Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Программы и алгоритмы для обработки данных дистанционного зондирования: ERDAS, ENVI и другие.
Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2748
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 41
Ваше звание: /

Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение Natalia Novoselova » 22 янв 2018, 20:51

MODIS дает следующие параметры, связанные с биопродуктивностью:
https://lpdaac.usgs.gov/dataset_discove ... ucts_table

NDVI, EVI (вегетационные индексы)
LAI (Leaf Area Index)
FPAR (Fractional Photosynthetically Active Radiation)
GPP (Gross Primary Productivity)


Можно ли эти параметры однозначно связать с биомассой (весом растительной массы на единицу поверхности)?
Можно ли эти параметры однозначно связать со степенью нарушенности (деградации) лесной экосистемы? (т.е. степень ее отклонения от ненарушенного состояния).

Простой пример. Когда коренной лес вырубают и после новый лес вырастает на месте вырубки, он представляет собой нарушенное сообщество в котором биомасса меньше, чем ненарушенном лесе. Часто он таким и остается, превращаясь в деградированное (по сравнению с коренным лесом) сообщество.

Я ищу научные статьи, в которых хотя бы один из этих параметров анализировался бы в таком контексте.

Самый распространенный из них - NDVI. Про NDVI прямо в теории этого индекса указано какому значению индекса какое растительное сообщество соответсвует.. Но теории мало. Описаны ли эти выводы в научных статьях?

ericsson
Гуру
Сообщения: 3250
Зарегистрирован: 27 июл 2009, 19:26
Репутация: 706
Ваше звание: Вредитель полей

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение ericsson » 22 янв 2018, 23:27

Вопрос из области веры в магию данных дистанционного зондирования.

Попробуйте подумать и ответить самостоятельно: если положить несколько зеленых листьев один на другой, так, что тот лист, что сверху - больше тех, что снизу, сможете ли вы выяснить, сколько именно слоев листьев находится под верхним, глядя на него точно сверху (не подглядывая сбоку)?

Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2748
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 41
Ваше звание: /

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение Natalia Novoselova » 23 янв 2018, 00:05

ericsson писал(а):
22 янв 2018, 23:27
Попробуйте подумать и ответить самостоятельно: если положить несколько зеленых листьев один на другой, так, что тот лист, что сверху - больше тех, что снизу, сможете ли вы выяснить, сколько именно слоев листьев находится под верхним, глядя на него точно сверху (не подглядывая сбоку)
А вы попробуйте ответить на вопрос - зачем листьям прятаться один за другой? Это вопрос из 4 класса школы, тогда проходят фотосинтез... :D

Лист так устроен, что ему нужен свет. Поэтому каждый лист на дереве имеет открытый источник света (не загораживется полностью другими листьями). Вот так эти параметры и работают.
Также они оценивают не каждое дерево, а число деревьев. В деградированном лесу - деревья разрежены, в ненарушенном - сомкнутый покров. И даже если параметры не 100% листвы учтут, а только 98%, роли это не сыграет. То, что все эти параметры прямо коррелируют с биомассой - у меня сомнений нет. Я и сама, помните, проводила пробный проект в Атлантических лесах на практике, где изучала NDVI и температуру поверхности. Корреляция была с расстоянием от дороги (т.е. степенью деградации леса).

Но я ищу публикации, где подобные выводы даются. А лучше - где дается прямо связь с уровнем деградации леса.

ericsson
Гуру
Сообщения: 3250
Зарегистрирован: 27 июл 2009, 19:26
Репутация: 706
Ваше звание: Вредитель полей

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение ericsson » 23 янв 2018, 00:54

То есть вы прямым текстом утверждаете, что объем зеленой массы на единицу площади всегда, с одним и тем же коэффициентом, прямо пропорционален площади зеленой массы, видимой в направлении в надир или близком к нему?
А понятие ярусности леса вы этим полностью отрицаете. Так и запишем.

Изображение

Нет, однозначно мне нужно написать вашему научному руководителю.

Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2748
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 41
Ваше звание: /

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение Natalia Novoselova » 23 янв 2018, 02:05

ericsson писал(а):
23 янв 2018, 00:54
А понятие ярусности леса вы этим полностью отрицаете.
ericsson - любой растительности нужен таки свет. И это значит выход к небесному своду. Вы замечали, что в плотном широколиственом лесу (где прямой свет не проходит) - порой, нет совсем травяного покрова или он очень разрежен, редуцированный кустарниковый ярус, мало подроста? Если не замечали то поверьте мне - так оно и есть. :)

А в разреженном лесу - есть густой травяной и кустарниковый ярус, много подроста.
Поэтому да. Корреялция между массой растительного покрова и площадью видимой растительности есть. Но NDVI - это же и эмпирический индекс. Очень много публикаций, где NDVI прямо используют для анализа деградации леса.

NDVI отражает не только саму массу растений, но и ее тип. :roll:

В общем, именно по этому вопросу я и хочу продвинуться в понимании - по литературе и в своей работе!

Чтобы не быть голословной -

NDVI as indicator of degradation
http://www.fao.org/docrep/015/i2560e/i2560e07.pdf

Но меня интересует не только NDVI, но и также EVI, FPAR, LAI, GPP Day surface temperature.


Я нашла устойчивую высокую корреляцию между всеми этими параметрами. По своим данным. Это значит, что если NDVI индикатор vegetation health or biomass , то и другие параметры. Но хорошо бы найти статьи, где что-то близкое изучалось, чтобы не совсем вслепую идти.

Аватара пользователя
nadiopt
Гуру
Сообщения: 4669
Зарегистрирован: 29 янв 2009, 13:27
Статьи: 4
Репутация: 447
Ваше звание: хрюкало
Откуда: Москва-Питер
Контактная информация:

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение nadiopt » 23 янв 2018, 07:52

"Когда коренной лес вырубают и после новый лес вырастает на месте вырубки, он представляет собой нарушенное сообщество в котором биомасса меньше, чем ненарушенном лесе. "
Really? Зачастую коренные леса как раз довольно разреженные, и биомасса в них может быть меньше, чем в выросшем на этом месте каком-нибудь перегущенном лиственном лесу. Это смотря что за леса и где они растут

насчет ярусности - а как же хвойные (ель, пихта) под пологом лиственных?
ин гроссен фамилен нихт клювен клац клац

Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2748
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 41
Ваше звание: /

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение Natalia Novoselova » 23 янв 2018, 14:27

nadiopt писал(а):
23 янв 2018, 07:52
"Когда коренной лес вырубают и после новый лес вырастает на месте вырубки, он представляет собой нарушенное сообщество в котором биомасса меньше, чем ненарушенном лесе. "
Really? Зачастую коренные леса как раз довольно разреженные, и биомасса в них может быть меньше, чем в выросшем на этом месте каком-нибудь перегущенном лиственном лесу. Это смотря что за леса и где они растут
Конечо, нельзя с одной меркой подходить ко всем лесам на планете. У каждого биома своя специфика. Надо изучать. В общем случае логика должна быть такова: параметры значений (NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP surface temperature) нужно полагать "идеальными" в эталонной ненарушенной экосистеме. А все остальное - смотреть по отклонению от эталона. Наверное, будут биомы, где будет обратная ситуация, и повышение этих параметров будет означать нарушенность и деградацию.

насчет ярусности - а как же хвойные (ель, пихта) под пологом лиственных?
А что с ней не так? Точно также. Нет света для растения - и травка не вырастет. Если есть хвойный ярус, значит, лиственный ярус создает прогалы в покрытии и света им достаточно.

Конечно, растения используют и рассеянный свет (лианы, мох например). То есть по проекции их как бы не увидишь. Но никто и не говорит, что эти параметры оценивают все с точностью до 100%. Тем не менее, параметры ДЗЗ используют именно как индикаторы состояния растительного покрова. Это целое направление науки! Там десятки индексов, масса статей на эту тему. Тем и занимаются, что разрабатывают индексы, изучают, каким образом и что именно можно выявить через эти индексы. NDVI просто самый популярный и простой, его чаще всего используют. А вот температуру почему-то не используют. Хотя дневная температура самым прямым образом коррелярует с состоянием лесной экосистемы (для тропиков это прям очень четко).

Я вот и хочу собрать все в цельную картину, чтобы сделать простую методику для возможности быстрой оценки состояния тропического леса. Тут детали до листика не важны. Важно общие тренды показать - стало хуже, стабильно или лучше, географию и масштабы изменений.

ericsson
Гуру
Сообщения: 3250
Зарегистрирован: 27 июл 2009, 19:26
Репутация: 706
Ваше звание: Вредитель полей

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение ericsson » 24 янв 2018, 00:01

Какая ерунда (не сюрприз, в общем).
Кроны, даже сплошные, далеко не всегда являются полностью непрозрачными, точнее - наоборот, они непрозрачны только в отдельных случаях. Даже под сплошные кроны что-то попадает (и я привел фото выше как именно такой пример, это лес, сформированный деревьями Acer macrophyllum), а в некоторых случаях - дофига попадает, так что хватает еще двум полноценным ярусам, сравнимым по зеленой массе с верхним. Так что для вполне определенных экосистем, коэффицент пропорции между видимым в ДДЗ отражением от верхнего слоя листвы и количеством биомассы будет во много раз больше, чем для других, где количество света под кронами минимально. Прозрачность крон для солнечного света по одним только ДДЗ определить можно, но не всегда (нужно, как минимум, использовать более детальные продукты landcover).

Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2748
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 41
Ваше звание: /

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение Natalia Novoselova » 25 янв 2018, 21:30

ericsson писал(а):
22 янв 2018, 23:27
Попробуйте подумать и ответить самостоятельно: если положить несколько зеленых листьев один на другой, так, что тот лист, что сверху - больше тех, что снизу, сможете ли вы выяснить, сколько именно слоев листьев находится под верхним, глядя на него точно сверх
MODIS похоже, примерно это и делает, когда выдает параметр LAI?
Leaf area index (LAI) is a dimensionless quantity that characterizes plant canopies. It is defined as the one-sided green leaf area per unit ground surface area (LAI = leaf area / ground area, m2 / m2) in broadleaf canopies.
LAI ranges from 0 (bare ground) to over 10 (dense conifer forests).
То есть продукт MODIS LAI способен показать перекрытие площади листьев в 10 раз? :roll:

Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2748
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 41
Ваше звание: /

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение Natalia Novoselova » 26 янв 2018, 08:29

ericsson писал(а):
22 янв 2018, 23:27
Вопрос из области веры в магию данных дистанционного зондирования.
К вопросу о могуществе ДЗЗ и использования NDVI и других связанных индексов для индицации деградации растительности и других связанных процессов (опустынивания, засоления и пр).
Какую оценку вы дадите вот этому отчету?

The use of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) to assess land degradation at multiple scales: a review of the current status, future trends, and practical considerations
http://www.stapgef.org/sites/default/fi ... et-al..pdf

Да, ericsson, интересно ваше мнение об этой публикации, как сводке методов и примеров приложений.

5Nap
Участник
Сообщения: 82
Зарегистрирован: 21 ноя 2010, 17:36
Репутация: 30

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение 5Nap » 26 янв 2018, 09:08

Natalia Novoselova писал(а):
25 янв 2018, 21:30
ranges from 0 (bare ground) to over 10 (dense conifer forests).
это относительный показатель.
"показатель плотности населения варьирует от 0 (нет людей) до 10 (дофига людей)" - можем ли мы сделать из этого вывод о половозрастном составе населения?

ericsson
Гуру
Сообщения: 3250
Зарегистрирован: 27 июл 2009, 19:26
Репутация: 706
Ваше звание: Вредитель полей

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение ericsson » 26 янв 2018, 11:59

Natalia Novoselova писал(а):
26 янв 2018, 08:29
Да, ericsson, интересно ваше мнение об этой публикации, как сводке методов и примеров приложений.
Нормальная работа, только вы её, совершенно очевидно, неверно интерпретируете, как и сам принцип NDVI и прочих индексов.
Там в самом начале есть важные слова:
The use of continuous time series of global NDVI data,
Жирным выделено то, что необходимо для анализа протяженного во времени процесса деградации экосистем. Потому что сравнивать нужно не соседние пиксели, о которых вы кроме значения всяких индексов ничего не знаете, а, по крайней мере, прошлое и настоящее состояние одних и тех же пикселов. Стало хуже - деградация есть, стало лучше или осталось, как было - наоборот. А не как вы себе придумали: "вот тут сегодня - число меньше пяти, значит - деградация".
Вы можете сколько угодно размахивать чужими работами, но сами вы их смысл, зачастую, не понимаете совершенно, а потому это не научная деятельность, а карго-культ и мифология.

Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2748
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 41
Ваше звание: /

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение Natalia Novoselova » 26 янв 2018, 15:13

5Nap писал(а):
26 янв 2018, 09:08
это относительный показатель.
"показатель плотности населения варьирует от 0 (нет людей) до 10 (дофига людей)" - можем ли мы сделать из этого вывод о половозрастном составе населения?
Какой же это относительный показатель? Когда LAI - это ДОЛЯ площади листовой поверхности к площади земной поверхности.
Leaf area index (LAI) is a dimensionless quantity that characterizes plant canopies. It is defined as the one-sided green leaf area per unit ground surface area (LAI = leaf area / ground area, m2 / m2)
Как я понимаю, если LAI = 1, то это отношение = 1:1. То есть листья полностью закрывают обзор к небу (если смотреть с земли). Или их проекция на единицу земной поверхности равна площади это поверхности.

А если LAI > 1 .. = 2...7 ( как это и есть в продуктах MODIS), то что это значит? Что индекс показывает, что листья в 2...7 слоем перекрывают обзор к небу? То есть в целом, что этот инекст может показать перекрытие до 10 раз.

Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2748
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 41
Ваше звание: /

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение Natalia Novoselova » 26 янв 2018, 15:21

ericsson писал(а):
26 янв 2018, 11:59
Потому что сравнивать нужно не соседние пиксели, о которых вы кроме значения всяких индексов ничего не знаете, а, по крайней мере, прошлое и настоящее состояние одних и тех же пикселов. Стало хуже - деградация есть, стало лучше или осталось, как было - наоборот. А не как вы себе придумали: "вот тут сегодня - число меньше пяти, значит - деградация".
Что-то не припомню, чтобы где-то я здесь говорила, что именно я придумала... :roll:

Но, если вам интересно, то вот что:
Сравнивать уровень деградации я хочу двумя способами:
1. Сравнить индексы по данным за 2003 г и 2017 г. То есть оценить тот самый временной тренд. Стало больше, меньше, или стабильно.

2. Сравнить значение в 2017 (и в 2003) с эталоном, а им считать значения индексов в наилучших по vegetation health фрагментах лесов.
Хотя и без промеров ясно, что NDVI> 0.8 - здоровый тропический лес, NDVI<0.5-0.6 - никакой уже нафиг не тропический лес... Даже это показать в статье - уже реально новая информация по Атлантчиеским лесам. Этого НИКТО не делал.

Поскольку от заявленных оставшихся 11% Атлантических лесов остается - .... очень мало того, что еще сохраняет свойства этого биома. Но это то, что вот надо всеми силами спасать. Навскидку - не больше 1-2% . :shock:

Остальное, что сильно деградированное, тоже надо беречь. Но понимать, что ЭТО уже никакие не Атлантические леса. :?


То есть в целом, у вас нет методических придирок к отчету по ссылке? Я полагаю его взять путеводителем. Там офигенно много всего дается, с чего можно грести дальше.

ericsson
Гуру
Сообщения: 3250
Зарегистрирован: 27 июл 2009, 19:26
Репутация: 706
Ваше звание: Вредитель полей

Re: Вопрос о связи между NDVI, EVI, LAI, FPAR, GPP с биомассой..>>.. со степенью деградации леса

Сообщение ericsson » 26 янв 2018, 22:01

1 -нормально, 2 - фантастика и карго-культ. Если вы думаете, что вы можете что-то открыть в этой области - вы ошибаетесь.

Ответить

Вернуться в «Обработка ДДЗ»