Метод оценки продуктивности и возраста лесных насаждений на основе временного ряда дистанционно измеренных запасов стволовой древесины

Информация о продуктивности и возрасте лесных насаждений позволяет оценивать их ключевые характеристики, такие как запас, высота или диаметр, и прогнозировать их дальнейшую динамику, что может применяться в задачах ведения лесного хозяйства или для оценки углеродного бюджета лесов. В докладе предложен метод оценки продуктивности (бонитета) и возраста лесных насаждений, основанный на поиске модельных кривых хода роста, оптимальным образом имитирующих наблюдаемую по спутниковым данным динамику запаса стволовой древесины. Используемые модельные оценки основаны на сборнике таблиц хода роста, обобщающих все материалы российской лесной таксации, собранные за последние два с половиной столетия (Швиденко и др., 2008). Ранее коллективом авторов из ИКИ РАН были получены спутниковые карты, ежегодно, начиная с 2001 года, оценивающие в каждой точке страны преобладающую породу, лесистость, полноту и запас лесных насаждений. Порода и экорегион однозначно определяют модель в таблицах хода роста, а запас стволовой древесины, лесистость и полнота позволяет оценить запас полных лесных насаждений в любой точке России. Модельные кривые динамики запаса сформулированы таким образом, что каждой комбинации значений запаса и угла наклона кривой однозначно соответствует одна комбинация значений бонитета и возраста лесных насаждений. Это позволило сформулировать подход оценки бонитета и возраста леса в любой точке России на основе минимизации отклонений между модельными и спутниковыми оценками динамики запаса. Методы анализа нелинейных регрессий также позволяют вычислить неопределенность полученных оценок. На основе предложенного подхода были получены предварительные карты бонитета и возраста для всей территории страны, их анализ показывает способность воспроизводить ряд крупномасштабных особенностей бонитетов, таких как повышение бонитета с севера на юг, или более низкий бонитет на территории Сибири и Дальнего Востока, а также понижение бонитета в горной местности.

Исследование выполнено в рамках ГЗ ЦЭПЛ РАН № АААА-А18-118052400130-7 при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект №19-77-30015) с использованием инфраструктуры Центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа данных спутниковых наблюдений ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды (Лупян и др., 2019). Как основа для выполнения работ были использованы результаты различных научных проектов, в том числе, проекта РФФИ "Разработка автоматической информационной технологии глобального картографирования наземных экосистем на основе данных спутниковых наблюдений 2008 - 2009" (08-07-12093-офи).