А., Мелкий В.А. Картографирование растительных сообществ подзоны темнохвойных лесов юга Сахалина на основе космических съемок. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. М.: Издательство Московского университета, 2020. Т. 26. Ч. 4. C. 60–72. DOI: 10.35595/2414-9179-2020-4-26-60-72.
  6. Корзников К.А., Беляева Н.Г., Сандлерский Р.Б. Моделирование лесного покрова бассейна реки Венгери на острове Сахалин с применением данных дистанционного зондирования. Лесоведение, 2020. № 5. С. 399–411. DOI: 10.31857/S002411482005006X.
  7. Кравцова В.И. Космические методы картографирования: учебное пособие для вузов. М.: Издательство Московского университета, 1995. 239 с.
  8. Крестов П.В., Баркалов В.Ю., Таран А.А. Ботанико-географическое районирование острова Сахалин. Растительный и животный мир острова Сахалин: Материалы Международного сахалинского проекта. Владивосток: Дальнаука, 2004. Т. 1. С. 67–92. Электронный ресурс: https://www.researchgate.net/publication/267452843_Botaniko-geograficeskoe_rajonirovanie_ostrova_Sahalin (дата обращения 25.01.2023).
  9. Кузьмичев Е.П., Трушина И.Г., Лопатин Е.В. Объемы незаконных рубок лесных насаждений в Российской Федерации. Лесохозяйственная информация: электронный сетевой журнал, 2018. № 1. С. 63–77. DOI: 10.24419/LHI.2304-3083.2018.1.06.
  10. Лобищева И.И., Мелкий В.А. Оценка экологической обстановки и проблемы сохранения биоразнообразия в заказнике «Макаровский» (остров Сахалин). Вестник Томского государственного университета, 2010. № 339. С. 201–204.
  11. Маркова О.И., Тикунов В.С. Новые технологии для современной геоинформатики ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M.: Географический факультет МГУ, 2022. Т. 28. Ч. 1. С. 5–34. DOI: 10.35595/2414-9179-2022-1-28-5-34.
  12. Сабиров Р.Н., Сабирова Н.Д. Лесные пожары в северных районах Сахалина. Вестник Сахалинского музея, 2013. № 1 (20). С. 235–244. Электронный ресурс: https://elibrary.ru/download/elibrary_36684746_36763741.pdf (дата обращения 25.01.2023).
  13. Сабиров Р.Н., Сабирова Н.Д., Мелкий В.А., Белянина Я.П., Картушина Е.А. Растительный мир сахалинского природного заказника «Макаровский». Вестник Сахалинского музея, 2009. № 16. C. 302–318. Электронный ресурс: https://elibrary.ru/download/elibrary_36684097_72675301.pdf (дата обращения 25.01.2023).
  14. Тикунов В.С., Цапук Д.А. Устойчивое развитие территорий: картографо-геоинформационное обеспечение. Москва — Смоленск: Издательство СГУ, 1999. 176 с.
  15. Хлебникова Т.А., Опритова О.А. Экспериментальные исследования точности построения плотной цифровой модели по материалам беспилотной авиационной системы. Вестник Сибирского государственного университета геосистем и технологий (СГУГиТ), 2018. Т. 23. № 2. С. 119–129. DOI: 10.33764/2618-981X-2019-4-2-213-220.
  16. Черепанов А.С. Вегетационные индексы. Геоматика, 2011. № 2. С. 98–102.
  17. Черепанов А.С., Дружинина Е.Г. Спектральные свойства растительности и вегетационные индексы. Геоматика, 2009. № 3. С. 28–32.
  18. Чибилев А.А. История и современное состояние заповедного дела в России. Вестник Российской академии наук, 2017. Т. 87. № 3. С. 231–241. DOI: 10.7868/S0869587317030057.
  19. Gonsamo A., Chen J.M. Circumpolar vegetation dynamics product for global change study. Remote Sensing of Environment, 2016. V. 182 (1). P. 13–26. DOI: 10.1016/j.rse.2016.04.022.
  20. Imai N., Titin J., Kita S., Ong R.C., Kitayama K. Co-benefits of sustainable forest management for carbon sequestration. Co-benefits of Sustainable Forestry. Ecological Research Monographs. Springer–Tokyo, 2012. P. 129–148. DOI: 10.1007/978-4-431-54141-7_7.
  21. Kolobov A.N., Frisman E.Ya. Individual-based model of spatio-temporal dynamics of mixed forest stands. Ecological Complexity, 2016. V. 27. P. 29–39. DOI: 10.1016/j.ecocom.2015.10.002.
  22. Marconi S., Chiti T., Nolè A., Valentini R., Collalti A. The role of respiration in estimation of net carbon cycle: coupling soil carbon dynamics and canopy turnover in a novel version of 3D-CMCC forest ecosystem model. Forests, 2017. V. 8 (6). ID: 220. DOI: 10.3390/f8060220.
  23. Myers S.L. China’s voracious appetite for timber stokes fury in Russia and beyond. The New York Times, 2019. 10 April. Section A. P. 4. Web resource: https://www.nytimes.com/2019/04/09/world/asia/chinas-voracious-appetite-for-timber-stokes-fury-in-russia-and-beyond.html (accessed 25.01.2023).
  24. Shahtahmassebi A., Yang N., Wang K., Moore N., Zhangquan Sh. Review of shadow detection and de-shadowing methods in remote sensing. Chinese Geographical Science, 2013. V. 23. No. 4. P. 403–420. DOI: 10.1007/s11769-013-0613-x.

Для цитирования: Мелкий В.А., Верхотуров А.А. Анализ динамики состояния лесных растительных сообществ в заказнике «Mакаровский» (Cахалин) по данным дистанционного зондирования земли. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2023. Т. 29. Ч. 1. С. 393–405 DOI: 10.35595/2414-9179-2023-1-29-393-405

For citation: Melkiy V.A., Verkhoturov A.A. Analysis of the dynamics of condition forest plant communities in the “Makarovsky” nature sanctuary (Sakhalin Island) by remote sensing data. InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2023. V. 29. Part 1. P. 393–405. DOI: 10.35595/2414-9179-2023-1-29-393-405 (in Russian)