natureПриродопользованиеNature Management2079-3928Институт природопользования НАН Беларусиnature-87Research ArticleГЕОГРАФИЯ. ГЕОЭКОЛОГИЯGEOGRAPHY. GEOECOLOGYВыявление структуры землепользования в зоне влияния Солигорского калийного комбината по данным дистанционного зондированияIdentification of land use structure in the zone of influence of the Soligorsk potash plant based on remote sensing dataЦзянЧэньJiangChen

Цзян Чэнь – аспирант факультета географии и геоинформатики

ул. Ленинградская, 16, 220030, г. Минск

Jiang Chen – Post Graduate Student

16, Leningradskaya Str., 220030, Minsk

sweenei1j@gmail.comЧерваньА. Н.ChervanA. N.

Червань Александр Николаевич – кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, заведующий кафедрой почвоведения и геоинформационных систем факультета географии и геоинформатики

ул. Ленинградская, 16, 220030, г. Минск

Chervan Alexander Nikolaevich – Ph. D. (Agriculture), Associate Professor, Head of Department of Soil Science and Geoinformatic, Faculty of Geography and Geoinformatic

16, Leningradskaya Str., 220030, Minsk

ChervanAlex@mail.ruБелорусский государственный университетBelarusian State University202530102025015163Copyright © Цзян Ч., Червань А.Н., 20252025Цзян Ч., Червань А.Н.Jiang C., Chervan A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nature-journal.by/jour/article/view/87

Исследована структура землепользования в горнодобывающем районе Солигорского калийного комбината в Беларуси по данным дистанционного зондирования (ДДЗ) для учета процессов деградации земельных и почвенных ресурсов. Выполнен анализ пространственно-временных характеристик пяти групп видов земель (пахотных, лесных, луговых земель, болот и водоемов) с использованием четырех вегетационных индексов (нормализованного индекса растительности NDVI, зеленого нормализованного индекса растительности GNDVI, почвенно-регулируемого индекса растительности SAVI и зеленого хлорофиллового индекса GCI). Исследование проводилось по 9 территориальным блокам в программной среде ArcGIS. Результаты позволили уточнить модели дешифрирования структуры землепользования на основе долевого участия групп видов земель. Оценена динамика вегетативных индексов в течение вегетативного периода. Коэффициенты детерминации (R2) индексов для лесных, пахотных и луговых земель составили ряд NDVI (0,78–0,82) > GNDVI (0,75–0,80) > SAVI (0,73–0,79) > GCI (0,69–0,77). Пространственный анализ по индексам NDVI и GNDVI указывает на существенное влияние содержания влаги в почве в границах луговых земель, роль интенсивности сельскохозяйственной деятельности на пахотных землях, а также недостаточную чувствительность индекса SAVI для дешифрирования водоемов и болот. Анализ динамики индексов NDVI, GNDVI, SAVI и GCI позволил оценить пространственную неоднородность землепользования в горнодобывающем районе для последующего анализа процессов деградации земельных и почвенных ресурсов.

The spatiotemporal characteristics of five land use types – arable land, forests, meadows, wetlands and water bodies – over an area of 8100 km2 in the influence zone of the Soligorsk Potash Plant in Belarus using four vegetation indices (NDVI, GNDVI, SAVI and GCI) based on Sentinel-2A remote sensing data (March – September 2023) are analyzed in the article. The study was conducted on nine territorial blocks in the ArcGIS environment with the accuracy of land type interpretation using the weighted average method for 900 representative plots. The obtained results made it possible to refine the models for interpreting land use structure based on the share of land types, as well as the dynamics of vegetation indices during the growing season. The coefficients of determination (R2) of the four vegetation indices for forest, arable and meadow lands are as follows: NDVI (0.78–0.82) > GNDVI (0.75–0.80) > SAVI (0.73–0.79) > GCI (0.69–0.77). Spatial analysis of the NDVI and GNDVI indices specifies a significant influence of soil moisture within the boundaries of meadow lands, the role of agricultural intensity on arable lands and insufficient sensitivity of the SAVI index for interpreting water bodies and wetlands. The research results made it possible to assess the spatial heterogeneity of land use in the mining region for subsequent analysis of land and soil resource degradation processes.

