| |
 Лаборатории
ЛАБОРАТОРИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАТИКИ
Лаборатория основана в 1994 г.
Заведующий лабораторией: д.т.н., профессор Шевырногов А.П.
Сотрудники лаборатории:
Приборы и оборудование
Беспилотные летательные аппараты Phantom 4 Pro+, Matrice 210 RTK, Matrice 600.
Навесная аппаратура для беспилотных летательных аппаратов: Температурная камера Zenmuse XT2, Камера для фото и видео съемки Zenmse X5S, гиперспектральный прибор Cubert s185.
Наземный спектрорадиометр Spectral Evolution PSR – 1100.
Аппаратура Ocean Optics FLAME-T-VIS-NIR-ES, FLAME STS-VIS с набором линз 84-UV-25,COL-UV-30,74-UV.
Серверное оборудование для обработки данных.
Портативный прибор Pro Chek GS3 sensor для определения физических параметров почв (температура, влажность, степень засоления). (Decagon devices, USA).
Лабораторные весы ВК-150.1 (max 150 г., точность 0,005 г.) (Масса-К, Россия).
Настольные весы МК-3.2-А11 (max 3 кг., точность 0,5/1 г.) (Масса-К, Россия).
Основные направления НИР (2013-2019) г.
Разработка методов оценки пространственного распределения чистой первичной продукции растительности и радиационной температуры поверхности для юга Красноярского края и Хакасии.
Получение сезонных и среднегодовых значений температуры и влажности земной поверхности по спутниковым данным и анализ их динамики для оценки потоков углерода в результате почвенного дыхания в выделенных регионах и биосфере в целом.
Изучение динамики пространственного распределения радиационной температуры и влажности почвы на северных территориях.
Разработка метода выделения квазистационарных природных зон суши на основе многолетней спутниковой информации по динамике растительности в глобальном масштабе. Границы между этими зонами определяются по значительному увеличению пространственно-временной дисперсии.
Статистический анализ спутниковых данных по NDVI тундровой растительности, поверхностной температуре и влажности.
Статистический анализ закономерностей климатических и биосферных глобальных параметров (поверхностные и тропосферные температуры, осадки, NDVI).
Выделение областей в глобальном масштабе с максимальной и минимальной изменчивостью тренда климатических и экологических параметров и оценка скоррелированности этих параметров в выделенных областях.
Контроль состояния земель сельскохозяйственного назначения (залежей) и полей под паром по наземным спектрометрическим и спутниковым данным.
Оценка урожайности зерновых культур в зависимости от степени обработки почвы по наземным спектрометрическим и спутниковым данным.
Оценка засоренности посевов зерновых культур по наземным спектрометрическим и спутниковым данным высокого пространственного разрешения.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Проведено изучение пространственного распределения нелинейных трендов чистой первичной продукции (ЧПП) растительности, полученных различными методами на основе данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Пространственное распределение трендов выявило зоны уменьшения, роста и стабильного поведения ЧПП на исследуемой территории. Можно сделать вывод, что на большей части исследованной территории значения ЧПП остаются достаточно стабильными за рассмотренный период 2000–2012 гг. Снижение значений ЧПП на данной территории произошло на равнинах и на территории предгорий Западного Саяна. Эти площади представляют собой либо сельхозугодия, либо лесостепь на равнинных территориях до 300 м. Положительная динамика ЧПП за рассмотренный период времени наблюдается только на территории горных лесов Западного Саяна, занятой хвойными видами деревьев на высотах 600–1200 м.
Используя метод скользящего окна дисперсии (по пространству и времени) выявлены квазистационарные зоны на основе спутниковых данных NDVI декомпозированных методом STL, результаты показали ярко выраженную неоднородность дисперсий нелинейных трендов выбранных участков земной поверхности, соответствующих различным природным комплексам. Различные масштабы временного и пространственного окна выделяют различные особенности наземной растительности.
Проведен анализ фенологической изменчивости pаcтительноcти юга Кpаcнояpcкого кpая и pеcпублики Xакаcии в течение периодов вегетации 2003 и 2006 г. Выявлены отличительные оcобенноcти фазовых поpтpетов агpофитоценозов и дpевеcной pаcтительноcти в пpоcтpанcтве (T температура, NDVI). Установлено, что изучение фазовых поpтpетов pаcтительноcти позволяет повыcить инфоpмативноcть имеющиxcя данных NDVI и радиационной темпеpатуpы. Cтановитcя возможным определение границ фенологичеcкиx cоcтояний фитоценоза, облаcти пеpеxода из одного cоcтояния в дpугое. Pазpаботан алгоpитм pаcчета времени начала и окончания вегетационного периода на основе комплексного анализа отpажательныx и излучательныx xаpактеpиcтик pаcтительныx объектов.
