Формирование цифровой модели влажности почв на основе показателей рельефа местности и по материалам лесоустройства

  • С. К. Фарбер Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН – Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН https://orcid.org/0000-0002-1187-3013
  • Н. С. Кузьмик Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН – Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН https://orcid.org/0000-0003-4707-9011
Ключевые слова: влажность почв, рельеф местности, тип леса, класс бонитета, потенциальная продуктивность древостоев, картографирование влажности почв

Аннотация

Наглядность пространственного распределения влажности почв достигается посредством картографирования, которое наиболее просто осуществляется по данным цифровой модели. Информация о влажности почв хранится в поле атрибутивной таблицы слоя географической информационной системы, т. е. доступна для редактирования и последующего использования. Показано, что цифровую модель влажности можно получить посредством сопряженного анализа влажности почв с показателями рельефа (основа картографирования – цифровая модель рельефа) и ранжирования типов леса в порядке увеличения влажности почв (основа картографирования – векторный слой таксационных выделов). Результаты картографирования демонстрируются на примере 2 тестовых участков в горной и равнинной местностях. Картографирование влажности почв на основе данных цифровой модели рельефа выполнено для тестового участка, расположенного в Осевом Западно-Саянском округе горно-таежных лесов, где типы леса за счет пространственного сопряженного анализа распределены по показателям рельефа и ранжированы по влажности почв. Результат пространственного анализа цифровой модели рельефа – растр (цифровая модель влажности почв). Картографирование влажности почв по материалам лесоустройства выполнено для тестового участка, представляющего южно-таежные леса Приангарья. Здесь ранжирование влажности почв произведено на основе таксационных описаний выделов тестового участка. Из анализа исключены данные выделов, где произрастание древесных пород априори невозможно (заболоченные местоположения, реки и озера). В упрощенном виде ранжированный ряд влажности почв демонстрируется также относительно типа леса, как обобщенного качественного показателя лесорастительных условий. Вне зависимости от категории земель (насаждение, гарь, вырубка) каждый таксационный выдел получает дополнительный количественный показатель влажности почвы с последующей возможностью определения по уравнениям регрессии потенциальной продуктивности древесных пород. Установлено, что при наличии векторного слоя лесоустроительных данных картографирование влажности почв предпочтительнее производить на основе материалов лесоустройства. Показано, что существует зависимость продуктивности древостоев от влажности почв.

Для цитирования:  Фарбер С.К., Кузьмик Н.С. Формирование цифровой модели влажности почв на основе показателей рельефа местности и по материалам лесоустройства // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 4. С. 53–67. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-4-53-67

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

С. К. Фарбер, Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН – Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН

д-р с.-х. наук

Н. С. Кузьмик, Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН – Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН

канд. с.-х. наук; ResearcherID: V-6094-2019

Литература

Александров В.Д. Классификация растительности // Обзор принципов классификации и классификационных систем в разных геоботанических школах. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1969. 275 с. [Aleksandrova V.D. Vegetation Classification. An Overview of the Principles of Classifying and Classification Systems in Different Geobotanical Schools. Leningrad, Nauka Publ., 1969. 275 p.].

Берлянт А.М. Образ пространства: карта и информация. М.: Мысль, 1986. 240. [Berlyant A.M. Image of Space: Map and Information. Moscow, Mysl’ Publ., 1986. 240 p.].

Быков Ф.Л., Василенко Е.В., Гордин В.А., Тарасова Л.Л. Анализ влажности почвы по данным наземной сети и дистанционного спутникового зондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса: тез. докл. XIV Всерос. открытой конф., 14–18 ноября 2016 г. М.: ИКИ РАН, 2016. С. 334. [Bykov F.L., Vasilenko E.V., Gordin V.A., Tarasova L.L. Soil Moisture Analysis Based on Ground

Network and Remote Satellite Sensing Data. Current Problems in Remote Sensing of the Earth from Space: Abstracts of the 14th All-Russian Open Conference, November 14–18, 2016. Moscow, IKI RAS Publ., 2016, p. 334].

