Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 13–17 ноября 2023 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XXI.F.269

Применение ежемесячных композитных изображений Santinel-2 для анализа сезонных изменений площадей подвижных песков

Биарсланов А.Б. (1), Шинкаренко С.С. (2), Гаджиев И.Р. (1)
(1) Дагестанский федеральный исследовательский центр Российской академии наук, Махачкала, Россия
(2) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Работа посвящена картографированию и анализу сезонной динамики опустынивания (открытых песков и котловин выдувания) Кизлярских пастбищ, расположенных в северной части Республики Дагестан. В работе использованы ежемесячные композиты Sentinel-2 второго уровня обработки с отфильтрованной облачностью и радиометрической нормализацией в рамках за период с 2019 по 2023 г., доступные в системе «Вега-Science» на базе центра коллективного пользования ЦКП «ИКИ-Мониторинг». Данные были проанализированы за вегетационные периоды, кроме марта 2021, ноября 2022 и ноября 2023 гг., когда безоблачные данные на территорию полностью отсутствовали. Таким образом, на каждый год получены данные о площадях открытых песков и котловин выдувания за 8-9 месяцев. Для идентификации опустынивания использовалась классификация с обучением по одному классу, опорная выборка формировалась на основе экспертного дешифрирования и наземных данных. Установлено, что площадь опустынивания в течение года может существенно изменяться (от двух до десяти раз) в зависимости от пастбищных нагрузок, гидротермических условий и ветрового режима. Большая часть существующих исследований многолетней динамики опустынивания не учитывает этот сезонный аспект изменения площадей открытых песков и котловин выдувания, что может приводить к некорректным выводам. Наличие ежемесячных безоблачных композитов спутниковых данных позволяет отслеживать динамику как минимальных, так и максимальных за вегетационный сезон площадей опустынивания. Полученные результаты могут использоваться для оптимизации пастбищных нагрузок и разработки фитомелиоративных мероприятий в регионе.
Работа выполнена в рамках темы ДФИЦ РАН № 122032200321-4, а также по теме ИКИ РАН «Мониторинг» (госрегистрация № 122042500031-8) с использованием инфраструктуры Центра коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг» (Лупян и др., 2015) и возможностей УНУ "Вега - Science" (Loupian et al., 2022).

