Спадарожнікавае дыстанцыйнае зандзіраванне дае навуковыя доказы паглынання вугляроду забалочанымі тэрыторыямі.

Ацэнка паглынання вугляроду

У глабальным цыкле вугляроду водна-балотныя экасістэмы, як важны тып экасістэм, адыгрываюць вырашальную ролю ў вывучэнні дынамічных змен у іх вугляродным цыкле і вугляродным бюджэце, уносячы значны ўклад у глабальны вугляродны баланс. Як адзін з найважнейшых рэзервуараў вугляроду ў наземных экасістэмах, водна-балотныя ўгоддзі, хоць і складаюць толькі каля 6% паверхні сушы, утрымліваюць 10%-30% ад агульнага аб'ёму захоўвання вугляроду ў наземных глебах. Іх захоўванне вугляроду можа змякчыць павелічэнне ўзроўню CO2 у атмасферы, адыгрываючы жыццёва важную ролю ў стабілізацыі глабальнага клімату і змякчэнні парніковага эфекту.

У апошнія гады з-за змены клімату і дзейнасці чалавека плошча водна-балотных угоддзяў рэзка скарацілася, а нармальныя працэсы цыклу вугляроду ў іх экасістэмах таксама зведалі значныя змены. Паглыбленыя даследаванні здольнасці водна-балотных угоддзяў паглынаць вуглярод і яе ўплыву на рэгіянальнае навакольнае асяроддзе маюць вялікае значэнне для колькаснай ацэнкі функцыі паглынання вугляроду водна-балотнымі экасістэмамі ў адчувальных раёнах ва ўмовах глабальнага змянення клімату. На фоне глабальнага змянення клімату даследаванні паглынання вугляроду і скарачэння выкідаў у водна-балотных экасістэмах паступова сталі тэмай агульнай заклапочанасці ва ўсім свеце.

Мая краіна — адна з краін свету з найбольшай разнастайнасцю тыпаў водна-балотных угоддзяў, найбуйнейшай плошчай і найбольшым распаўсюджваннем. Яна займае плошчу ў 0,65 мільярда гектараў, што складае 10% ад агульнай плошчы водна-балотных угоддзяў свету, займаючы першае месца ў Азіі і чацвёртае ў свеце. Яна мае велізарны патэнцыял паглынання вугляроду, але здольнасць розных тыпаў водна-балотных угоддзяў паглынаць вуглярод моцна адрозніваецца.

Трысняговыя балоты, як адзін з найбольш распаўсюджаных тыпаў водна-балотных угоддзяў у свеце, адыгрываюць важную ролю ў даследаваннях вугляроднага балансу водна-балотных угоддзяў. У гэтай працы трысняговыя балоты разглядаюцца як аб'ект даследавання і выкарыстоўваюцца камбінацыі ацэнкі інверсіі дыстанцыйнага зандзіравання і наземных дадзеных для ацэнкі і аналізу біялагічнай здольнасці водна-балотных угоддзяў па паглынанні вугляроду, што забяспечвае навуковую аснову для аховы і рацыянальнага выкарыстання рэсурсаў водна-балотных угоддзяў і для вырашэння праблемы глабальнага змянення клімату.

Тэхнічнае рашэнне

тэхнічны маршрут

Пры ацэнцы секвестрацыі вугляроду ў забалочаных землях асноўнай крыніцай дадзеных з'яўляюцца шматспектральныя спадарожнікавыя здымкі высокага разрознення з папярэдняй апрацоўкай, якая ўключае радыеметрычную і артарэктыфікацыю. Аб'ектна-арыентаваныя метады выкарыстоўваюцца для аўтаматычнага вылучэння трысняговых забалочаных тэрыторый, што дазваляе выявіць іх распаўсюджванне ў даследаванай зоне. Затым параметры дыстанцыйнага зандзіравання, звязаныя з секвестрацыяй вугляроду ў трысняговых забалочаных тэрыторыях, інвертуюцца, і з дапамогай інверсійнай мадэлі атрымліваецца прасторавая карта размеркавання секвестрацыі вугляроду трыснягом у даследаванай зоне.

Папярэдняя апрацоўка малюнкаў дыстанцыйнага зандзіравання

Перад выкарыстаннем мультыспектральных дыстанцыйных здымкаў у якасці крыніцы дадзеных для атрымання паглынальнікаў вугляроду неабходна выканаць такія аперацыі, як радыеметрычная карэкцыя, радыеметрычная каліброўка, атмасферная карэкцыя, артарэктыфікацыя, мазаічнае стварэнне малюнкаў і абрэзка дадзеных.

• Карэкцыя радыяцыі

Радыеметрычная карэкцыя ў асноўным выкарыстоўваецца для ліквідацыі адрозненняў паміж вымярэннямі мэты, атрыманымі датчыкам, і фізічнымі велічынямі, такімі як спектральная выпраменьвальная здольнасць мэты або спектральная яркасць, выкліканыя такімі фактарамі, як уласныя ўмовы датчыка, атмасферныя ўмовы, становішча і вугал сонца, а таксама некаторыя непазбежныя шумы. Радыеметрычная карэкцыя ў асноўным складаецца з двух частак: радыеметрычнай каліброўкі і атмасфернай карэкцыі.

