сверхбольшие архивы спутниковых данных и возможности их распределенного анализа

назад

Особенности картографирования структурных характеристик растительности аридных ландшафтов по спутниковым данным

Шинкаренко С.С., Барталев С.А.

// Материалы 22-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2024. С.224.

978-5-00015-067-2
В докладе представлены результаты сопоставления структурных (проективное покрытие, фитомасса) и спектрально-отражательных характеристик пастбищной растительности аридных ландшафтов юга европейской части России по данным Sentinel-2 и MODIS. Продолжающиеся процессы деградации пастбищной растительности в регионах юга европейской части России требуют разработки методов спутникового мониторинга, которые бы позволяли выявлять угрозу пастбищам до их перехода в состояние открытых песков . В то же время существующие подходы к картографированию деградации пастбищных ландшафтов ориентированы в первую очередь на анализ последствий этого процесса без учета количественных изменений состояния растительности . Определение фитомассы растительных сообществ также крайне важно для понимания циклов углерода, учитывая подверженность травянистой растительности регулярным ландшафтным пожарам. Наземные данные получены в мае 2020-2022 гг. в Астраханской, Волгоградской областях, Ставропольском крае, Республиках Калмыкия и Дагестан по стандартным геоботаническим методикам на площадках 10х10 м. Установлена значимая корреляция структурных характеристик с яркостью в каналах десятиметрового пространственного разрешения Sentinel-2 и вегетационными индексами NDVI, SAVI, PVI и EVI. Наиболее сильная значимая корреляционная связь фитомассы (R=0,74, p<0,001) и проективного покрытия (R=0,76, p<0,001) отмечена со значениями NDVI. Группировка растительных сообществ по жизненным формам преобладающих в фитоценозах видов на многолетние злаки, полукустарнички, однолетники и эфемероиды не увеличило силу связи структурных и спектрально-отражательных характеристик. Разбивка данных по годам исследований позволила получить более тесную связь NDVI, проективного покрытия и фитомассы. Использование метода непараметрической регрессии «Random forest» увеличило точность определения фитомассы (R2=0,62 против R2=0,55), но не проективного покрытия. Добавление в качестве признаков суммы осадков за предшествующий полученным наземным данным период и коэффициентов обратного рассеяния VV- и VH-поляризации по данным Sentinel-1 не принесло повышения точности. Также в работе использовались ежедневные данные MODIS NDVI с устраненным влиянием облачности, что позволило получить значения NDVI непосредственно на даты проведения полевых исследований. Это дало возможность получить более сильную связь структурных и спектрально-отражательных характеристик по сравнению с данными Sentinel-2, разница дат которых с наземными составляла до 12 дней. Для всех типов растительности характерна отрицательная связь проективного покрытия и яркости в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, обусловленная более яркой относительно растительного покрова почвой. Таким образом, спектрально-отражательные характеристики определяются не только фотосинтезирующей фитомассой, но и степенью перекрытия почв растительностью, в том числе высохшей. Это может приводить к неопределенностям и снижать силу связи между структурными и спектрально-отражательными характеристиками.
Ссылка на текст: http://conf.rse.geosmis.ru/files/books/2024/10172.htm
  • Институт космических исследований РАН, Москва
назад