К вопросу об определении дат смены вегетационных сезонов по данным вегетационных индексов

DOI: 10.35595/2414-9179-2019-2-25-186-193

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

Е.А. Паниди

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле, кафедра картографии и геоинформатики,
Санкт-Петербург, Россия,
E-mail: panidi@ya.ru
E-mail: e.panidi@spbu.ru

В.Ю. Цепелев

Российский государственный гидрометеорологический университет, метеорологический факультет, кафедра метеорологических прогнозов,
Санкт-Петербург, Россия,
E-mail: v0010200@mail.ru

Е.Г. Капралов

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле, кафедра картографии и геоинформатики,
Санкт-Петербург, Россия,
E-mail: eugeniy.kapralov@spbu.ru

Н.Б. Штыкова

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле, кафедра картографии и геоинформатики,
Санкт-Петербург, Россия,
E-mail: n.shtykova@spbu.ru

Аннотация

Задача мониторинга календарных дат смены вегетационных сезонов ранее традиционно решалась с использованием данных гидрометеорологических наблюдений. Временные границы сезонов выделяются при наблюдении перехода температуры приземного воздуха через то или иное маркерное значение, например, +5°C или +10°C. В случае если наземная наблюдательная сеть оказывается сильно разреженной, подобный подход приводит к появлению существенных локальных искажений в оценках границ и продолжительности вегетационных сезонов. Кроме того, выделение вегетационных сезонов только на основе наблюдения температуры воздуха, комфортной для развития растений, не учитывает физиологические особенности различных их видов.

Применение спутниковых съёмок позволяет оценивать параметры растительного покрова, характеризующие состояние и развитие фитомассы. В случае использования временных рядов спутниковых снимков, являющихся результатом повторяющихся спутниковых съёмок, ставших доступными в последние десятилетия, появляется возможность распознавать моменты начала и окончания роста растительности, а также некоторые другие фенологические изменения. Авторы данной статьи исследуют вопрос применения нормализованного разностного водного индекса (NDWI), вычисляемого на основе данных спутниковых съёмок для выявления граничных дат вегетационных сезонов.

В статье рассмотрены и охарактеризованы различные подходы к реализации методов анализа графиков годового хода вегетационных индексов, и, в частности, NDWI, применяемые исследователями при выявлении характеристик вегетационных сезонов. Приведена авторская типизация данных методов. Сделан вывод о возможности применения предложенной типизации при разработке комплексной методики анализа данных вегетационных индексов в целях оценки характеристик вегетационных сезонов.

Ключ. слова

вегетационные сезоны, наземные метеорологические наблюдения, данные дистанционного зондирования, MODIS, NDWI

Список литературы

  1. Медведева М.А., Барталёв С.А., Лупян Е.А., Матвеев А.М., Толпин В.А., Пойда А.А. Возможности оценки момента наступления вегетационного сезона на основе спутниковых и метеорологических данных. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2008. Вып. 5. Т. 2. С. 313–321.
  2. Миклашевич Т.С., Барталёв С.А. Метод определения фенологических характеристик растительного покрова на основе временных рядов спутниковых данных. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2016. Т. 13. № 1. С. 9–24. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-1-9-24.
  3. Паниди Е.А., Рыкин И.С., Цепелев В.Ю. О проблеме определения временных границ вегетационных сезонов по данным наземных наблюдений и дистанционного зондирования. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Материалы Междунар. конф. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2018. Т. 24. Ч. 2. С. 129–140. DOI: 10.24057/2414-9179-2018-2-24-129-140.
  4. Педь Д.А. Об определении дат устойчивого перехода температуры воздуха через определённые значения. Метеорология и гидрология, 1951. № 10. С. 38–39.
  5. Семёнова I.Г. Синоптичні та кліматичні умови формування посушливих явищ в україні. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора географічних наук. Одеса, 2015. 296 с.
  6. Скрынник О.Я., Скрынник О.А. Климатологический метод определения даты устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха через заданное пороговое значение. Метеорология и гидрология, 2009. № 10. С. 90–99.
  7. Bobkov A., Panidi E., Torlopova N., Tsepelev V. NDVI Dynamics of The Taiga Zone in Connection with Modern Climate Changes. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 2015. V. XL-7/W3. P. 157–163. DOI: 10.5194/isprsarchives-XL-7-W3-157-2015.
  8. Delbart N.J-P., Kergoats L., Le Toan T., Lhermitte J., Picard G. Determination of phenological dates in boreal regions using normalized difference water index. Remote Sensing of Environment, 2005. V. 97 (1). P. 26–38. DOI: 10.1016/j.rse.2005.03.011.
  9. Gao B.C. NDWI a normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space. Remote Sensing of Environment, 1996. V. 58 (3). P. 257–266.
  10. Panidi E., Tsepelev V. NDWI-based technique for detection of change dates of the growing seasons in Russian Subarctic. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 2017. V. XLII-3/W2. P. 179–182. DOI: 10.5194/isprs-archives-XLII-3-W2-179-2017.
  11. Sekhon N.S., Hassan Q.K., Sleep R.W. A remote sensing-based system to predict early spring phenology over boreal forest. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 2010. V. XXXVIII. Part 1. 5 p.

Для цитирования: Паниди Е.А., Цепелев В.Ю., Капралов Е.Г., Штыкова Н.Б. К вопросу об определении дат смены вегетационных сезонов по данным вегетационных индексов. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Издательство Московского университета, 2019. Т. 25. Ч. 2. С. 186–193 DOI: 10.35595/2414-9179-2019-2-25-186-193

For citation: Panidi E.A., Tsepelev V.Y., Kapralov E.G., Shtykova N.B. Toward the issue of determining the dates of the growing season change using vegetation index data. InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: Moscow University Press, 2019. V. 25. Part 2. P. 186–193. DOI: 10.35595/2414-9179-2019-2-25-186-193 (in Russian)