Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 2. С. 174-183
Оценка возможностей определения высоты и проективного покрытия защитных лесных насаждений по данным ICESat-2
С.С. Шинкаренко
1 , С.А. Барталев
1 , М.А. Богодухов
1 , В.О. Жарко
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 20.03.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-2-174-183
Сообщение посвящено результатам анализа возможностей использования информационного продукта ATL08 по данным спутникового лидара ATLAS/ICESat-2 (англ. Advanced Topographic Laser Altimeter System/Ice, Cloud, and land Elevation Satellite) для определения высоты защитных лесных насаждений. Отметки высот, соответствующие растительности согласно лидарным данным за 2019–2022 гг., сопоставлялись с результатами обработки материалов аэросъёмки, выполненной в Волгоградской обл. в 2022 г. Установлена значимая связь между средними и максимальными значениями высоты полога, определёнными на основе материалов аэросъёмки и с использованием данных лазерного сканирования в сегментах 20×14 м, при их покрытии древесно-кустарниковой растительностью более чем на 50 %. Для средних значений высоты среднеквадратическая ошибка (СКО) составила ±0,7 м, а коэффициент детерминации R2 = 0,85; для максимальных значений высоты эти показатели составили соответственно СКО = ±2,2 м и R2 = 0,83. Сопоставление проективного покрытия по лидарным данным, рассчитанного как отношение числа фотонов выше определённой пороговой высоты к общему числу фотонов сегмента, и данных аэросъёмки показало недостаточную точность этого подхода. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования лидарных данных ATL08 для оценки высоты защитных лесных насаждений, но не для определения проективного покрытия.
Ключевые слова: защитные лесополосы, дистанционное зондирование, лидары, древесно-кустарниковая растительность, ICESat-2
Полный текстСписок литературы:
- Барталев С. А., Богодухов М. А., Жарко В. О., Сидоренков В. М. Исследование возможностей использования данных ICESat-2 для оценки высоты лесов России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 4. С. 195–206. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-4-195-206.
- Выприцкий А. А., Шинкаренко С. С. Анализ влияния почвенно-климатических условий на сохранность государственных защитных лесных полос на основе данных Sentinel-2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 5. С. 147–163. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-5-147-163.
- Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А., Балашов И. В., Барталев С. А., Ефремов В. Ю., Кашницкий А. В., Мазуров А. А., Матвеев А. М., Суднева О. А., Сычугов И. Г., Толпин В. А., Уваров И. А. Центр коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 263–284.
- Медведев А. А., Тельнова Н. О., Кудиков А. В., Алексеенко Н. А. Анализ и картографирование структурных параметров редкостойных северотаёжных лесов на основе фотограмметрических облаков точек // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 1. С. 150–163. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-1-150-163.
- Терехин Э. А. Выявление зависимостей между параметрами лесов Среднерусской лесостепи и спектральными отражательными свойствами на основе данных Sentinel-2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 6. С. 124–137. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-6-124-137.
- Ховратович Т. С., Барталев С. А., Кашницкий А. В. Метод детектирования изменений лесов на основе попиксельной 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.
- Шинкаренко С. С., Барталев С. А. Возможности оценки сомкнутости защитных лесных насаждений на основе бисезонного индекса леса и материалов съёмки БПЛА // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 1. С. 189–202. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-1-189-202.
- Шинкаренко С. С., Барталев С. А., Васильченко А. А. Метод картографирования защитных лесных насаждений на основе разновременных спутниковых изображений высокого пространственного разрешения и бисезонного индекса леса // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 4. С. 207–222. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-4-207-222.
- Chianucci F., Disperati L., Guzzi D., Bianchini D., Nardino V., Lastri C., Rindinella A., Corona P. Estimation of canopy attributes in beech forests using true colour digital images from a small fixed-wing UAV // Intern. J. Applied Earth Observation and Geoinformation. 2016. V. 47. P. 60–68. DOI: 10.1016/j.jag.2015.12.005.
- 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.
- Huang J., Xing Y., Qin L., Xia T. Accuracy verification of terrain under forest estimated from ICESat-2/ATLAS data // Infrared and Laser Engineering. 2020. V. 49. No. 11. Art. No. 20200237. DOI: 10.3788/IRLA20200237.
- Lin X., Xu M., Cao C., Dang Y., Bashir B., Xie B., Huang Z. Estimates of Forest Canopy Height Using a Combination of ICESat-2/ATLAS Data and Stereo-Photogrammetry // Remote Sensing. 2020. V. 12. Art. No. 3649. DOI: 10.3390/rs12213649.
- Neuenschwander A., Guenther E., White J. C., Duncanson L., Montesano P. Validation of ICESat-2 terrain and canopy heights in boreal forests // Remote Sensing of Environment. 2020. V. 251. Art. No. 112110. 15 p. DOI: 10.1016/j.rse.2020.112110.
- Neuenschwander A. L., Pitts K. L., Jelley B. P., Robbins J., Klotz B., Popescu S. C., Nelson R. F., Harding D., Pederson D., Sheridan R. ATLAS/ICESat-2 L3A Land and Vegetation Height, Version 5: User Guide. Boulder, Colorado, USA: NASA National Snow and Ice Data Center Distributed Active Archive Center, 2021. 19 p. DOI: 10.5067/ATLAS/ATL08.005.
- Neuenschwander A., Pitts K., Jelley B., Robbins J., Markel J., Popescu S., Nelson R., Harding D., Pederson D., Klotz B., Sheridan R. Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite 2 (ICESat-2): Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD) for Land-Vegetation Along-Track Products (ATL08). Version 6. 2022. 144 p. DOI: 10.5067/1PJ82T4JS50L.
- Potapov P., Li X., Hernandez-Serna A., Tyukavina A., Hansen M., Kommareddy A., Pickens A., Turubanova A., Tang H., Silva C. E., Armston J., Dubayah R., Blair J. B., Hofton M. Mapping global forest canopy height through integration of GEDI and Landsat data // Remote Sensing of Environment. 2020. V. 253. Art. No. 112165. DOI: 10.1016/j.rse.2020.112165.
- Sun T., Qi J., Huang H. Discovering forest height changes based on spaceborne lidar data of ICESat-1 in 2005 and ICESat-2 in 2019: a case study in the Beijing-Tianjin-Hebei region of China // Forest Ecosystems. 2020. V. 7. Art. No. 53. DOI: 10.1186/s40663-020-00265-w.
- Xi L., Li L., Shu Q., Sun Y., Huang J., Song H. Forest Terrain Inversion Based on Icesat-2/ATLAS with Different Laser Intensities // Polish J. Environmental Studies. 2023. V. 32. No. 1. P. 341–351. DOI: 10.15244/pjoes/153928.