Возможность идентификации лесных насаждений, формирующихся на залежах, с использованием вегетационного индекса NDVI | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Сельское хозяйство

Опубликовано в Молодой учёный №23 (313) июнь 2020 г.

Дата публикации: 06.06.2020

Статья просмотрена: < 10 раз

Библиографическое описание:

Савельев, М. М. Возможность идентификации лесных насаждений, формирующихся на залежах, с использованием вегетационного индекса NDVI / М. М. Савельев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 23 (313). — С. 497-500. — URL: https://moluch.ru/archive/313/71244/ (дата обращения: 09.07.2020).



В статье автор на примере ряда подобранных залежей демонстрирует возможность идентификации лесных насаждений, формирующихся на них, посредством применения ГИС-технологий.

Ключевые слова: вегетационные индексы, залежи, ГИС, насаждение.

Земли, находящиеся в территориальных границах Архангельской области, которые выбыли по прошествии времени из сельскохозяйственного обращения, запущены в залежь, и подвергаются трансформации под влиянием как естественных, так и антропогенных процессов почвообразования и зарастания лесом [1]. Основной целью данной работы являлось, на примере ряда залежей, установленных согласно карт-схемам, идентифицировать лесные насаждения, формирующиеся на них, методами ГИС-технологий.

Нами были подобраны участки залежей (4 заброшенных поля) примерно 100-летнего возраста в Холмогорском муниципальном районе Архангельской области (Емецкое участковое лесничество Емецкого лесничества), неподалёку от Антониево-Сийского монастыря и близ д. Старая Мельница. Для сравнения были также подобраны нативные участки леса (3 выдела).

На каждом подобранном участке закладывали пробную площадь, на которой проводили почвенное опробование с описанием и диагностикой почв [3], сплошной перечёт древостоя для определения таксационных характеристик, описание напочвенного покрова для установления типа леса и характеристики подроста и подлеска. Основным показателем залежного состояния лесного насаждения являлось наличие пахотного горизонта, который отличался перемешанностью и ровной нижней границей [4]. Характеристика лесных насаждений приведена в таблице 1.

Таблица 1

Характеристики лесных участков на пробных площадях

Возраст залежности, лет

Возраст древостоя, лет

Наименование почвы

Состав древостоя

Бонитет

Тип леса

130

85

90

Старопахотная дерново-подзолистая

6С4Е

II-III

Сосняк чернично-костяничный

131

80

80

Старопахотная, слабо-дерновая, подзолистая

5Е4С1Б

III

Ельник черничный,

132

80

80

Старопахотная-дерново-подзолистая супесчаная

6Б4Е + Ол

IV

Ельник черничный

133

0-к

90

Подзол супесчаный, иллювиально-железистый слабо-дифференцированный

6Б4Е + Ол

IV

Ельник черничный

135

0-к

91

Подзол, супесчаный иллювиально-гумусово-железистый,

5Е4С1Б

IV

Ельник черничный

136

0-к

77 / 102

Подзол супесчаный иллювиально-железисто-гумусовый

5С4Е1Б

IV

(Ельник / Сосняк) чернично-брусничный,

140

75

75

Старопахотная-дерново-подзолистая супесчаная иллювиально-железистая,

4Е4Б2Ол

III

Ельник черничный

Для каждого изученного участка определили нормализованный разностный вегетационного индекс — «NDVI», в программе «ArcGIS», используя космоснимки за период 1985–2019 гг. Для расчёта «NDVI» применяли общепринятую формулу, где значения пикселов из ближнего инфракрасного канала вычитается из значения пикселов из красного канала и делится на сложение значения пикселов из ближнего инфракрасного канала с значением пикселов из красного канала, благодаря которой, стало возможно создание таблицы со значениями «NDVI» для каждой пробной площади (табл. 2).

;

где NDVI — нормализованный разностный вегетационный индекс;

NIR — значения пикселов из ближнего инфракрасного канала;

RED — значения пикселов из красного канала.

