Аэрокосмические исследования Земли, фотограмметрия
Бурым Ю.В., кандидат географических наук, доцент
Скрипчинский А.В., кандидат географических наук, доцент (Северо-Кавказский федеральный университет)
ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ ЛЕСОВ СТАВРОПОЛЬСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
Приведены данные об изменении площадей лесных массивов за 24-летний период на основе комической съемки и ГИС-технологий и выявлены основные факторы их обусловившие.
Ключевые слова: изменение лесов, космические снимки, дешифрирование.
EVALUATION OF CHANGES IN THE STAVROPOL UPLAND FORESTS BASED
ON REMOTE SENSING DATA
The data on changes in the area of forests for the 24-year period, based on the comic shooting and GIS technology, and the major factors have caused them.
Keywords: forest change, satellite imagery, fotointerpretation.
Леса Ставропольской возвышенности приурочены к речным долинам и балкам и выходят на водоразделы. В окрестностях г. Ставрополя располагаются несколько крупных лесных массивов, испытывающих с одной стороны антропогенное влияние, а с другой - влияние природных факторов. Выявление степени их изменения и основных тенденций - основная проблема, решаемая в данной работе.
Вопросам изучения лесной растительности Ставропольской возвышенности, посвящено немало работ (Иванов, 2001; Годзевич, Колесниченко, 2008; Белоус, Шевченко, 2011), но все они базировались на применении наземных методов исследования. Наша работа базируется на применении космической информации, для оценки изменений лесов Ставропольской возвышенности.
В работе были использованы разновременные космические снимки Ьаива1а период с 1990 по 2014 год. На исследуемую территорию были выбраны летние и зимние безоблачные сцены, характеризующие 1990, 2000, 2007 и 2014 года. Обработка снимков проводилась с использованием программного продукта ScanExImageProcessor.
Технологическая схема дешифрирования космоснимков включала несколько этапов: подготовительный, непосредственно дешифрирование снимков и постклассификационную обработку. На подготовительном этапе проводилась геометрическая коррекция и трансформирование топографических карт, на основе которых трансформировались снимки Landsat. Процесс дешифрирования снимков включал выбор эталонных участков на местности, их картирование и сопоставление с данными дистанционного зондирования. Эталонные участки выбирали в первую очередь в экотонных участках - местах перехода леса в степь, для однозначного выделения кустарниковой растительности. Используя подготовленные эталоны с основных типов растительности, была проведена простая обучаемая классификация разносе-зонных изображений, каждого из отобранных временных срезов. Постклассификационная обработка снимков включала в себя векторизацию полученных классов и перевод их в формат *tab. В тоге были получены векторные слои контуров лесов на определенные хроносре-
зы. Оценка точности проведенной классификации проводилась путем сопоставления полученных контуров с высокодетальной съемкой, представленной на геопорталах и в результате полевых обследований. Контрольные сопоставления с наземными данными показали хорошую точность классификации (в среднем 85-90%).
На основании созданных векторных слоев нами были рассчитаны площади лесных массивов. Для удобства сравнения полученных результатов были вычислены процентные соотношения, отражающие изменение в пределах трех периодов - 1990-2000, 2000-2007 и 2007 -2014 годов.
Оценка изменения контуров лесов изучалась на примере Мамайского, Круглого, Таманского, Члинского, Русского, Лопатина, Темного, Верхнего Сливного, Нижнего Сливного и Татарского. Подобный выбор был не случаен, так как это наиболее большие по площади лесные массивы, испытывающие на себе различные виды воздействий.
Как видно из таблицы общая площадь лесов за исследуемый период возросла почти на 1000 га, причем наибольший рост приходится на период с 2007 по 2014 года. Максимальный прирост площадей зафиксирован в пределах Темного (420 га), Русского (181 га) и Татарского (182 га) лесов, но эти показатели составляют максимум 8 %, тогда как площадь Лопатина леса возросла за этот период на 12 %.
