Опыт дистанционного выявления борщевика Сосновского в местах расположения ООПТ юго-запада Ленинградской области

Борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) – инвазивный вид, отличающийся высокой устойчивостью: одно растение даёт более десяти тысяч семян, способных сохранять всхожесть до десяти лет. Контроль его распространения маршрутным методом или с помощью съёмки с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) сопряжён с большими трудозатратами, не обеспечивает актуальности данных и неприменим для больших территорий. В связи с этим появилась необходимость в разработке метода, позволяющего автоматизировать определение зарослей борщевика по данным дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).
Летом 2025 и 2026 года были проведены полевые работы на территории и в окрестностях ООПТ, расположенных в юго-западной части Ленинградской области, в ходе которых с помощью GPS были зафиксированы границы доступных к исследованию зарослей борщевика. Помимо собранного в поле геодатасета, для уточнения границ зарослей были использованы снимки высокого разрешения Google Satellite. Дополнительно были созданы обучающие выборки, соответствующие основным категориям Landcover: объекты инфраструктуры, сельскохозяйственные угодья, застройка, лес разных типов, луговые сообщества, болота, гари, осушенные участки болот и водные объекты. Основным инструментом классификации Landcover стал плагин Semi-Automatic Classification Plugin для QGIS 3х (Congedo, 2021) – инструмент подготовки и классификации ДЗЗ, в котором реализованы основные алгоритмы машинного обучения. Для уточнения результатов и дальнейшего анализа были использованы инструменты постобработки плагина. Для оценки точности классификации было выполнено тестирование модели с использованием части геодатасета, которая не были использованы при обучении модели.
Борщевик Сосновского обладает высоким уровнем аккумуляции фотосинтетических пигментов на тканевом уровне. Высокое содержание хлорофилла также обусловлено большим объемом фитомассы. Существенное превышение в 3 раза в концентрации хлорофилла на единицу площади у борщевика относительно других растений позволило выявлять его заросли на открытых местах при помощи многоканальных спутниковых снимков (Sentinel-2). Предлагаемый подход позволил достичь точности обнаружения до 87% для зарослей борщевика. Однако, метод имеет ряд ограничений – при определении борщевика можно выявить лишь довольно крупные (несколько десятков метров) заросли на открытых участках. Небольшие куртины, а также заросли под пологом другой растительности – например, в кустарниках и долинах водотоков – метод не обнаруживает. Ограничения накладывает и региональная изменчивость спектральных сигнатур – при применении на новых территориях, скорее всего, будет необходим дополнительный сбор геоданных и повторное обучение и тестирование модели.
Работа выполнена в рамках проекта НИР-ПРИКЛ № 226037 «Разработка методики по ограничению распространения инвазивного вида растений Борщевик Сосновского на ООПТ Ленинградской области Памятник природы «Река Величка», Государственный природный заказник «Болото Озерное», Памятник природы «Радоновые источники в д. Лопухинка».