Применение данных Sentinel-2 для оценки влияния особенностей растительного покрова залежных земель лесостепи на их спектрально-отражательные свойства

Анализ влияния характеристик залежных земель на спектральную отражательную способность выступает необходимым условием при проведении количественных оценок сукцессионных процессов, протекающих на них, на основе спутниковых данных. В рамках исследования изучены зависимости между величиной покрытия древесной растительностью залежных земель, типичных для лесостепной природной зоны, и спектрально-отражательными характеристиками в каналах Sentinel-2.
На территории Центрального Черноземья и Орловской области изучено несколько сотен оставленных аграрных угодий, для которых оценена фактическая величина покрытия древесной растительностью и выполнена оценка коэффициентов спектральной яркости на основе снимков Sentinel-2 периода августа, прошедших атмосферную и радиометрическую коррекцию.
Анализ связи между лесистостью и отражательными характеристиками проведен отдельно для залежей с древесной растительностью из лиственных, хвойных пород и для угодий со смешанными лесными насаждениями. Для наиболее распространенной группы залежей, включающей угодья с древесной растительностью из лиственных пород, осуществлен пространственный анализ лесистости и спектрально-отражательных характеристик в пределах исследуемого региона.
Для залежей с лиственными породами деревьев в большинстве каналов видимого диапазона и каналах SWIR-диапазона характерна обратная связь между величиной покрытия древесной растительностью и спектральной отражательной способностью. В каналах наиболее длинноволновой части видимого диапазона и ближней инфракрасной области зависимость между лесистостью залежей и спектрально-отражательными характеристиками прямая. Зависимость между лесистостью залежей и коэффициентами спектральной яркости в красном, ближнем инфракрасном и SWIR-диапазонах наиболее достоверно аппроксимируется логит-функцией, либо логарифмической кривой. Для них характерны достаточно высокие коэффициенты детерминации.
Залежи с древесной растительностью из хвойных пород и залежи со смешанной древесной растительностью характеризуются близкими закономерностями изменения спектральной отражательной способности в каналах Sentinel-2 в зависимости от лесистости, что и оставленные аграрные угодья с формирующимися лиственными лесными насаждениями. Вместе с этим в каналах видимого, первого крайнего красного и SWIR-диапазонов аппроксимация связи между лесистостью и отражательной способностью логит-функцией выше, чем для залежей с лиственной древесной растительностью. В остальных каналах крайней красной и в ближней инфракрасной области для залежей с хвойными породами характерна более низкая эффективность аппроксимации связи между лесистостью залежей и отражательными характеристиками. Теснота связи между величиной покрытия древесной растительностью и коэффициентами спектральной яркости в этих участках спектра ниже, чем для залежей с лиственными породами деревьев.
Средние значения спектральной отражательной способности в SWIR-диапазоне характеризуют пространственные особенности в изменении лесистости залежей с древесной растительностью из лиственных пород в пределах региона. Стандартные отклонения спектрально-отражательных характеристик выступают индикатором вариации лесистости на залежных землях.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-27-00291.