Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 4. С. 165-174

Метод мониторинга лесовосстановления на основе совместного анализа оптико-микроволновых данных на плоскости NDVI – RVI

И.И. Кирбижекова 1 , Т.Н. Чимитдоржиев 1 , А.В. Дмитриев 1 
1 Институт физического материаловедения СО РАН, Улан-Удэ, Россия
Одобрена к печати: 04.07.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-165-174
Предлагается метод комплексной оценки состояния и динамики лесного подроста на основе комбинирования мультиспектральных оптических снимков и данных спутниковой радиолокации дециметрового диапазона длин волн. Предварительно на примере участка восстановления леса после пожара было установлено, что при раздельном анализе вегетационного и радарного индексов (NDVI — англ. Normalized Difference Vegetation Index, RVI — англ. Radar Vegetation Index) прогноз лесовосстановления до уровня значений, соответствующих контрольному участку соснового леса, существенно разнится. Поэтому временную динамику участка лесовосстановления предлагается оценивать на плоскости NDVI – RVI относительно контрольных участков хвойного и смешанного леса, а также безлесного участка. Показано, что эти участки формируют подвижную треугольную зону, внутри которой изменения вегетационных индексов характеризуют увеличение проективного покрытия лесным подростом, рост надземной биомассы и замещение/восстановление основной породы. Для описания такой динамики введены два количественных индекса: DRI — показатель степени лесовосстановления и RSI — показатель степени восстановления основной породы. В качестве инструмента оперативной обработки, для возможного масштабирования результатов, использован современный функционал облачной платформы Google Earth Engine (GEE), при помощи которой получены значения NDVI по данным Landsat-5, -8 за 2007–2020 гг. зимнего (снежного) периода. Последнее позволило нивелировать влияние почвы и травы при оценке динамики крон лиственных деревьев (без листвы) и вечнозелёных хвойных насаждений. Радарный вегетационный индекс RVI для исследования изменений биомассы лесной растительности также был получен с использованием GEE по данным спутниковых радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) L-диапазона ALOS 1 PALSAR 1 (англ. Advanced Land Observing Satellite, англ. Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar) (2006–2010) и ALOS 2 PALSAR 2 (2016–2020).
Ключевые слова: дистанционное зондирование, оптико-микроволновые данные, NDVI, RVI, временные ряды, послепожарное лесовосстановление
Полный текст

Список литературы:

