Подспутниковые полигоны эшелонированного мониторинга для анализа структуры и
динамики фитоэкосистем (на примере территории водосбора реки Луга)

Одна из важнейших функций мониторинга антропогенного воздействия на окружающую среду – обеспечение возможностей для прогноза и управления состоянием экосистем.

Эта задача осуществима только при использовании разновременных пространственных данных и разноуровневой организации получения информации: полевых исследований и материалов дистанционного зондирования. В виду невозможности исследовать большие пространства наземными методами, используется прием, основанный на выделении подспутниковых полигонов для проведения на их территории эшелонированного мониторинга. Оценка состояния и динамики фитокомпоненты биоты антропогенной экосистемы базируется на сходстве с подобной ненарушенной экосистемой, то есть ее фоновым аналогом. В связи с этим подспутниковые полигоны выбираются на территории развития как антропогенных фитоэкосистем, так и естественных (фоновых) ненарушенных фитоэкосистем подобного типа.

По данным наземного исследования строятся структурные прототипы антропогенных и естественных фоновых фитоэкосистем, которые отображаются в пределах территорий подспутниковых полигонов.

Анализ космической информации территории подспутниковых полигонов проводится методом классификации по-пиксельных данных через меры сопряженности. При получении разноуровневых данных используется региональная классификация, где за единицу принимается сегмент пикселей (региональная исходная единица), множество пикселей, площадь которых соответствует площади выявления структурного рисунка пикселей некоторого участка подспутникового полигона. По космической информации в данной работе были рассчитаны вегетационные индексы NDVI и проведена классификация типов поверхностей подспутникового полигона в разновременные периоды съемки.

Результирующие данные по мониторингу антропогенных экосистем получаются путем анализа соответствия антропогенных и фоновых экосистем крупного масштаба, полученных по данным наземного исследования, с результатами обработки материалов разногодичной космической информации.

Проверка данного методического подхода для мониторинга изменения структуры фитоэкосистем, после прекращения антропогенного воздействия на них, проводилась на территории водосбора реки Луга. Были использованы полевые исследования 2019 и 2021 года и космическая съемка 14.06.1992 г. КА Landsat‑5 с пространственным разрешением - 30ми, а также современная съемка 11 05.2021г. КА Sentinel - 2A с пространственным разрешением - 10м.

Разработанный подход получения разного уровня данных для выявления структуры и динамики фитоэкосистем и оценки степени антропогенной нагрузки применим для эшелонированного мониторинга фитоэкосистем больших территорий и выявления трансформации экологических ниш.

Данные и выводы, полученные на подспутниковых полигонах, возможно экстраполировать на большие территории.