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. № 6. С. 195-207

Особенности спектрально-отражательных характеристик и возможности распознавания естественных ландшафтов лесостепи на основе спутниковых данных Sentinel-2

Э.А. Терехин 1 
1 Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Белгород, Россия
Одобрена к печати: 13.11.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-6-195-207
Количественный анализ спектрально-отражательных характеристик ландшафтов необходим для развития подходов к их распознаванию и анализу на основе данных дистанционного зондирования Земли. В статье проанализированы особенности отражательной способности элементов природных ландшафтов, типичных для лесостепной зоны и юга Среднерусской возвышенности, по данным Sentinel-2: овражно-балочных систем с разной величиной покрытия древесной растительностью, участков пойм, разновозрастных широколиственных лесов. Установлено, что каналы Sentinel-2 можно разделить на 2 группы по особенностям спектрально-отражательных характеристик наиболее типичных элементов ландшафтов региона. Безлесные участки, участки овражно-балочных систем с различной лесистостью, участки пойм и широколиственные леса различного возраста характеризуются наиболее высокими, статистически значимыми различиями в каналах синего, красного и коротковолнового инфракрасного диапазонов. С использованием пошагового дискриминантного анализа изучены возможности автоматизированного распознавания элементов ландшафтов на основе спектрально-отражательных характеристик каналов Sentinel-2. Установлено, что коэффициенты спектральной яркости коротковолновых инфракрасных диапазонов вносят наибольший вклад в разделение элементов ландшафтов региона. Рассчитаны и верифицированы функции классификации, позволяющие в автоматизированном режиме разделять элементы ландшафтов лесостепи с суммарной точностью до 85,6%.
Ключевые слова: ландшафты лесостепи, Среднерусская возвышенность, спектрально-отражательные характеристики, дискриминантный анализ, Sentinel-2
Полный текст

Список литературы:

  1. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука. 1993. 293 с.
  2. Буряк Ж.А. Терехин Э.А. Геоинформационное моделирование пространственно-временной изменчивости агроклиматических условий // Региональные геосистемы. 2020. Т. 44. № 3. С. 333-342.
  3. Дегтярь А.В., Григорьева О.И., Татаринцев Р.Ю. Экология Белогорья в цифрах. Белгород: Константа, 2016. 122 c.
  4. Королева Н.В., Тихонова Е.В., Ершов Д.В., Салтыков А.Н., Гаврилюк Е.А., Пугачевский А.В. Оценка масштабов зарастания нелесных земель в национальном парке «Смоленское поозерье» за 25 лет по спутниковым данным Landsat // Лесоведение. 2018. № 2. С. 83–96. DOI: 10.7868/S0024114818020018.
  5. Липка О.Н., Корзухин М.Д., Замолодчиков Д.Г., Добролюбов Н.Ю., Крыленко С.В., Богданович А.Ю., Семенов С.М. Роль лесов в адаптации природных систем к изменениям климата // Лесоведение. 2021. № 5. С. 531–546. DOI: 10.31857/S0024114821050077.
  6. Ольчев А.В., Розинкина И.А., Кузьмина Е.В., Никитин М.А., Ривин Г.С. Оценка влияния изменения лесистости центрального региона Восточно-Европейской равнины на летние погодные условия // Фундаментальная и прикладная климатология. 2017. Т. 4. С.83–105. DOI: 10.21513/2410-8758-2017-4-83-105.
  7. Рыжова И.М., Ерохова А.А., Подвезенная М.А. Изменение запасов углерода в постагрогенных экосистемах в результате естественного восстановления лесов в Костромской области // Лесоведение. 2015. № 4. С.307–317.
  8. Терехин Э.А., Чендев Ю.Г. Анализ пространственно-временных изменений лесистости на юге лесостепи Среднерусской возвышенности по спутниковым данным // Лесоведение. 2019. № 4. С. 257–265. DOI: 10.1134/S0024114819030094.
  9. Терехин Э.А. Пространственно-временная оценка лесистости овражно-балочных систем Среднерусской лесостепи с применением спектрально-отражательных признаков // Исследование Земли из космоса. 2021. № 4. С. 84–96. DOI: 10.21513/2410-8758-2017-4-83-105.
  10. Шинкаренко С.С., Барталев С.А. Анализ влияния видового состава, проективного покрытия и фитомассы растительности аридных пастбищных ландшафтов на их спектрально-отражательные свойства по данным наземных измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 3. С. 176–192. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-3-176-192.
  11. Bonan G.B. Forests and climate change: forcings, feedbacks, and the climate benefits of forests // Science. 2008. V. 320. No. 5882. P. 1444–1449. DOI: 10.1126/science.1155121.
  12. Emmert L., Negrón-Juárez R.I., Chambers J.Q., Santos J. dos, Lima A.J.N., Trumbore S., Marra D.M. Sensitivity of optical satellites to estimate windthrow tree-mortality in a Central Amazon forest // Remote Sensing. 2023. V. 15. No. 16. Article 4027. DOI: 10.3390/rs15164027.
  13. Ershov D.V., Gavrilyuk E.A., Koroleva N.V., Belova E.I., Tikhonova E.V., Shopina O.V., Titovets A.V., Tikhonov G.N. Natural afforestation on abandoned agricultural lands during post-soviet period: a comparative landsat data analysis of bordering regions in Russia and Belarus // Remote Sensing. 2022. V. 14. No. 2. Article 322. DOI: 10.3390/rs14020322.
  14. Fan C., Myint S.W., Rey S.J., Li W. Time series evaluation of landscape dynamics using annual Landsat imagery and spatial statistical modeling: Evidence from the Phoenix metropolitan region // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2017. V. 58. P. 12–25. DOI: 10.1016/j.jag.2017.01.009.
  15. Feng M., Sexton J.O., Huang C., Anand A., Channan S., Song X.-P., Song D.-X., Kim D.-H., Noojipady P., Townshend J.R. Earth science data records of global forest cover and change: Assessment of accuracy in 1990, 2000, and 2005 epochs // Remote Sensing of Environment. 2016. V. 184. P. 73–85. DOI: 10.1016/j.rse.2016.06.012.
  16. Kim D.-H., Sexton J.O., Noojipady P., Huang C., Anand A., Channan S., Feng M., Townshend J.R. Global, Landsat-based forest-cover change from 1990 to 2000 // Remote Sensing of Environment. 2014. V. 155. P. 178–193. DOI: 10.1016/j.rse.2014.08.017.
  17. Lisetskii F.N., Buryak Z.A. Runoff of water and its quality under the combined impact of agricultural activities and urban development in a small river basin // Water. 2023. V. 13 No. 15. Article 2443. DOI: 10.3390/w15132443
  18. Lisetskii F.N., Buryak Z.A., Marinina O.A., Ukrainskiy P.A., Goleusov P.V. Features of soil organic carbon transformations in the southern area of the East European Plain // Geosciences. 2023. V. 13. No. 9. Article 278. DOI: 10.3390/geosciences13090278
  19. Meng Y., Liu X., Wu L., Liu M., Zhang B., Zhao S. Spatio-temporal variation indicators for landscape structure dynamics monitoring using dense normalized difference vegetation index time series // Ecological Indicators. 2019. V. 107. Article 105607. DOI: 10.1016/j.ecolind.2019.105607.
  20. Mulverhill C., Coops N.C., Achim A. Continuous monitoring and sub-annual change detection in high-latitude forests using harmonized Landsat Sentinel-2 data // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. 2023. V. 197. P. 309–319. DOI: 10.1016/j.isprsjprs.2023.02.002.
  21. Potapov P.V., Turubanova S.A., Tyukavina A., Krylov A.M., McCarty J.L., Radeloff V.C., Hansen M.C. Eastern Europe’s forest cover dynamics from 1985 to 2012 quantified from the full Landsat archive // Remote Sensing of Environment. 2015. V. 159. P. 28–43. DOI: 10.1016/j.rse.2014.11.027.
  22. Uniyal S., Purohit S., Chaurasia K., Rao S.S., Amminedu E. Quantification of carbon sequestration by urban forest using Landsat 8 OLI and machine learning algorithms in Jodhpur, India // Urban Forestry & Urban Greening. 2022. V. 67. Article 127445. DOI: 10.1016/j.ufug.2021.127445.
  23. White J.C., Wulder M.A., Hermosilla T., Coops N.C., Hobart G.W. A nationwide annual characterization of 25years of forest disturbance and recovery for Canada using Landsat time series // Remote Sensing of Environment. 2017. V. 194. P. 303–321. DOI: 10.1016/j.rse.2017.03.035.
  24. Yang X., Qiu S., Zhu Z., Rittenhouse C., Riordan D., Cullerton M. Mapping understory plant communities in deciduous forests from Sentinel-2 time series // Remote Sensing of Environment. 2023. V. 293. Article 113601. DOI: 10.1016/j.rse.2023.113601.
  25. Zhang J., Pham T.-T.-H., Kalacska M., Turner S. Using Landsat Thematic Mapper records to map land cover change and the impacts of reforestation programmes in the borderlands of southeast Yunnan, China: 1990–2010 // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2014. V. 31. P. 25–36. DOI: 10.1016/j.jag.2014.01.006.
  26. Zhao F., Huang C., Goward S.N., Schleeweis K., Rishmawi K., Lindsey M.A., Denning E., Keddell L., Cohen W.B., Yang Z., Dungan J.L., Michaelis A. Development of Landsat-based annual US forest disturbance history maps (1986–2010) in support of the North American Carbon Program (NACP) // Remote Sensing of Environment. 2018. V. 209. P. 312–326. DOI: 10.1016/j.rse.2018.02.035.