СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ЛЕСНОГО ПОКРОВА СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ МЕТОДАМИ НА ПРИМЕРЕ ГОРНОЙ ТЕРРИТОРИИ

В последние десятилетия в регионах Сибири наблюдается усиление антропогенной деятельности: рубок, строительства, сельскохозяйственного использования, а также увеличения количества пожаров [1]. Это может повлечь ряд последствий в т.ч. изменения функционирования лесного покрова, трансформацию ландшафтов и смещению границ лесных сообществ. Некоторые изменения можно наблюдать в регионах Сибири [2]. Среди них горная территория Танзыбейского участкового лесничества (Приенисейских Саян), где достаточно хорошо выражена высотная зональность, регион представляет интерес своим разнообразием лесной растительности [3]. Ввиду горного характера ландшафтов, натурные исследования данной территории затруднены. Выявить и анализировать структуру растительного покрова в целом, а также происходящие в нем изменения стало возможно с помощью спутникового мониторинга, который позволяет обеспечить охват большой территории, а также получить качественную и количественную оценку растительных сообществ на локальном, региональном и глобальном уровне. На данный момент наблюдается дефицит картографических материалов, отражающих современную картину и географию лесного покрова в связи с актуальным влиянием антропогенного фактора.

Выбор района работ определяется присутствием различных природных комплексов в рамках высотной поясности, где представлено широкое разнообразие растительного покрова. А также наличием исходных данных - разномасштабных материалов наземных исследований за разные годы, начиная с 1960х годов до последних лет и спутниковых материалов, получаемых в последние годы (с 2000-х до 2017 г).

Была сформулирована следующая цель работы: актуализировать пространственную структуру классов растительности горной лесной территории путем натурных и дистанционных методов картографирования на примере ключевого участка – предгорий и северного макро-склона Западного Саяна.

Для достижения цели поставлены задачи:

1. выполнить сопряженный анализ, характеризующий состояние репрезентативных ландшафтов, на основе данных наземных обследований и тематической обработки спутниковых материалов;

2. разработать метод тематического дешифрирования эколого-фитоценотических комплексов растительного покрова горных ландшафтов на основе многоспектральных спутниковых данных;

3. оценить эффективность применения данных спутниковой информации для мониторинга ландшафтов и изучения растительного покрова;

4. провести мониторинг сезонно-фенологической динамики Танзыбейского участкового лесничества посредством отображения пространственно-временных вариаций на серии спутниковой съемки.

Географическое положение района исследования находится в диапазоне от 52°46'0,0" с.ш. до 53°17'0,0" с.ш по широте и от 92°43'0,0" в.д. до 93°18'0,0" в.д. по долготе. Исследуемая территория относится к северо-восточной части Западного Саяна. Этот район был отнесен к Джебашско-Амыльскому округу черневых и горно-таежных пихтовых и кедрово-пихтовых лесов северной Алтае-Саянской растительной области [14, 52]. Площадь района исследований дистанционными методами, составляет 470 тыс. га, протяженность 380 км. Наземные изучения были проведены в окрестностях стационара «Ермаковский», на прилегающей территории заложено пять пробных площадей (рисунок 1).

Рисунок 1. Местоположение полигона исследования на карте РФ

С помощью методов ДЗЗ проведена классификация исследуемого участка с выделением ландшафтных категорий. На основании данных классификации экспертным методом с учетом данных наземного лесоустройства были выделены ряд природных зон, которые проявляются в виде высотной зональности характерной для данного региона (рисунок 2).

Рисунок 2. Классификация растительного покрова по материалам спутника Sentinel-2, а – космоснимок, б – результат классификации.

1 – облачность, 2 – темнохвойная тайга теневых склонов с преобладанием пихты, 3 – горнотаежные темнохвойные леса на склонах восточных и юго-восточных экспозиций в сочетании с луговыми сообществами (крупнотравными еланями), 4,5 – пихтово-лиственные производные леса и кустарники на почвах с избыточным увлажнением (крупнотравные папоротниковые, вейниковые) в низкогорьях и предгорной котловине черневого пояса (черневой ВПК) в сочетании с заболоченными кустарниками; 5 – субальпийские пихтово-кедровые травяно-зеленомошные бадановые, мелкотравно-зеленомошные массивы; 6,7,10 – субальпийские луга и редколесья, 8 – травяно-болотные темнохвойные леса с пихтой, елью и кедром; 9 - гольцы, каменистые и скалистые участки

Анализируя и сравнивая результаты работы методами дистанционного зондирования с данными полученными в ходе полевых работ, можно сделать вывод что корреляция между данными со спутника Landsat более объективны, прослеживается четкая корреляция с данными летней практики в районе стационара «Ермаковский».

В процессе работы с космоснимками Terra MODIS были использованы комбинации каналов 1 (0,67-0,62 мкм), 2 (0,876-0,841 мкм), 31 (11,280-10,780 мкм). Канал 31 несет информацию о температурных значениях подстилающей поверхности. Данная особенность проявила себя при дешифрировании и классификации изображения: безлесные участки и субальпийские луга были объединены в один класс. Т.е. высотная поясность с данного спутника прослеживается более отчетливо в сравнении с другими исследуемыми.

Таблица 1.

Статистические данные полученные по материалам классификации спутника Landsat – 8, Sentinel-2, Terra MODIS

Из результатов, приведенных в таблице, можно сделать вывод, что по данным спутника преобладающими типами растительности являются темнохвойные и производные леса, а также смешанная подтайга, которая в большей степени представлена хвойными и лиственными породами. Следует добавить, что технические возможности спутника Terra MODIS не приспособлены для мониторинга объектов локального и регионального уровня, масштаб и пространственное разрешение наиболее подходит для изучения объектов глобального уровня.

Список литературы:

1. Школьник, И.М. Изменения экстремальности климата на террито-рии Сибири к середине XXI век: ансамблевый прогноз по региональной модели ГГО / И.М. Школьник, В.П. Мелешко, С.В. Ефимов, Е.Н. Стафеева // Метеорология и гидрология. - 2012. - №2. 5 – 22 с.
2. Onuchin, A. Modeling air temperature changes in Northern Asia / A. Onuchin, M. Korets, A. Shvidenko, T. Burenina, A. Musokhranova // Global and Planetary Changes – USA – 2014. 122. 14–22 р.
3. Зуева К.Г., Почвы горных кедровников Средней Сибири. – М.: Наука, 1980. – 171 с.