  1. Барталев С. А., Ворушилов И. И., Егоров В. А. Построение и радиометрическая нормализация безоблачных композитных спутниковых изображений покрытой снегом земной поверхности для мониторинга лесов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 2. С. 57–69. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-2-57-69.
  2. Дмитриев А. В., Чимитдоржиев Т. Н., Дагуров П. Н. (2022а) Оптико-микроволновая диагностика восстановления леса после пожаров // Вычислительные технологии. 2022. Т. 27. № 2. С. 105–121. DOI: 10.25743/ICT.2022.27.2.009.
  3. Дмитриев А. В., Чимитдоржиев Т. Н., Добрынин С. И., Худайбердиева О. А., Кирбижекова И. И. (2022б) Оптико-микроволновая диагностика залесения сельскохозяйственных земель // Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. 2022. Т. 19. № 4. С. 168–180. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-4-168-180.
  4. Родионова Н. В., Вахнина И. Л., Желибо Т. В. Оценка динамики послепожарного состояния растительности на территории Ивано-Арахлейского природного парка (Забайкальский край) по радарным и оптическим данным спутников Sentinel 1/2 // Исслед. Земли из космоса. 2020. № 3. С. 14–25. DOI: 10.31857/S0205961420030045.
  5. Ховратович Т. С., Барталев С. А., Кашницкий А. Б. 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.
  6. Чимитдоржиев Т. Н., Ефременко В. Об использовании различных индексов вегетации в дистанционном зондировании экосистем // Исслед. Земли из космоса. 1998. № 3. С. 49–56.
  7. Чимитдоржиев Т. Н., Дмитриев А. В., Кирбижекова И. И. и др. 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.
  8. Banda F., Giudici D., Le Toan T. et al. The BIOMASS Level 2 Prototype Processor: Design and Experimental Results of Above-Ground Biomass Estimation // Remote Sensing. 2020. V. 12. No. 6. Article 985. DOI: 10.3390/rs12060985.
  9. Bellassen V., Luyssaert S. Carbon sequestration: Managing forests in uncertain times // Nature. 2014. V. 506. No. 7487. P. 153–155. DOI: 10.1038/506153a.
  10. Bondur V. G., Chimitdorzhiev T. N., Kirbizhekova I. I., Dmitriev A. V. Estimation of Postfire Reforestation with SAR Polarimetry and NDVI Time Series // Forests. 2022. V. 13. No. 5. Article 814. DOI: 10.3390/f13050814.
  11. Chazdon R. L., Broadbent E. N., Rozendaal D. M. A. et al. Carbon sequestration potential of second-growth forest regeneration in the Latin American tropics // Science Advances. 2016. V. 2. No. 5. Article e1501639. DOI: 10.1126/sciadv.1501639.
  12. Dobson M. C., Ulaby F. T., Le Toan T. et al. Dependence of Radar Backscatter on Coniferous Forest Biomass // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 1992. V. 30. No. 2. P. 412–415. DOI: 10.1109/36.134090.
  13. Gorelick N., Hancher M., Dixon M. et al. Google Earth Engine: Planetary-scale geospatial analysis for everyone // Remote Sensing of Environment. 2017. V. 202. P. 18–27. DOI: 10.1016/j.rse.2017.06.031.
  14. Jiang M., Medlyn B. E., Drake J. E. et al. The fate of carbon in a mature forest under carbon dioxide enrichment // Nature. 2020. V. 580. No. 7802. P. 227–231. DOI: 10.1038/s41586-020-2128-9.
  15. Le Toan T., Beaudoin A., Riom J., Guyon D. Relating Forest Biomass to SAR Data // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 1992. V. 30. No. 2. P. 403–411. DOI: 10.1109/36.134089.
  16. Lehmann E. A., Caccetta P., Lowell K. et al. SAR and optical remote sensing: Assessment of complementarity and interoperability in the context of a large-scale operational forest monitoring system // Remote Sensing of Environment. 2015. V. 156. P. 335–348. DOI: 10.1016/j.rse.2014.09.034.
  17. Pinnington E. M., Casella E., Dance S. L. et al. Understanding the effect of disturbance from selective felling on the carbon dynamics of a managed woodland by combining observations with model predictions // J. Geophysical Research: Biogeosciences. 2017. V. 122. No. 4. P. 886–902. DOI: 10.1002/2017JG003760.
  18. Pugh T. A. M., Lindeskog M., Smith B. et al. Role of forest regrowth in global carbon sink dynamics // Proc. National Academy of Sciences. 2019. V. 116. No. 10. P. 4382–4387. DOI: 10.1073/pnas.1810512116.
  19. Santoro M., Cartus O., Mermoz S. et al. GlobBiomass — global above-ground biomass and growing stock volume datasets. 2018. https://doi.org/10.1594/PANGAEA.894711.
  20. Yadav V. P., Prasad R., Bala R. et al. Appraisal of Dual Polarimetric Radar Vegetation Index in First Order Microwave Scattering Algorithm Using Sentinel-1A (C-Band) and ALOS 2 (L-Band) SAR Data // Geocarto Intern. 2022. V. 37. P. 6232–6250. DOI: 10.1080/10106049.2021.1933209.
  21. Yu Y., Saatchi S. Sensitivity of L-Band SAR Backscatter to Aboveground Biomass of Global Forests // Remote Sensing. 2016. V. 8. No. 6. Article 522. DOI: 10.3390/rs8060522.