Картографирование зарастания сельскохозяйственных земель на территории национального парка Смоленское Поозерье

В связи с изменением политического устройства государств, сокращением численности сельского населения во многих странах постсоветского пространства в конце XX – начале XXI вв. происходит забрасывание земель сельскохозяйственного назначения и последующее их зарастание древесной и кустарниковой растительностью. Площадь необрабатываемых сельскохозяйственных земель по разным оценкам составляет от 39 (Lesiv et al., 2018) до 70 млн га (Люри и др., 2010). Актуальной информации о состоянии растительности на этих землях крайне мало, а проведение полевых обследований таких больших территорий требует больших финансовых и людских ресурсов. В то же время существует ряд многовременных спутниковых снимков серии Landsat, позволяющий с их использованием изучать временное и пространственное распределение зарастания сельскохозяйственных земель. Цель данной работы заключается в разработке методики картографирования постагрогенных лесов на основе многолетних данных дистанционного зондирования земли, архивных картографических материалов и современных полевых геоботанических описаний.
Объектом исследования в работе была выбрана территория национального парка «Смоленское Поозерье», расположенного на территории Демидовского и Духовщинского районов Смоленской области. В работе использовались следующие материалы: землеустроительные планшеты на территорию парка 1982 г. масштаба 1:10000, атмосферно скорректированные спутниковые снимки со спутников серии Landsat и Sentinel-2, данные геоботанических описаний, проведенных на территории национального парка с 2006 по 2022 гг.
Было проанализировано изменение растительного покрова на участках различных категорий земель (полигоны которых были получены в результате оцифровке землеустроительных планшетов) с использованием построения многолетних (с 1984 по 2022 гг.) графиков изменения среднелетних значений индексов NDVI. В исследуемом периоде выделяется два этапа наиболее интенсивного роста индекса для полигонов пашни: с 1992 по 1995 и с 1998 по 2003 гг.
Оценка пространственного распределения зарастания земель проводилась в пределах участков сельскохозяйственных земель, определенных по землеустроительным планшетам. Были созданы пятилетние композиты малооблачных летних снимков Landsat 4,5 1983-1987 гг., Landsat 8 2018-2022 гг. и Sentinel-2 2018-2022 гг., к которым было применено маскирование облачности, был рассчитан индекс NDVI, после чего была проведена классификация методом Random Forest. В качестве обучающей выборки для композита 2018-2022 гг. использовались геоботанические описания, обучающая выборка для композита 1983-1987 гг. составлялась на основе визуального дешифрирования снимков. Точность классификации на основе матрицы несоответствия составила 0,89 для Landsat 8, 0,86 – для Sentinel-2. По вычисленным классифицированным изображениям были получены изменения площади различных категорий земель, площадь лесов увеличилась на 61% (2157 га), площадь пашни уменьшилась на 73% (2077 га).
По результатам классификации композита Sentinel-2 была рассчитана залесенность участков сельскохозяйственных земель, проведено сравнение участков с критериями, описанными в Постановлении Правительства РФ №1043 от 08.06.2022 г. на предмет потенциального использования лесов на данных участков. Выявлено, что на 535 участках суммарной площадью более 13500 га использование лесов будет являться нарушением.
Таким образом, было получено пространственное и временное распределение зарастания бывших в сельскохозяйственном использовании земель, получены статистические данные о зарастании. В дальнейшем полученные результаты могут быть использованы для экономической оценки процессов зарастания, создания карты агробиоценозов территории национального парка, выявления потенциальных нарушений использования земель.