Таблица 2

Средние значения «NDVI» для пробных площадей

Залежные объекты исследования

Год

Х-130–19

(6С4Е)

Х-131–19

(5Е4С1Б)

Х-132–19

(6Б4Е + Ол)

Х-140–19

(4Е4Б2Ол)

1985

0,29

0,25

0,19

0,23

1990

0,50

0,47

0,60

0,60

1995

0,53

0,55

0,55

0,62

2000

0,30

0,35

0,32

0,38

2005

0,46

0,40

0,42

0,46

2010

0,30

0,36

0,41

0,44

2015

0,40

0,40

0,43

0,43

2019

0,32

0,40

0,44

0,43

Нативные объекты исследования

Год

Х-133–19

(6Е4Б + Ол)

Х-135–19

(5Е4С1Б)

Х-136–19

(5С4Е1Б)

1985

0,19

0,35

0,34

1990

0,63

0,37

0,40

1995

0,60

0,40

0,41

2000

0,29

0,27

0,20

2005

0,45

0,22

0,25

2010

0,48

0,23

0,20

2015

0,45

0,34

0,30

2019

0,45

0,32

0,29

Для лесов большинства пробных площадей, как залежных с различным составом хвойных древостоев, так и нативных сосняков, характерна категория «разряженный» тип насаждений [2]. Залежные насаждения по индексу «NDVI» не отличаются от одновозрастных сосняков, так как они тоже имеют примерно такой же уровень «разряживания» при дистанционном зондировании. В насаждениях на изученных пробных площадях (возраст определения индекса «NDVI» 60–95 лет) процесс дифференциации ещё продолжается (наблюдается некоторое снижение индекса), что и приводит к формированию «разряженных» пологов насаждений. Биологически процесс дифференциации в залежных и природных насаждениях идёт одинаково, так как деревьям необходима определённая площадь питания.

Динамика показателя «NDVI» для залежных объектов исследования за многолетний период — 35 лет, для Х-131–19, Х-132–19 и Х-140–19 имеет тенденцию к увеличению значения, а Х-130–19 к «плавному» уменьшению. Динамика показателя «NDVI» для нативных объектов исследования за многолетний период — 35 лет, для Х-133–19 имеет тенденцию к увеличению значения, а Х-135–19 и Х-136–19 к уменьшению. На изменчивость нормализованного разностного вегетационного индекса — «NDVI», могут оказывать влияние многие факторы, такие как: тип мультиспектрального сканирующего устройства; освещённость сцены и время, когда была произведена съёмка; состояние атмосферы; фитомасса травянистой растительности. Однако хорошо заметно, что характер динамики индекса «NDVI» связан с составом древостоя. У насаждений, в составе которых наблюдается не менее 4 единиц ели, характер формирования насаждений, по сравнению с сосняками, отличается.

В 100-летних насаждениях величина индекса «NDVI» примерно одинакова, что на залежных участках (0,30–0,62), что на нативных (0,20–0,60). Стоит отметить, что количество деревьев на залежных пробных площадях может быть и меньше, однако сами деревья толще, крупнее, а значит крона будет иметь большие диаметры, что может обеспечиваться редким стоянием деревьев и лучшим ростом на полях. Разрастание кроны будет давать сверху такой же вид, как и в сосняках с большим числом деревьев, но с меньшим размером крон.

Таким образом, первичный поиск залежных лесов можно проводить по внешним контурам поля, которые проявляются на снимках. Однако спелые залежные леса недостаточно чётко идентифицируются с помощью нормализованного разностного вегетационного индекса — «NDVI», из-за значительного разрастания крон деревьев на залежных полях в связи с их лучшим ростом. Основным приёмом окончательной идентификации таких лесов должен быть натурный, с опробованием почв на наличие признаков сохранённого пахотного горизонта.

Литература:

1. Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008.

2. Карлович М. Ф. Дешифрирование аэроснимков. — Минск: БНТУ, 2017.

3. Классификация и диагностика почв России. — Смоленск: Ойкумена, 2004. 341 с.

4. Наквасина Е. Н., Серый В. С., Семенов Б. А. Полевой практикум по почвоведению. — Архангельск: АГТУ, 2007. 127 с.

Основные термины (генерируются автоматически): значение пикселов, нормализованный разностный вегетационный индекс, III, красный канал, ближний инфракрасный канал, насаждение, лучший рост, Архангельская область, пробная площадь, многолетний период.


Ключевые слова

залежи, ГИС, вегетационные индексы, насаждение

Похожие статьи

Индекс NDVI для дистанционного мониторинга растительности

Самым распространенным является вегетационный индекс — NDVI.

где NIR — это отражение в ближней инфракрасной области спектра, а RED отражение

Для растительности на территории индекс NDVI принимает положительные значения, и чем больше зеленая...

Спектральные индексы для оценки пожарной опасности лесов по...

Выполнялось сравнение средних значений данных индексов с их значениями по отдельным участкам и определение пожарной опасности для данных участков. В результате им присваивался один средний класс пожарной опасности.

Опыт применения дистанционного зондирования растительности...

Наиболее распространенным индексом является нормализованный разностный индекс растительности (NDVI). Этот показатель получают путем деления разницы между коэффициентом отражения вблизи инфракрасного излучения (NIR) и коэффициентом...

Оценка степени восстановления леса после пожара...