вегетационные индексыдешифрированиеземлепользованиевид земельдеградация почвvegetation indicesdecodingland useland typesoil degradationReferences黄土高原露天煤矿复垦土壤−植被系统恢复力及协同—权衡关系 / 陈浮, 朱燕峰, 骆占斌, 等 // 煤炭学报. – 2024. – Vol. 49, № 11. – P. 4950–4602. = Устойчивость почвенно-растительной системы и синергетические эффекты при рекультивации открытых угольных шахт на лёссовом плато / Чэнь Фу, Чжу Яньфэн, Ло Чжаньбинь [и др.] // Журнал по изучению каменного угля. – 2024. – Vol. 49, № 11. – P. 4950–4602. – DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2024.0326.Chen Fu, Zhu Yanfeng, Luo Zhanbin, e. a. Soil-Vegetation System Resilience and Synergies – Trade-Offs in Reclaiming Surface Coal Mines on The Loess Plateau. Journal of Chian Coal Science, 2024, vol. 49, рр. 4950–4602. DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2024.0326. (in Chinese)Study on the influence of mining disturbance on the variation characteristics of vegetation index: A case study of Lingwu Mining Area / Guo Yachao, Huang Yanli, Li Junmeng [et. al.] // Environmental Development. – 2023. – Vol. 45. – DOI: 10.1016/j.envdev.2023.100811.Yachao Guo, Yanli Huang, Junmeng Li, Shenyang Ouyang, Laiwei Wu, Wenyue Qi. Study on the influence of mining disturbance on the variation characteristics of vegetation index: A case study of Lingwu Mining Area. Environmental Development, 2023, vol. 45. DOI: 10.1016/j.envdev.2023.100811.中国矿区土地退化因素调查：概念、类型与方法 / 李海东, 沈渭涛, 司万童，等 // 生态与农村环境学报. – 2015. – Vol. 31, № 4. – P. 445–451. = Исследование факторов деградации земель в горнодобывающих районах Китая: концепции, виды и методы / Ли Хайдун, Шэнь Вэйтао, Си Вантун, Ян Цинву // Экология и сельская среда. – 2015. – Vol. 31, № 4. – P. 445–451. – DOI: 10.11934/j.issn.1673-4831.2015.04.001.Li Haidong, Shen Weishou, Si Wantong, Yan Qingwu. Investigation of Driving Factors of Land Degradation in Mine Areas in China: Concept, Types and Approaches. Journal of Ecology and Rural Environment, 2015, vol. 3, рр. 445–451. DOI: 10.11934/j.issn.1673-4831.2015.04.001. (in Chinese)Климат и средняя погода круглый год в Солигорск : [сайт]. – Миннеаполис, 2024. – URL: https://ru.weatherspark.com/y/95110/%D0%9E%D0%B1%D1%8B%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D0%BF%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%B0-%D0%B2-%D0%A1%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%B3%D0%BE%D1%80%D1%81%D0%BA-%D0%91%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D1%80%D1%83%D1%81%D1%8C-%D0%B2%D0%B5%D1%81%D1%8C-%D0%B3%D0%BE%D0%B4 (дата обращения: 01.03.2025).Klimat i srednyaya pogoda kruglyj god v Soligorske [Climate and average weather all year round in Soligorsk]. 2025. Available at: https://ru.weatherspark.com/y/95110/%D0%9E%D0%B1%D1%8B%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F%D0%BF%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%A1%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%B3%D0%BE%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%91%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D1%80%D1%83%D1%81%D1%8C%D0%B2%D0%B5%D1%81%D1%8C-%D0%B3%D0%BE%D0%B4 (accessed 1 December 2025). (in Russian)Официальный сайт Республики Беларусь : [сайт]. – Минск, 2009–2025. – URL: https://www.belarus.by/ru/ business/brands-of-belarus (дата обращения: 01.03.2025).Oficial'nyj sajt Respubliki Belarus' [Official Website of the Republic of Belarus]. 