Проблемы и подходы к созданию типологической карты болот России

Болота – главный естественный источник метана, второго по важности парникового газа. Изучение эмиссии метана болотами особенно актуально в России, одной из самых заболоченных стран мира. Для оценки величины эмиссии, требуются данные о площадях различных типов болотных ландшафтов. К сожалению, существующие карты болот обладают недостаточной точностью и пространственным разрешением, что затрудняет их использование (Frey and Smith, 2007).
Таким образом, глобальной целью нашей работы стало создание типологической карты болот России и ее применение для оценки эмиссии метана. В данном исследовании мы экспериментировали с различными подходами к созданию данной карты и выявляли существующие проблемы. В качестве тестового региона была взята хорошо изученная и сильно заболоченная Западная Сибирь (ЗС), для которой уже существует карта болот, созданная по снимкам Landsat (Terentieva et al., 2016).
В данной работе нами были опробованы несколько видов спутниковых снимков и их комбинаций. Для начала, мы протестировали снимки среднего разрешения MODIS. При этом для создания использовалась «медианная» мозаика, в которой каждый пиксель усреднялся за 17 лет. Однако сравнение с картой (Terentieva et al., 2016) показало, что использование снимков такого разрешения приводит недооценке площадей болот почти на 30%. Хуже всего были определены площади лесных олиготрофных болот и грядово-мочажинно-озерковых комплексов, встречающихся небольшими площадями. Тем не менее, MODIS может быть полезен для определенных целей – создания масок болот, выделения отдельных типов болот, пойм и так далее. За счет среднего разрешения, создание карты по MODIS потребует меньше времени и ресурсов, а недостаточная точность может быть нивилирована использованием снимков высокого разрешения для наиболее важных болотных типов.
Далее мы опробовали комбинацию мультиспектральных данных Landsat и радарных данных PALSAR-2. При этом использовалась уже готовая мозаика Landsat (Hansen et al., 2014). Используя нашу базу данных ключевых участков, а также снимки PALSAR для отделения лесов, мы создали первую версию карты болот тайги ЗС методом классификации с обучением (Random Forest).
Сравнение с картой (Terentieva et al., 2016) показало, что пространственное распределение болот очень близко на обеих картах. Что касается площадей, то новая карта дала площадь болот тайги на 20% выше. При этом наибольшие различия коснулись подзон северной и средней тайги. В частности, существенно возросли площади мезо- и эвтрофных болот, а также площади рямов. При этом сократились площади грядово-мочажинных комплексов. Однако в целом, мы получили приемлемое совпадение площадей обводненных и необводненных болотных экосистем. Таким образом, карты скорее всего дадут близкие значения региональных потоков метана.