Сравнительный анализ растительного покрова Агдамского района на основе спутниковых данных за 1993 и 2020 годы

Методы исследования
В рамках исследования были использованы спутниковые снимки Landsat за 1993 и 2020 годы, проведены их визуальная интерпретация и анализ вегетационного индекса. На основе рассчитанных показателей растительности территория была разделена на классы с различной плотностью растительного покрова, после чего площади этих классов были рассчитаны и сопоставлены.
Для оценки изменений растительного покрова Агдамского района были применены два основных метода: визуальный анализ спутниковых изображений и расчёт нормализованного разностного вегетационного индекса (NDVI).
Визуальный анализ спутниковых изображений: На первом этапе для сравнительной оценки общего состояния ландшафта и растительного покрова Агдамского района в 1993 и 2020 годах были использованы спутниковые изображения, относящиеся к указанным периодам. Спутниковые снимки были обработаны в программном обеспечении географических информационных систем (ГИС), после чего визуально проанализированы пространственное распределение растительного покрова и основные изменения, наблюдаемые на земной поверхности.
В процессе визуальной интерпретации учитывались плотность растительного покрова, распространение территорий без растительности или со слабым растительным покровом, а также основные пространственные различия, наблюдаемые между 1993 и 2020 годами. Результаты, полученные на данном этапе, были использованы в качестве исходной информационной базы для последующего анализа вегетационного индекса и интерпретации результатов [1].
Анализ вегетационного индекса: На втором этапе с целью количественной оценки пространственного распределения и плотности растительного покрова был рассчитан нормализованный разностный вегетационный индекс (NDVI). NDVI был определён на основе красного и ближнего инфракрасного спектральных диапазонов спутниковых изображений. по cjjndtncndeşotq формуле.

Значения NDVI в этой формуле теоретически изменяются в диапазоне от -1 до +1. Более высокие положительные значения обычно соответствуют более плотному растительному покрову, тогда как низкие значения и значения, близкие к нулю, характеризуют разреженную растительность, поверхности без растительного покрова и другие типы земного покрова.
Растры NDVI, рассчитанные для 1993 и 2020 годов, были классифицированы по определённым интервалам растительности, после чего была вычислена площадь каждого класса. На этой основе состояние растительного покрова за два рассматриваемых года было сопоставлено как в пространственном, так и в количественном отношении. Результаты представлены в виде карт, таблиц и графиков [2].
Таким образом, на основе визуальной интерпретации спутниковых изображений и сравнительного анализа результатов NDVI были оценены основные изменения растительного покрова Агдамского района, произошедшие между 1993 и 2020 годами.
Полученные результаты
При визуальном анализе спутниковых изображений были использованы снимки Агдамского района за 1993 и 2020 годы. На их основе в сравнительном аспекте были оценены общее состояние растительного покрова, его пространственное распределение по территории, а также основные ландшафтные изменения, наблюдаемые между двумя рассматриваемыми годами.
В ходе визуального анализа особое внимание уделялось изменениям плотности растительного покрова, распространению территорий без растительности или со слабым растительным покровом, а также пространственным изменениям различных типов земного покрова. Сравнение спутниковых изображений за 1993 и 2020 годы показало сокращение растительного покрова в ряде участков территории, а также заметные изменения поверхности земли и структуры ландшафта в отдельных районах.
Выявленные в результате визуальной интерпретации различия послужили исходной основой для последующего количественного анализа на основе вегетационного индекса.
В 1993 году, до оккупации Агдамского района, спутниковые изображения показывают, что территория активно использовалась в сельском хозяйстве и характеризовалась плотным растительным покровом. На значительной части территории наблюдалась высокая плотность растительности, а сельскохозяйственные угодья регулярно и продуктивно использовались.
Спутниковые изображения 2020 года показывают, что к завершающему этапу оккупации экологическая ситуация претерпела лишь изменения по сравнению с предыдущими годами. Хотя на отдельных участках начался процесс спонтанного восстановления растительного покрова, наблюдается, что эти процессы в основном привели к формированию неустойчивых и фрагментированных экосистем, тогда как общий экологический баланс оставался нарушенным.
В целом результаты проведённого визуального анализа показывают, что в период между 1993 и 2020 годами в пространственной структуре растительного покрова Агдамского района произошли заметные изменения. В результате сравнения на отдельных территориях было выявлено снижение плотности растительности, расширение участков со слабым растительным покровом и без растительности, а также изменения в структуре земного покрова.
