Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 2. С. 97-112
Использование псевдоповерхностей для мониторинга наземного покрова на примере Западной Карелии
В.В. Тарасенко
1 , Б.В. Раевский
1 1 Карельский научный центр РАН, Петрозаводск, Россия
Одобрена к печати: 23.03.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-2-97-112
Рассмотрены вопросы мониторинга наземного покрова северо-таёжной зоны западной части Республики Карелии с применением метода генерации псевдоповерхностей на основе результатов дешифрирования разновременных снимков Landsat. Исследуемая область общей площадью около 800 000 га располагалась в Костомукшском городском округе, Калевальском и Муезерском районах Республики Карелии. Дешифрирование разновременных космических снимков проекта Landsat 5 (TM, англ. Thematic Mapper) 1988 г. съёмки и Landsat 8 (OLI, англ. Operational Land Imager) 2021 г. съёмки выполнено классическим методом минимального расстояния с использованием эталонов обучающей и валидационной выборки (392 объекта), которые были разбиты на 29 классов и в дальнейшем объединены в 9 групп. Верификация результатов классификации по общей точности (71–77 %) и коэффициенту каппа Коэна (0,62–0,65) продемонстрировала приемлемую достоверность дешифрирования. Оригинальная методика создания псевдоповерхностей базировалась на формировании «погектарной» регулярной сети (100×100 м), в центроидах которой содержалась информация о процентных долях объектов, относящихся к той или иной группе классов. В частности, были построены псевдоповерхности различных типов растительных сообществ государственного природного заповедника «Костомукшский». Представлены и обсуждены аспекты использования псевдоповерхностей природного растительного покрова и антропогенно изменённых областей для решения задач мониторинга территории, сочетающей глубоко антропогенно изменённые и малонарушенные северотаёжные ландшафты. Полученные результаты могут быть использованы для формирования актуальных и достоверных тематических картографических продуктов с использованием геоинформационных систем, также в виде интерактивных карт и публикации их в интернете.
Ключевые слова: мониторинг растительного покрова, псевдоповерхности, дистанционное зондирование Земли, классификация, особо охраняемая природная территория, геоинформационные системы, тематическое картирование, интерактивные карты
Полный текстСписок литературы:
- Бараталев С. А., Лупян Е. А. Исследования и разработки ИКИ РАН по развитию методов спутникового мониторинга растительного покрова // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 1. С. 197–214.
- Барталев С. А., Ершов Д. В., Лупян Е. А., Толпин В. А. Возможности использования спутникового сервиса ВЕГА для решения различных задач мониторинга наземных экосистем // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса 2012. Т. 9. № 1. С. 49–56.
- Барталев С. А., Егоров В. А., Жарко В. О., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Хвостиков С. А., Шабанов Н. В. Спутниковое картографирование растительного покрова России. М.: ИКИ РАН, 2016. 208 с.
- Воробьев О. Н., Курбанов Э. А. Мониторинг состояния растительного покрова на территории Республики Марий Эл с использованием Envisat MERIS // Вестн. Московского гос. ун-та леса — Лесной вестн. 2013. № 7. С. 42–45.
- Воробьев О. Н., Курбанов Э. А., Губаев А. В., Демишева Е. Н. Методика пошаговой классификации спутниковых снимков для тематического картирования лесов // Вестн. Поволжского гос. технолог. ун-та. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2015. № 4(28). С. 57–72.
- Громцев А. Н. Основы ландшафтной экологии европейских таежных лесов России. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2008. 238 с.
- Евдокимов С. И., Михалат С. Г. Определение физического смысла комбинации каналов снимков Landsat для мониторинга состояния наземных и водных экосистем // Вестн. Псковского гос. ун-та. Сер.: Естеств. и мат. науки. 2015. № 7. С. 21–32.
- Комарова А. Ф., Журавлева И. В., Яблоков В. М. Открытые мультиспектральные данные и основные методы дистанционного зондирования в изучении растительного покрова // Принципы экологии. Петрозаводск: Петрозаводский гос. ун-т, 2016. № 1. С. 40–74. DOI: 10.15393/j1.art.2016.4922.
