Вестник Оренбургского государственного педагогического университета. Электронный научный журнал. 2021. № 3 (39). С. 35—48
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 574.3
Рахматуллина Ирина Римилевна, кандидат биологических наук, доцент
Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы Рахматуллин Загир Забирович, кандидат биологических наук, доцент
Башкирский государственный аграрный университет Тагирова Олеся Васильевна, кандидат биологических наук, доцент
Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы Хамидуллина Гульнара Гизаровна, кандидат биологических наук, доцент
Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы Кулагин Алексей Юрьевич, доктор биологических наук, профессор
Уфимский Институт биологии Уфимского федерального исследовательского центра
Российской академии наук
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЕГЕТАЦИОННЫХ ИНДЕКСОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ХАРАКТЕРИСТИК СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ г. УФЫ И ЕЕ ПРИГОРОДОВ
Аннотация
На территории Уфимского лесничества заложены 16 пробных площадей в насаждениях сосны обыкновенной, имеющих возраст более 50 лет. Пробные площади разделены на 3 группы: зона контроля, зона с преобладанием нефтехимического загрязнения и зона с высокой автотранспортной и рекреационной нагрузкой. По снимку Sentinel-2 построены растры вегетационных индексов: Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Enhanced Vegetation Index (EVI), Soil-Adjusted Vegetation Index (SAVI), Normalized Difference Water Index (NDWI), дана их характеристика. По каждой пробной площади получены и проанализированы средние значения этих индексов. Установлены взаимосвязи индексов NDVI, EVI, SAVI с состоянием и возрастом насаждений, позволяющие выделять насаждения, в которых снижается содержание хлорофилла. Совместное применение этих индексов дает возможность выделять больше градаций в состоянии насаждений и охарактеризовать степень их неоднородности. Четкой зависимости NDWI от состояния сосновых насаждений не наблюдается, необходимы дополнительные исследования по обеспеченности растений влагой.
1. Атлас Республики Башкортостан. Омск : Омская картограф. фабрика, 2005.
2. Белова Е. И., Ершов Д. В. Опыт оценки естественного лесовосстановления на сплошных вырубках по временным рядам Landsat // Лесоведение. 2015. № 5. С. 339—345.
3. Братков В. В., Кравченко И. В., Туаев Г. А., Атаев З. В., Абдулжалимов А. А. Применение вегетационных индексов для картографирования ландшафтов Большого Кавказа // Известия Дагестанского педагогического университета. Естественные и точные науки. 2016. Т. 10, № 4. С. 97—111.
4. Воробьев О. Н., Курбанов Э. А. Мониторинг состояния растительного покрова на территории Республики Марий Эл с использованием ENVISAT MERIS // Лесной вестник = Forestry bulletin. 2013. № 7 (99). С. 42—45.
5. Гопп Н. В., Куликова Е. А., Пестунов И. А., Синявский Ю. Н., Смирнов В. В. Распознавание формаций лесной растительности с близкими спектрально-яркостными характеристиками по данным съемки со спутника Landsat 7 ETM+ // Вычислительные технологии. 2007. Т. 12, № 2. С. 194—201.
6. Гопп Н. В., Смирнов В. В. Использование вегетационного индекса (NDVI) для оценки запасов надземной фитомассы тундровых сообществ растений // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2009. Т. 4, № 1. С. 187—191.
7. Гусев А. П. Дистанционные индикаторы деградации лесных геосистем юго-востока Беларуси // Весці БДПУ. Сер. 3. 2020. № 1. С. 46—50.
8. Ежегодник состояния загрязнения атмосферы в городах на территории России за 2019 г. СПб. : Росгидромет, 2020.
9. Жигунова С. Н., Михайленко О. И., Федоров Н. И. Использование данных дистанционного зондирования Земли для анализа влияния городской среды на сезонное развитие древесной растительности // Экология и география растений и растительных сообществ : материалы IV Междунар. науч. конф. Екатеринбург : Гуманитарный ун-т, 2018. С. 286—290.
10. Зайцев Г. А., Кулагин А. Ю. Сосна обыкновенная и нефтехимическое загрязнение: дендроэкологическая характеристика, адаптивный потенциал и использование. М. : Наука, 2006. 124 с.
11. Лесохозяйственный регламент Уфимского лесничества Республики Башкортостан. Уфа : Ин-т стратегических исследований Республики Башкортостан, 2018. 198 с.
12. Мячина К. В. Анализ космических изображений с расчетом NDVI для изучения динамики ландшафтного покрова территории нефтяного месторождения в Оренбургской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 4 (42). С. 206—209.
13. Оплетаев А. С., Жигулин Е. В., Косов В. А. Использование вегетационного индекса NDVI для оценки состояния лесных насаждений на нарушенных землях // Леса России и хозяйство в них. 2019. № 3 (70). С. 15—23.
14. Петрищев В. П., Дубровская С. А., Ряхов Р. В. Сравнительный анализ состояния растительности в г. Оренбурге по результатам обработки мультиспектральных космических снимков // Проблемы региональной экологии. 2014. № 4. С. 213—217.