Индекс SWVI (4–5 каналы) коротковолновый индекс, хорошо коррелирующий с влагосодержанием растительности. Участки лесной растительности, пройденные пожарами, характеризуются пониженной спектральной яркостью в ближней инфракрасной зоне.

Разработка и внедрение информационно-аналитических систем...

Последние достижения науки и техники, особенно в области информационных технологий, позволяют выйти на качественно новый уровень обследования почв. Для этого обследование почв проводится с использованием приборов и мобильных информационных систем.

Сегментация типов местности на спутниковых снимках

Последнее время всё более важную роль занимают спутниковые дистанционные методы исследования земли. Это связанно с ростом качества, количества и доступностью спутниковых снимков.

Ход роста в высоту и по диаметру искусственных сосновых...

Пробные площади заложены в ленточных борах Алтайского края (Ракитовское лесничество).

Пиковое значение текущего прироста в высоту наступает раньше в насаждениях

искусственные сосновые насаждения, ход роста в высоту, ход роста по диаметру, положение...

Анализ антропогенных воздействий на состояние зеленых...

Библиографическое описание: Захарова, М. Е. Анализ антропогенных воздействий на состояние зеленых насаждений города Могилева и окрестностей / М

[3] Существующие системы зеленых насаждений города не соответствуют современным экологическим требованиям, недостаточно...

Физико-географическая характеристика Светлоярского района...

Волгоградская область получает много тепла и имеет длинный вегетационный период, который в Светлоярском районе продолжается в

При обилии тепла и света большое значение для растений имеют атмосферные осадки. В Светлоярском районе годовое количество осадков...

Повышение контраста малоконтрастных изображений объектов...

На больших расстояниях, когда проекция объекта на матрицу ТВ камеры составляет единицы пикселов, объект считается точечной целью. Чем больше угол зрения камеры, тем более затруднительно обнаружение объектов на больших дальностях.

Похожие статьи

Индекс NDVI для дистанционного мониторинга растительности

Самым распространенным является вегетационный индекс — NDVI.

где NIR — это отражение в ближней инфракрасной области спектра, а RED отражение

Для растительности на территории индекс NDVI принимает положительные значения, и чем больше зеленая...

Спектральные индексы для оценки пожарной опасности лесов по...

Выполнялось сравнение средних значений данных индексов с их значениями по отдельным участкам и определение пожарной опасности для данных участков. В результате им присваивался один средний класс пожарной опасности.

Опыт применения дистанционного зондирования растительности...

Наиболее распространенным индексом является нормализованный разностный индекс растительности (NDVI). Этот показатель получают путем деления разницы между коэффициентом отражения вблизи инфракрасного излучения (NIR) и коэффициентом...

Оценка степени восстановления леса после пожара...

Индекс SWVI (4–5 каналы) коротковолновый индекс, хорошо коррелирующий с влагосодержанием растительности. Участки лесной растительности, пройденные пожарами, характеризуются пониженной спектральной яркостью в ближней инфракрасной зоне.

Разработка и внедрение информационно-аналитических систем...

Последние достижения науки и техники, особенно в области информационных технологий, позволяют выйти на качественно новый уровень обследования почв. Для этого обследование почв проводится с использованием приборов и мобильных информационных систем.

Сегментация типов местности на спутниковых снимках

Последнее время всё более важную роль занимают спутниковые дистанционные методы исследования земли. Это связанно с ростом качества, количества и доступностью спутниковых снимков.

Ход роста в высоту и по диаметру искусственных сосновых...

Пробные площади заложены в ленточных борах Алтайского края (Ракитовское лесничество).

Пиковое значение текущего прироста в высоту наступает раньше в насаждениях

искусственные сосновые насаждения, ход роста в высоту, ход роста по диаметру, положение...

Анализ антропогенных воздействий на состояние зеленых...

Библиографическое описание: Захарова, М. Е. Анализ антропогенных воздействий на состояние зеленых насаждений города Могилева и окрестностей / М

[3] Существующие системы зеленых насаждений города не соответствуют современным экологическим требованиям, недостаточно...

Физико-географическая характеристика Светлоярского района...

Волгоградская область получает много тепла и имеет длинный вегетационный период, который в Светлоярском районе продолжается в

При обилии тепла и света большое значение для растений имеют атмосферные осадки. В Светлоярском районе годовое количество осадков...

Повышение контраста малоконтрастных изображений объектов...

На больших расстояниях, когда проекция объекта на матрицу ТВ камеры составляет единицы пикселов, объект считается точечной целью. Чем больше угол зрения камеры, тем более затруднительно обнаружение объектов на больших дальностях.

Задать вопрос