Исследование информативности спектральных вегетационных индексов для оценки состояния поврежденных пожарами лесов по спутниковых данным.

Данные о степени повреждения лесов пожарами в настоящее время получаются, как правило, эпизодически в ходе наземных обследований, охватывающих, в силу трудоемкости используемых методов и слабой доступности лесов значительной части территории страны, незначительную часть площади повреждаемых пожарами насаждений. Альтернативой данным методам может послужить использование методов оценки состояния поврежденных лесов на основе спутниковых данных. Физическими предпосылками использования данных оптических систем дистанционного зондирования для оценки состояния поврежденных лесов являются изменения их отражательной способности в видимом, ближнем и среднем ИК диапазонах. Изменения отражательной способности в видимом и ближнем ИК диапазонах связаны с уменьшением концентрации хлорофилла в вегетативных органах деревьев, в то время как изменения отражения в средней ИК области спектра вызвано снижением их влагосодержания.
Выполненное исследование с использованием спутниковых данных SPOT-HRVIR и Landsat-TM было направлено на установление связей между значениями спектральных вегетационных индексов, вычисляемых на основе дистанционных измерений отражательных характеристик поврежденных лесов, и количественными индикаторами их состояния, полученными по результатам наземных обследований.
Включенные в исследования спектральные вегетационные индексы основывались на использовании как одномоментных спутниковых изображениях, полученных после пожара (NDVI, SWVI), так и разновременных данных, дополнительно отражающих состояние лесов до воздействия огня (dNDVI, dSWVI, RdNDVI, RdSWVI). На рисунке 4 представлены изображения перечисленных спектральных вегетационных индексов.
 Необходимые для исследований независимые опорные данные о повреждениях лесов были собраны в ходе наземных обследований тестовых участков в Читинской области, Красноярском крае и Республике Бурятия. На пробных площадях определялась средневзвешенная категория состояния поврежденных насаждений и ряд других дополнительных характеристик.
Результаты экспериментальных исследований характеризуют возможности количественной оценки состояния поврежденных лесов на основе различных вегетационных индексов. Полученные по данным спутниковых измерений спектральные вегетационные индексы демонстрируют высокий уровень корреляции с независимо оцененными наземными методами характеристиками состояния поврежденных пожарами лесов. В зависимости от характеристик имеющихся спутниковых приборов (в частности, наличия среднего ИК канала) все апробированные индексы с различной степенью эффективности могут быть использованы для выявления и оценки состояния поврежденных пожарами лесов. Необходимо отметить, что основанные на использовании данных измерений в среднем ИК диапазоне вегетационные индексы показали более высокий уровень географической инвариантности, что согласуется с результатами других исследований. При этом, несмотря на близость, полученных для спектральных вегетационных индексов dSWVI и RdSWVI, значений коэффициента корреляции  индекс RdSWVI имеет более низкий уровень вариабельности для незатронутых пожарами территорий (рис. 16.7.2), что повышает потенциальную эффективность его применения для выявления поврежденных участков. 

 

Рис. 16.7.3 Разновременные спутниковые изображения и полученные на их основе вегетационные индексы на участок поврежденных пожарами лесов в Республике Бурятия: а) SPOT-HRVIR, 29.06.2009, б) Landsat ETM+ 22.07.2002 (RGB: SWIR-NIR-Red) в) NDVI, г) dNDVI, д) RdNDVI, е) SWVI, ж) dSWVI, з) RdSWVI

По результатам выполненных исследований можно сделать вывод о том, что для выявления и оценки поврежденных пожарами лесов предпочтительно использование спектральных вегетационных индексов RdSWVI и dSWVI. Для широкого применения зависимостей между значениями характеристик состояния поврежденных лесов и спектральных вегетационных индексов, необходимы дальнейшие исследования, направленные на повышение уровня географической инвариантности указанных взаимосвязей, в том числе за счет компенсации влияния фенологической изменчивости лесов с использованием данных систем с высокой периодичностью наблюдений.