научная статья по теме ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПУТНИКОВЫХ ДАННЫХ ДЛЯ МОНИТОРИНГА БИОРАЗНООБРАЗИЯ ЛЕСОВ Космические исследования

Текст научной статьи на тему «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПУТНИКОВЫХ ДАННЫХ ДЛЯ МОНИТОРИНГА БИОРАЗНООБРАЗИЯ ЛЕСОВ»

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, 2009, № 2, с. 55-óó

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЗЕМЛЕ

УДК 528.854:535.3ó

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПУТНИКОВЫХ ДАННЫХ ДЛЯ МОНИТОРИНГА БИОРАЗНООБРАЗИЯ ЛЕСОВ

© 2009 г. А. С. Исаев1, С. В. Князева1*, М. Ю. Пузаченко2, Т. В. Черненькова1

Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, Москва 2Институт проблем экологии и эволюции РАН, Москва *Е-таИ: knsv@cepl.rssi.ru; 2ры1ак@огс.гы Поступила в редакцию 08.09.2008 г.

Представлены возможности использования дистанционных данных и различных методов их обработки для оценки состояния растительного покрова. Обсуждаются последовательность и содержание основных этапов автоматизированного определения показателей лесных насаждений по космическим снимкам. Дано сравнение различных методов классификации космических снимков при исследовании и мониторинге биоразнообразия лесов. Показано, что применение методов количественной обработки для интерполяции точечных данных полевых исследований, в частности, канонического дискриминантного анализа и дихотомической ^-средних классификации, позволяет получить характеристики биоразнообразия растительного покрова и исследовать факторы, определяющие пространственную структуру возрастного и породного состава лесов.

ВВЕДЕНИЕ

Осуществление рациональной лесной политики невозможно без мониторинга биоразнообразия лесов (МБЛ), обеспечивающего оценку его текущего состояния, анализ и прогноз возможных изменений на фоне естественных процессов и под влиянием антропогенных факторов. Результаты МБЛ могут быть использованы при ле-соинвентаризации, оценке состояния и динамики лесного фонда за ревизионный период, при разработке лесохозяйственных регламентов.

Данные космического наблюдения лесов рассматриваются в качестве важнейшего компонента информационного обеспечения мониторинга и оценки состояния лесного покрова. Среди традиционных задач, решаемых с помощью дешифрирования космических снимков, стоит изучение динамики границ лесных земель и степени нарушения непрерывности (фрагментации) лесного покрова, тематическое картографирование и инвентаризация лесов, контроль за порядком лесопользования и ходом лесовосстановления на вырубках и гарях. Для обеспечения устойчивого лесопользования на ландшафтно-экологической основе необходимо выделение дополнительных элементов, отображающих важные свойства леса с введением количественных мер разнообразия и обеспечивающих необходимую для практической деятельности полноту отображения его функциональных свойств. Требуется дальнейшее совершенствование методов инвентаризации и мониторинга биоразнообразия лесов с помощью космической информации с выявлением дополнительных параметров, отражающих пространственный и

временной аспект лесообразовательного процесса.

Было признано, что для устойчивого управления лесами и оценки многофункциональной значимости необходимы определенные параметры или индикаторы, которые содержат данные о природно-антропогенной динамике лесного покрова, процессах заболачивания, опустынивания и деградации земель. Для согласования количественных оценок биоразнообразия с международной практикой важен стандартизированный

1

подход к индикаторам/параметрам состояния и качества лесов. В мировой практике в контексте устойчивого управления лесами — Sustainable Forest Management (SFM) — представление о критериях и индикаторах имеет смысл общих инструментов управления, позволяющих контролировать, оценивать и информировать ответственных за принятие решения лиц при формировании на-

2

циональной лесной политики [1, 2] . В соответствии с обязательствами Российской Федерации по Принципам устойчивого управления лесами,

1 Термины "индикаторы" и "параметры" в научной литературе и в данной работе употребляются как синонимы.

2 В этом контексте критерии характеризуют отдельные элементы мероприятий, условия или процессы, с помощью которых может быть оценено устойчивое управление лесами. Каждый критерий определен индикаторами (параметрами), которые используются в качестве средства оценки соответствия приемов природопользования тому или иному критерию устойчивого управления лесами при периодическом подтверждении успешности этого процесса (БАО, 2001). Измерение значений индикаторов с помощью отдельных показателей и индексов дает информацию для принятия решений в сфере конкретных действий.

принятыми на Конференции ООН по окружающей среде и развитию (1992 г.), подготовлен Национальный доклад РФ по критериям и индикаторам устойчивого управления умеренными и бо-реальными лесами ("Монреальский процесс") [3]. В этом докладе представлена информация по 7 критериям и 42 индикаторам из 67. Основными причинами, по которым не были приведены сведения по остальным индикаторам, являются недостаток статистических данных и отсутствие понимания и методических разработок по оценке некоторых индикаторов. Слабой позицией этого доклада является недостаточно четкая методическая разработка ряда индикаторов, недостаток статистических данных и отсутствие приемлемых способов оценки эффективности природопользования.

