Запасы стволовой древесины облесённого олиготрофного болота в средней тайге Западной Сибири по данным воздушного лазерного сканирования

Оценка запасов стволовой древесины облесённых болот необходима для изучения их углеродного потенциала, однако низкорослый древостой и мозаичность растительного покрова затрудняют наземные измерения и применение дистанционных методов. Воздушное лазерное сканирование (ВЛС) позволяет определять пространственную структуру древесной растительности, но требует наземной калибровки (Lefsky et al., 2002). Цель работы состояла в апробации методики оценки высоты, густоты древостоя и запасов стволовой древесины олиготрофного болота по данным ВЛС с беспилотного воздушного судна и наземной верификацией.
Исследование выполнено на болотном массиве Мухрино в средней тайге Западной Сибири, в 20 км к юго-западу от Ханты-Мансийска (Dyukarev et al., 2021). ВЛС проведено 22–24 мая 2024 года с использованием DJI Matrice 300 и лидара DJI Zenmuse L1 с высоты 60 м. После классификации облака точек и нормализации высот относительно рельефа построена модель высот растительности с разрешением 0,12 м. Отдельные деревья выявляли по локальным максимумам при пороге высоты 0,35 м с последующей сегментацией крон. Для моделирования диаметров стволов использована степенная зависимость от высоты, параметризованная по измерениям 559 деревьев на четырёх площадках в июле 2025 года; коэффициент детерминации составил 0,74. На 12 постоянных пробных площадях в грядово-мочажинных и рямово-мелкомочажинных комплексах, типичном ряме и на открытом болоте выполнено сопоставление наземных и дистанционных оценок. По этим данным проведены линейная калибровка густоты древостоя и подбор параметров расчёта объёма стволовой древесины с последующим масштабированием на полигон.
На пробных площадях средняя высота древостоя по данным ВЛС составила 2,28 м против 2,85 м по наземным измерениям. Исходная дистанционная оценка густоты составила 1082 дерева/га, или 41,6% от наземной оценки, равной 2598 деревьев/га. Запас стволовой древесины до корректировки составлял 2,14 м3/га против 5,48 м3/га по наземным данным. После линейной калибровки густоты древостоя (ключевого параметра, определившего разницу дистанционной и наземной оценок) расчётный запас достиг 5,10 м3/га, или 93% от наземной оценки. Наиболее близкие значения получены для типичного ряма: 10,62 и 10,71 м3/га соответственно. В рямово-мелкомочажинных и грядово-мочажинных комплексах расчётные запасы составили соответственно 84 и 80% от наземных значений; на открытом болоте сохранялось завышение. При масштабировании на весь полигон средняя высота древостоя составила 2,24 м, диаметр стволов — 4,1 см, скорректированная густота — 1835 деревьев/га, запас древесины — 3,64 м3/га. Снижение среднего запаса относительно пробных площадей связано с преобладанием грядово-мочажинных комплексов с обширными безлесными мочажинами.
Полученные результаты показывают, что ВЛС с беспилотного воздушного судна в сочетании с наземной калибровкой позволяет оценивать и картировать запасы стволовой древесины облесённых олиготрофных болот. Согласованность оценок зависит от фациальной структуры и репрезентативности наземной выборки. Для дальнейшего повышения достоверности необходимы калибровки с учётом фаций, увеличение числа пробных площадей прежде всего в грядово-мочажинных комплексах и на открытом болоте, а также оптимизация параметров съёмки.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, проект № 25-17-20042 «Разработка системы комплексной оценки состояния природных сред с учётом целей низкоуглеродного развития ХМАО-Югры: БПЛА, ГИС, нейронные сети и наземная верификация».