На основе анализа вегетационного индекса были сопоставлены спутниковые данные Агдамского района за 1993 и 2020 годы и оценены изменения растительного покрова. Расчёты были выполнены на основе спутниковых изображений, а в соответствии с полученными значениями вегетационного индекса территория была разделена на пять основных категорий растительности. Эти категории представлены ниже:
• -0.1 – 0.1: Водные объекты или территории, полностью лишённые растительности
К данной категории относятся озёра, водные каналы, скалистые участки, оголённые почвы и остатки инфраструктуры. Эродированные поверхности также могут быть отнесены к этому классу.
• 0.1 – 0.2: Деградированные земли с редким растительным покровом
К данной категории относятся малопригодные для сельскохозяйственного использования, полупустынные по своему облику и длительное время неиспользуемые сельскохозяйственные земли. Уровень биоразнообразия здесь является низким.
• 0.2 – 0.3: Кустарниковые и пастбищные территории со средней плотностью растительного покрова
Территории с относительно устойчивой экосистемой, но низкой продуктивностью либо находящиеся в процессе восстановления. К данной категории также могут относиться бывшие сельскохозяйственные угодья.
• 0.3 – 0.4: Пахотные и пастбищные территории с хорошо развитым растительным покровом
Растительный покров здесь отличается большей плотностью и продуктивностью. К этому классу в основном относятся плодородные земли, зелёные зоны и исторические садоводческие территории.
• 0.4 – 0.5: Лесные территории и участки с плотным растительным покровом
К данному классу относятся леса, сады и территории с высокими значениями вегетационного индекса, характеризующиеся устойчивыми экосистемами и высоким уровнем биоразнообразия. Этот класс охватывает наиболее ценные с экологической точки зрения типы земного покрова.
Для обобщения результатов исследования и более наглядного анализа изменений ландшафта по годам классы, выделенные на основе анализа растительности, были объединены и представлены в упрощённом виде в таблице. Хотя первоначально значения растительности оценивались по 5 основным классам, с целью структурирования анализа и упрощения визуальной интерпретации некоторые классы с близкими диапазонами были объединены и представлены в виде 3 основных категорий.
Для упрощения интерпретации значений вегетационного индекса и сравнительного представления результатов за 1993 и 2020 годы ранее выделенные пять классов растительности были сгруппированы в три основные категории. Участки со значениями вегетационного индекса в интервале -0.1–0.2 были отнесены к категории «территории без растительности или со слабым растительным покровом», в интервале 0.2–0.3 — к категории «территории со средней плотностью растительного покрова», а в интервале 0.3–0.5 — к категории «территории с хорошо развитым и плотным растительным покровом». Такой подход позволил более наглядно сопоставить площади растительного покрова за два исследуемых года.
Заключение
Проведённый анализ показал, что между 1993 и 2020 годами в структуре растительного покрова Агдамского района произошли заметные изменения. В результате сравнения было установлено расширение территорий без растительности или со слабым растительным покровом, тогда как площади с хорошо развитым и плотным растительным покровом значительно сократились.
Анализ показателей растительности по трём упрощённым основным категориям показал, что площадь территорий без растительности или со слабым растительным покровом увеличилась с 27 146,4 га в 1993 году до 37 764,6 га в 2020 году. Площадь территорий со средней плотностью растительного покрова возросла с 17 968,4 га до 19 784,7 га, тогда как площадь территорий с хорошо развитым и плотным растительным покровом сократилась с 27 379,7 га до 12 945,2 га. Эти результаты свидетельствуют о существенных изменениях растительного покрова как по площади, так и по структуре между двумя исследуемыми годами.
Полученные результаты показывают, что спутниковые изображения и анализ NDVI являются эффективными инструментами для оценки пространственных изменений растительного покрова. Вместе с тем исключительно на основе вегетационного индекса невозможно сделать однозначные выводы о деградации почв, состоянии биоразнообразия или конкретных причинах выявленных изменений. Для более детальной оценки в данном направлении целесообразно использовать дополнительные спектральные индексы, классификацию земного покрова, данные о рельефе и материалы полевых наблюдений.
В целом проведённое исследование позволило определить основные направления изменений растительного покрова Агдамского района в период между 1993 и 2020 годами. Полученные результаты могут быть использованы в качестве предварительной научно-информационной базы для дальнейшего экологического мониторинга территории, оценки потенциала восстановления растительного покрова и планирования соответствующих восстановительных мероприятий.