Власенко В.И. Структура и динамика лесной растительности заповедных территорий Алтае-Саянской горной страны. М.: МСОП, 2003. 484 с. [Vlasenko V.I. Structure and Dynamics of Forest Vegetation in Protected Areas of the Altai-Sayan Mountain Country. Moscow, IUCN Publ., 2003. 484 p.].

Зайцев Б.Д. Почвоведение. М.: Лесн. пром-сть, 1965. 369 с. [Zaytsev B.D. Soil Science. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1965. 369 p.].

Зеликов В.Д. Из опыта работ по картированию лесных почв // Лесн. хоз-во. 1962. № 9. С. 47–50. [Zelikov V.D. By Mapping Experience of Forest Soils. Lesnoye khozyaystvo, 1962, no. 9, pp. 47–50].

Зеликов В.Д. Имитационные модели лесных почв. М.: МЛТИ, 1991. 76 с. [Zelikov V.D. Forest Soil Simulation Models. Moscow, MLTI Publ., 1991. 76 p.]

Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе. М.: Изд-во МГУ, 1977. 312 с. [Karpachevskiy L.O. Mixed Character of Soil Cover in Forest Biogeocenosis. Moscow, MGU Publ., 1977. 312 p.].

Мамаева М.А. Определение запасов влаги в почве дистанционными методами зондирования: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. СПб., 2004. 23 с. [Mamaeva M.A. Determination of Soil Moisture Reserves by Remote Sensing Techniques: Cand. Phys. Math. Sci. Diss. Abs. Saint Petersburg, 2004. 23 p.].

Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Наука о растительности (история и современное состояние основных концепций). Уфа: Гилем, 1998. 413 с. [Mirkin B.M., Naumova L.G. Vegetation Science (History and Current State of Basic Concepts). Ufa, Gilem Publ., 1998. 413 p.].

Поликарпов Н.П., Чебакова Н.М., Назимова Д.И. Климат и горные леса Южной Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1986. 225 с. [Polikarpov N.P., Chebakova N.M., Nazimova D.I. Climate and Mountain Forests of Southern Siberia. Novosibirsk, Nauka Publ., 1986. 225 p.].

Работнов Т.А. Фитоценология. 2-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1983. 296 с. [Rabotnov T.A. Phytocoenology. Moscow, MGU Publ., 1983. 296 p.].

Раменский Л.Г. Избранные работы: Проблемы и методы изучения растительного покрова. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1971. 334 с. [Ramenskiy L.G. Selected Papers: Problems and Methods of Vegetation Cover Study. Leningrad, Nauka Publ., 1971. 334 p.].

Седельников В.П., Лапшина Е.И., Королюк А.Ю., Валуцкий В.И., Ермаков Н.Б., Ершова Э.А., Макунина Н.И., Мальцева Т.В. Среднемасштабное картирование растительности гор Южной Сибири // Сиб. экол. журн. 2005. № 6. С. 939–953. [Sedel’nikov V.P., Lapshina E.I., Korolyuk A.Yu., Valutskiy V.I., Ermakov N.B., Ershova E.A., Makunina N.I., Mal’tseva T.V. Middle-Scale Vegetation Mapping in the Mountains of Southern Siberia. Sibirskiy Ekologicheskiy Zhurnal [Siberian Journal of Forest Science], 2005, no. 6, pp. 939–953].

Смагин В.Н., Ильинская С.А., Назимова Д.И., Новосельцева И.Ф., Чередникова Ю.С. Типы лесов гор Южной Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1980. 334 с. [Smagin V.N., Il’inskaya S.A., Nazimova D.I., Novosel’tseva I.F., Cherednikova Yu.S. Forest Types of the Mountains of Southern Siberia. Novosibirsk, Nauka Publ., 1980. 334 p.].

Фарбер С.К. Лесные измерения по среднемасштабным аэроснимкам. Красноярск: Изд-во СО РАН, 1997. 106 с. [Farber S.K. Forest Measurements by MediumScale Aerial Images. Krasnoyarsk, SO RAN Publ., 1997. 106 p.].