• Каліброўка выпраменьвання

Радыеметрычная каліброўка пераўтварае атрыманыя даныя дыстанцыйнага зандзіравання, звычайна значэнні малюнкаў у адценнях шэрага, у рэальныя фізічныя велічыні (напрыклад, значэнні яркасці, адбівальнай здольнасці зямлі і г.д.). Яе галоўная мэта — ліквідаваць памылкі, уласцівыя самому датчыку, і вызначыць дакладныя радыеметрычныя значэнні на ўваходзе датчыка. Радыеметрычная каліброўка падзяляецца на абсалютную радыеметрычную каліброўку і адносную радыеметрычную каліброўку.

• Атмасферная карэкцыя

Атмасферная карэкцыя ў першую чаргу прадугледжвае ліквідацыю памылак выпраменьвання, выкліканых атмасфернымі ўздзеяннямі, для атрымання сапраўднай адбівальнай здольнасці зямлі. Агульная яркасць мэты, якую ў канчатковым выніку прымае наземны датчык, не з'яўляецца сапраўднай выпраменьвальнай здольнасцю паверхні, бо на яе ўплываюць такія фактары, як рассейванне аэразоляў у атмасферы і сонечнае святло.

• Артаграфічная каліброўка

Артарэктыфікацыя — гэта працэс выпраўлення прасторавых і геаметрычных скажэнняў выявы, ліквідацыі памылак нахілу выявы і праекцыі, і, такім чынам, атрымання артафата з шматцэнтравай праекцыйнай плоскасцю.

• Мазаіка і абрэзка малюнкаў

З дапамогай праграмнага забеспячэння для апрацоўкі дадзеных ENVI былі зроблены мазаічныя выявы дыстанцыйнага зандзіравання з той жа крыніцы даных, якія ахопліваюць даследаваную тэрыторыю, і мазаічныя выявы былі абрэзаны ў адпаведнасці з вектарным дыяпазонам даследаванай тэрыторыі для атрымання выявы даследаванай тэрыторыі трыснёгу.

▲ Карта распаўсюджвання трыснягу на мультыспектральных дыстанцыйных здымках

Метады даследавання

У гэтым даследаванні для аўтаматычнага вылучэння трысняговых балот з дыстанцыйных здымкаў у асноўным выкарыстоўваўся аб'ектна-арыентаваны падыход. Балотныя ўгоддзі былі падзелены на натуральныя трысняговыя зоны і штучныя трысняговыя зоны. Спектральная інфармацыя дыстанцыйных здымкаў выкарыстоўвалася для інверсіі фактараў дыстанцыйнага зандзіравання, звязаных з паглынаннем вугляроду ў межах даследаванай тэрыторыі, і комплекснае паглынанне вугляроду было ацэнена шляхам інтэграцыі некалькіх параметраў фактараў дыстанцыйнага зандзіравання.

Вынікі інверсіі дыстанцыйнага зандзіравання

Размеркаванне паглынання вугляроду ў 2022 годзе

Паглынанне вугляроду ў даследаванай зоне было разлічана на аснове дадзеных апытання выбарачных участкаў. Былі адабраны дадзеныя дыстанцыйнага зандзіравання за студзень, чэрвень і верасень 2022 года. Быў праведзены карэляцыйны аналіз паміж індэксамі расліннасці NDVI, MSAVI, RVI, SAVI і DVI і паглынаннем вугляроду на выбарачных участках для стварэння аптымальнай рэгрэсійнай мадэлі для інверсійнай ацэнкі паглынання вугляроду ў трысняговых балотах. Прасторавае размеркаванне штомесячнага паглынання вугляроду ў даследаванай зоне ў розныя сезоны было атрымана з выкарыстаннем мадэлі ацэнкі дыстанцыйнага зандзіравання, як паказана на малюнку вышэй. Гэта адлюстроўвае размеркаванне паглынання вугляроду трыснёгам у розныя месяцы трох сезонаў у 2022 годзе. На здольнасць трыснёга па паглынанні вугляроду істотна ўплываюць сезонныя фактары; у вясновы сезон у студзені здольнасць па паглынанні вугляроду слабая, практычна адсутнічае; у летні сезон у чэрвені здольнасць па паглынанні вугляроду паступова павялічваецца з ростам трыснёга; а з верасня здольнасць трыснёга па паглынанні вугляроду пачынае слабець.

Выкарыстоўваючы трысняговыя водна-балотныя экасістэмы ў якасці аб'екта даследавання, гэта даследаванне выкарыстоўвае камбінацыю палявых даследаванняў і дыстанцыйнай інтэрпрэтацыі для ацэнкі і аналізу здольнасці водна-балотных угоддзяў паглынаць вуглярод. Акрамя таго, у ім прагназуецца патэнцыял паглынання вугляроду на аснове мясцовых умоў развіцця і нацыянальнага эканамічнага і сацыяльнага развіцця, што забяспечвае навуковую аснову для аховы і рацыянальнага выкарыстання рэсурсаў трысняговых водна-балотных угоддзяў і для вырашэння праблемы глабальнага змянення клімату.