2025. Available at: https://www.belarus.by/cn/business/brands-of-belarus (accessed 1 December 2025). (in Russian)白俄罗斯钾盐资源禀赋与投资环境分析 / 张宇轩, 李旭拓， 刘明义, 等 // 西北地址. – 2022. – Vol. 55, № 3. – P. 306–317. = Анализ обеспеченности калийными ресурсами и инвестиционной среды в Беларуси / Чжан Юйсюань, Ли Сютуо, Лю Минъи [и др.] // Северо-западная геология. – 2022. – Vol. 55, № 3. – P. 306–317.Zhang Yuxuan, Li Xutuo, Liu Mingyi, Gao Yongwei, Zhang Dandan. Analysis of Potash Resource Endowment and Investment Environment in Belarus. Northwestern Geology, vol. 5, рр. 306–317. DOI: 10.19751/j.cnki.61-1149/p.2022.03.025. (in Chinese)我国盐湖浮选提钾技术及机理 / 惠庆华, 权朝明, 张慧芳, 等 // 应用化工. – 2021. – Vol. 50, № 12. – P. 3414–3419. = Технология и механизм извлечения калия флотацией в соленом озере Китая / Хуэй Цинхуа, Цюань Чжаомин, Чжан Хуэйфань [и др.] // Прикладная химия. – 2021. – Vol. 50, № 12. – P. 3414–3419. – DOI: doi.org/10.16581/j.cnki.issn1671-3206.2021.12.007.Hui Qinghua, Quan Zhaoming, Zhang Huifang, e. a. Potassium extraction technology and mechanism by flotation in China's salt lake. Applied Chemical Industry, 2021, vol. 50, рр. 3414–3419. DOI: doi.org/10.16581/j.cnki.issn1671-3206.2021.12.007. (in Chinese)Zhao Bochao. Spatial distribution of soils by salinization level in soligorsk district of Belarus / Zhao Bochao, Chervan Alexander // Почвенно-земельные ресурсы. – 2024. – Vol. 1. – P. 5–12.Zhao Bochao, Chervan A. N. Spatial distribution of soils by salinization level in Soligorsk district of Belarus. Soil and Land Resources, 2024, vol. 1, рр. 5–12.钾长石提钾技术进展 / 张晓慢,雍倩禧,祁梦瑶, 等 // 矿产保护与利用. – 2020. – Vol. 4. – P. 172–178. = Status and Prospect of Potassium Extracting from Potassium Feldspar / Чжан Сяома, Юн Цяньси, Ци Мэнъяо [и др.] // Сохранение и использование минеральных ресурсов. – 2020. – Vol. 4. – P. 172–178.Zhang Xiaoman, Yong Qianxi, Qi Mengyao, Sun Zhifu, Cao Peiyi, Peng Weijun. Status and Prospect of Potassium Extracting from Potassium Feldspar. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2020, vol. 40, no. 4, рр. 172–178. DOI: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.04.021. (in Chinese)Взгляды Европы на Землю : [сайт]. – Брюссель, 2014–2025. – URL: https://www.copernicus.eu/en (дата обращения: 01.03.2025).Vzglyady Evropy na Zemlyu [Copernicus Eurpes eyes on Earth]. 2025. Available at: https://www.copernicus.eu/en (accessed 1 December 2025). (in Russian)Gitelson, Anatoly A. Relationships between leaf chlorophyll content and spectral reflectance and algorithms for nondestructive chlorophyll assessment in higher plant leaves / Anatoly A. Gitelson, Yuri Gritz, Mark N. Merzlyak // Journal of Plant Physiology. – 2003. – Vol. 160, № 3. – P. 271–282. – DOI: doi.org/10.1078/0176-1617-00887.Anatoly A. Gitelson, Yuri Gritz. Mark N. Merzlyak. Relationships between leaf chlorophyll content and spectral reflectance and algorithms for non-destructive chlorophyll assessment in higher plant leaves. Journal of Plant Physiology, 2003, vol. 16, рр. 271–282. DOI: doi.org/10.1078/0176-1617-0088.基于高分一号卫星数据的冬小麦叶片ＳＰＡＤ值遥感估 / 李粉, 王力, 刘京， 等 // 农业机械学报. – 2015. – Vol. 46, № 9. – P. 273–281. = Оценка величины SPAD для листьев пшеницы с помощью дистанционного зондирования на основе данных GF-1 / Ли Фенлинг, Ван Ли, Лю Цзин, Чанг Цинжуй // Труды Китайского общества сельскохозяйственной техники. – 2015. – Vol. 46, № 9. – P. 273–281. – DOI: doi.org/10.6041/j.issn.1000-1298.2015.09.040.Li Fenling, Wang Li, Liu Jing, Chang Qingrui. Remote Sensing Estimation of SPAD Value for Wheat Leaf Based on GF-1 Data. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2015, vol. 4, рр. 273–281. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.09.040. (in Chinese)王正兴. 植被指数研究进展: 从 AVHRR-NDVI 到 MODIS-EVI / 王正兴, 刘闯. // 生态学报. – 2003. – Vol. 23, № 5. – P. 979–987. = Ван Чжэнсин. Прогресс в исследовании индекса растительности: от AVHRR-NDVI до MODISEVI / Ван Чжэнсин, Лю Чжуань // Китайский экологический акт. – 2003. – Vol. 23, № 5. – P. 979–987.Wang Zhengxing, Liu Chuang, Huete Alfredo. Progress in Vegetation Index Research: From AVHRR-NDVI to MODIS-EVI. Acta Ecologica Sinica, 2003, vol. 2, рр. 979–987. (in Chinese)郭玉川. 