Картирование выборочных рубок в лесах юга Дальнего Востока РФ с использованием мультивременных серий (метрик) на основе спутниковых данных Landsat TM/ETM+/8 (2010-2013)

Картирование и мониторинг выборочных рубок является важной задачей сохранения лесного покрова и устойчивого ведения лесного хозяйства в различных регионах мира. Особенно это относится к территории юга Дальнего Востока РФ, где незаконные выборочные рубки зачастую носят массовый характер (Кабанец и др. 2013).
В последнее время, наблюдается все больший интерес к дистанционному мониторингу выборочных рубок (включая незаконные), который позволяет отслеживать изменения лесного покрова на больших территориях (Reiche et al. 2015).В большинстве случаев, системы мониторинга основаны на использовании экспертного дешифрирования данных дистанционного зондирования (ДЗЗ) сверхвысокого разрешения (Маслов 2009).
Алгоритм автоматической обработки и классификации данных спутниковой съемки Landsat, разработанный в университете штата Мэриленд (США), позволяет выявлять детальные изменения лесного покрова на масштабе отдельных регионов и всего мира. Использование мультивременных метрик, в отличии от классификации отдельных снимков позволяет получить интегральные данные о спектральных характеристиках объектов за весь период наблюдения на основе всех доступных сцен Landsat TM/ETM+/8 из архива USGS, и таким образом выявлять нарушения лесного покрова вне зависимости от сезонной динамики растительного покрова и погодных условий для территории всего региона. В настоящее время данная методика широко применяется как для оценки глобальной динамики лесного покрова (Hansen, et al., 2013), так и для региональных исследований (Tyukavina et al., 2015;Margono et al., 2012).
В нашем исследовании мы постарались оценить:
а) изменения лесного покрова за период 2010-2013 гг. для территории юга Дальнего Востока РФ (Приморский край, ЕАО, южная и центральная часть Хабаровского края);
б) пригодность использования временных серий данных Landsat TM/ETM+/8 для выявления выборочных рубок;
в) порог выявления в зависимости от интенсивности рубки.
По данным сверхвысокого разрешения (WorldView1-2,Spot5) и данным наземного мониторинга, а также на основе визуальной интерпретации временных серий были созданы две обучающие выборки, для выявления выборочных рубок и для оценки интенсивности рубки (на основе данных об изменении проективного покрытии полога). На их основе были получены модели для последующей автоматической классификации метрик.
Общая площадь потерь лесного покрова (включая пожары) за этот период составила 219 тыс. га. Доля выборочных рубок с интенсивностью от 10 до 30% составила 19%, от 30 до 50 % составила 21%, выше 50% составила 27%.Доля изменений которые попали в категорию ниже 10 % интенсивности, составляет 30%.
Сравнение с глобальными данными (Hansen et al. 2013) за тот же период демонстрирует, что площадь потерь лесного покрова по нашим результатам больше на 28 тыс. га за счет изменений средней (20-40%) интенсивности, куда попадает большая часть выборочных рубок.
Предварительные результаты показывают, что порог устойчивого выявления выборочных рубок находится в пределах 10-15 % интенсивности (потери процентного покрытия полога). Так примерно 30% всех выявленных изменений находятся ниже этого порога, и предварительная оценка на основе анализа снимков показывает, что в эту категорию попадают как отдельные выборочные рубки низкой и средней интенсивности на теневых склонах, так и ветровалы, усыхание и частично пожары.
Наши результаты демонстрируют, что использование данной методики позволяет выявлять значительный процент выборочных рубок и может являться основой для регионального мониторинга изменений лесного покрова.
Работа выполнена при поддержке гранта ВВФ России № WWF553 от 22.12.2014 г.