Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Пятнадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса"

XV.F.357

Исследование структуры растительного покрова тундр в целях получения априорной информации для решения задач дистанционного зондирования

Мателенок И.В. (1), Мелентьев В.В. (1)
(1) Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург, Россия
При использовании современных моделей распространения радиоволн в многослойных природных средах предъявляются повышенные требования к детальности описания свойств слоев грунта, растительности, льда и снега (Zhang et al., 2014). Настоящая работа является частью проекта по изучению трехмерной структуры разных типов растительного покрова Арктики и направлена на получение информации об ориентации и взаимном расположении фитоэлементов, необходимой для решения прямых и обратных задач дистанционного СВЧ зондирования поверхности суши.
В рамках описываемого этапа исследования предстояло оценить различия в ориентации фитоэлементов в травяно-кустарничковом ярусе на двух пространственно разнесенных участках в подзоне южной тундры, занятых болотными сообществами. Один из них, расположенный в Ненецком автономном округе в пойме р. Пятумбой, изучен в 2016 г, работы на другом, находящемся на севере Мурманской области вблизи п. Териберка, проводились в 2017 г. Оба участка покрыты травяно-моховой растительностью (преимущественно осоками и сфагновыми мхами) с небольшой примесью ив.
Полевые изыскания проводились с помощью специализированного программно-аппаратного комплекса, предназначенного для фотофиксации положения побегов и листовых пластинок, оценки на основе полученных изображений значений параметров структуры и создания графических трехмерных моделей фрагментов покрова (Мателенок, Мелентьев, 2016а). Работы на участках выполнялись не менее чем через 12 часов после выпадения осадков. Это позволило исключить влияние жидко-капельной влаги на ориентацию фитоэлементов. В дни работ фиксировались скорости ветра 1-3 м/с, что дало возможность считать роль воздушных масс в задании расположения фитоэлементов незначительной. Углубленный анализ данных о структуре покрова осуществлялся на этапе камеральных работ.
В результате обработки данных по всем фрагментам покрова, удовлетворяющим требованиям качества, были получены численные оценки распределения фитоэлементов по углам наклона. Необходимо отметить минимальные различия между участками в относительном количестве фитоэлементов, занимающих конкретное положение по отношению к горизонту. Это дает основание полагать, что пространственная разнесенность участков и региональные особенности климатических и гидрологических условий не находят отражение в ориентации и взаимном расположении фитоэлементов в рассматриваемых болотных сообществах. В таком случае для занятых данными сообществами участков в разных районах на западе Российской Арктики можно рекомендовать использовать единые настройки электродинамических моделей, относящиеся к структуре растительного покрова, при описании распространения радиоволн в многослойных средах. Вид распределения фитоэлементов по углам наклона оказался максимально приближен к одному из стандартных распределений – эректофильному. Некоторое отклонение от него в области малых углов наклона в основном связано с наличием в нижней части травяно-кустарничкового яруса фитоэлементов преимущественно горизонтальной ориентации, обладающих сниженной фотосинтетической активностью. В то же время анализ результатов, полученных для участка в пойме р. Печоры в 2016 г. (Мателенок, Мелентьев, 2016б), показывает, что сообщества низких уровней с доминированием осок вблизи уреза воды могут характеризоваться иным распределением фитоэлементов по углам наклона. Созданные трехмерные модели фрагментов покрова могут служить как для моделирования распространения радиоволн, так и для исследования усвоения солнечной радиации и накопления биомассы.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 16-35-00255).

Ключевые слова: Арктика, дистанционное зондирование, распространение радиоволн, структура растительного покрова, тундровые экосистемы, угол наклона листа, электродинамические модели.
Литература:
  1. Мателенок И.В., Мелентьев В.В. Программно-аппаратный комплекс для исследования пространственной структуры напочвенного покрова лесов // Доклады VI Всероссийской конференции (с международным участием) «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии». М., 2016. С. 138-143.
  2. Мателенок И.В., Мелентьев В.В. Предварительные результаты исследования структуры растительных покровов на территории Ненецкого автономного округа с использованием специализированного программно-аппаратного комплекса // Тезисы XIV Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М., 2016. С. 362.
  3. Zhang Y., Liu X., Su S., Wang C. Retrieving canopy height and density of paddy rice from Radarsat-2 images with a canopy scattering model // International journal of applied earth observation and geoinformation. 2014. Vol. 28. P. 170–180.

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

373