基于MODIS的干旱区植被覆盖度反演及植被指数优选 / 郭玉川, 何英, 李霞 // 国土资源遥感. – 2011. – Vol. 2. – P. 115–118. = Го Юйчуань. Инверсия растительного покрова и оптимизация вегетационного индекса в засушливых районах на основе MODIS / Го Юйчуань, Хэ Ин, Ли Ся // Дистанционное зондирование земли и ресурсов. – 2011. – Vol. 2. – P. 115–118.Guo Yuchuan, He Ying, Li Xia. Vegetation coverage inversion and vegetation index optimization in arid areas based on MODIS. Remote Sensing of Land and Resources, 2011, vol. 2, рр. 115–118. (in Chinese)Akhona Madasa. Application of geospatial indices for mapping land cover/use change detection in a mining area / Akhona Madasa, Israel R. Orimoloye, Olusola O. Ololade // Journal of African Earth Sciences. – 2021. – Vol. 175. – P. 104–108. – DOI: doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2021.104108.Akhona Madasa, Israel R. Orimoloye, Olusola O. Ololade. Application of geospatial indices for mapping land cover/use change detection in a mining area. J. of African Earth Sciences, 2021, vol. 175, рр. 104–108. DOI: doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2021.104108.Bascietto Marco. Spatial Variations of Vegetation Index from Remote Sensing Linked to Soil Colloidal Status / Bascietto Marco, Enrico Santangelo, Claudio Beni // Land. – 2021. – Vol. 10, № 1. – P. 80. – DOI: https://doi.org/10.3390/land10010080.Bascietto Marco, Enrico Santangelo, Claudio Beni. Spatial Variations of Vegetation Index from Remote Sensing Linked to Soil Colloidal Status. Land, 2021, vol. 1, рр. 80. DOI: doi.org/10.3390/land10010080.Orimoloye, I. R. Spatial evaluation of land-use dynamics in gold mining area using remote sensing and GIS technology / I. R Orimoloye, O. O. Ololade // International Journal of Environmental Science and Technology. – 2020. – Vol. 17, № 11. – P. 4465–4480. – DOI: 10.1007/s13762-020-02789-8.Orimoloye R., Ololade O. O. Spatial evaluation of land-use dynamics in gold mining area using remote sensing and GIS technology. International J. of Environmental Science and Technology, 2020, vol. 1, рр. 4465–4480. DOI: 10.1007/s13762-020-02789-8.基于 Landsat 8 和随机森林的青海门源天然草地地上生物量遥感估 / 赵翊含, 侯蒙京, 冯琦, 等. // 草业学报. – 2022. – Vol. 31, № 7. – P. 1–14. = Оценка с помощью дистанционного зондирования надземной биомассы естественных пастбищ в Мэньюане, Цинхай, на основе данных Landsat 8 и случайных лесов / Чжао Ихань, Хоу Мэнцзин, Фэн Цишэн [и др.] // Журнал пастбищной науки. – 2022. – Vol. 31, № 7. – P. 1–14.Zhao Yihan, Hou Mengjing, Feng Qisheng, e. a. Remote sensing estimation of aboveground biomass of natural grassland in Menyuan, Qinghai based on Landsat 8 and random forests. J. of Grassland Science, 2022, vol. 3, pp. 1–14. (in Chinese)植物物种多样性无人机高光谱遥感反演研究 / 唐希颖, 李化哲,崔丽娟, 等 // 地球信息科学. – 2024. – Vol. 26, № 8. – P. 1954–1974. = Инверсия видового разнообразия водно-болотных растений с использованием гиперспектральных данных БПЛА / Тан Сиин, Ли Хуачжэ, Цуй Лицзюань [и др.] // Журнал геоинформационных наук. – 2024. – Vol. 26, № 8. – P. 1954–1974. – DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.240055.Tang Xiying, Li Huazhe, Cui Lijuan, Zhao Xinsheng, Zhai Xiajie, Lei Yinru, Li Jing, Wang Jinzhi, Li Wei. Inversion of Wetland Plant Species Diversity Using UAV Hyperspectral Data. J. of Earth Information Science, 2024, vol. 2, pp. 1954–1974. DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.240055. (in Chinese)廖程浩. MODIS数据水体识别指数的识别效果比较分析 / 廖程浩,刘雪华 // 国土资源遥感. – 2008. – Vol. 4. – P. 22–27. = Ляо Чэньхао. Сравнительный анализ эффективности индексов идентификации водных объектов по данным MODIS / Ляо Чэньхао, Liu Xuehua // Дистанционное зондирование земельных ресурсов. – 2008. – Vol. 4. – P. 22–27.Liao Chenghao, Liu Xuehua. Comparative analysis of the identification effectiveness of water body identification indices from MODIS data. Remote sensing of land resources, 2008, vol. 4, pp. 22–27. (in Chinese)Геоморфологическая карта // Национальный атлас Беларуси. – Минск : Белкартография, 2002. – С. 67.Geomorfologicheskaya karta [Geomorphological map]. Natsional'nyi atlas Belarusi = National Atlas of Belarus. Minsk, Belkatografiya Publ., 2002, pp. 67. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.