Архив
Том 23, 2026
Том 22, 2025
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. 2026. Т. 23. № 5. С. 324-337

Картографирование открытых почв Минской области по данным Sentinel-2 на основе спектральных индексов

Б. Чжао 1 
1 Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь
Одобрена к печати: 30.07.2026
DOI: 10.21046/2070-7401-2026-23-5-324-337
Открытая почвенная поверхность — важный объект дистанционного зондирования сельскохозяйственных ландшафтов, однако её выделение затрудняется спектральным сходством с сухой растительностью, пожнивными остатками и светлыми антропогенными покрытиями. Для Беларуси методы картографирования открытых почв по данным Sentinel-2 изучены недостаточно. Цель работы — разработать и апробировать пороговый метод картографирования открытой почвенной поверхности Минской области на основе индексов BSI (англ. Bare Soil Index), NDVI (англ. Normalized Difference Vegetation Index) и NDBI (англ. Normalized Difference Built-up Index). Снимки Sentinel-2 Level-2A за 2024 г. обрабатывались в GEE (англ. Google Earth Engine) с маскированием облаков, теней, снега и невалидных наблюдений по слою SCL (англ. Scene Classification Layer); для выбора порогов проанализировано 27 их комбинаций. Рабочие условия: BSI > 0,18, NDVI < 0,20, NDBI < 0,20. Оценка, выполненная по 1000 контрольных точек для каждого из кварталов Q2–Q4, показала, что общая точность составила 88,8–89,6 %, F1-мера — 87,7–88,6 %, а коэффициент каппа — 0,775–0,792. Модель RF_index, использующая только BSI, NDVI и NDBI, и модель RF_full, включающая спектральные каналы Sentinel-2 и индексы, повысили общую точность до 90,4–92,0 и 91,9–93,2 % соответственно. Основная доля выявленных открытых поверхностей приходилась на пахотнопригодные земли, однако внутри этого класса их доля не превышала 1,0–1,6 %. Предложенный подход пригоден для регионального картографирования сезонно открытой почвенной поверхности при локальной калибровке порогов, проверке сезонной устойчивости и оценке точности по контрольным точкам.
Ключевые слова: Sentinel-2, открытая почвенная поверхность, дистанционное зондирование Земли, BSI, NDVI, NDBI, пороговая классификация, Random Forest, сельскохозяйственные ландшафты, Минская область
Полный текст

Список литературы:

