СОВМЕЩЕННЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ИНДЕКСА ЛИСТОВОЙ ПЛОЩАДИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ФЕНОЛОГИИ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

Аннотация

Объектом данного исследования является индекс листовой площади (LAI), который активно применяется для мониторинга фенологии развития различных типов древесной растительности. Предметом исследования выступает взаимосвязь между двумя устоявшимися методами определения индекса листовой площади: методом щелевой функции и оптическим методом. Основной целью данной работы является разработка интегрированного метода оценки LAI, который устанавливает связь между ключевыми показателями известных методов и включает в себя предложенный способ выявления специфической точки перелома в фенологическом развитии растительности. В рамках исследования поставлены следующие задачи: во-первых, определить взаимосвязь параметра k и щелевой функции для выбранного типа растительности; во-вторых, установить основные показатели в рамках предлагаемого метода для специфической точки фенологического цикла развития рассматриваемого типа растительности. Предлагается способ определения специфической точки при анализе фенологического цикла отдельных видов растительности. Сравнительный анализ двух известных методов измерения индекса листовой площади – метода щелевой функции и метода оптических измерений – выявил возможность их совмещения для разработки единой методики, позволяющей определить ключевые показатели предложенной специфической точки в фенологическом цикле развития. На основе существующих исследований растительности вида Fagus sylvatica с использованием метода щелевой функции и оптических измерений была разработана методика для определения специфической точки перелома в фенологическом развитии отдельных типов деревьев. Предлагаемый комбинированный метод может найти применение в следующих областях: во-первых, по результатам решения первой задачи появляется возможность оценить коэффициент густоты кроны через коэффициент ослабления и наоборот в контексте оценки индекса листовой поверхности; во-вторых, по результатам решения второй задачи предлагается использовать методику определения специфической точки, в которой соблюдается заданный базовый критерий.

Ключевые слова: измерения., индекс густоты, индекс листовой площади, фенология, щелевая функция

Об авторах

Список литературы

1. Chen J., Black T. A. Defining leaf area index for non-flat leaves // Plant Cell Environ. 1992. Vol. 15. Pp. 421–429. https://doi.org/10.1111/j.1365
2. Koetz B., Baret F., Poilvé H., Hill J. Use of coupled canopy structure dynamic and radiative transfer models to estimate biophysical canopy characteristics // Remote Sens. Environ. 2005. Vol. 95. Issue 1. Pp. 115–124. https://doi.org/10.1016/j.rse.2004.11.017
3. Frampton W. J., Dash J., Watmough G., Milton E. J. Evaluating the capabilities of Sentinel-2 for quantitative estimation of biophysical variables in vegetation // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. 2013. Vol. 82. Pp. 83–92. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2013.04.007
4. Casas A., Riaño D., Ustin, S. L., Dennison P., Salas J. Estimation of water-related biochemical and biophysical vegetation properties using multitemporal airborne hyperspectral data and its comparison to MODIS spectral response // Remote Sens. Environ. 2014. Vol. 148. Pp. 28–41.
5. Chianucci F., Disperati L., Guzzi D., Bianchini D., Nardino V., Lastri C., Rindinella A., Corona P. Estimation of canopy attributes in beech forests using true colour digital images from a small fixed-wing UAV // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2016. Vol. 47. Pp. 60–68.
6. Roosjen P. P., Brede B., Suomalainen J. M., Bartholomeus H. M., Kooistra L., Clevers J. G. Improved estimation of leaf area index and leaf chlorophyll content of a potato crop using multi-angle spectral data – potential of unmanned aerial vehicle imagery // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2018. Vol. 66. Pp. 14–26.
7. Weiss M., Baret F., Smith G. J., Jonckheere I., Coppin P. Review of methods for in situ leaf area index (LAI) determination Part II. Estimation of LAI, errors and sampling. Agricultural and Forest Meteorology. 2004. Vol. 121. Pp. 37–53.
8. Brede B., Lauret N., Baret F., Gastellu-Etchegorry J., Verbesselt J. [et al.] Monitoring forest phenology and leaf area index with the autonomous, low-cost transmittance sensor PASTiS-57 // Remote sens. 2018. Vol. 10. Pp. 1032.
9. Leblanc S. G.; Chen J. M., Fernandes R., Deering D. W., Conley A. Methodology comparison for canopy structure parameters extraction from digital hemispherical photography in boreal forests. Agricultural and Forest Meteorology. 2005. Vol. 129. Pp. 187–207.
10. Breda N. J. Ground-based measurements of leaf area index a review of methods, instruments and current controversies. Journal of experimental botany. 2003. Vol. 54. Issue 392. Pp. 2403–2417.
11. Monsi M., Saeki T. Über den lichtfakor in den pflanzengesellschaften und seine Bedeutung für die Stoffproduktion // Japanese journal of botany. 14. Pp. 22–52.
12. Lang, A.; Xiang, Y. Estimation of leaf area index from transmission of direct sunlight in discontinuous canopies. // Agricultural and Forest Meteorology. 1986. Vol. 37. Pp. 229–243.