Геоінформаційний інструмент для дистанційного оцінювання стану лісосмуг, пошкоджених внаслідок воєнних дій

Анотація

Полезахисні лісові смуги вважаються ключовим елементом сталого землекористування, виконуючи такі функції, як запобігання ерозії ґрунтів, зменшення впливу суховіїв і пилових бур, покращення водного балансу, а також вони є осередками біорізноманіття в агроландшафтах. Проте під час бойових дій лісосмуги зазнають масштабних пошкоджень або навіть повного знищення, що створює серйозні довгострокові загрози для довкілля та сільськогосподарських територій. Враховуючи, що методи отримання наземних даних є небезпечними та мають певні обмеження в оперативності та масштабуванні, саме використання методів дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) є найбільш доцільним. Оцінювання стану лісосмуг потребує використання великої кількості даних та значних розрахункових витрат, тому доречним є залучення хмарних платформ для геопросторового аналізу, зокрема Google Earth Engine (GEE). Отже, метою даної роботи є розробка геоінформаційного інструменту для оцінювання стану лісосмуг після воєнних дій на основі платформи GEE. Основою даного інструмента є методика, алгоритм якої полягає в порівнянні станів лісосмуг до та після пошкодження на основі біофізичних індикаторів, інформація про які одержується з даних ДЗЗ. Методика є гнучкою, адже дозволяє змінювати використовувані спектральні індекси залежно від обраних біофізичних індикаторів. Розроблений геоінформаційний інструмент використовує супутникові знімки Sentinel-2, на основі яких оцінюються три біофізичні індикатори за відповідними спектральних індексами: біомаса (спектральний індекс – EVI), вміст хлорофілу (S2REP) та вміст вологи (NDMI). Оскільки геоінформаційний інструмент базується на платформі GEE то він, відповідно, використовує та надає користувачеві засоби GEE для введення, завантаження та візуалізації даних, а обробка є швидкою завдяки використанню комп’ютерних потужностей хмарних серверів Google. Розроблений геоінформаційний інструмент було протестовано на 2 територіях дослідження в межах Донецької області, які перебували в зоні активних бойових дій у 2022–2023 роках. Візуальний аналіз підтвердив ефективність розробленого інструменту, показавши відповідність між позначеними на картах зонами пошкоджень та фактичним станом лісосмуг. Таким чином, даний геоінформаційний інструмент може бути використаний для моніторингу стану лісосмуг у зонах бойових дій і планування їхнього відновлення. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на залучення додаткових джерел даних, застосування нових біофізичних індикаторів, а також – на оцінюванні впливу кожного з індикаторів для надання рекомендацій щодо експертних оцінок вагових коефіцієнтів спектральних індексів при побудові об’єднаної карти стану лісосмуг.

Внесок авторів: Концептуалізація – С.А. Станкевич та А.О. Козлова; методологія – С.А. Станкевич та А.А Андреєв; формальний аналіз – А.О. Козлова, А.А Андреєв та Л.М. Артюшин; дослідження – А.А. Андреєв, С. І. Голубов та А.Р. Лисенко; оброблення даних – А.А. Андреєв, С. І. Голубов та А.Р. Лисенко; підготовка тексту статті: авторський рукопис – А.А. Андреєв, С.І. Голубов та А.Р. Лисенко; рецензування та редагування – С. І. Голубов та А.Р. Лисенко; візуалізація – С. І. Голубов та А.Р. Лисенко. Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису.

Фінансування: Це дослідження профінансоване грантом НАН України дослідницьким лабораторіям/групам молодих вчених НАН України для проведення досліджень за пріоритетними напрямами розвитку науки і техніки у 2025-2026 рр. у рамках проєкту "Розробка набору геоінформаційних інструментів для дистанційного оцінювання стану лісосмуг, пошкоджених внаслідок воєнних дій.

Доступність даних: Дані можуть бути надані авторами за обґрунтованим запитом.

Подяки: Автори вдячні Національній академії наук України за підтримку цього дослідження. Ми також вдячні рецензентам і редакторам за їхні цінні коментарі, рекомендації та увагу до роботи.

Конфлікти інтересів: Автори заявляють, що не мають конфлікту інтересів