В числе существующих концептуальных подходов к формированию структуры системы критериев и индикаторов (C&I) [4—7], отражающих в той или иной мере причинно-следственную взаимосвязь между воздействиями и изменениями в окружающей природной среде, наиболее подходящей нам представляется модель "pressure—state-response" (PSR), которая была развита в [8]. Следуя задаче гармонизации параметров устойчивого развития, нами предложен список индикаторов экологической ценности лесов, в котором использовано большинство индикаторов, предложенных международным сообществом в ходе развития инициатив [9]. Структура предложенного списка индикаторов дана в соответствии с концептуальной схемой (PSR), позволяющей выявить не только состояние лесных экосистем, но и условия/процессы, при которых формируется разнообразие лесов и с помощью которых может быть оценено их устойчивое управление. Данная модель удобна логической увязкой результатов оценок различных видов антропогенной нагрузки, научных и хозяйственных оценок по состоянию и качеству лесов, а также оценки эффективности действия политических решений по сохранению и поддержанию необходимого уровня биоразнообразия лесов.

В целом ценность лесов должна оцениваться по трем основным критериям: 1) состояние биоразнообразия лесов, определяющее эффективность выполнения средоохранных функций; 2) допустимый уровень нагрузки на леса, связанный с эффективностью выполнения ресурсных функций; 3) эффективность системы реагирования для поддержания необходимого уровня биоразнообразия, гарантирующая устойчивость функционирования и самовозобновляемость [4, 10].

В данной работе была сделана оценка некоторых показателей состояния биоразнообразия лесов (лесистость территории, распределение насаждений по породно-возрастному составу, фраг-

ментация). Определение ценности лесов по критерию нагрузки может быть сделано с помощью оценки следующих показателей: площади эксплуатационных лесов; объемов вырубаемой древесины; запасов и объемов использования недревесной продукции леса; площади территории, подвергающейся неблагоприятным природным и антропогенным воздействиям. Определение по критерию реагирования — по площади малонару-шенных и старовозрастных лесов; площади и доли сертифицированной территории от общей площади земель лесного фонда; площади особо охраняемых лесных территорий; доли лесной площади, используемой для защиты почв от эрозии и водоохранных целей.

Согласно общей схеме методологического подхода МБЛ, основными его информационными составляющими являются аэрокосмические снимки, материалы лесоустройства и полевых исследований, сочетающиеся со средствами спутникового позиционирования (GPS), а также базовые картографические материалы [9]. Одна из задач разрабатываемой схемы МБЛ — совмещение и анализ поступающей из различных источников информации с целью повышения ее достоверности, оперативности и охвата больших территорий с применением современных информационных средств (ГИС, данные дистанционного зондирования, картографическое моделирование). В данной работе представлены возможности использования дистанционных данных и различных методов их обработки для оценки основных характеристик состояния растительного покрова.

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

Космическую информацию получают на сегодняшний день, главным образом, с помощью оптико-электронных сканирующих и радиолокационных съемочных систем, обладающих различной чувствительностью к отдельным свойствам поверхности и имеющих свои ограничения.

Для аэрокосмического мониторинга лесов на региональном уровне преимущественно используют мультиспектральные космические снимки (HRVIR/SPOT-4 и -5, TM/Landsat-5, ETM+/Land-sat-7, LISS-3/IRS-1C, AVNIR-2/ALOS, ASTER и MODIS/Terra) высокого и среднего пространственного разрешения. С их помощью решаются задачи лесопожарного, лесопатологического, лесохозяй-ственного и других видов лесного мониторинга. Самые доступные продукты основаны на системе MODIS/Terra среднего пространственного разрешения [11]. Другим доступным продуктом является GeoCover, представляющий собой орторектифици-рованные (корректированные относительно рельефа) мозаики сцен спутника Landsat 5/TM и Landsat 7/ETM+. GeoCover содержит три спектральных

диапазона исходного многозонального снимка с пространственным разрешением на местности 28.5—14.25 м, что дает возможность проводить исследования и картографирование лесов на значительных территориях М 1 : 100000-1 : 500000 [12]. GeoCoverTM может быть использован для дифференциации типов растительности, почв по влажности, выделения водных объектов и др. Выбор материалов GeoCover связан как с их доступностью и простотой демонстрации результатов для трех каналов, так и возможностью корректного сравнения полученных на основе этих продуктов оценок для разных территорий всего мира благодаря применению стандартной процедуры обработки этих данных.

Для оценки состояния лесных насаждений на локальном уровне, дешифрирования ключевых участков территории, а также участков, тре

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком