Формирование многолетних рядов характеристик состояния наземных экосистем на основе данных спутниковых наблюдений для оценки и мониторинга их ресурсно-экологического потенциала

Работы в рамках данного раздела темы в 2018 году были направлены на актуализацию разработанных и накопленных в ИКИ РАН многолетних временных рядов различных характеристик состояния наземных экосистем и их интеграцию в составе единой базы данных, включающей в себя следующие геоинформационные продукты, полученные на основе данных спутниковых наблюдений:

• Вегетационный индекс NDVI
  Спектральный индекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index – нормализованный разностный вегетационный индекс) – базовая радиометрическая характеристика состояния растительности, получаемая по данным ДЗЗ, отражающая количество зеленой биомассы растительности.
  • Пространственное покрытие: вся территория Северной Евразии (включая всю территорию России), а также выборочные тестовые участки интереса на территории 4 различных континентов.
  • Временное покрытие: начиная с 2001 года и по настоящее время.
  • Временное разрешение: 7 дней; временные ряды данных обработаны алгоритмом интерполяции, обеспечивающим сглаживание, фильтрацию шумов и заполнение пропусков.
     
• Вегетационный индекс PVI
  Спектральный индекс PVI (Perpendicular Vegetation Index – перпендикулярный вегетационный индекс) эффективен при мониторинге сельскохозяйственных культур, фазы развития которых включают этап всходов на фоне открытой почвы при больших расстояниях между растениями, поскольку соответствующие одинаковому развитию растительности значения PVI являются также одинаковыми для всех яркостей почв.
  • Пространственное покрытие: территория субъектов РФ, содержащих в совокупности более 97% площади пахотных земель России.
  • Временное покрытие: начиная с 2001 года.
  • Временное разрешение: 4 дня, увеличенная частота данных обеспечивает более эффективный мониторинг быстро развивающейся с.-х. растительности; временные ряды данных обработаны алгоритмом интерполяции, обеспечивающим сглаживание, фильтрацию шумов и заполнение пропусков.
     
• Вегетационный индекс SWVI
  Спектральный индекс SWVI (Short-Wave Vegetation Index – коротковолновый вегетационный индекс) чувствителен к содержанию влаги в растительном покрове, что обеспечивает возможность его эффективного использования для мониторинга стресса и повреждения растительности.
  • Пространственное покрытие: вся территория России южнее 70° с.ш.
  • Временное покрытие: начиная с 2001 года.
  • Временное разрешение: ежедневно, увеличенная частота данных обеспечивает более точное определение даты повреждения растительного покрова; временные ряды данных обработаны алгоритмом интерполяции, обеспечивающим сглаживание, фильтрацию шумов и заполнение пропусков.
     
• Индекс листовой поверхности LAI
  Биофизическая характеристика LAI (Leaf Area Index – индекс листовой поверхности) определяется как величина отношения суммарной площади односторонней поверхности листьев на участке земной поверхности к площади данного участка. В отличие от радиометрического параметра NDVI, LAI является биофизическим параметром, характеризующим только плотность листового покрова и свободным от влияния почвы и геометрии солнечного излучения и измерений.
  • Пространственное покрытие: вся территория России.
  • Временное покрытие: начиная с 2001 года.
  • Временное разрешение: 7 дней; временные ряды данных обработаны алгоритмом интерполяции, обеспечивающим сглаживание, фильтрацию шумов и заполнение пропусков.
     
• Карты обрабатываемых с.-х. земель
  Указанные карты, сформированные на основе многолетних временных рядов данных спутниковых наблюдений, характеризуют пространственное распределение и динамику обрабатываемых в интересах сельского хозяйства земель на территории России. В пределах обрабатываемых земель также доступны данные о типе с.-х. земель, такие как карты посевов озимых культур и чистых паров (для всей рассматриваемой территории), а также данные о посевах яровых культур (выборочно).
  • Пространственное покрытие: территория субъектов РФ, содержащих в совокупности более 97% площади пахотных земель России.
  • Временное покрытие: начиная с 2000 года.
  • Временное разрешение: ежегодно.
     
• Карты типов земного покрова
  Легенда указанной карты, сформированной на основе локально-адаптивной классификации сезонных спутниковых композитных изображений КСЯ, содержит 23 класса, в том числе 8 классов лесных экосистем, 4 класса травянистой и кустарниковой растительности, 3 класса тундровых экосистем, 4 класса прочих растительных экосистем и 4 типа земного покрова, не покрытых растительностью.
  • Пространственное покрытие: вся территория России.
  • Временное покрытие: начиная с 2000 года.
  • Временное разрешение: ежегодно.
     
• Карты преобладающих древесных пород
  Указанные карты, сформированные на основе многолетних временных рядов данных спутниковых наблюдений, отражают пространственное распределение и динамику 12-ти основных преобладающих древесных пород в лесах России (в пределах лесных классов карты типов земного покрова), что позволяет более детально характеризовать структуру лесного покрова страны.
  • Пространственное покрытие: вся территория России.
  • Временное покрытие: начиная с 2006 года.
  • Временное разрешение: ежегодно.
     
• Карты запасов стволовой древесины
  Данные карты формируются на основе зимних спутниковых композитных изображений КСЯ покрытой снегом земной поверхности в красной области спектра и характеризуют пространственное распределение и многолетнюю динамику удельного запаса стволовой древесины (в м3/га) в лесах России.
  • Пространственное покрытие: вся территория России.
  • Временное покрытие: начиная с 2001 года.
  • Временное разрешение: ежегодно.
     
• Природные пожары
  Данный продукт предоставляет информацию о пространственном распределении территорий, пройденных огнем в результате природных пожаров на территории России на основе сравнения сезонной динамики вегетационного индекса с его характерным поведением (“нормой”), рассчитанной по временным рядам данных ДЗЗ за предыдущие годы.
  • Пространственное покрытие: вся территория России южнее 70° с.ш.
  • Временное покрытие: начиная с 2001 года.
  • Временное разрешение: ежегодно.
     
• Степень повреждения лесов пожарами
  Данный продукт характеризует категорию состояния лесов (5 различных классов), поврежденных лесными пожарами, в соответствии с принятой в лесном хозяйстве классификацией. Расчет степени повреждения выполняется на основе совместного анализа значений вегетационного индекса до и после пожара с учетом естественной вариабельности индекса, оценка которой производится по данным ДЗЗ за предыдущие 5 лет.
  • Пространственное покрытие: вся территория России южнее 70° с.ш.
  • Временное покрытие: начиная с 2006 года.
  • Временное разрешение: ежегодно.

Все вышеперечисленные геоинформационные продукты получены на основе данных спутниковых наблюдений прибором MODIS и имеют пространственное разрешение около 250 м.