С помощью метода STL были получены пространственно-распределенные нелинейные тренды точечных измерений чистой первичной продукции. Пространственное распределение трендов выявило зоны уменьшения, роста и стабильного поведения ЧПП за 2000-2017 г.
Пространственное распределение коэффициентов корреляции между рядами нелинейных трендов ЧПП и нелинейных трендов радиационной температуры позволяет выявить зоны с сильной зависимостью между динамикой температуры и ЧПП, как в положительном, так и в отрицательном направлении.
Проведены полевые измерения и сбор спутниковых данных для анализа динамики спектральных характеристик чистого пара и посева пшеницы на территории Красноярского НИИСХ ФИЦ КНЦ СО РАН вблизи п. Минино в течение вегетационного периода 2018 года. Выявлены отличительные свойства спектральной отражательной способности участков, занимаемых полями под паром, от полей, занятых посевами пшеницы, по наземным спектральным съемкам. На основе спутниковых данных Sentinel-2В по динамике NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) показана возможность идентификации чистого пара и точного контроля времени распашки полей под паром в течение вегетационного периода.
Выполнены площадные измерения спектров отражения посевов различного типа в различные периоды вегетационного сезона с помощью наземного спектрорадиометра Spectral Evolution PSR – 1100 и гиперспектральной камеры Cubert S185, борта беспилотного летательного DJI Matrice 600 с использованием системы D-RTK, для получения точности географической привязки в 1,5-2 см.
Получены и обработаны снимки с беспилотных летательных аппаратов на территории опытных полей ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ. В результате были построены цифровые модели местности на территории опытных полей ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ с помощью беспилотных летательных аппаратов (DJI Phantom 4 pro +, Matrice 210 RTK).
Проведены измерения пространственного распределения радиационной температуры с помощью беспилотных летательных аппаратов на территории опытных полей ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ. В результате получены температурные карты местности.
ЗАКОНЧЕННЫЕ РАЗРАБОТКИ, АВТОРСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА, ПАТЕНТЫ
Сотрудники лаборатории Ботвич И. Ю., Мальчиков Н. О., Емельянов Д. В. прошли курс обучения, по итогам которого им была присвоена квалификация "Оператор наземных средств управления Беспилотным летательным аппаратом". Свидетельства, Образовательное частное учреждение высшего образования "Международный Юридический Институт" 25 октября 2019 г.
Ботвич И. Ю. Расчет трендов временных рядов NDVI растительности по спутниковым данным. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. №2019664098. Дата регистрации 21 октября 2019.
Ботвич И. Ю. Программа для обработки данных Spectral Evolution PSR – 1100 F. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. №2018616736. Дата регистрации 6 июня 2018.
Ботвич И. Ю. Spring Onset – calculation by MODIS LST and NDVI. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. №2018664533. Дата регистрации 19 ноября 2018.
Картушинский А. В., Сашко Л. В., Шевырногов А. П. Исследование изменчивости климатических условий в приземном слое атмосферы. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. №2018660004. Дата регистрации 15 августа 2018.
Картушинский А. В. Численное моделирование вертикального распределения фитопланктона в водных экосистемах. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. №2018660005. Дата регистрации 15 августа 2018.
МЕЖДУНАРОДНЫЕ КОНТАКТЫ
Участие в 38-й сессии COSPAR, 2010, Germany (Сомова Л.А., Высоцкая Г.С., Пасько И.В., Печуркин Н.С. – 6 устных докладов).
Участие вo Втором Международном географическом симпозиуме"GEOMED 2010", 2 – 5 June, 2010, Kemer, Turkey (Слюсарь Н.А).
Участие в SPIE Remote Sensing, 19 - 22 September 2011, Prague, Czech Republic A remote sensing technique for the assessment of stable interannual dynamical patterns of vegetation (Chernetskiy M, Shevyrnogov A. P., Ovchinnikova N.F) и Quasistationary areas of surface chlorophyll concentration as an indicator of the hydrological structure of the ocean based on satellite data (Shevyrnogov A. P., Vysotskaya G.S).
Участие в 39th COSPAR Scientific Assembly India, Mysore, July 14-22, 2012 (Shevyrnogov A.P., Kartushinsky A.V).
Environment and Global Climate Change. Under the joint German-Russian Project «Central Siberian Laboratory on Global Climate Change – Sib-Lab». Красноярск, Сибирский Федеральный Университет,2012, (БотвичИ.Ю., ЛарькоА.А., ШевырноговА.П.).
The 4th International Conference “Impacts of Climate Change on Natural Resources” Ismailia, Egypt 6 -11 November 2009. (Печуркин Н.С., Сомова Л.А. – 2 устных доклада).
Участие в V Всероссийской конференции с международным участием "Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока", Красноярск, 23-26 мая 2011 г. (Слюсарь Н.А., Ботвич И.Ю.).
Interannual and intraseasonal dynamics of halophytic vegetation productivity of coastal zone of Lake Kurinka.Plant Biology Europe Congress EPSO/FESPB 2016, Czech Republic, Prague. June 26–30, 2016 (Kononova N.A.).
Участие в совещании по организации проекта Halo в Бременском университете Бремен, Германия, (Шевырногов А.П.).
Участие с докладом в международной конференции в СФУ по организации работ по международному проекту SibLab(Шевырногов А.П.).
Участие в совещании по организации проекта Halo в Институте космических исследований Берлинского университета (Berlin, Шевырногов А.П.).
The first International Conference of Asian Allelopathy Society.2009, Guangzhou, China (Письман Т.И. – 2 устных доклада).
ГРАНТЫ
Проекты, выполняемые в рамках программ фундаментальных исследований президиума РАН (2009-2011):
Подпрограмма № 23: Разнообразие и мониторинг лесных экосистем России; Направление исследований в рамках подпрограммы: Разработка методов мониторинга и оценки биоразнообразия лесов России на основе наземных обследований и спутниковой информации; Раздел в рамках направления исследований: Динамика биоразнообразия лесных экосистем под влиянием естественных и антропогенных факторов;
“Разработка методов космического мониторинга лесов Красноярского края с целью оценки динамики биоразнообразия под воздействием естественных и антропогенных факторов”.
Междисциплинарный интеграционный проект № 50 (2009-2011). Координатор проекта академик Ваганов Е.А.; чл.-к. РАН Федотов А.М., ИВТ СО РАН// Модели изменения биосферы на основе баланса углерода (по натурным и спутниковым данным и с учетом вклада бореальных экосистем).
Интеграционный проект № 74.2 (2018-2020 г.). Рук: Шевырногов А.П. // Теоретическое обоснование и методология оценки агроландшафтов на основе дистанционного зондирования Земли.
ККФН-РФФИ № 18-45-243007 мол_р_а (2018 – 2020) Руководитель — Ботвич И.Ю. // Оценка состояния лесной растительности заповедной территории Красноярского края по спутниковым данным
ККФН-РФФИ № 18-416-243002 мол_р_а (2018 – 2020) Руководитель — Ларько А.А. // Оценка состояния пастбищных и сенокосных земель на основе спутниковой и наземной спектрометрии
РФФИ № 16-37-00281 мол_а (2016-2017) Руководитель — Ботвич И.Ю. // Изучение фенологической изменчивости наземных экосистем Красноярского края на основе спутниковых данных
РФФИ № 16-34-00402 мол_а (2016 — 2017). Руководитель — Кононова Н.А. // Оценка современного состояния растительности прибрежной зоны солёного озера Куринка (Хакасия) как перспективного памятника природы республиканского значения
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ЛАБОРАТОРИИ ЗА 2015-2019 Г.
Shevyrnogov A. P., Yakovlev A. V., Popov V. P., Larko A.A. and Valov M.V. Satellite Monitoring System for the Krasnoyarsk Territory Area Based on Small Satellites Use // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2015. Том 8, № 3. P. 331–345.
Pisman T. I., Botvich I. Yu., Sidko A. F. Assessment of Agroecosystem Productivity Based on Satellite Data and a Mathematical Model // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2015.Том 8, № 1. P. 133-140.
Pisman T. I., Botvich I. Yu., Sidko A. F. Evaluation of the Seasonal Dynamics of Crop Yield in Agrocenoses on the Basis of Satellite Data and Mathematical Models // Biology Bulletin. 2015. Vol. 42, No. 6. pp. 589–594.
Ларько А. А., Иванова Ю. Д., Шевырногов А. П. Нелинейные тренды чистой первичной продукции растительности юга Красноярского края по спутниковым данным: методы и подходы // Фундаментальные исследования. 2015. № 3. С. 106-110.
Sidko A. F., Pisman T. I., Botvich I. Yu., Shevyrnogov A. P. Relationships Between Chlorophyll Potential of Wheat Crops and Leaf Area Index of the Plants Based on Reflectance Spectra Obtained by Ground-Based Remote Measurements // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2015. Vol. 8, No. 8. P. 1096–1102.
Картушинский А. В., Кукоба Н.А. Градиентные поля поверхности Земли по спутниковым данным // Вестник СибГАУ. 2015. Том 16, № 3. С.587-596.
Сидько А. Ф., Ботвич И. Ю., Письман Т. И., Шевырногов А. П. Поляризационные характеристики агроценозов и их анализ по наземным дистанционным измерениям // Исследование Земли из космоса. 2016. № 3. С.59–65.
Sidko A. F., Pisman T. I., Botvich I. Yu., Shevyrnogov A. P. Estimation of chlorophyll content of barley and oats crops based on reflectance spectra obtained by ground – based remote measurements // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2016. Vol. 9, No. 8. P. 1333 – 1339.
Письман Т. И., Сомова Л. А. Особенности взаимодействия звеньев в водной и наземной экосистеме в зависимости от содержания диоксида углерода в атмосфере //Вестник КрасГАУ. 2016. №4. С. 34 – 40.
Письман Т. И., Ботвич И. Ю., Сомова Л.А. Взаимодействие культурных и сорных растений в агроценозах: математическая модель // Успехи современной науки. 2016. Том 10, № 11. С. 102 – 104.
Sidko A. F., Botvich I. Yu., Pisman T. I., Shevyrnogov A. P. Estimation of chlorophyll content and yield of wheat crops based on reflectance spectra obtained by ground-based remote measurements // Field Crops Research. 2017. Vol. 207. P. 24 – 29.
Botvich I. Yu., Shevyrnogov A. P. A Study of the Phenological Variability of Terrestrial Ecosystems in the South of the Krasnoyarsk Territory and Khakassia Based on Satellite Data. Biophysics. 2017. Vol. 62, No. 4. P. 667–670. ISSN 0006-3509. © Pleiades Publishing, Inc., 2017.
Ботвич И. Ю., Шевырногов А. П. Изучение фенологической изменчивости наземных экосистем юга Красноярского края и Хакасии на основе спутниковых данных // Биофизика.2017. Том 62, № 4. С. 815 – 819
Somova L. A., Mikheeva G. A., Pechurkin N.S. Introduction of microbiocenosis in agroecosystem for increasing the plant productivity // Journal of Siberian Federal University. Biology.2017. Vol. 10, No. 3. P. 333 – 342.
Ларько А. А., Иванова Ю. Д., Шевырногов А. П. Технология обнаружения аномалий динамики чистой первичной продукции растительности на основе нелинейных трендов (MODISNPP) // Журнал СФУ. Техника и технологии. 2017. Том 10, №1. C. 113 – 125.
Кононова Н. А., Зоркина Т. М. Динамика горизонтальной структуры галофитной растительности в условиях Койбальской степи (Хакасия) // Вестник КрасГАУ. 2017. № 5. С. 111 – 117.
Шевырногов А. П., Ботвич И. Ю., Кононова Н. А., Письман Т. И.. Наземный дистанционный и спутниковый мониторинг растительности // Вестник РАН. 2018. Том 88, № 11. С. 1011 - 1017.
Сомова Л. А., Письман Т. И., Печуркин Н. С. Простые искусственные экосистемы для решения природоохранных задач // Вестник РАН. 2018. Том 88, №1. С. 72 – 78.
Шевырногов А. П., Письман Т. И., Кононова Н.А., Ботвич И. Ю., Ларько А. А., Высоцкая Г. С. Cезонная динамика растительности залежных земель красноярской лесостепи по наземным и спутниковым данным. Исследование Земли из космоса. 2018. № 6. С. 39-51
Письман Т. И., Ботвич И. Ю., Шевырногов А. П.. Оценка состояния лесной растительности Красноярского края (заповедник «Столбы») по спутниковым данным. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Том 15, № 5. С. 130 – 140.
Shevyrnogov A. P., Botvich I. Yu., Kononova N. A., Pisman T. I. Remote Ground and Satellite Monitoring of Vegetation. Herald of the Russian Academy of Sciences. 2018. Vol. 88, No. 6, P. 469–474.
Pisman T. I., Botvich I. Yu. Competition between crop and weeds in agroecosystems studied using satellite data and a mathematical model, J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol. 2018. Vol. 11, No. 1. P. 95-101.
Botvich I.Yu., Pisman T.I., Shevyrnogov A.P., Phenological characterization of forest vegetation in Russia (the Krasnoyarskii krai) based on satellite data // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2018. Vol. 11, No. 8. P. 974 – 981.
Ботвич И. Ю., Шевырногов А. П. Мониторинг фенологического развития сельскохозяйственной растительности на основе анализа временных рядов спутниковых данных Modis. Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2018. Том 11, №6. P.624-634.
Pisman T. I., Shevyrnogov A. P., Larko A. A., Botvich I. Yu., Emelyanov D. V., Shpedt A. A., Trubnikov Y. N. The Information Content of Spectral Vegetation Indices in the Interpretation of Satellite Images of Cultivated Fields. Biophysics. 2019. Vol. 64, No. 4. P. 588–592. ISSN 0006-3509.
Ботвич И. Ю., Зоркина Т. М. Динамика восстановления растительности залежей в степной зоне республики Хакасия по наземным и спутниковым данным. Биофизика. 2019. Том 64, № 2. С. 409 – 416.
Письман Т. И., Шевырногов А. П., Ларько А. А., Ботвич И. Ю., Емельянов Д.В., Шпедт А.А, Трубников Ю.Н. Информативность спектральных вегетационных индексов для дешифрирования сельскохозяйственных полей. Биофизика.2019. № 4. С. 740 – 746.
Шевырногов А. П., Ботвич И. Ю., Емельянов Д. В., Ларько А. А., Высоцкая Г. С., Ивченко В. К., Демьяненко Т. Н. Возможность распознавания почвенного покрова опытного поля с использованием наземных и спутниковых данных. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Том 16, № 4. С. 150 – 160.
Ботвич И. Ю., Емельянов Д. В., Ларько А. А., Ивченко В. К., Демьяненко Т. Н., Шевырногов А. П. Оценка пространственного распределения урожайности ярового ячменя (Красноярский край) по наземным и спутниковым спектрофотометрическим данным. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Том 16, № 5. С. 183 – 193.
Shevyrnogov A. P., Pisman T. I., Kononova N. A., Botvich I. Yu., Larko A. A., and Vysotskaya G. S. Seasonal Dynamics of Vegetation on Fallow Lands in Krasnoyarsk Forest Steppe According to Terrain and Satellite Data. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2019. Vol. 55, No. 9. P. 1353–1361.
Shevyrnogov A. P., Botvich I. Yu., Yemelianov D. V., Larko A. A., Ivchenko V. K., Demianenko T. N. (2019) Estimation of the spatial distribution of spring barley yield (Krasnoyarsk Territory) using ground-based and satellite spectrophotometric data. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 315: 5 p.
Кононова Н. А., Ларько А. А, Емельянов Д. В., Ботвич И. Ю. Оценка состояния сенокосных земель красноярского края на основе наземной спектрометрии. Вестник КрасГАУ. 2019. № 2. С. 31-37.
Шевырногов А. П., Ларько А. А., Ботвич И. Ю., Емельянов Д. В., Письман Т.И. Идентификация чистого пара по наземным спектрометрическим и спутниковым данным. Вестник КрасГАУ. 2019. № 3. С. 9 – 15.
Шевырногов А. П., Ларько А. А., Высоцкая Г.С., Сомова Л.А. Определение границ биомов на территории Евразии по динамике дисперсии NDVI на основе спутникового мониторинга. Успехи современного естествознания. 2019. № 1. С. 123 –128.
Botvich I. Yu., Emelyanov D. V., Pisman T.I., Shevyrnogov A.P. Spatial Distribution of NDVI Trends for Forest Vegetation in the Natural Reserve “Stolby” Based on MODIS Satellite Data. J. Sib. Fed. Univ. Eng. Technol. 2019. Vol. 12, No. 8. P. 998-1005.
|
11111
