Исследования экосистемных функций городской растительности с использованием геоинформационных систем и спутниковой съемки (на примере г. Пинска)

На примере крупного культурного и промышленного центра Полесья – города Пинска – выполнена оценка структуры, состояния и эффективности функционирования растительного покрова в составе различных типов городских геотехнических систем (ГТС) путем совмещенного анализа данных дистанционного зондирования Земли и дифференцированного ГИС-проекта городской территории. Растительный покров различных функциональных зон города оценен по снимкам спутника Sentinel-2 с расчетом нормализованного разностного индекса растительности (NDVI), индекса листовой поверхности (LAI), содержания в пологе хлорофилла (ССС) и степени озелененности (%). На основе подспутниковых исследований структуры и состояния растительного покрова на тестовых полигонах в основных типах городских экосистем г. Пинска определены связи вегетационных индексов с депонированием углерода городскими экосистемами. Полученные связи позволили создать дифференцированную картосхему депонирования CO₂ растительностью в выделах ГТС г. Пинска и рассчитать, что ежегодно депонируется около 13,7 тыс. т CO₂. Дифференцированная оценка температуры подстилающей поверхности (LST) в различных типах ГТС г. Пинска проведена по снимкам спутника Landsat 8 и данным ГИС-проекта. Установлены обратные связи между средними на момент съемки значениями LST, с одной стороны, и LAI, а также степенью озелененности выделов ГТС Пинска, с другой. Соответствующие им значения коэффициента детерминации (R²) являются невысокими (0,27 и 0,35), что свидетельствует о влиянии на регистрируемую спутником температуру поверхности не только насаждений, но и других факторов городской среды (например: эмиссий техногенного тепла в промышленных ГТС, полива насаждений в жилой усадебной застройке, подтопления заболоченных территорий в пойме). Причинами неустранимого для данной работы их влияния являются как различие эффективного пространственного разрешения снимков LST и LAI, так и высокая расчлененность озелененных территорий в застроенной части г. Пинска и мелкоконтурность выделов ГТС, что в совокупности привело к участию в анализе пикселей LST со смешанными поверхностями.

1. Кренке, А. Н. Построение карты ландшафтного покрова на основе дистанционной информации / А. Н. Кренке, Ю. Г. Пузаченко // Экологическое планирование и управление. – 2008. – № 2 (7). – С. 10–25.

2. Наземные и дистанционные методы оценки состояния экосистем особо охраняемых природных территорий / Д. Г. Груммо [и др.] ; под общ. ред. Д. Г. Груммо, А. В. Судника ; Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т эксперим. ботаники им. В. Ф. Купревича. – Минск : Бел. навука, 2023. – 351 с.

3. Груммо, Д. Г. Научные основы и методология оценки структурно-функциональной организации растительного покрова Беларуси с использованием дистанционного зондирования Земли и геоинформационных технологий : автореф. дис. … д-ра биол. наук / Груммо Дмитрий Геннадьевич ; Ин-т эксперим. ботаники НАН Беларуси. – Минск, 2025. – 48 с.

4. Кравчук, Л. А. Средоформирующие функции зеленой инфраструктуры города Витебска / Л. А. Кравчук, Н. М. Баженова, А. Н. Гайшун // Природопользование. – 2021. – № 1. – С. 127–137.

5. Кравчук, Л. А. Дистанционная оценка влияния растительного покрова на температуру подстилающей поверхности основных геотехнических систем крупного города (на примере Минска) / Л. А. Кравчук, А. А. Яновский, Н. М. Баженова // Природопользование. – 2022. – № 1. – С. 71–82.

6. Кравчук, Л. А. Оценка влияния растительного покрова на температуру подстилающей поверхности в различных геотехнических системах г. Могилёва / Л. А. Кравчук, А. А. Яновский, Н. М. Баженова // Природопользование. – 2023. – № 2. – С. 13–23.

7. Tucker, C. J. Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation / C. J. Tucker // Remote Sensing Environment. – 1979. – Vol. 8, iss. 2. – P. 127–150. – DOI: 10.1016/0034-4257(79)90013-0.

8. Sen2Cor 2.12. – 2024. – URL: http://step.esa.int/main/third-party-plugins-2/sen2cor/ (date of access: 09.10.2024).

9. Richter, R. Atmospheric/Topographic Correction for Satellite Imagery: ATCOR-2/3 UserGuide / R. Richter, D. Schläpfer. – DLR IB 565-01/15. – 2016. – 263 p.

10. Mayer, B. Technical note: The libRadtran software package for radiative transfer calculations – description and examples of use / B. Mayer, A. Kylling // Atmospheric Chemistry Physics. – 2005. – Vol. 5. – P. 1855–1877. – DOI: 10.5194/acp-5-1855-2005.

11. Pignatale, F. C. Sen2Cor 2.12.03 Configuration and User Manual. – 10.09.2024. – URL: https://step.esa.int/thirdparties/sen2cor/2.12.0/docs/OMPC.TPZG.SUM.002%20-%20i1r0%20-%20Sen2Cor%202.12.03%20Configuration%20and%20User%20Manual.pdf (date of access: 09.10.2024).

12. Brodu, N. Super-resolving multiresolution images with band-independent geometry of multispectral pixels / N. Brodu // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. – 2017. – Vol. 55, iss 8. – P. 4610–4617. – DOI: 10.1109/TGRS.2017.2694881.

13. Sentinel-2 Toolbox. – 2024. – URL: http://step.esa.int/main/toolboxes/sentinel-2-toolbox (date of access: 09.09.2024).

14. Weiss, M. S2ToolBox Level 2 Products: LAI, FAPAR, FCOVER (Ver. 1.1) / M. Weiss, F. Baret. – 2016. – 53 p.

15. Охрана окружающей среды и природопользование. Требования экологической безопасности : ЭкоНИП 17.01.06-001-2017 : утв. и введ. в действие постановлением Мин-ва природных ресурсов и охраны окружающей среды Респ. Беларусь от 18.07.2017 № 5-Т. – URL: https://www.ecoinfo.by/wp-content/uploads/2023/03/%D0%97-%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F-%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F-%D0%AD%D0%BA%D0%BE%D0%9D%D0%B8%D0%9F-17.01.06-001-2017.pdf (дата обращения: 09.10.2024).

16. Планировка и застройка населенных пунктов = Планіроўка і забудова населеных пунктаў : СН 3.01.03-2020 / Мин-во архитектуры и строительства Респ. Беларусь. – Минск : Минстройархитектуры, 2023. – 59 с.

17. Уткин А. И. Площадь поверхности лесных растений: сущность, параметры, использование / А. И. Уткин, Л. С. Ермолова, И. А. Уткина ; отв. ред.С. Э. Вомперский ; Рос. акад. наук, Ин-т лесоведения. – М.: Наука, 2008. – 292 с.

18. Таблицы и модели хода роста и продуктивности насаждений основных лесообразующих пород Северной Евразии (нормативно-справочные материалы). – М., 2008. – 886 с.

19. Биогеоценотическое разнообразие Беларуси: информационно-моделирующая система / Г. И. Сачок, Д. В. Татьянок, В. В. Коляда [и др.] – Минск : ИПИПРЭ АН Беларуси, 1996. – 240 с.