Method for protective forest plantations mapping based on multi-temporal high spatial resolution satellite images and Bi-Season Forest Index

Abstract

Защитные лесные насаждения (ЗЛН) -важный компонент устойчивого функционирования агроландшафтов, препятствующий развитию процессов водной и ветровой эрозии.В последние десятилетия темпы создания ЗЛН в России многократно снизились по сравнению с серединой прошлого века.При этом в силу естественных и антропогенных факторов существующие ЗЛН подвержены процессам масштабной деградации, в то время как информация об их актуальном состоянии практически отсутствует.Существующие информационные продукты типов земного покрова и мониторинга лесов охватывают ЗЛН лишь частично.Полезащитные лесные полосы, имеющие ширину 10-20 м, очень фрагментарно отражены на существующих глобальных и национальных спутниковых картах лесов.Известные подходы к картографированию ЗЛН основаны на экспертном дешифрировании данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) сверхвысокого пространственного разрешения или наземной съёмке с помощью GPS-приёмников.Такие методы трудоёмки и не могут применяться на больших территориях.В работе предложен новый метод картографирования ЗЛН на основе разновременных спутниковых данных ДЗЗ с использованием бисезонного индекса леса BSFI (англ.Bi-Season Forest Index), вычисляемого как нормализованная разница минимального значения NDVI (англ.Normalized Difference Vegetation Index -нормализованный разностный вегетационный индекс) за вегетационный сезон и максимального альбедо, определяемого в зимний период при наличии снежного покрова на земной поверхности.Пиксели с положительными значениями данного индекса могут быть отнесены к покрытым древесной растительностью территориям.Проведено сравнение площади ЗЛН, выделенной на основе BSFI по данным спутниковой съёмки инструментом Sentinel-2, с результатами экспертного дешифрирования детальных спутниковых изображений и широко распространённых информационных продуктов спутникового картографирования земного покрова.Сравнительный анализ показал наличие тесной связи получаемых на основе данных Sentinel-2 результатов с оценками площади ЗЛН по материалам экспертного дешифрирования детальных спутниковых изображений, которая характеризуется коэффициентом корреляции R = 0,99, а также позволил установить величину точности выделения лесов на основе данного индекса на уровне 91 %.Относительная ошибка выделения полезащитных лесных полос в зоне 50 м вокруг границ полей составила 9 %.Предложенный подход рекомендуется для картографирования ЗЛН в малолесных регионах, где возможно получение спутниковых изображений земной поверхности с

Topics & Concepts