- Курбанов Э. А., Воробьев О. Н. Дистанционные методы в лесном хозяйстве: учеб. пособие. Йошкар-Ола: Поволжский гос. технолог. ун-т, 2020. 266 с.
- Курбанов Э. А., Нуреева Т. В., Воробьев О. Н., Губаев А. В., Лежнин С. А., Мифтахов Т. Ф., Незамаев С. А., Полевщикова Ю. А. Дистанционный мониторинг динамики нарушений лесного покрова, лесовозобновления и лесовосстановления в Марийском Заволжье // Вест. Марийского гос. технолог. ун та. 2011. № 3. С. 17–24.
- Курбанов Э. А., Воробьев О. Н., Губаев А. В., Лежнин С. А., Полевщикова Ю. А., Демишева Е. Н. Четыре десятилетия исследований лесов по снимкам Landsat // Вестн. Поволжского гос. технолог. ун-та. 2014. № 1(21). С. 18–32.
- Лабутина И. А., Балдина Е. А. Использование данных дистанционного зондирования для мониторинга экосистем ООПТ: метод. пособие. М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF России), 2011. 88 с.
- Лупян Е. А., Саворский В. П. Базовые продукты обработки данных дистанционного зондирования Земли // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 87–96.
- Никитина (Шевчук) Ю. Г., Олзоев Б. Н. Изучение антропогенной трансформации ландшафтов Прибайкалья по космическим снимкам на примере острова Ольхон // Вестн. Иркутского гос. техн. ун-та. 2014. № 2(85). С. 67–74.
- Никитина А. Д., Князева С. В., Гаврилюк Е. А., Тихонова Е. В., Эйдлина С. П., Королева Н. В. Картографирование динамики растительного покрова территории Национального парка «Куршская Коса» по материалам космической съемки Alos и Sentinel-2 // Вопросы лесной науки. Вып.: Аэрокосм. методы и ГИС-технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии. 2019. Т 2(3). С. 1–21. DOI: 10.31509/2658-607x-2019-2-3-1-21.
- Раевский Б. В. Сравнительный анализ структурных особенностей лесного фонда заповедника «Костомукшский» и национального парка «Калевальский» // Тр. Карельского науч. центра РАН. 2017. № 4. С. 3–14. DOI: 10.17076/them532.
- Раевский Б. В., Тарасенко В. В., Петров Н. В. Оценка современного состояния растительных сообществ заповедника «Костомукшский» по спутниковым снимкам системы Landsat // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 3. С. 47–61. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-3-47-61.
- Скрипко В. В., Головина А. А. Геоинформационное обеспечение экологического мониторинга особо охраняемых природных территорий // Вестн. современной науки. 2016. № 1. С. 149–152.
- Соромотин А. В., Бродт Л. В. Мониторинг растительного покрова при освоении нефтегазовых месторождений по данным многозональной съемки Landsat // Вестн. Тюменского гос. ун-та. Экология и природопользование. 2018. Т. 4. № 1. С. 37–49. DOI: 10.21684/2411-7927-2018-4-1-37-49.
- Стишов М. С., Троицкая Н. И. Организация экологического мониторинга на особо охраняемых природных территориях: метод. рекомендации. М.: Заповедная Россия, WWF, 2017. 138 с.
- Хадыева В. С., Губин В. Н., Шалькевич Ф. Е., Богдасаров М. А. Методы дистанционных исследований в геологии и географии / Репозиторий БГУ. 2015. 210 с. https://rep.brsu.by/handle/123456789/4548.
- Шокин Ю. И., Потапов В. П., Попов С. Е., Гиниятуллина О. Л. Спутниковая радарная интерферометрия: информационно-вычислительные аспекты // Вычисл. технологии. 2016. Т. 21. № 1. С. 141–151.
- Ялдыгина Н. Б. Использование программного комплекса ENVI для решения задач лесного хозяйства // Геоматика. 2011. № 3. С. 34–39.
- Vertical Mapper: User Guide. Version 3.7. Pitney Bowes Software Inc., 2009. 213 с.