Мониторинг состояния растительного покрова зоны охвата мачты ZOTTO по данным дистанционного зондирования

Мониторинг состояния растительного покрова зоны охвата мачты ZOTTO по данным дистанционного зондирования

Автор: Антамошкина О.А., Корец М.А.

Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau

Рубрика: Математика, механика, информатика

Статья в выпуске: 4 т.16, 2015 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрены вопросы классификации спутниковых изображений с целью выделения основных типов лесных экосистем, а также решение задачи многолетнего мониторинга состояния выделенных экосистем на основе спутниковых снимков среднего пространственного разрешения и ежедневных данных космического мониторинга действующих пожаров. Районом исследования данной работы является 100-километровая зона охвата мачты ZOTTO, установленная в районе пос. Зотино Красноярского края. Исследуемая территория расположена в среднетаежной подзоне Западной Сибири, представлена левым и правым берегами р. Енисея. На основе данных наземных исследований, полученных за последние пятнадцать лет, проведена классификация спутниковых изображений Landsat методом максимального правдоподобия. В результате выделено 10 агрегированных классов земной поверхности и составлена тематическая карта исследуемых территорий. Оперативный спутниковый мониторинг и анализ пространственной информации о состоянии экосистем в 100-километровой зоне охвата мачты ZOTTO дает возможность отследить динамику нарушенности лесов пожарами и рубками за длительный временной период и оценить изменения лесных экосистем района исследования. Получены данные о количестве и площади пожарищ, выявленных на исследуемой территории за 2000-2014 годы. Проведенные расчёты показывают, что за изучаемый период огнем пройдено более 25 % исследуемой территории. Отмечено, что лесные пожары оказывают значительное влияние на перераспределение классов подстилающей поверхности. В ходе проведенных исследований выявлено, что под воздействием пожаров площадь всех типов растительных экосистем значительно сократилась, тогда как промышленная заготовка древесины не вносит существенного вклада в общую картину нарушенности территории. Результаты, полученные в нашей работе, свидетельствуют о наиболее высокой горимости лишайниковых типов леса на изучаемой территории, что согласуется с литературными данными и обусловлено, очевидно, их высокой природной пожарной опасностью. Наименьший ущерб пожары нанесли болотным экосистемам, что объясняется повышенным содержанием влаги и наличием большого количества пожарных разрывов в виде открытой воды.

Еще

Спутниковые изображения, автоматическая классификация, лесные пожары, мониторинг лесных экосистем

Короткий адрес: https://sciup.org/148177498

IDR: 148177498   |   УДК: 528.854

Vegetation monitoring within the ZOTTO tall tower coverage area using remote sensing data

The article discusses the methods of satellite image classification to determine general types of forest ecosystems, as well as the long-term monitoring of ecosystems changes using satellite imagery of medium spatial resolution and the daily data of space monitoring of active fires. The area of interest of this work is 100 km footprint of the Zotino Tall Tower Observatory (Zotto), located near Zotino settlement, Krasnoyarsk region. The study area is located in the middle taiga subzone of Western Siberia, and presented by the left and right banks of the Yenisei river. For Landsat satellite imagery supervised classification by the maximum likelihood method was made using ground-based studies over the last fifteen years. The results are the identification of the 10 aggregated classes of land surface and composition of the study area thematic map. Operational satellite monitoring and analysis of spatial information about ecosystem in the 100-kilometer footprint of the Zotto tall tower allows to monitor the dynamics of forest disturbance by fire and logging over a long time period and to estimate changes in forest ecosystems of the study area. Data on the number and area of fires detected in the study region for the 2000-2014 have been received in the work. Calculations show that active fires have burned more than a quarter of the footprint area over the study period. Fires have a significant impact on the redistribution of classes of land surface. The area of all types of plant ecosystems declined dramatically under the influence of fires, whereas industrial logging does not have a serious impact on it. The results obtained in our work indicate the highest occurrence of fires for lichen forest types within study region, probably due to their high natural fire danger, which is consistent with other studies. The least damage the fire caused to the wetland ecosystem due to high content of moisture and the presence of a large number of fire breaks in the form of open water.

