Изучение характеристик травянистой растительности юга Красноярского края и Республики Хакасия по спутниковым и наземным спектрометрическим данным

Ларько А.А.; Ботвич И.Ю.; Иванова Ю.Д.; Шевырногов А.П.

Использование %дсмическиу.средств, технологий и геоинформационных.систем для мониторинга и моделирования природной среды

УДК 528.8.04, 528.88

ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЮГА КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ И РЕСПУБЛИКИ ХАКАСИЯ ПО СПУТНИКОВЫМ И НАЗЕМНЫМ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИМ ДАННЫМ*

А. А. Ларько*, И. Ю. Ботвич, Ю. Д. Иванова, А. П. Шевырногов

Институт биофизики СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/50 E-mail: [email protected]

Проведено сравнение спектров отражения травянистой растительности, полученных полевым спектро-радиометром и сканером MODIS спутника Terra. Для спутниковой информации были получены корректировочные коэффициенты, основанные на наземных данных.

Ключевые слова: полевая спектрометрия, геоботанические исследования, спутниковые данные, ДЗЗ.

STUDYING THE CHARACTERISTICS OF HERBAL VEGETATION IN SOUTH OF KRASNOYARSKY KRAI AND REPUBLIC OF KHAKASSIA BY SATTELLITE AND GROUND SPECTROMETRIC DATA

A. A. Larko*, I. Yu. Botvich, Yu. D. Ivanova, A. P. Shevyrnogov

Institute of Biophysics SB RAS, Federal Research Center "Krasnoyarsk Science Center SB RAS" 50/50, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation E-mail: [email protected]

The paper compares reflectance of herbal vegetation derived by the field spectroradiometer and MODIS/Terra. It covers correction factors, based on terrestrial data, obtained due to satellite information.

Keywords: field spectrometry, geobotanical studies, satellite data, remote sensing.

Задачи, которые можно решить по данным дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) весьма разнообразны. Однако узким местом данных ДЗЗ, является их достоверность. На которую влияют различные факторы (облачность, аэрозоли, угол съемки и т. п.). Надежность информации, извлеченной из данных ДЗЗ, в наибольшей степени зависит от количества и качества знаний о свойствах изучаемых объектов, находящихся на поверхности Земли. Изучение космических изображений высокого и сверхвысокого пространственного разрешения, а также гиперспектральных изображений требует адекватного уровня точности наземных измерений, которые лежат в основе интерпретации изображений [1-2].

В работе показано использование спектральных данных травянистых сообществ Хакасии и юга Красноярского края, полученных при помощи полевого спектрофотометра для интерпретации спутниковых измерений и мониторинга растительного биоразнообразия.

Существенные различия спектральных образов различных типов растительных сообществ позволяют говорить о возможности интерпретации их по материалам дистанционного зондирования [3].

Многолетние исследования многих авторов свидетельствуют о способности растительности избира-

тельно отражать падающую солнечную радиацию в зависимости от ее видового состава и состояния растений [4-5].

Районами исследований были выбраны окрестности оз. Шира (Хакасия) и г. Красноярска (Красноярский край), на которых представлены растительные сообщества луговых, настоящих крупнодерновинных и мелкодерновинных степей, а также остепнённых злаково-разнотравных суходольных лугов.

Для получения наземных спектральных данных в диапазоне 320-1100 нм., использовался полевой портативный спектрорадиометр PSR-1100F и спутниковая информация MODIS/Terra.

Спектральные измерения на всех этапах работы сопровождались геоботаническими исследованиями. Измерения проводились в июне, июле и августе.

Полученные наземные спектры были усреднены по площади (в среднем 80 спектров на 1 пиксель спутниковой информации).

Сравнение показало, что спектры, полученные по наземным и спутниковым данным, отличаются в абсолютных величинах. Однако временная динамика показывает схожие изменения. Для дальнейшего сравнения наземных и спутниковых данных и их последующей корректировки использовались различные вегетационные индексы (NDVI, EVI и др.).

* Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и РГО в рамках научного проекта № 17-05-41012.

Решетневскуе чтения. 2017

Использование корректировочных коэффициентов, рассчитанных на основе наземных данных, качественно повышает спутниковые. Однако их использование возможно только на аналогичных (по типу растительности и географии расположения) участках.

В работе показано, что использование наземных данных позволяет повысить достоверность спутникового мониторинга травянистой растительности.

Библиографические ссылки

1. Botvich I. Yu., SidkoA. F., PismanT. I., ShevyrnogovA. P. Determination of chlorophyll photosynthetic potential in vegetation using ground-based and satellite methods // Journal of Siberian Federal University. Engineering and Technologies. 2012. Vol. 5, № 1. P. 87-97. Available at: http://journal.sfu-kras.ru/ article/2883/2874.

2. Sid'ko A. F., Botvich I. Yu., Pisman T. I., Shevyrnogov A. P. A study of spectral polarization characteristics of plant canopies using land-based remote sensing. Jo//urnal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2013. № 129. P. 109-117. Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002 2407313002458.

3. Зимин М. В., Тутубалина О. В., Голубева Е. И., Рис Г. У. Методика наземного спектрометрирования растений Арктики для дешифрирования космических снимков // Весн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2014. № 4. С. 34-41.

4. Огуреева Г. Н., Микляева И. М., Вахнина О. В., Тутубалина О. В. Полевое наземное спектрометриро-вание луговой растительности полигона «Сатино» // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2009. № 6. С. 71-77.

5. Buchhorn M., Walker D. A., Heim B., Raynolds M. K., Epstein H. E., Schwieder M. Ground-based hyperspectral characterization of Alaska tundra vegetation along environmental gradients. Remote Sens. 2013. № 5.

P. 3971-4005. Available at: http://www.mdpi. com/20724292/5/8/3971.

References

1. Botvich I. Yu., SidkoA. F., Pisman T. I., Shevyrnogov A. P. Determination of chlorophyll photosynthetic potential in vegetation using ground-based and satellite methods // Journal of Siberian Federal University. Engineering and Technologies. 2012. Vol. 5, № 1. P. 87-97. Available at: http://journal.sfu-kras. ru/article/2883/2874.

2. Sid'ko A. F., Botvich I. Yu., Pisman T. I., Shevyrnogov A. P. A study of spectral polarization characteristics of plant canopies using land-based remote sensing // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2013. № 129. P. 109-117. Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S002 2407313002458.

3. Zimin M. V., Tutubalina O. V., Golubeva Ye. I., Ris G. U. Metodika nazemnogo spektrometrirovaniya rasteniy Arktiki dlya deshifrirovaniya kosmicheskikh snimkov [Technique of terrestrial spectrometry of Arctic plants for decoding space images] // Vesn. Mosk. Un-ta. Ser. 5. Geogr. 2014. № 4. Р. 34-41.

4. Ogureeva G. N., Miklyaeva I. M., Vakhnina. O. V., Tutubalina O. V. In. Field ground spectrometry of meadow vegetation polygon "Satino" // Vestn. Mosk. Univ. Geogr. 2009. Ser. 5, № 6. P. 71-77. (In Russ.). Available at: https://elibrary.ru/download/elibrary_ 13024890_94470803. pdf.

5. Buchhorn M., Walker D. A., Heim B., Raynolds M. K., Epstein H. E., Schwieder M. Ground-based hyperspectral characterization of Alaska tundra vegetation along environmental gradients. Remote Sens. 2013. № 5. P. 3971-4005. Available at: http://www.mdpi.com/2072-4292/5/8/3971.

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Ларько А. А., Ботвич И. Ю., Иванова Ю. Д., Шевырногов А. П.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Ларько А. А., Ботвич И. Ю., Иванова Ю. Д., Шевырногов А. П.

STUDYING THE CHARACTERISTICS OF HERBAL VEGETATION IN SOUTH OF KRASNOYARSKY KRAI AND REPUBLIC OF KHAKASSIA BY SATTELLITE AND GROUND SPECTROMETRIC DATA