Определение запаса древостоя с использованием спутниковых данных ALOS Palsar на примере Геопарка «Торатау»

   В последнее время имеют широкое распространение дистанционные методы анализа динамики и состояния древостоя. Для соответствия критериям глобального геопарка ЮНЕСКО геопарку Торатау важно проводить исследования в части глобального изменения климата и устойчивого управления природными ресурсами. Используя векторные данные лесоустройства 2017 года и данные статистики растра AlOS Palsar, проведен регрессионно-корреляционный анализ. Статистика растров получена с помощью модуля SAGA GIS (программа QGIS) инструмент – статистика растров в полигоны (среднее значение). Также на основании полученного регрессионного уравнения построены изображения, отражающие запас древостоя геопарка Торатау на 2017и 2023 год. Проведенный регрессионный анализ показал наличие значимой связи между значениями пикселей AlOS Palsar и запасами древостоя – коэффициент корреляции Пирсона r = 0,62, коэффициент детерминации R² = 0,38. Результаты оценки запаса древостоя 2017 года по данным таксационных описаний) и ALOS Palsar (HV поляризация) немного различаются. Распределение максимальных значений запаса древостоя по данным ALOS Palsar также соответствует северной части геопарка, но число полигонов с максимальным значением ниже, чем по данным таксации. Диапазон максимальных значений – 279-497 м³ на га. на изображении 2023 года отмечаются участки с отрицательным запасом древостоя – они соответствуют вырубленным площадкам. Предложенный подход может быть использован для мониторинга за рубками, фитосанитарным состоянием древостоя и воздействия рекреации на леса геопарка «Торатау».

1. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. Москва: Наука; 1993: 293.

2. Базилевич Н. И. Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах. Москва: Мысль; 1978: 181.

3. Volkov A., Belan L., Bogdan E. et al. Spatio-Temporal Analysis of Forest Growing Stock Volume and Carbon Stocks: A Case Study of Kandry-Kul Natural Park, Russia. Land. 2023;12(7):1441. DOI: 10.3390/land12071441

4. Belan L., Suleymanov A., Bogdan E. et al. Assessing and Mapping Changes in Forest Growing Stock Volume over Time in Bashkiriya Nature Reserve, Russia. Forests. 2023;14(11):2251. DOI: 10.3390/f14112251

5. Fedorov N., Tuktamyshev I., Bikbaev I. et al. Spatiotemporal Dynamics of Betula pendula Crown Cover on Abandoned Arable Land in a Broad-Leaved Forest Zone of Bashkir Cis-Ural. Forests. 2024;15(1):34. DOI: 10.3390/f15010034

6. Suleymanov A., Bogdan E., Gaysin I. et al. Spatial high-resolution modelling and uncertainty assessment of forest growing stock volume based on remote sensing and environmental covariates. Forest Ecology and Management. 2024;554:121676. DOI: 10.1016/j.foreco.2023.121676

7. Suleymanov A., Shagaliev R., Belan L. et al. Forest growing stock volume mapping with accompanying uncertainty in heterogeneous landscapes using remote sensing data. Earth Science Informatics. 2024; 17(6):5359-5369. DOI: 10.1007/s12145-024-01457-6

8. Santoro M., Cartus O.; Mermoz St. et al. A detailed portrait of the forest aboveground biomass pool for the year 2010 obtained from multiple remote sensing observations, Geophysical Research Abstracts, 20, EGU2018-18932. Geophys, Res, Abstr. 2018; 20(1):18932. DOI: 10.1594/PANGAEA.894711

9. Martini G., Zouros N., Zhang J. et al. UNESCO Global Geoparks in the «World after»: a multiple-goals roadmap proposal for future discussion. Episodes. 2021;3:1-7. DOI: 10.18814/epiiugs/2021/021002

10. Федоров Н.И., Мартыненко В.Б., Жигунова С.Н. и др. Изменение распространения широколиственных древесных видов в центральной части Южного Урала со второй половины ХХ в. Экология. 2021; 2: 103-111. DOI: 10.31857/S0367059721020050

11. Мулдашев А.А., Маслова Н.В., Галеева А.Х. и др. Редкие виды растений на территории перспективного памятника природы «Гора Бикмаш» (Республика Башкортостан). Экобиотех. 2020; 3 (2). 280-291. DOI: 10.31163/2618-964X-2020-3-2-280-291

12. Абрамова Л. М., Баишева Э.З., Габбасова И.М и др. .Уникальные памятники природы – шиханы Тратау и Юрактау. Уфимский Институт биологии РАН; Ботанический сад-институт Уфимского НЦ РАН; Академия наук Республики Башкортастан. Уфа: Издательство «Гилем»; 2014: 312.

