Мониторинг усыхания ельников с использованием данных Landsat

В 2009-2014 годах в Московской области зафиксировано самое масштабное усыхание ельников за весь период наблюдений (Санобзор, 2012-2013). Вспышка массового размножения короеда-типографа (Ips typographus L.), начавшаяся с локальных очагов в 2009 году, распространилась к 2014 году на всей территории Подмосковья и в сопредельных субъектах. Исследователи связывают это явление с засушливой погодой 2010 года, повреждением ельников ураганными ветрами в 2008-2010 гг., возрастной структурой и особенностями ведения лесного хозяйства в еловых лесах (Маслов и др. 2011; Липаткин и др., 2013; Малахова, Лямцев, 2014).
Сильная степень заселенности деревьев ели короедом и повышенный отпад в насаждениях отмечены повсеместно. Однако скорость распространения и развития популяции вредителя не была одинаковой для разных районов области, поэтому своевременно выявлять погибшие ельники исключительно наземными методами чрезвычайно сложно. С 2010 года сотрудниками ФБУ «Рослесозащита» проводилось ежегодное выявление поврежденных насаждений по данным Landsat TM, ETM+, путем визуального дешифрирования (Крылов и др., 2010; Малахова, Лямцев 2014). Была реализована возможность интерактивного выявления погибших насаждений в системе ВЕГА-Лесопатолог (Уваров и др. 2012). В то же время для повышения точности и оперативности мониторинга состояния ельников необходим переход к автоматизированной обработке космических снимков.
Нами выявлены поврежденные участки лесов за период 2010-2013 гг. с использованием полного набора снимков Landsat TM, ETM+, OLI за вегетационные сезоны 2000-2013 годы по методике Hansen (et al 2013) и Potapov (et al 2014). На основе снимков были рассчитаны метрики (средние, максимальные, минимальные значения, процентили по спектральным каналам и для индексов NDVI, NBR и ряд более сложных показателей). Набор метрик был использован для выявления погибших насаждений методом обучаемой классификации по алгоритму «дерева решений» (Breiman et al., 1984; Breiman, 1996). Эталоны определены путем визуального дешифрирования снимков Landsat, снимков высокого разрешения, доступных через программу Google Earth, и наземных пробных площадей.
После выявления участков погибших насаждений было определено время усыхания ельников путем автоматической классификации индивидуальных снимков и метрик, полученных за период, предшествующий вспышке. Результаты были валидированы путем визуальной проверки по данным Landsat, высокого разрешения и по данным наземных обследований. Результаты будут использованы в научных целях для ретроспективного моделирования процесса усыхания еловых насаждений.