4.2.4. Разработка методов оценки деструктивных воздействий на леса на основе спутниковых данных различного пространственного разрешения;

Разработан алгоритм выявления усыхающих лесов на основе многолетних спутниковых данных, получаемых спектрорадиометром MODIS, а именно ежедневных композитных изображений MODIS разрешением 250м и 500м. В основу метода выявления поврежденных участков леса положено использование рядов разностного нормализованного коротковолнового индекса SWVI, отражающего состояние растительности и чувствительного к содержанию в ней влаги. Метод детектирования усыхающих лесов включает оценку отклонений временных рядов SWVI от их среднемноголетней сезонной динамики («нормы») в предшествующий засухе период. Статистическая норма SWVI формируется на предварительно обработанных данных с целью фильтрации случайных выбросов, заполнения пропусков и сглаживания временных рядов индекса. Полученная статистическая норма содержит информацию о среднемноголетнем значении и величине стандартного отклонения SWVI, что позволяет использовать стабильные временные отрезки для выявления эффекта деструктивного воздействия на леса в текущем году. В частности, это позволяет устранить влияние межгодовых вариаций растительности, связанных с погодными условиями и другими факторами. Для выявления усыханий лесов разработан нормализованный вегетационный индекс степени усыхания NDSVI (Normalized Dryness Severity Vegetation Index), позволяющий оценить степень отклонения текущих значений SWVI от статистической нормы на временных интервалах относительно стабильного ее поведения в течение вегетационного сезона, выраженную в величинах стандартного отклонения. Индекс NDSVI характеризует степень усыхания лесов интегрально для текущего года и слабо зависит от типа подстилающей поверхности.

Разработанный метод апробирован для территории Московской области по результатам засухи 2010 года (рис. 5), с целью выявления непосредственной реакции растительности на аномальные температурные условия, а также ее динамику в последующие годы. Для оценки эффективности алгоритма детектирования поврежденных участков леса использовались опорные данные, полученные с использованием материалов наземных обследований и визуального анализа спутниковых изображений высокого пространственного разрешения. В качестве вспомогательных материалов в исследованиях также использовались, созданные в ИКИ РАН на основе данных MODIS, карты растительного покрова.

Разработанный метод обладает высокой степенью  универсальности и не зависит от межгодовой и сезонной вариабельности спектрально-отражательных характеристик растительного покрова.

 
Рис. 5. Карта усыханий лесов Московской области по данным MODIS (зеленый - неповрежденные леса, оранжевый – ослабленные леса, красный – усыхающие леса)