Карта растительного покрова о. Кунашир, полученная с помощью метода машинного обучения по снимкам высокого разрешения
Authors:   Ботанический сад-институт ДВО РАН, Петренко Татьяна Яковлевна , Кислов Дмитрий Евгеньевич ,   Ботанический сад-институт ДВО РАН, Корзников Кирилл Александрович ,   Ботанический сад-институт ДВО РАН
Published: July 2022

Остров Кунашир входит в состав южных Курильских островов, и его растительный покров характеризуется большим разнообразием. Несмотря на небольшую площадь острова (1490 км2) здесь представлены все пояса лесной растительности, характерные для юга Дальнего Востока, и различные нелесные сообщества. При этом, детальной карты растительного покрова острова в настоящее время нет. В связи с этим, на основе спутниковых снимков, полученных с аппаратов Sentinel-2A/B (level 2A), мы создали карту актуального растительного покрова о. Кунашир с импользованием машинных методов обучения. Для классификации пикселей мы использовали все спектральные каналы доступные в разрешении 20 м/пиксел, а также индексы NDVI, NDWI и BSI. Классификация выполнена при помощи алгоритма обучения по прецедентам RandomForest, с неограниченной глубиной и числом решающих деревьев равным 500, реализованного в пакете SciKit-learn языка Python. Классификация была выполнена в два этапа, в результате было получено 11 классов. На первом этапе было выделено 10 классов: темнохвойные, смешанные, мелколиственные, широколиственные леса, леса из Quercus crispula, редколесья из Picea glehnii, заросли Sasa kurilensis, болота, нелесная растительность и территории, не покрытые растительностью (луга, скалы, пески, молодые вулканические отложения, урбанизированные территории), усохшие древостои и водные объекты. На втором этапе класс темнохвойные леса был разделен на класс собственно темнохвойные леса и заросли Pinus pumila. Матрицы ошибок показали высокую точность классификации для всех классов. Наибольшую площадь на о. Кунашир занимаю мелколиственные леса – 32%. Они представлены березовыми лесами, которые произрастают в основном в северо-восточной части острова, и долинными лесами (ивняки и ольшаники). Треть острова покрыта темнохвойными лесами из Picea ajanensis и Abies sachalinensis, 9% занимают хвойно-широколиственные леса. Широколиственные леса покрывают всего 1.5% от всего острова, но являются весьма ценными сообществами с высоким видовым разнообразием, где произрастают такие виды как Kalopanax septemlobus, Magnolia obovata, Phellodendron sachalinense, Quercus dentata, Q. crispula и др. Южная часть Кунашира по составу растительность резко отличается от остальной части острова и в основном представлена зарослями курильского бамбука и лесами из Q. crispula. Наиболее редким сообществом являются редколесья из P. glehnii, которые занимают всего 0.5% от всей площади и встречаются на заболоченных участках и сольфатарных полях. В результате повышенной активности тропических циклонов довольно большую часть занимаю усохшие древостои (почти 3 тыс. га). В эту группу были отнесены масштабные ветровалы, вызванные главным образом мощным циклоном осенью 2014 года, и произошедшие в результате вспышки жуков короеда-типографа (Ips typographus). В основном такие нарушения наблюдаются на участках темнохвойных лесов, а короед повреждает деревья P. ajanensis.