Таблица 1
Изменение площадей лесной растительности на основе разновременных
снимков (га)
Лес Площадь лесов Изменение площади лесов
1990 2000 2007 2014 19902000 % 20002007 % 20072014 %
Лопатин 207,3 206,9 208,6 237,3 - 0,4 - 0,19 1,7 0,82 28,7 12,09
Темный 3597 3598 3596 3710 1 0,03 - 2,0 - 0,06 114 3,07
В. Сливной 62,76 69,58 70,9 74,69 6,8 10,87 1,3 1,90 3,79 5,07
Н. Сливной 37,43 45,6 51,95 54,14 8,2 21,83 6,4 13,93 2,19 4,05
Татарский 1960 2071 2115 2297 111 5,66 44,0 2,12 182 7,92
Мамайский 935,5 915,3 900,9 931,2 - 20,2 - 2,16 - 14,4 - 1,57 30,3 3,25
Круглый 218,3 213,7 200,9 198,2 - 4,6 - 2,11 - 12,8 - 5,99 -2,7 -1,36
Таманский 478,7 465,5 455,1 455,3 - 13,2 - 2,76 - 10,4 - 2,23 0,2 0,04
Члинский 198,4 187,4 188,2 201,1 - 11 - 5,54 0,8 0,43 12,9 6,41
Русский 6829 6941 6931 7112 112 1,64 - 10,0 - 0,14 181 2,54
Итого 14524,4 14714,0 14718,6 15497,2 189,6 1,31 4,6 0,03 778,6 5,02
Особо выделяются Верхний Сливной и Нижний Сливной леса, прирост площадей который составил 10,87 и 21,83% соответственно, а в период с 2007 по 2014 - 3,79 и 2,19%. Подобные изменения площадей связаны с разрастанием лесной растительности, что отчетливо отображается на космических снимках (рис.). Заметно увеличение лесной растительности отмечалось в западной и восточной частях Верхнего Сливного леса.
L HWB.4B
7990 г. 2007 г. 2074 г.
Рис. 1. Изменения лесного покрова Темного (юго-восточная часть), Нижнего и Верхнего Сливного лесов
В пределах Круглого леса отчетливо выделяются процессы зарастания полян. Изменение контуров Таманского леса отмечается как на космических снимках, так и на созданном векторном покрытии. Таманская лесная дача, находясь в пределах городской черты, испытывает на себе значительные антропогенные воздействия.
Весьма показательными являются данные, отражающие условное распределение лесных массивов на две группы: леса в городской черте и «природные» леса, которые расположены вдали от населенных пунктов. К первым нами были отнесены Мамайский, Круглый, Таманский, Члинский и Русский леса, а ко второй - Лопатин, Темный, Верхний Сливной, Нижний Сливной и Татарский.
Анализируя характер изменений лесов каждой из этих групп, можно отметить, что леса, расположенные в городской черте г. Ставрополя испытывают на себе значительное антропогенное воздействие, но в границах 2014 года увеличение площади Члинского леса связано с искусственными посадками.Незначительное увеличение площадей Мамайского и Русского лесов связано с их положением на границе города. Там, где антропогенное воздействие оказывает влияние, отмечается незначительное, фрагментарное изменение контура границы леса, главным образом сокращение площади. В пределах «природных» лесов, отмечаются процессы зарастания лесных полян, первоначально кустарниковой растительностью, впоследствии сменяющейся на древесную. Разрастание лесной и кустарниковой растительности происходит преимущественно по опушкам лесов и долинам балок. Одним из факторов, оказывающим на это сильное влияние является климатический.
Для подтверждения данной гипотезы нами была проанализирована динамика среднегодовой температуры воздуха и годового количества осадков метеорологической станции расположенной на территории Ставропольского ботанического сада. Данная метеорологическая станция отражает метеорологические параметры верхней части Ставропольской возвышенности, к которой приурочены исследуемые лесные массивы. За 52 летний период наблюдается повышательная тенденция годового количества осадков, тогда как изменения характера температуры не значительны. Годовое количество осадков в конце 80-90 гг. 20в. варьирует в диапазоне от 700 до 1100 мм, тогда как в 60-70 гг. 20 в. эти показатели составляли 400-800 мм в год. Данный фактор, оказывает значительное влияние на разрастание кустарниковой и лесной растительности, получающей развитие преимущественно по долинам водотоков.
Таким образом, рассмотрев динамику лесов Ставропольской возвышенности за 24 летний период, была дана оценка, показавшая степень изменения лесов и выявлены факторы, способствующие изменению их границ. Полученные данные об изменении площадей лесов позволяют в дальнейшем прогнозировать их развитие.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белоус В.Н., Шевченко Н.Е.Особенности коренных лесных сообществ Ставропольской возвышенности (на примере Русского леса). / Вестник Московского государственного областного ун-та. Серия «Естественные науки». 2011, № 4. - С. 38-43.
2. Годзевич Б.Л., Колесниченко А.Е. Геоэкологические особенности Ставропольских лесов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И.Вернадского - 2008. -Т.2.-№3 (13). - 66-74.
3. Иванов А.Л. Конспект флоры Ставрополья - 2-е издание, испр. и доп. Ставрополь: Изд-во СГУ, 2001. - 200 с.
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.