Овчаренко А. Ю. Індикативний ландшафтний моніторинг природоохоронних територій (на прикладі НПП «Слобожанський»)

Метою дослідження є визначення індикативних ландшафтних об’єктів НПП для умов Лівобережного Лісостепу, побудованих на комплексному застосуванні ключових наземних спостережень та індикації на космічних знімках, вибір оптимальних методів їх обробки для укладання бази даних ландшафтної структури фацій на досліджуваній території для ландшафтного моніторингу. Задля виконання поставленої мети було сформульовано наступні завдання: 1. Укладання й апробація комплексу експериментальних досліджень в системному поєднанні наземних зйомок та сучасних геоінформаційних технологій обробки ДЗЗ стосовно до ландшафтних умов Лівобережного Лісостепу. 2. Визначення індикативних об’єктів, прослідковування їх динаміки й самоорганізації в умовах регіонального кліматичного тренду та антропогенного тиску. 3. Укладання карти-гіпотези досліджуваної території та ревізії виділених контурів на місцевості на основі комплексу досліджень. 4. Порівняльний аналіз придатності для індикативного аналізу космічних знімків Landsat 8, Sentinel-2 та Planet Scope. 5. Науковий синтез: картографування, комплексне оцінювання та визначення шляхів оптимізації структури та стану території за даними ландшафтного моніторингу. 6. Встановлення обмежень застосування підходу, системи методів та фактичного матеріалу дистанційних сканувань і ГІС-технологій. Натурним об’єктом дослідження є територія НПП «Слобожанський» - типова для провінції Лівобережного Лісостепу України. Науковим обʼєктом є ландшафтна структура території на рівні фацій. Предметом дослідження є індикативні ландшафтні обʼєкти рівня фацій, які можливо застосувати для моніторингу негативних трендів ландшафтної структури та стану найбільш вразливих локацій. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: Вперше: - розроблено поняття індикативного ландшафтного моніторингу на фаціальному рівні розгляду й запропоновано алгоритм його реалізації шляхом наземно-космічної зйомки; - опрацьовано концепцію і визначено методологію визначення й ідентифікації індикативних ландшафтних обʼєктів шляхом комплексного аналізу космічних геоданих різної фізичної природи (спектральні діапазони видимих й інфрачервоних довжин хвиль та різної роздільної здатності) у поєднанні з прецизійною ландшафтною зйомкою на ключових об‘єктах (з використання GPS і додатку до смартфонів NextGis, ArcPad, ArcGis for Windows Mobile); - досліджено індикативні обʼєкти та способи їх ідентифікації на території шляхом спеціальної обробки даних програмами розпізнавання без навчання й з навчанням; - обґрунтовано вибір і детально досліджено методи обробки космічних знімків Landsat 8, Sentinel-2, Planet Scope: порівняльний вибір діапазонів і роздільної здатності, індикативних за своїми властивостями й дослідницькими можливостями для різних територій, комплексне диференційоване використання названих матеріалів; - застосовано удосконалену методику укладання ландшафтної карти-гіпотези (дистанційно, з автоматичним розпізнаванням з використанням оверлейного аналізу за рельєфом, наявністю водно-болотних локацій і станом рослинних угруповань; Удосконалено: - методику ландшафтного картографування (рівня фацій) та укладання бази даних різночасових зйомок для простежування змін протягом досліджуваного періоду. Отримали подальший розвиток: - методичні засади ландшафтознавчих досліджень природоохоронних територій з використанням космічних геоданих безпосередньо у польовій ландшафтній зйомці. Фактичний матеріал: космічні зйомки території супутниками серій Landsat 8, Sentinel-2, Planet Scop, ландшафтна карта середнього масштабу, карти геологічна, ґрунтова, геоботанічна з проекту НПП «Слобожанський»; матеріали великомасштабних польових ландшафтних зйомок аспірантсько-студентського наукового загону (за участю здобувачки) ділянок території НПП. Застосовані методи: польової ландшафтної зйомки (маршрутної та площадної по окремих ключових ділянках); автоматичної класифікації ландшафтних виділів методами без навчання й з навчанням; напівавтоматичного укладання ландшафтної карти-гіпотези; візуалізації просторових цифрових геоданих і порівняльний автоматичний аналіз зображень; векторизації й ідентифікації зображень у польових умовах і оверлейним аналізом; векторизації комплексу ознак і застосування її для вияву й прослідковування змін у часі індикативних фацій. Представлений значний обʼєм порівняльного експериментального дослідження придатності для встановлених завдань і можливостей використання даних космічних зйомок Sentinel-2, Landsat 8, Planet Scope. Для врахування властивостей, які не передаються через електромагнітні хвилі й тому не фіксуються сканерами, застосовано оверлейний аналіз.