Еще

Список литературы Мониторинг состояния растительного покрова зоны охвата мачты ZOTTO по данным дистанционного зондирования

  • Экологические проблемы поглощения углекислого газа посредством лесовосстановления и лесоразведения в России (аналитический обзор)/А. С. Исаев //Центр экологической политики России. М., 1995. 156 с.
  • Fire, global warming, and the carbon balance of boreal forests/E. S. Kasischke //Ecological Applications. 1995. № 5(2). P. 437-451.
  • Krawchuk M. A., Cumming S. G., Flannigan M. D. Predicted changes in fire weather suggest increases in lightning fire initiation and future area burned in the mixedwood boreal forest//Climatic Change. 2009. Vol. 92. P. 83-97.
  • Forest fires and climate change in the 21st century/M. D. Flannigan //Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. 2005, Vol. 11(4), P. 847-859. DOI: 10.1007/sl 1027-005-9020-7.
  • Effects of Fire and Climate on Successions and Structural Changes in The Siberian Boreal Forest/V. V. Furyaev //Eurasian J. For. Res. 2001. № 2. P. 1-15.
  • The Zotino Tall Tower Observatory (Zotto): Quantifying Large Scale Biogeochemical Changes in Central Siberia/M. Heimann //Nova ActaLeopoldina NF. 2014. № 117(399), P. 51-64.
  • Global Remote Sensing Research Trends during 1991-2010: A Bibliometric Analysis/Y. H. Zhuang //Scientometrics. 2013. № 96. P. 203-219. Doi: DOI: 10.1007/s11192-012-0918-z
  • Developments in the validation of satellitesensor products for the study of the land surface/C. Justice, //International Journal of Remote Sensing. 2000. Vol. 21. P. 3383-3390.
  • Meta-discoveries from a synthesis of satellite-based land-cover mapping research/Le Yu //International Journal of Remote Sensing. 2014. Vol. 35. P. 4573-4588.
  • Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014618974 от 04.09.2014 г./О. А. Антамошкина, Н. В. Трофимова, С. В. Верховец.
  • Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2014620947 от 02.07.2014 г./О. А. Антамошкина, Н. В. Трофимова, С. В. Верховец, Н. Н. Кошурникова, А. В. Климченко.
  • Спутниковое зондирование Земли -уникальный инструмент мониторинга лесов России/А. С. Исаев //Вестник Российской академии наук. 2014. Т. 84, № 12. С. 1073.
  • Townshend Global, Landsat-based forest-cover change from 1990 to 2000/Do-Hyung Kim //Remote Sensing of Environment. 2014. Vol. 155. P. 178-193.
  • Дистанционное зондирование: количественный подход/Ш. М. Дейвис . М.: Недра, 1983. 415 с.
  • Кронберг П. Дистанционное изучение Земли. М.: Мир, 1988. 350 с.
  • Remote sensing of forest fire severity and vegetation recovery/White J. D. //International Journal of Wildland Fire. 1996. № 6. P. 125-136.
  • Yoram Kaufman, Chris Justice. Algorithm Technical Background Document MODIS FIRE PRODUCTS (Version 2.2). 1998. (EOS ID# 2741).
  • Волокитина А. В., Софронов М. А. Классификация растительных горючих материалов//Лесоведение. 1996. № 3. С. 38-44.
  • Курбатский Н. П. Пожары тайги, закономерности их возникновения и развития: aвтореф. дис.. д-ра с.-х. наук. Красноярск, 1964. 54 с.
  • Isaev A. S., Korovin G. N., Sukhikh V. I., Titov S. P., Utkin A. I., Golub A. A., Zamolodchikov D. G., Pryazhnikov A. A. Ecologicheskie problemy poglosheniya uglekislogo gaza posredstvom lesovosstanovleniya I lesorazvedeniya v Rossii (analytychesky obzor) . Moscow, Tsentr ecologicheskoy politiki Rossii Publ., 1995, 156 p. (In Russ.).
