Журнал

О журнале Новости Редколлегия Информация для авторов и рецензентов Публикационная этика Дискуссия Контакты ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:
отправка и рецензирование статей
Архив
Том 21, 2024
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5
Том 20, 2023
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 19, 2022
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 18, 2021
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 17, 2020
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 16, 2019 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 15, 2018 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 14, 2017 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 13, 2016 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 12, 2015 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 11, 2014 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 10, 2013 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 9, 2012 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5
Том 8, 2011 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 7, 2010 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Выпуск 6, 2009 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 5, 2008 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 4, 2007 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 3, 2006 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 2, 2005 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 1, 2004 г.
Том 1
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:
подписаться отписаться
English version
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. 2024. Т. 21. № 5. С. 188-202

Исследование возможностей определения структурных характеристик растительных сообществ с доминированием тростника по данным спутниковой съёмки высокого разрешения, наземных измерений и БПЛА

С.С. Шинкаренко 1 , С.А. Барталев 1 , Н.В. Литвинова 2 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 Астраханский государственный природный биосферный заповедник, Астрахань, Россия
Одобрена к печати: 10.09.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-5-188-202
Растительные сообщества с доминированием тростника (Phragmites altissimus (Benth.) Mabille, Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud.) широко распространены в пойменных и дельтовых ландшафтах. Несмотря на важную биосферную роль и потенциал промышленного использования тростников, вопросам картографирования и оценки их состояния в России уделяется недостаточно внимания. Цель исследования заключается в изучении возможностей картографирования фитомассы и высоты растительности в сообществах с доминированием тростника в дельте Волги по спутниковым данным Sentinel-1/2 на основе выборочных наземных измерений и аэросъёмки, выполняемой беспилотным летательным аппаратом. Установлены аллометрические соотношения высоты, диаметра стеблей тростника и фитомассы для 92 пробных площадей на территории Астраханского заповедника в дельте Волги, которые позволили использовать аэросъёмку для получения опорных данных фотограмметрическими методами. Использование рассчитанной фотограмметрически на основе аэросъёмки высоты растительности на 27 тестовых полигонах, разновременных спутниковых данных и метода непараметрической регрессии Random Forest позволило получить достаточно высокую точность при картографировании высоты (коэффициент детерминации R 2 = 0,80, среднеквадратическая ошибка (СКО) 0,46 м) и фитомассы (R 2 = 0,65, СКО = 12,6 т/га) сообществ с доминированием тростников в дельте Волги. Таким образом, использованный подход является достаточно эффективным для картографирования фитомассы тростниковых сообществ в дельте Волги и аналогичных ландшафтах.
Ключевые слова: водно-болотные угодья, Астраханская область, дельта Волги, фитомасса, Sentinel-2, тростник
Полный текст

Список литературы:

  1. Бармин А. Н., Голуб В. Б. Поучительный урок результатов эксплуатации тростниковых зарослей в дельте реки Волги // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2000. Т. 2. № 2. С. 295–299.
  2. Барталев С. А., Хвостиков С. А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023666251 Российская Федерация. FORS-MachLearn № 2023664950. Заявл. 14.07.2023. Опубл. 27.07.2023.
  3. Гинзбург А. И., Костяной А. Г., Серых И. В., Лебедев С. А. Климатические изменения гидрометеорологических параметров Каспийского моря (1980–2020) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 5. С. 277–291. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-5-277-291.
  4. Голуб В. Б., Николайчук Л. Ф. Л. Г. Раменский и аллометрия растений (история и современное состояние проблемы) // Разнообразие растительного мира. 2021. № 1(8). С. 30–50. DOI: 10.22281/2686-9713-2021-1-30-50.
  5. 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.
  6. Новикова Н. М., Ильина И. С., Сафронова И. Н. О картографировании пойменной растительности Нижней Волги // Геоботаническое картографирование. 2000. № 1998–2000. С. 62–77. DOI: 10.31111/geobotmap/1998-2000.62.
  7. Папченков В. Г. О распространении Phragmites altissimus (Benth.) Nabille (Poaceae) // Российский журн. биол. инвазий. 2008. Т. 1. № 1. С. 36–41.
  8. Соколова Н. А., Костин В. Е., Хлобжева И. Н. и др. Функциональное использование биомассы тростника (Phragmites australis) зимней заготовки в регионах Нижнего Поволжья // Проблемы региональной экологии. 2020. № 5. С. 25–30. DOI: 10.24412/1728-323X-2020-5-25-30.
  9. Хорошев А. В., Калмыкова О. Г., Дусаева Г. Х. Оценка индекса NDVI как источника информации о надземной фитомассе в степях // Исслед. Земли из космоса. 2023. № 3. С. 27–43. DOI: 10.31857/S020596142303003X.
  10. Чувашов А. В., Малов Д. Н., Степанова Н. Ю., Голуб В. Б. Оценка динамики растительных сообществ в восточной части дельты р. Волги (1980–2023 гг.) // Аридные экосистемы. 2024. Т. 30. № 1. С. 67–74. DOI: 10.24412/1993-3916-2024-1-67-74.
  11. Шинкаренко С. С., Барталев С. А. (2023а) 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.
  12. Шинкаренко С. С., Барталев С. А. (2023б) Применение данных дистанционного зондирования для широкомасштабного мониторинга водно-болотных угодий // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 6. С. 9–34. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-6-9-34.
  13. Шинкаренко С. С., Барталев С. А. Анализ взаимосвязи структурных и спектрально-отражательных характеристик растительности аридных пастбищных ландшафтов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 3. С. 176–192. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-3-171-187.
  14. Шинкаренко С. С., Иванов Н. М., Берденгалиева А. Н. Пространственно-временная динамика выгоревших площадей на федеральных ООПТ юго-востока Европейской России // Nature Conservation Research. Заповедная наука. 2021. Т. 6. № 3. С. 23–44. DOI: 10.24189/ncr.2021.035.
  15. Шинкаренко С. С., Барталев С. А., Берденгалиева А. Н. (2022а) Спутниковые наблюдения задымлений от тростниковых пожаров на Нижней Волге // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 2. С. 93–105. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-2-93-105.
  16. Шинкаренко С. С., Барталев С. А., Берденгалиева А. Н., Иванов Н. М. (2022б) Пространственно-временной анализ горимости пойменных ландшафтов Нижней Волги // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 1. С. 143–157. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-1-143-157.
  17. Шинкаренко С. С., Барталев С. А., Богодухов М. А. и др. Классификация пойменных земель Нижней Волги на основе многолетних данных дистанционного зондирования и гидрологической информации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 3. С. 119–135. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-3-119-135.
  18. Яновский А. А., Созинов О. В. Автоматизированная дистанционная экспресс-оценка расположения зарослей Phragmites australis, перспективных для заготовки энерготехнологической фитомассы // Растительные ресурсы. 2017. Т. 53. № 4. С. 555–580.
  19. Asaeda T., Karunaratne S. Dynamic modeling of the growth of Phragmites australis: model description // Aquatic Botany. 2000. V. 67. Iss. 4. P. 301–318. DOI: 10.1016/S0304-3770(00)00095-4.
  20. Baibagyssov A., Thevs N., Nurtazin S. et al. Biomass resources of Phragmites australis in Kazakhstan: Historical developments, utilization, and prospects // Resources. 2020. V. 9. Article 74. DOI: 10.3390/resources9060074.
  21. Eller F., Guo X., Ye S. et al. Suitability of Wild Phragmites australis as bio-resource: Tissue quality and morphology of populations from three continents // Resources. 2020. V. 9. No. 12. Article 143. DOI: 10.3390/resources9120143.
  22. Köbbing J. F., Thevs N., Zerbe S. The utilisation of reed (Phragmites australis): A review // Mires and Peat. 2013. V. 13. Article 1.
  23. Loupian E., Burtsev M., Proshin A. et al. Usage Experience and Capabilities of the VEGA-Science System // Remote Sensing. 2022. V. 14. No. 1. Article 77. DOI: 10.3390/rs14010077.
  24. Li W., Dou Z., Wang Y. et al. Estimation of above-ground biomass of reed (Phragmites communis) based on in situ hyperspectral data in Beijing Hanshiqiao Wetland, China // Wetlands Ecology and Management. 2019. V. 27. P. 87–102. DOI: 10.1007/s11273-018-9644-5.
  25. Lu L., Luo J., Xin Y et al. How can UAV contribute in satellite-based Phragmites australis aboveground biomass estimating? // Intern. J. Applied Earth Observation and Geoinformation. 2022. V. 114. Article 103024. DOI: 10.1016/j.jag.2022.103024.
  26. Lucy G. P., Gregory J. M. A Systematic review of the factors influencing the estimation of vegetation aboveground biomass using unmanned aerial systems // Remote Sensing. 2020. V. 12. Article 1052. DOI: 10.3390/rs12071052.
  27. Luo S., Wang C., Xi X. et al., Retrieving aboveground biomass of wetland Phragmites australis (common reed) using a combination of airborne discrete-return LiDAR and hyperspectral data // Intern. J. Applied Earth Observation and Geoinformation. 2017. V. 58. P. 107–117. DOI: 10.1016/j.jag.2017.01.016.
  28. Wang S., Li S., Li S., Zheng S. et al. Estimating biomass and carbon sequestration capacity of Phragmites australis using remote sensing and growth dynamics modeling: A Case study in Beijing Hanshiqiao Wetland nature reserve, China // Sensors. 2022. V. 22. No. 9. Article 3141. DOI: 10.3390/s22093141.
  29. Wang Z., Ma Y., Zhang Y., Shang J. Review of remote sensing applications in grassland monitoring // Remote Sensing. 2022. V. 14. No. 12. Article 2903. DOI: 10.3390/rs14122903.
  30. Zhao Y., Mao D., Zhang D. et al. Mapping Phragmites australis aboveground biomass in the Momoge Wetland Ramsar site based on Sentinel-1/2 images // Remote Sensing. 2022. V. 14. No. 3. Article 694. DOI: 10.3390/rs14030694.