Оценка нарушенности лесных экосистем после пожаров с использованием дешифрирования космических снимков

Для решения вопросов оперативного мониторинга состояния экосистем и оценки их нарушенности с использованием дешифрирования космических снимков используются различные методы, основанные на анализе изменений спектральных характеристик и оптической плотности на снимках. В случае анализа нарушенности лесных экосистем от пожаров широко используется оценка по хлорофильному индексу- MTCI, эмиссии углерода в результате пожаров, индексу вегетации NDVI , нормализованному индексу гарей – NBR. В основе перечисленных индексов заложена закономерная связь уменьшения концентрации хлорофилла, продуктивности, биомассы растений с увеличением нарушенности экосистем.
Недостатком этих традиционных методов определения является зависимость спектральной яркости от различных факторов, связанных с условиями съемки: сезонностью, состояния атмосферы, типом съёмочной камеры и её ориентацией.
Появляется необходимость выявления других признаков, взятых для дешифрирования. Влиянию перечисленных недостатков менее подвержены методы, основанные на оценке нарушенности экосистемы по изменению её структуры.
Целью настоящего исследования было сравнение традиционного способа оценки нарушенности лесных экосистем после пожара по изменению индекса вегетации- NDVI и классификации «без обучения» методом ISODATA (Iterative Self-Organizing Data Analysis Technigue) для мультиспектральных снимков. В качестве критериев нарушенности структуры экосистемы выбраны стандартные статистические инструменты: дисперсия, среднее отклонение, стандартное отклонение, а также показатель симметрии распределения пикселей в результате классификации по методу Isodata. В качестве объекта статистической обработки выбраны результаты классификации участка космического снимка, который необходимо оценить на нарушенность. В результате анализа полученных результатов показано, что по показателю NDVI сразу после пожара отмечаются отрицательньные или нулевые значения, которые увеличиваются по мере восстановления лесов. При сравнении результатов классификации методом ISODATA ненарушенных и нарушенных участков леса показано, что дисперсия, среднее и стандартное отклонение результатов различаются. Нарушенные лесные экосистемы имеют значения статистических показателей стандартное отклонение, среднее отклонение, дисперсия в 2 - 10 раз меньшее, чем ненарушенные экосистемы. По показателю симметрии распределения пикселей показано, что нарушенные участки леса имеют сумму пикселей в нижней половине результатов классификации большую, чем в верхней половине результатов классификации. Тогда как ненарушенные участки леса имеют сумму пикселей в верхней половине результатов классификации большую или равную результатам классификации нижней половины.