Ключевые слова: композиты, дистанционное зондирование, опустынивание, пастбища, деградация ландшафтов, пески, площади, подвижные.
Литература:
  1. Алахвердиев Ф.Д., Набиев О.С. Исследование механизмов дефляции в Северо-Западном Прикаспии индикационными методами для целей охраны и оптимизации почвенных ресурсов // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2017. Т. 11. № 3. С. 90-95.
  2. Андреева О.В., Куст Г.С. Оценка состояния земель в России на основе концепции нейтрального баланса их деградации // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2020. № 5. С. 737-749. DOI 10.31857/S2587556620050052
  3. Берденгалиева А.Н., Шинкаренко С.С., Выприцкий А.А. Геоинформационное картографирование соровых понижений в Северо-Западном Прикаспии // ИнтерКарто. ИнтерГИС. 2022. Т. 28. Ч. 1. С. 359-367. DOI: 10.35595/2414-9179-2022-1-28-359-367
  4. Биарсланов А.Б., Залибеков З.Г., Гасанова З.У., Магомедова М.Х.М., Гаджиев И.Р. Опыт применения значений вегетационного индекса в дистанционных исследованиях динамики продуктивности почвенного покрова Терско-Кумской низменности // Известия Северо-Кавказского научного центра высшей школы. Естественные науки. 2021. № 4 (212). С. 81-89.
  5. Биткаева Л.Х. Социоестественный ландшафтогенез и антропогенное опустынивание Терских песков // Вестник ВГУ. Серия: География. Геоэкология. 2000. № 1. С. 109-111.
  6. Виноградов Б.В. Исследование индикаторов при мониторинге опустынивания юга России // Аридные экосистемы. 1996. Т 2. № 4. С. 38-54.
  7. Виноградов Б.В., Кулик К.Н. Картографирование динамики опустынивания земель по повторным аэрокосмическим снимкам. // Известия РАН. Серия географическая. 1996. №2. С. 131-140.
  8. Дорошенко В.В. Геоинформационный анализ развития процессов опустынивания в Ставропольском крае // Научно-агрономический журнал. 2022. № 3 (118). С. 31-36. DOI 10.34736/FNC.2022.118.3.004.31-36.
  9. Залибеков З.Г. Процессы опустынивания и их влияние на почвенный покров. М.: ДНЦ РАН, 2000. 219 с.
  10. Залибеков З.Г. О закономерностях формирования продукционных ресурсов засоленных почв Терско-Кумской низменности // Аридные экосистемы. 2018. Т. 24. № 2 (75). С. 3-10.
  11. Кашницкий А.В., Бурцев М.А., Прошин А.А. Технология создания безоблачных композитных изображений по данным спутников серии Sentinel-2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 5. С. 76-85 DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-5-76-85
  12. Куст Г.С., Глазовский Н.Ф., Андреева О.В., Шевченко Б.П., Добрынин Д.В. Основные результаты по оценке и картографированию опустынивания в Российской Федерации // Аридные экосистемы. 2002. Т. 8. № 6. С. 7-27.
  13. Лобковский В.А., Андреева О.В., Куст Г.С. Интеграция международной и национальной систем мониторинга и оценки деградации земель в России // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2022. Т. 86. № 1. С. 9-27. DOI 10.31857/S2587556622010095
  14. Лупян Е.А., Прошин А.А., Бурцев М.А., Балашов И.В., Барталев С.А., Ефремов В.Ю., Кашницкий А.В., Мазуров А.А., Матвеев А.М., Суднева О.А., Сычугов И.Г., Толпин В.А., Уваров И.А. Центр коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 263–284.
  15. Манаенков А.С., Сурхаев Г.А., Сурхаев И.Г. Актуальные задачи лесной мелиорации в Терско-Кумском междуречье // Известия Нижневолжского агроуниверситетеского комплекса: наука и высшее образование. 2017. № 2 (46). С. 97-104.
  16. Мирзоев Э.М.Р., Гасанова З.У., Магомедов И.А., Бийболатова З.Д., Абдурашидова П.А., Желновакова В.А. Результаты мониторинга почвенного покрова Терско-Сулакской низменности за последние 55 лет // Вестник Дагестанского научного центра РАН. 2017. № 65. С. 97-105.
  17. Национальный доклад «Глобальный климат и почвенный покров России: проявления засухи, меры предупреждения, борьбы, ликвидация последствий и адаптационные мероприятия (сельское и лесное хозяйство)» / Под ред. Р.С.-Х. Эдельгериева. Т. 3. Москва: ООО "Издательство МБА", 2021. 700 с. DOI 10.52479/978-5-6045103-9-1.
  18. Радочинская, Л.П., Кладиев А.К., Рыбашлыкова Л.П. Продукционный потенциал восстановленных пастбищ Северо-Западного Прикаспия // Аридные экосистемы. 2019. Т. 25. № 1 (78). С. 6168.
  19. Сератирова В.В., Бананова В.А. Оптимизация пастбищной нагрузки в Республике Калмыкия // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 11 (53). Ч. 5. С. 98–100.
  20. Стасюк Н.В., Добровольский Г.В., Залибеков З.Г., Саидов А.К., Добрынин Д.В. Оценка деградации и опустынивания почвенного покрова северного равнинного Дагестана // Экология. 2004. № 3. С. 172-178.
  21. Стасюк Н.В., Добрынин Д.В. Оценка динамики опустынивания почвенного покрова низменных территорий Дагестана с использованием космических снимков // Почвоведение. 2013. № 7. С. 778. DOI 10.7868/S0032180X13070113.
  22. Сурхаев Г.А, Сурхаев И.Г., Кулик К.Н., Стародубцева Г.П. Опыт лесомелиорации экосистем песчаных массивов Терско-Кумского междуречья // Экосистемы: экология и динамика. 2019. Т. 3. № 4. С. 5-23. DOI: 10.24411/ 2542-2006-2019-10043
  23. Титкова Т.Б., Золотокрылин А.Н. Мониторинг подверженных опустыниванию земель Республики Калмыкия // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 2. С. 130-141. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-2-130-141
  24. Шинкаренко С.С. Пространственно-временная динамика опустынивания на Черных землях // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т.16. № 6. С. 155-168. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-6-155-168
  25. Шинкаренко С.С., Барталев С.А. Оценка площади опустынивания на юге европейской части России в 2021 г // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 291-297. DOI 10.21046/2070-7401-2021-18-4-291-297.
  26. Шинкаренко С.С., Барталев С.А. (2020а) Последствия пыльных бурь 2020 года на юге европейской части России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 7. С. 270-275. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-7-270-275
  27. Шинкаренко С.С., Барталев С.А. (2020б) Сезонная динамика NDVI пастбищных ландшафтов Северного Прикаспия по данным MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 179-194. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-4-179-194
  28. Шинкаренко С.С., Барталев С.А. Спутниковые наблюдения пыльных бурь в России в 2022 г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 6. С. 63-70 DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-6-63-70
  29. Шинкаренко С.С., Барталев С.А., Берденгалиева А.Н., Дорошенко В.В. (2022а) Спутниковый мониторинг опустынивания на юге европейской России в 2019-2022 гг. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 5. С. 319-327 DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-5-319-327
  30. Шинкаренко С.С., Джамирзоев Г.С., Васильченко А.А. (2022б) Проблема опустынивания в биосферном резервате ЮНЕСКО «Кизлярский залив» // Географический вестник. 2021. № 4 (59). С. 99-112. DOI: 10.17072/2079-7877-2021-4-99-112
  31. Шинкаренко С.С., Ткаченко Н.А., Барталев С.А., Юферев В.Г., Кулик К.Н. Пыльные бури на юге европейской части России в сентябре – октябре 2020 года // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. С. 291–296. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-5-291-296.
  32. Kulik K.N., Petrov V.I., Rulev A.S., Kosheleva O.Y., Shinkarenko S.S. On the 30th anniversary of the "General plan to combat desertification of Black lands and Kizlyar pastures" // Arid ecosystems. 2018. Vol. 8. No. 1. P. 5-20. DOI: 10.1134/S2079096118010067
  33. Kulik K.N., Petrov V.I., Yuferev V.G., Tkachenko N.A., Shinkarenko S.S. Geoinformational Analysis of Desertification of the Northwestern Caspian // Arid Ecosystems. 2020. Vol. 10. No 2. P. 98-105. DOI 10.1134/S2079096120020080.
  34. Kulik K.N., Rulev A.S., Yuferev V.G. Geoinformation analysis of desertification dynamics in the territory of Astrakhan oblast // Arid Ecosystems. 2015. Vol. 5. No 3. P. 134-141. DOI 10.1134/S2079096115030087.
  35. Kulik K.N., Rulev A.S., Yuferev V.G. Geoinformation analysis of desertification hotspots in Astrakhan oblast // Arid Ecosystems. 2013. Vol. 3. No 3. P. 184-190. – DOI 10.1134/S2079096113030074
  36. Loupian E.A., Bourtsev M.A., Proshin A.A., Kashnitskii A.V., Balashov I.V., Bartalev S.A., Konstantinova A.M., Kobets D.A., Radchenko M.V., Tolpin V.A., Uvarov I.A. Usage Experience and Capabilities of the VEGA-Science System // Remote Sensing. 2022. Vol. 14. No. 1. P. 77. DOI: doi.org/10.3390/rs14010077.
  37. Manaenkov A.S., Rybashlykova L.P. Increasing the Efficiency of Plant-Cover Restoration in the Modern Focus of Deflation on Pastures of the Northwestern Caspian Region // Arid Ecosystems. 2020. Vol. 10. No. 4. P. 358-367. DOI 10.1134/S2079096120040149.
  38. Zalibekov Z.G., Paizulaev R.M., Biibolatova Z.D., Zalibekova M.Z., Biarslanov A.B. Spatial variability of soils and salinization processes in the coastal zone of the Terek-Kuma Lowland // Eurasian Soil Science. 2010. Vol. 43. No. 4. P. 390-400. DOI 10.1134/S1064229310040046
  39. Zanaga D., Van De Kerchove R., De Keersmaecker W., Souverijns N., Brockmann C., Quast, R., Wevers J., Grosu A., Paccini A., Vergnaud S., Cartus O., Santoro M., Fritz S., Georgieva I., Lesiv M., Carter S., Herold M., Li L., Tsendbazar N.E., Ramoino F., Arino O. ESA WorldCover 10 m 2020 v100. 2021. DOI: 10.5281/zenodo.5571936
  40. Zolotokrylin A.N., Titkova T.B., Cherenkova E.A. Characteristics of spring-summer drought in dry and wet periods in the South of European Russia // Arid ecosystems. 2020. Vol. 10. No. 4. P. 322-328. DOI: 10.1134/S2079096120040216

Презентация доклада

Видео доклада



Ссылка для цитирования: Биарсланов А.Б., Шинкаренко С.С., Гаджиев И.Р. Применение ежемесячных композитных изображений Santinel-2 для анализа сезонных изменений площадей подвижных песков // Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2023. C. 352. DOI 10.21046/21DZZconf-2023a

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

352