Фарбер С.К., Кузьмик Н.С., Кошкарова В.Л. Создание цифровой модели влажности почв (на примере лесных земель гор Южной Сибири) // Экономическое развитие Сибири и Дальнего Востока. Экономика природопользования, землеустройство, лесоустройство, управление недвижимостью: сб. материалов XIII Междунар. науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2017», 17–21 апреля 2017 г., Новосибирск. В 2 т., т. 2. Новосибирск: СГУГиТ, 2017. С. 204–207. [Farber S.K., Kuzmik N.S., Koshkarova V.L. Development of the Digital Model of Soil Humidity (On the Example of Forest Lands of the Mountains of South Siberia). The XIII International Exhibition and Scientific Congress “Interexpo GEO-Siberia-2017”, Novosibirsk, April 17–21, 2017: Proceedings of the International Science Conference “Economic Development of Siberia and the Far East. Environmental Economics, Land Management, Forest Management and Real Estate Management”. In 2 vol. Vol. 2. Novosibirsk, SSUGT Publ., 2017, pp. 204–207].

Фарбер С.К., Кузьмик Н.С., Кошкарова В.Л. Создание цифровой модели тепла (на примере лесных земель гор Южной Сибири) // Экономическое развитие Сибири и Дальнего Востока. Экономика природопользования, землеустройство, лесоустройство, управление недвижимостью: сб. материалов XIII Междунар. науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2017», 17–21 апреля 2017 г., Новосибирск. В 2 т., т. 2. Новосибирск: СГУГиТ, 2017. С. 250–253. [Farber S.K., Kuzmik N.S., Koshkarova V.L. Development of the Digital Model of Heat (On the Example of Forest Lands of the Mountains of South Siberia). The XIII International Exhibition and Scientific Congress “Interexpo GEO-Siberia-2017”, Novosibirsk, April 17–21, 2017: Proceedings of the International Science Conference “Economic Development of Siberia and the Far East. Environmental Economics, Land Management, Forest Management and Real Estate Management”. In 2 vol. Vol. 2. Novosibirsk, SSUGT Publ., 2017, pp. 250–253].

Фарбер С.К., Кузьмик Н.С., Мурзакматов Р.Т., Федотова Е.В. Сопряженность элементов рельефа местности с типами лесов (на примере Каахемского лесорастительного округа) // Экосистемы Центральной Азии: исследования, сохранение, рациональное использование: материалы XI Убсунурского междунар. симп., 3–8 июля 2012 г., Кызыл. Кызыл: РИО Тувинск. гос. ун-та, 2012. С. 425–429. [Farber S.K., Kuzmik N.S., Murzakmatov R.T., Fedotova E.V. Association of Terrain Elements with Forest Types (Case Study of the Kaakhem Forest Site District). Ecosystems of Central Asia: Research, Conservation and Rational Use. Proceedings of the 11th Ubsunur International Symposium, Kyzyl, July 3–8, 2012. Kyzyl, RIO TuvSU Publ., 2012, pp. 425–429].

Шкляев В.А., Шкляева Л.С., Мандыт Д.К. Особенности пространственного и сезонного изменения температуры воздуха в Республике Тыва // Геогр. вестн. 2010. № 1(12). С. 68–77. [Shklyaev V.A., Shklyaeva L.S., Mandyt D.K. Features of Extensional and Seasonal Change of Temperature of Air at Republic Tyva. Geograficheskiy vestnik [Geographical Bulletin], 2010, no. 1(12), pp. 68–77].

Aly Z., Bonn F.J., Magagi R. Analysis of the Backscattering Coefficient of Salt-Affected Soils Using Modeling and RADARSAT-1 SAR Data. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2007, vol. 45, iss. 2, pp. 332–341. DOI: 10.1109/TGRS.2006.887163

Behrens T., Zhu A.-X., Schmidt K., Scholten T. Multi-Scale Digital Terrain Analysis and Feature Selection for Digital Soil Mapping. Geoderma, 2010, vol. 155, iss. 3-4, pp. 175–185. DOI: 10.1016/j.geoderma.2009.07.010

Brungard C.W., Boettinger J.L., Duniway M.C., Wills S.A., Edwards Jr. T.C. Machine Learning for Predicting Soil Classes in Three Semi-Arid Landscapes. Geoderma, 2015, vol. 239-240, pp. 68–83. DOI: 10.1016/j.geoderma.2014.09.019

Bui E.N. Soil Survey as a Knowledge System. Geoderma, 2003, vol. 120, iss. 1-2, pp. 17–26. DOI: 10.1016/j.geoderma.2003.07.006

Donatelli M., Stöckle C., Costantini E. A., Nelson R. SOILR: A Model to Estimate Soil Moisture and Temperature Regimes. Proceedings of the ISSS Congress. Montpellier, France, 1998.

Ecology of Hierarchical Landscapes: From Theory to Application. Ed. by J. Chen, S.C. Saunders, K.D. Brosofske, T.R. Crow. New York, Nova Science Publishers, 2006. 311 p.

Florinsky I.V. Digital Terrain Analysis in Soil Science and Geology. Amsterdam, Academic Press, 2012. 432 p. DOI: 10.1016/C2010-0-65718-X

Gooley L., Huang J., Pagé D., Triantafilis J. Digital Soil Mapping of Available Water Content Using Proximal and Remotely Sensed Data. Soil Use and Management, 2014, vol. 30, iss. 1, pp. 139–151. DOI: 10.1111/sum.12094

Grunwald S. Multi-Criteria Characterization of Recent Digital Soil Mapping and Modeling Approaches. Geoderma, 2009, vol. 152, iss. 3-4, pp. 195–207. DOI: 10.1016/j.geoderma.2009.06.003

Grunwald S., Thompson J.A., Boettinger J.L. Digital Soil Mapping and Modeling at Continental Scales: Finding Solutions for Global Issues. Soil Science Society of America Journal, 2011, vol. 75, iss. 4, pp. 1201–1213. DOI: 10.2136/sssaj2011.0025

Karwel A.K., Ewiak I. Estimation of the Accuracy of the SRTM Terrain Model on the Area of Poland. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Beijing, 2008, vol. XXXVII, part B7, pp. 169–172.

Lagacherie P., McBratney A.B. Chapter 1 Spatial Soil Information Systems and Spatial Soil Inference Systems: Perspectives for Digital Soil Mapping. Developments in Soil Science. 2006, vol. 31, pp. 3–22. DOI: 10.1016/S0166-2481(06)31001-X

Lefsky M.A., Turner D.P., Guzy M., Cohen W.B. Combining Lidar Estimates of Aboveground Biomass and Landsat Estimates of Stand Age for Spatially Extensive Validation of Modeled Forest Productivity. Remote Sensing of Environment, 2005, vol. 95, iss. 4, pp. 549–558. DOI: 10.1016/j.rse.2004.12.022

McBratney A.B., Mendonça Santos M.L., Minasny B. On Digital Soil Mapping. Geoderma, 2003, vol. 117, iss. 1-2, pp. 3–52. DOI: 10.1016/S0016-7061(03)00223-4

Patterns and Processes in Forest Landscapes. Ed. by R. Lafortezza, J. Chen, G. Sanesi, Th.R. Crow. Netherlands, Springer, 2008. 425 p. DOI: 10.1007/978-1-4020-8504-8

Rennie P.J. Methods of Assessing Site Capacity. The Commonwealth Forestry Review, 1963, vol. 42, no. 4(114), pp. 306–317.

Terrain Analysis: Principles and Applications. Ed. by J.P. Wilson, J.C. Gallant. John Wiley & Sons, 2000. 520 p.

Опубликован
2020-08-20
Как цитировать
Фарбер, С., и Н. Кузьмик. Формирование цифровой модели влажности почв на основе показателей рельефа местности и по материалам лесоустройства. Лесной журнал, вып. 4, Aug. 2020, сс. 53-67, doi:10.37482/0536-1036-2020-4-53-67.
Раздел
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО