Моніторинг лісових згарищ за даними дистанційного зондування Землі в межах Кремінського району Луганської області

Abstract

Лісові екосистеми відіграють одну з найважливіших ролей у підтримці екологічного балансу, формуванні клімату та збереженні біорізноманіття. Для східних регіонів України, зокрема Луганської області, лісові масиви мають особливе значення, адже вони виконують водоохоронні, ґрунтозахисні та рекреаційні функції в умовах переважно степової зони. Одним із найцінніших лісових масивів цього регіону є Кремінські ліси, які неодноразово піддавалися нищівному впливу пожеж. Внаслідок бойових дій, починаючи з 2014 року та особливо після повномасштабного вторгнення, лісові ресурси Кремінського району зазнали катастрофічних втрат. Вибухи боєприпасів, навмисні підпали та неможливість оперативного реагування підрозділів ДСНС призвели до виникнення масштабних лісових пожеж, які перетворили тисячі гектарів унікальних насаджень на згарища. За звичайних умов оцінка наслідків пожеж здійснюється шляхом наземних польових обстежень, однак в умовах активних бойових дій, щільного замінування територій та наявності нерозірваних боєприпасів традиційні методи моніторингу лісу є фізично неможливими і становлять пряму загрозу для життя фахівців. За таких обставин єдиним безпечним, оперативним та об'єктивним інструментом для оцінки масштабів знеліснення та екологічних збитків є використання даних дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) та геоінформаційних систем (ГІС). Застосування методів просторового аналізу, обробки мультиспектральних супутникових знімків та розрахунку спеціалізованих вегетаційних індексів дозволяє не лише ідентифікувати межі згарищ, але й оцінити ступінь пошкодження деревостою. Саме тому дослідження, спрямоване на розробку та застосування методики картографування наслідків пожеж у Кремінському районі на основі ДЗЗ, є вкрай актуальним і має високу наукову та практичну значущість для майбутнього повоєнного відновлення територій та раціонального управління земельними ресурсами. Метою бакалаврської кваліфікаційної роботи є дослідження просторово-часової динаміки пірогенного ураження лісових екосистем Кремінського району Луганської області внаслідок природних пожеж та бойових дій на основі сучасних технологій ГІС і дистанційного зондування Землі. Об’єктом дослідження є процес просторово-часового моніторингу та картографування лісових згарищ за матеріалами космічної зйомки. Предметом дослідження є методи, ГІС-інструменти та індексні моделі дистанційного зондування для детектування й класифікації ступенів пірогенного пошкодження лісових земель. Завдання бакалаврської кваліфікаційної роботи: −проаналізувати теоретико-методичні засади та міжнародний досвід застосування технологій ГІС і даних ДЗЗ для моніторингу лісових пожеж; −обґрунтувати вибір вихідних спектральних каналів космічних знімків супутника Sentinel-2 та оптимізувати алгоритм їхньої попередньої обробки; −спроєктувати структуру бази геопросторових даних проєкту у форматі File Geodatabase в ArcGIS Pro; −здійснити індексне моделювання (розрахунок растрових моделей NBR, dNBR та MNDWI) й обґрунтувати порогові значення для точного виділення згарищ; виконати картографування осередків ураження та кількісно оцінити просторові втрати лісового фонду Кремінського району та заказника «Серебрянський» у динаміці за 2020–2024 роки. Методи дослідження: аналіз і синтез – для опрацювання науково-теоретичних джерел, методичних рекомендацій та міжнародних практик моніторингу пожеж, метод індексного моделювання – для розрахунку спектральних вегетаційних та водних індексів за растровими масивами, порогова рекласифікація та картометричний аналіз – для автоматизованого виділення ступенів пошкодження лісу та точного обчислення площ втрат у гектарах, картографічний метод – для розробки порівняльних тематичних карт-схем та формування фінального компонування результатів дослідження в ArcGIS Pro.