13. Давыдычев А.Н., Горичев Ю.П., Кулагин А.Ю. и др. Возобновительные процессы под пологом широколиственно-темнохвойных лесов Южного Урала. Лесоведение. 2011; 2: 51-61.

14. Самсонова И.Д., Нуркаева М.Р., Саттаров В.Н. и др. Оценка биоресурсного потенциала насаждений Tilia cordata геопарка Торатау Республики Башкортостан с использованием цифровых технологий. Известия Горского государственного аграрного университета. 2022; (59)-4: С. 191-197. DOI: 10.54258/20701047_2022_59_4_191

15. Law B.E., Berner L.T., Buotte P.C., et al. Strategic Forest Reserves Can Protect Biodiversity in the Western United States and Mitigate Climate Change. Commun. Earth Environ. 2021;2:254. DOI: 10.1038/s43247-021-00326-0

16. Zamolodchikov D.G., Grabovskii V.I., Kraev G.N. A Twenty Year Retrospective on the Forest Carbon Dynamics in Russia. Contemp. Probl. Ecol. 2011;4:706-715. DOI: 10.1134/S1995425511070022

17. Смирнова И.О., Русанова А.А., Камышникова Н.В. Анализ характеристик ледяного покрова озер Большеземельской тундры по радиолокационным данным ALOS PALSAR. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017; 14(7):198-209. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-7-198-209

18. Чимитдоржиев Т.Н., Кирбижекова И.И., Леонов А.С. и др. Формирование и развитие становых трещин ледового покрова озера Байкал по данным ALOS PALSAR. Известия вузов. Физика. 2012; (55) 8-2. – С. 276-277.

19. Кирбижекова И.И., Чимитдоржиев Т.Н., Дворников Ю.А. и др. Мониторинг криогенных процессов полуострова Ямал на основе радарных данных TANDEM-X и ALOS-2 PALSAR-2. Вычислительные технологии. 2018; 23(4). – С. 50-64.

20. Баранов Ю.Б., Кантемиров Ю.И., Киселевский Е.В. Построение ЦМР по результатам интерферометрической обработки радиолокационных изображений ALOS PALSAR. Геоматика. 2008; (1): 37-45.

21. Кирбижекова И.И., Батуева Е.В. Исследование сезонных изменений лесной растительности Байкальского региона по поляриметрическим данным ALOS PALSAR. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016; 327 (3): 103-110.

22. Кирбижекова И.И., Чимитдоржиев Т.Н., Гармаев А.М. и др. Картография лесных ресурсов Республики Бурятия на основе поляриметрических данных ALOS PALSAR и мультиспектральных данных SPOT5. Интерэкспо Гео-Сибирь. 2013; 4 (1): 129-133.

23. Саворский В.П., Захаров А.И., Захарова Л.Н. и др. Комплексный анализ результатов оптических и радиолокационных наблюдений лесных покровов. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013; 10(4): 213-223.

24. Бабий И.А., Им С.Т., Харук В.И. Оценка надземной биомассы лесоврадиолокационными методами. Сибирский экологический журнал. 2022; 29(5):487-506. DOI: 10.15372/SEJ20220501

25. Сидоренков В.М., Кушнырь О.В., Бадак Л.В. и др. Возможности таксации лесов на основе данных радиолокационной спутниковой съемки. Исследование Земли из космоса. 2021; (5): 72-84. DOI: 10.31857/S0205961421050080

26. Сидоренков В.М., Астапов Д.О., Ачиколова Ю.С. и др. Методы лесотаксационного дешифрирования радиолокационной спутниковой съемки в горных лесах Южной Сибири. Лесохозяйственная информация. 2024; (1): 67-80. DOI: 10.24419/LHI.2304-3083.2024.1.05

27. Hernández-Stefanoni J.L., Castillo-Santiago M.Á., Mas J.F. et al. Improving aboveground biomass maps of tropical dry forests by integrating LiDAR, ALOS PALSAR, climate and field data. Carbon Balance Manage 2020: 15:15. DOI: 10.1186/s13021-020-00151-6