  1. Антонов С. А., Скрипчинский А. В., Авдеев А. В. Применение данных дистанционного зондирования Земли для оценки деятельности сельскохозяйственных товаропроизводителей // С.-х. журн. 2018. № 4 (11). С. 6–11. DOI: 10.25930/9ywv-3r76.
  2. Генин В. А., Клебанович Н. В. Моделирование урожайности кукурузы и сои по данным дистанционного зондирования Земли // Вестн. Белорусской гос. с.-х. акад. 2018. № 4. С. 100–104.
  3. Земельно-информационная система Республики Беларусь. Порядок создания, ведения (эксплуатации и обновления): ТКП 610-2023 (33520). Минск: Государственный комитет по имуществу Республики Беларусь, 2023. 107 с.
  4. Кравцов С. Л., Привалов Ф. И., Голубцов Д. В., Лепесевич Е. В., Холодинский В. В., Булавина Т. М., Лапаник С. А., Гвоздов А. П. Перспективы применения дистанционного мониторинга в сельском хозяйстве Беларуси // Земледелие и селекция в Беларуси. 2017. Вып. 53. С. 4–12.
  5. Червань А. Н. Геоинформационная формализация и геостатистический анализ почвенного покрова Беларуси: учебно-метод. пособие. Минск: БГУ, 2025. 175 с.
  6. Червань А. Н., Чжао Б. Определение содержания органического вещества почвы Минской области Беларуси на основе классификаторов градиентного бустинга спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 3. С. 121–135. DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-3-121-135.
  7. Ben-Dor E., Chabrillat S., Demattê J. A.M. et al. Using Imaging Spectroscopy to study soil properties // Remote Sensing of Environment. 2009. V. 113. P. S38–S55. DOI: 10.1016/j.rse.2008.09.019.
  8. Breiman L. Random Forests // Machine Learning. 2001. V. 45. No. 1. P. 5–32. DOI: 10.1023/A:1010933404324.
  9. Castaldi F. Sentinel-2 and Landsat-8 multi-temporal series to estimate topsoil properties on croplands // Remote Sensing. 2021. V. 13. No. 17. Article 3345. DOI: 10.3390/rs13173345.
  10. Congalton R. G., Green K. Assessing the accuracy of remotely sensed data: Principles and practices. 3rd ed. Boca Raton: CRC Press, 2019. 346 p. DOI: 10.1201/9780429052729.
  11. Demattê J. A.M., Fongaro C. T., Rizzo R., Safanelli J. L. Geospatial Soil Sensing System (GEOS3): A powerful data mining procedure to retrieve soil spectral reflectance from satellite images // Remote Sensing of Environment. 2018. V. 212. P. 161–175. DOI: 10.1016/j.rse.2018.04.047.
  12. Deng Y., Wu C., Li M., Chen R. RNDSI: A ratio normalized difference soil index for remote sensing of urban/suburban environments // Intern. J. Applied Earth Observation and Geoinformation. 2015. V. 39. P. 40–48. DOI: 10.1016/j.jag.2015.02.010.
  13. Drusch M., Del Bello U., Carlier S. et al. Sentinel-2: ESA’s optical high-resolution mission for GMES operational services // Remote Sensing of Environment. 2012. V. 120. P. 25–36. DOI: 10.1016/j.rse.2011.11.026.
  14. Dvorakova K., Heiden U., Pepers K. et al. Improving soil organic carbon predictions from a Sentinel-2 soil composite by assessing surface conditions and uncertainties // Geoderma. 2023. V. 429. Article 116128. DOI: 10.1016/j.geoderma.2022.116128.
  15. 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.
  16. Griffiths P., Nendel C., Hostert P. Intra-annual reflectance composites from Sentinel-2 and Landsat for national-scale crop and land cover mapping // Remote Sensing of Environment. 2019. V. 220. P. 135–151. DOI: 10.1016/j.rse.2018.10.031.
  17. Liu Y., Meng Q., Zhang L., Wu C. NDBSI: A normalized difference bare soil index for remote sensing to improve bare soil mapping accuracy in urban and rural areas // CATENA. 2022. V. 214. Article 106265. DOI: 10.1016/j.catena.2022.106265.
  18. Qi L., Zhou Y., Van Oost K. et al. High-resolution soil erosion mapping in croplands via Sentinel-2 bare soil imaging and a two-step classification approach // Geoderma. 2024. V. 446. Article 116905. DOI: 10.1016/j.geoderma.2024.116905.
  19. Qiu B., Zhang K., Tang Z. et al. Developing soil indices based on brightness, darkness, and greenness to improve land surface mapping accuracy // GIScience and Remote Sensing. 2017. V. 54. No. 5. P. 759–777. DOI: 10.1080/15481603.2017.1328758.
  20. Rikimaru A., Roy P. S., Miyatake S. Tropical forest cover density mapping // Tropical Ecology. 2002. V. 43. No. 1. P. 39–47.
  21. Rouse J. W., Jr., Haas R. H., Schell J. A., Deering D. W. Monitoring vegetation systems in the great plains with ERTS // 3rd Earth Resources Technology Satellite-1 (ERTS-1) Symp. NASA SP-351. 1974. V. 1. P. 309–317.
  22. Urbina-Salazar D., Vaudour E., Richer-de-Forges A. C. et al. Sentinel-2 and Sentinel-1 bare soil temporal mosaics of 6-year periods for soil organic carbon content mapping in Central France // Remote Sensing. 2023. V. 15. No. 9. Article 2410. DOI: 10.3390/rs15092410.
  23. Vaudour E., Gomez C., Lagacherie P. et al. Temporal mosaicking approaches of Sentinel-2 images for extending topsoil organic carbon content mapping in croplands // Intern. J. Applied Earth Observation and Geoinformation. 2021. V. 96. Article 102277. DOI: 10.1016/j.jag.2020.102277.
  24. Zepp S., Heiden U., Bachmann M. et al. Optimized bare soil compositing for soil organic carbon prediction of topsoil croplands in Bavaria using Landsat // ISPRS J. Photogrammetry and Remote Sensing. 2023. V. 202. P. 287–302. DOI: 10.1016/j.isprsjprs.2023.06.003.
  25. Zha Y., Gao J., Ni S. Use of normalized difference built-up index in automatically mapping urban areas from TM imagery // Intern. J. Remote Sensing. 2003. V. 24. No. 3. P. 583–594. DOI: 10.1080/01431160304987.
  26. Zhu Y., Qi L., Wu Z., Shi P. Spectra-based predictive mapping of soil organic carbon in croplands: Single-date versus multitemporal bare soil compositing approaches // Geoderma. 2024. V. 449. Article 116987. DOI: 10.1016/j.geoderma.2024.116987.