Борщевик Сосновского – один из самых распространённых и опасных инвазивных видов растительности на территории России. Борьба с этим сорняком – одно из приоритетных и актуальных направлений в экологической деятельности в последнее время. Перспективным методом выявления площадей, занятых борщевиком Сосновского (БС), является использование данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Космические снимки позволяют исследовать обширные территории за меньшее время, и зачастую, обходятся дешевле, чем полевое обследование.

Удобнее всего выявлять БС по снимкам метрового-десятиметрового разрешения, в зависимости от точности работ. Наиболее подходящие для этого данные – Landsat-8, Sentinel-2, RapidEyeSPOT 6, 7, Triplesat, WorldView-2,3Канопус-В и некоторые другие. Для исследований с региональным уровнем охвата хорошо подходят снимки Sentinel-2. Их пространственное разрешение в 10 метров позволяет выявлять участки произрастания борщевика Сосновского площадью от 0,01 га. А повторяемость съемки в 5 дней позволяет покрыть большие территории за относительно короткие сроки (при условии малооблачной погоды). 

На космических снимках БС довольно уверенно дешифрируется, поскольку имеет повышенное отражение в зеленом (550 нм) и ближнем инфракрасном (830 нм) диапазонах спектра. На Рис. 1 приведена кривая спектральной яркости борщевика Сосновского (полученная лабораторным спектрометром) в разных вегетационных фазах в сравнениях с обычной травянистой растительностью.


Рис. 1 Кривая спектральной яркости борщевика Сосновского

При этом, из графика видно, что стареющий лист БС отличается от окружающей растительности уже гораздо меньше. Поэтому наиболее пригодны для выявления этого сорняка снимки за май-июль. Использование в анализе снимков за разные сроки позволяет отделить БС от других растений, похожих на него по яркостным характеристикам во время определённых вегетационных фаз.

На космических изображениях в синтезе естественных цветов (RGB) БС идентифицируется по ярко-зеленому цвету, выделяющемуся на фоне остальной травянистой растительности (Рис. 2). Высокая биомасса растения обеспечивает сильный спектральный отклик, позволяя идентифицировать даже небольшие ареалы с маленьким проективным покрытием. Все это позволяет выявлять борщевик Сосновского на космических снимках с достаточно высокой точностью.


Рис. 2 Борщевик Сосновского на снимке Sentinel-2 (ярко-зеленый)

Для выявления БС наиболее перспективны следующие методы:

  • Использование спектральных индексов (HSI и NDVI);

  • Классификации с обучением (Spectral Angle Mapper, Maximum Likelihood Classification и др.).

Спектральный индекс HSI (Hogweed Spectral Index) специально разработан для отделения борщевика Сосновского от других растений и сельскохозяйственных полей. При дополнительном использовании индекса NDVI, в качестве критерия обнаружения растительности, удается устранить эффект влияние антропогенных объектов, что повышает точность выявления БС. Применение этих индексов обеспечивает качественный результат (Рис. 3). Плюс этого подхода в том, что совсем необязательно знать эталонные участки распространения БС.


Рис. 3 Ареалы борщевика Сосновского, выделенные с помощью индексов HSI и NDVI

Использование классификации может обеспечить немного более точный результат, однако для ее применения необходимо знать расположение эталонных участков БС для обучения алгоритма классификации. Наиболее перспективно использование классификации по методу спектрального угла (Spectral Angle Mapper). Суть алгоритма в выявлении по всему снимку пикселей, наиболее близких к эталону. Мерилом близости является угол в n-мерном пространстве спектральных признаков – чем он меньше, тем больше определенный пиксель походит на эталонный. Для борщевика Сосновского наиболее точный результат достигается при использовании угла 0,02-0,03 радиан. На Рис. 4 представлены ареалы БС, выявленные по этому методу. Использование другого метода классификации с обучением так же может обеспечить достоверный результат.


Рис. 4 Ареалы борщевика Сосновского, выделенные с помощью классификации Spectral Angle Mapper

Космические снимки являются надежным инструментом для оперативного и точного выявления ареалов распространения борщевика Сосновского. Оперативность и обзорность данных ДЗЗ является их основным преимуществом. 

В настоящий момент особые проблемы по распространению борщевика Сосновского испытывают следующие субъекты РФ:

Основываясь на опыте проведения мониторинга и оценки распространения БС в Москве, Московской области, Смоленске и Смоленской области ООО «Иннотер» готово разработать комплекс мер по борьбе с борщевиком Сосновского.

Заказать обратный звонок
К началу страницы