15. Рахматуллин З. З., Рахматуллина И. Р., Габделхаков А. К., Мартынова М. В., Султанова Р. Р. Динамика NDVI растительного покрова лесопарка им. Лесоводов Башкирии // Лесные экосистемы в условиях изменения климата: биологическая продуктивность и дистанционный мониторинг : сб. науч. статей. Йошкар-Ола : Поволжский гос. технол. ун-т, 2019. С. 104—113. DOI: 10.25686/6157.2019.5.58821.
16. Рахматуллина И. Р., Рахматуллин З. З., Исхаков Ф. Ф., Серова О. В. Динамика вегетационного индекса NDVI насаждений сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях загрязнения Уфимского промышленного центра // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2019. № 2 (34). С. 116—117. DOI: 10.15593/2409-5125/2019.02.09.
17. Рысин Л. П., Савельев Л. И. Сосновые леса России. М. : КМК, 2008. 289 с.
18. Стрельников И. И., Глухов А. З., Николаева А. В., Мудрецова К. В. Подготовка цифровых карт для обеспечения экологических исследований в Донбассе // Промышленная ботаника. 2018. Вып. 18, № 3. С. 42—50.
19. Чащин А. Н., Кондратова М. А. Использование данных дистанционного зондирования для оценки темпов самозарастания угольных отвалов Кизеловского бассейна // Географический вестник = Geographical bulletin. 2019. № 2 (49). С. 135—147. DOI: 10.17072/2079-7877-2019-2-135-147.
20. Шарый П. А., Шарая Л. С. Изменение NDVI лесных экосистем Северного Кавказа как функция рельефа и климата // Лесоведение. 2014. № 5. С. 83—90.
21. Conrad O., Bechtel B., Bock M., Dietrich H., Fischer E., Gerlitz L., Wehberg J., Wichmann V., Böhner J. System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA) v. 2.1.4 // Geoscientific Model Development. 2015. Vol. 8. DOI: 10.5194/gmd-8-1991-2015. URL: http://www.geosci-model-dev.net/8/1991/2015/gmd-8-1991-2015.html.
22. Copernicus. Europe’s eyes on Earth. URL: https://www.copernicus.eu/en.
23. Copernicus Open Access Hub. URL: https://scihub.copernicus.eu/
24. Gao B. NDWI — A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space // Remote Sensing Environment. 1996. Vol. 58, N 3. P. 257—266. DOI: 10.1016/s0034-4257(96)00067-3.
25. Huete A. R., Jackson R. D., Post D. F. Spectral response of a plant canopy with different soil backgrounds // Remote Sensing of Environment. 1985. Vol. 17, N 1. P. 37—53. DOI: 10.1016/0034-4257(85)90111-7.
26. Huete A. R. Soil-Adjusted Vegetation Index (SAVI) // Remote Sensing of Environment. 1988. Vol. 25, N 3. Р. 295—309. DOI: 10.1016/0034-4257(88)90106-X.
27. Hui Qing Liu, Huete A. A feedback based modification of the NDVI to minimize canopy background and atmospheric noise // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1995. Vol. 33, N 2. P. 457—465. DOI: 10.1109/TGRS.1995.8746027.
28. Main R., Cho M. A., Mathieu R., O’Kennedy M. M., Ramoelo A., Koch S. An investigation into robust spectral indices for leaf chlorophyll estimation // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. 2011. Vol. 66, N 6. P. 751—761. DOI: 10.1016/j.isprsjprs.2011.08.001.
29. Merzlyak M. N., Gitelson A. A., Chivkunova O. B., Solovchenko A. E., Pogosyan S. I. Application of reflectance spectroscopy for analysis of higher plant pigments // Russian Journal of Plant Physiology. 2003. Vol. 50, N 5. P. 704—710.
30. Rouse J. W., Haas R. H., Schell J. A., Deering D. W. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS // 3rd ERTS Symposium, 1973. NASA SP-351. P. 309—317.
31. Szabo S., Gácsi Z., Balazs B. Specific features of NDVI, NDWI and MNDWI as reflected in land cover categories // Landscape & Environment. 2016. Vol. 10, N 3—4. P. 194—202.
32. Xue J., Su B. Significant Remote Sensing Vegetation Indices: A Review of Developments and Applications // Journal of Sensors. 2017. Vol. 2017. P. 1—17. DOI: 10.1155/2017/1353691.
Библиографическая ссылка на данную статью:
Рахматуллина И. Р., Рахматуллин З. З., Тагирова О. В., Хамидуллина Г. Г., Кулагин А. Ю. Использование вегетационных индексов для оценки характеристик сосновых насаждений г. Уфы и ее пригородов [Электронный ресурс] // Вестник Оренбургского государственного педагогического университета. Электронный научный журнал. 2021. № 3 (39). С. 35—48. URL: http://vestospu.ru/archive/2021/articles/3_39_2021.pdf. DOI: 10.32516/2303-9922.2021.39.3.