REMOTE MONITORING OF URBAN FORESTS

Олег Николаевич ВОРОБЬЕВ; Эльдар Аликрамович КУРБАНОВ; Александр Владимирович ГУБАЕВ; Юлия Александровна ПОЛЕВЩИКОВА; Екатерина Николаевна ДЕМИШЕВА; Василий Олегович КОПТЕЛОВ

REMOTE MONITORING OF URBAN FORESTS

Олег Николаевич ВОРОБЬЕВ, Эльдар Аликрамович КУРБАНОВ, Александр Владимирович ГУБАЕВ, Юлия Александровна ПОЛЕВЩИКОВА, Екатерина Николаевна ДЕМИШЕВА, Василий Олегович КОПТЕЛОВ

Abstract

The aim of the research was to carry out the comparative analyses of changes in spatial structure of Yoshkar-Ola city’s urban forests between 1989 and 2014. To fulfill this aim several tasks were accomplished: finding out and processing of satellite images of middle and high resolutions on the territory of the city Yoshkar-Ola; elaboration of thematic maps with the use of ISODATA unsupervised classification and allocation of 6 main dominant classes of land cover on the investigated territory; estimation the degree of fragmentation on the territory of Yoshkar-Ola on the base of landscape metrics and detection of main spatial dynamics of urban forests. The paper also explores eligibility of a landscape metrics for the estimation of spatial distribution of Yoshkar-Ola urban forests for the 1981, 2001 and 2014 with the use of remote sensing. In the research we used archival Landsat images, map and plan of the city, satellite data Canopus and Rapid Eye of higher spatial resolution. The analyses of newly obtained multi temporal thematic maps on the territory of the city district of Yoshkar-Ola show the structure heterogeneity of the forest patches. There is sufficient allocation of large forest areas in the south-eastern and central part of the urban district, which strongly affect the general trend of the dynamics of landscape metrics. The findings suggest that over the past 25 years on the investigated territory there is an increase in fragmentation of single patches of urban forests, and a significant reduction in the class of deciduous and mixed forest stands from 1527.4 ha to 1069.3 ha. Also there was an increase in number of forest patches from 1865 in 1989 to 1998 in 2014, while the mean size of the patches was decreased from 0.9 to 0.58 ha. The thematic mapping of the Landsat images showed that the accuracy assessment of the forest cover classification with such processes varies between 83 % and 88 %. The proposed method of thematic mapping and evaluation of urban forests with the use of remote sensing has good potential to frequent update of the required data while reducing costs compared to field sampling. The research also shows the significance of the use of spatial measurements and landscape metrics that can contribute to more detail thematic mapping of the urban forests.

Keywords

Landsat satellite images; GIS; remote sensing; urban forests; remote monitoring of forests; thematic mapping

Full Text:

PDF (Russian)

References

Мозолевская, Е.Г. Оценка состояния и устойчивости лесов зеленой зоны города Тольятти / Е.Г. Мозолевская, Е.П. Кузьмичев, Н.М. Шленская и др. – М.: ИЭВБ РАН. – 1995. – 92 с.

Konijnendijk , C.C. Urban Forests and Trees / C.C. Konijnendijk, K. Nilsson, T.B. Randrup, J. Schipperijn. – Berlin: Springer, 2005. – 520 p.

Flint, H.L. Plants showing tolerance of urban stress / H.L. Flint // Journal of Environmental Horticulture. – 1985. – № 3. – Pp. 85–89.

Metzger, J.M. The effect of crown dimensions on transparency and the assessment of tree health / J.M. Metzger, R. Oren // Ecological Applications. – 2001. – № 11. – Pp.1634–1640.

Dwyer, J.F. Sustaining urban forests / J.F. Dwyer, D.J. Nowak, M.H. Nobel // Journal of Arboriculture. – 2003. – № 29. – Pp. 49–55.

Курбанов, Э.А. Четыре десятилетия исследований лесов по снимкам Landsat / Э.А. Курбанов, О.Н. Воробьев, А.В. Губаев, и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. – 2014. – № 1(21).– С. 18-32.

Kathleen, T.W. Geospatial methods provide timely and comprehensive urban forest information / T. W. Kathleen, G.R. Johnson // Urban Forestry and Urban Greening. – 2007. – № 6. – Pp. 15–22.

Нургалиев, И.С. Космические образовательные технологии: инвестиции в будущее / И.С. Нургалиев, Д.С. Стребков, И.И. Тюхов, А.М. Шахраманьян // Труды международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». – 2010. – Т. 1. – С. 406-412.

Воробьев, О.Н. Мониторинг состояния растительного покрова на территории Республики Марий Эл с использованием ENVISAT MERIS /О.Н. Воробьев, Э.А. Курбанов// Вестник МГУЛ – Лесной вестник. – 2013.– № 7(99). – С. 42–45.

Yuan, F. Land cover classification and change analysis of the Twin Cities (Minnesota) Metropolitan Area by multitemporal Landsat remote sensing / F. Yuan, K.E. Sawaya, B.C. Loeffelholz, M.E. Bauer // Remote Sensing of Environment. – 2005. – № 98. –Pp. 317 – 328.

Jensen, R.R. Estimating urban leaf area using field measurements and satellite remote sensing data / R.R. Jensen, J.H. Perry //Journal of Arboriculture. – 2005. – № 31(1). – Pp. 21-27.

Воробьев, О.Н. Дистанционный мониторинг лесных гарей в Марийском Заволжье / О.Н. Воробьев, Э.А. Курбанов, А.В. Губаев и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. – 2012. № 1 (15). –– С. 12-22.

Voogt, J.A. Thermal Remote Sensing of Urban Climates / J.A. Voogt, T.R. Oke // Remote Sensing of Environment. – 2003. – № 86. – Pp. 370–384.

Meng, F. Remote-sensing image-based analysis of the patterns of urban heat islands in rapidly urbanizing Jinan, China / F. Meng, M. Liu/ International Journal of Remote Sensing. – 2013. – № 34(24). – Pp. 8838-8853.

Публичная кадастровая карта [Электронный ресурс] Режим доступа: http://maps.rosreestr.ru/PortalOnline (дата обращения 08.03.2015).

Курбанов, Э.А. Тематическое картирование и стратификация лесов Марийского Заволжья по спутниковым снимкам Landsat / Э.А. Курбанов, О.Н. Воробьев, С.А. Незамаев и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. – 2013.– № 3 (19). – С. 72-82.

Healey, S.P. Comparison of Tasseled CapBased Landsat Data Structures for Use in Forest Disturbance Detection / S.P. Healey, W.B. Cohen, Y. Zhiqiang, O. Krankina // Remote Sensing of Environment. – 2005. – № 97. – Pp. 301 – 310.

Система классификации земного покрова (LCCS): Понятия классификации и руководство пользователя / Организация ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства. – Рим, 2005. – 108 с.

Губаев, А.В. Мониторинг и прогнозирование состояния лесных насаждений методами дистанционного зондирования / А.В. Губаев, Э.А.Курбанов, О.Н. Кранкина, О.Н. Воробьев // Влияние аномальной погоды на природные, социально-экономические и искусственные системы: засуха 2010 года в Поволжье России: материалы международной научной конференции NASA и семинара GOFC-GOLD/NEESPI [Электронный ресурс]. − Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2012. – С. 92-98. − URL: http://csfm.marstu.net/publications.html (режим доступа 18.03.2015).

Воробьев, О.Н. Методика выявления степени повреждения древостоев после пожаров 2010 года в Среднем Поволжье / О.Н. Воробьев, Э.А. Курбанов, С.А. Лежнин, и др. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2014. – № 4 (11).– С. 217-229.

Krummel, J.R. Landscape Patterns in a Disturbed Environment /J.R. Krummel, R.H. Gardner, G. Sugihara et al// Oikos. – 1987. – Vol. 4, № 3. – Pp. 321-324.

Brown, D.G. Estimating Error in an Analysis of Forest Fragmentation Change Using North American Landscape Characterization (NALC) Data / D.G. Brown, J.D. Duh, S.A. Drzyzga// Remote sensing of environment. – 2000. – № 7. – Pp. 106-107.

Ohman, K. Reducing forest fragmentation in long-term forest planning by using the shape index / K.Ohman, T. Lamas // Forest Ecology and Management. – 2005. – № 212. – Pp. 346-357.

Herold, M. The use of remote sensing and landscape metrics to describe structures and changes in urban land uses / M. Herold, J. Scepan, K.C. Clarke// Environment and Planning. – 2002.– № 34. – Pp. 1443-1458.

Курбанов, Э.А. Оценка зарастания земель запаса Республики Марий Эл лесной растительностью по спутниковым снимкам / Э.А. Курбанов, О.Н. Воробьёв, А.В. Губаев и др. // Вестник Марийского государственного технического университета Сер.: Лес. Экология. Природопользование. – 2010. –№ 2 (9). – С. 14-20

Kasanko, M. Are European cities becoming dispersed? A comparative analysis of 15 European urban areas / M. Kasanko, J.I.Barredo, C. Lavalle, et al. // Landscape and Urban Planning. – 2006. – № 77. – Pp. 111–130.

Refbacks

There are currently no refbacks.

Username
Password
Remember me

Vestnik of Volga State University of Technology. Series: Forest. Ecology. Nature Management