  • Kasischke E. S., Christensen N. L., Jr. and B. J. Stocks. Fire, global warming, and the carbon balance of boreal forests. 1995, Ecol. Appl. 5, P. 437-451.
  • Krawchuk M. A., Cumming S. G., Flannigan M. D. Predicted changes in fire weather suggest increases in lightning fire initiation and future area burned in the mixedwood boreal forest. Climatic Change, 2009,
  • Vol. 92, P. 83-97.
  • Flannigan M. D., Amiro B. D., Logan K. A., Stocks B. J., Wotton B. M. Forest fires and climate change in the 21st century. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 2005, Vol. 11(4), P. 847-859. DOI: 10.1007/sl 1027-005-9020-7.
  • Furyaev V. V., Vaganov E. A., Tchebakova N. M., Valendik E. N. Effects of Fire and Climate on Successions and Structural Changes in the Siberian Boreal
  • Forest. Eur. J. Forest Res., 2001, No. 2, P. 1-15.
  • Heimann M., Schulze E. D., Winderlich J. et al. The Zotino Tall Tower Observatory (Zotto): Quantifying Large Scale Biogeochemical Changes in Central Siberia. Nova ActaLeopoldina NF, 2014, Vol. 117(399), P. 51-64.
  • Zhuang Y. H., Liu X. J., Nguyen T., He Q. Q., Hong S. Global Remote Sensing Research Trends during 1991-2010: A Bibliometric Analysis. Scientometrics, 2013, No. 96, P. 203-219. DOI: DOI: 10.1007/s11192-012-0918-z
  • Justice C., Belward A., Morisette J., Lewis P., Privette J. and Baret F. Developments in the validation of satellite sensor products for the study of the land surface. International Journal of Remote Sensing, 2000, Vol. 21, P. 3383-3390.
  • Le Yu, Lu Liang, Jie Wang et al. Meta-discoveries from a synthesis of satellite-based land-cover mapping research. International Journal of Remote Sensing, 2014, Vol. 35, P. 4573-4588.
  • Antamoshkina O. A., Trofimova N. V., Verkhovets S. V. Svidetel’stvo o gosudarstvennoy registratsii programmy dlya EVM. . No. 2014618974, 2014.
  • Antamoshkina O. A., Trofimova N. V., Verkhovets S. V., Koshurnikova N. N., Klimchenko A. V. Svidetel’stvo o gosudarstvennoy registratsii bazy dannykh
  • No. 2014620947, 2014.
  • Isaev A. S., Bartalev S. A., Lupyan E. A., Lukina N. V. . Vestnik Rossiyskoy akademii nauk. 2014, Vol. 84, No. 12, P. 1073 (In Russ.).
  • Do-Hyung Kim, Joseph O. Sexton, Praveen Noojipady, Chengquan Huang, AnupamAnand, Saurabh Channan, Min Feng, John R. Townshend Global, Landsat-based forest-cover change from 1990 to 2000. Remote Sensing of Environment, 2014, Vol. 155, P. 178-193.
  • Dejvis Sh. M., Landgrebe D. A., Filips T. L. Distantsionnoe zondirovanie: kolichestvenny podkhod . Moscow, Nedra Publ., 1983, 415 p.
  • Kronberg P. Distantsionnoe izuchenie Zemli. . Moscow, Mir Pabl., 1988, 350 с.
  • White J. D., Ryan K. C., Key C. C., Running S. W. Remote sensing of forest fire severity and vegetation recovery. International Journal of Wildland Fire, 1996, No. 6, P. 125-136.
  • Yoram Kaufman, Chris Justice. Algorithm Technical Background Document MODIS FIRE PRODUCTS (Version 2.2), 1998.
  • Volokitina A. V., Sofronov M. A. Lesovedenie. 1996, No. 3, P. 38-44.
  • Kurbatsky N. P. Pozhary taygi, zakonomernosti ikh vozniknoveniya i razvitiya: Avtoref. dis.. d-ra s.-kh. nauk. . Krasnoyarsk, 1964, 54 p.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp