Резюме. Методы дистанционного зондирования Земли в связи с их оперативностью и информативностью широко используются для изучения динамики растительности и мониторинга вулканической активности. Цель работы – изучение динамики грязевулканического ландшафта и растительного покрова Южно-Сахалинского грязевого вулкана, а также его окрестностей при помощи данных дистанционного зондирования Земли. Общая площадь исследуемой территории – 11.5 км². Работа выполнена в программе QGIS 3.16 с использованием космического снимка спутника Sentinel-2В, снимков из программы Google Earth и графических карт-схем исследуемой территории, разработанных О.А. Мельниковым и В.В. Ершовым. Создана обновленная крупномасштабная карта-схема Южно-Сахалинского грязевого вулкана с отображением всех известных полей извержений вулкана за последние 70 лет, современного и потухшего эруптивных центров. Проведена полуавтоматическая классификация космического снимка спутника Sentinel-2В методами контролируемой и неконтролируемой классификации при помощи модуля Semi-Automatic Classification Plugin. По результатам двух типов классификации посчитаны площади классов растительности исследуемой территории и созданы две карты растительного покрова Южно-Сахалинского грязевого вулкана в масштабе 1 : 50 000 по состоянию на 2018 г. Карты нуждаются в уточнении, но уже могут быть использованы для анализа динамики растительного покрова исследуемой территории. Неконтролируемую классификацию, на наш взгляд, целесообразнее применять до проведения полевого обследования интересующей территории, а контролируемую - после. Спутниковый мониторинг Южно-Сахалинского грязевого вулкана позволяет оперативно отслеживать его активность, оценивать рекреационную нагрузку и изучать влияние деятельности вулкана на растительность и ландшафт в целом.

Для цитирования: Швидская К.А., Копанина А.В. Крупномасштабное картографирование растительности Южно-Сахалинского грязевого вулкана и прилегающего ландшафта (о. Сахалин) по спутниковым данным. Геосистемы переходных зон, 2022, т. 6, № 3, с. 256–276.
https://doi.org/10.30730/gtrz.2022.6.3.256-276, https://www.elibrary.ru/cxolys

For citation: Shvidskaya K.A., Kopanina A.V. Large-scale mapping of the vegetation of the Yuzhno-Sakhalinsk mud volcano and the adjacent landscape (Sakhalin Island) using satellite data. Geosistemy perehodnykh zon = Geosystems of Transition Zones, 2022, vol. 6, no. 3, pp. 256–276. (In Russ.).
https://doi.org/10.30730/gtrz.2022.6.3.256-276, https://www.elibrary.ru/cxolys

1. Шабанов Н.В., Барталев С.А., Ерошенко Ф.В., Плотников Д.Е. 2018. Развитие возможностей дистанционной оценки индекса листовой поверхности по данным MODIS. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 15(4): 166–178. http://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-4-166-178

2. Рыбин А.В., Чибисова М.В., Дегтерев А.В. 2018. Мониторинг вулканической активности на Курильских островах: 15 лет деятельности группы SVERT. Геосистемы переходных зон, 2(3): 259–266. http://doi.org/10.30730/2541-8912.2018.2.3.259-266

3. Верхотуров А.А. 2020. Анализ изменения состояния экосистем на острове Атласова (Курильские острова). Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий), 25(3): 139–150. http://doi.org/10.33764/2411-1759-2020-25-3-139-150

4. Мелкий В.А., Верхотуров А.А., Братков В.В. 2021. Оценка воздействия эксплозивных извержений вулкана Тятя (о. Кунашир, Курильские острова) на растительный покров по данным дистанционного зондирования Земли. Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 65(2): 184–193.

5. Teltscher K., Fassnacht F.E. 2018. Using multispectral Landsat and Sentinel-2 satellite data to investigate vegetation change at Mount St. Helens since the great volcanic eruption in 1980. J. of Mountain Science, 15(9): 1851–1867. http://doi.org/10/1007/s11629-018-4869-6

6. Schutter A.D., Kervyn M., Canters F., Bosshard-Stadlin S.A., Songo M.A., Mattsson H.B. 2015. Ash fall impact on vegetation: a remote sensing approach of the Oldoinyo Lengai 2007–08 eruption. J. of Applied Volcanology, 4(15): 1–18. http://doi.org/10.1186/s13617-015-0032-z

7. Мишуринский Д.В., Ершов В.В., Жарков Р.В., Копани­на А.В., Козлов Д.Н., Лебедева Е.В., Абдуллаева И.В., Власова И.И., Михалев Д.В. 2018. Геолого-геоморфологические и ландшафтно-экологические особенности Пугачевского грязевого вулкана как основа для организации и информационного сопровождения туристического маршрута (остров Сахалин). Геосистемы переходных зон, 2(4): 398–408. http://doi.org/10.30730/2541-8912.2018.2.4.398-408

8. Мишуринский Д.В., Лебедева Е.В. 2020. Геолого-геоморфологические особенности грязевого вулканизма о. Сахалин как основа познавательной рекреационной деятельности. В кн.: Рельеф и природопользование: Материалы Всерос. конф. с междунар. участием VIII Щукинские чтения, 28 сент. – 1 окт. 2020, Москва. М.: МГУ, с. 453–460.

9. Лебедева Е.В., Мишуринский Д.В. 2021. Особенности строения и развития рельефа Южно-Сахалинского грязевого вулкана (о-в Сахалин). Геоморфология, 52(1): 75-85. http://doi.org/10.31857/S0435428121010090

10. Korznikov K.A. 2017. Vegetation dynamics at two mud volcanoes of Sakhalin Island (Russia): comparison of chronosequences. Botanica Pacifica, 6(2): 13–20. http://doi.org/10.17581/bp.2017.06203

11. Иванов А.Ю., Матросова Е.Р., Кучейко А.Ю. Филимонова Н.А., Евтушенко Н.В., Терлеева Н.В., Либина Н.В. 2020. Поиск и обнаружение естественных нефтепроявлений в морях России по данным космической радиолокационной съемки. Исследование Земли из Космоса, 5: 43–62. http://doi.org/10.31857/S0205961420050061

12. Skrypitsyna T.N., Florinsky I.V., Beloborodov D.E., Gaydalenok O.V. 2020. Mud volcanism at the Taman Peninsula: multiscale analysis of remote sensing and morphometric data. Remote Sensing, 12(22): 3763. http://doi.org/10.3390/rs12223763

13. Лаврова О.Ю., Уваров И.А., Крашенинникова Ю.С. 2021. Спутниковые наблюдения извержения грязевого вулкана на о. Дашлы в Каспийском море 4 июля 2021 г. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 18(3): 332–336. http://doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-3-332-336

14. Santagata T. 2017. Monitoring of the Nirano mud volcanoes Regional Natural Reserve (North Italy) using unmanned aerial vehicles and terrestrial laser scanning. J. of Imaging, 3(42). http://doi.org/10.3390/jimaging3040042

15. Beselly S.M., Wegen M., Grueters U., Reyns J., Dijkstra J., Roelvink D. 2021. Eleven years of mangrove-mudflat dynamics on the mud-volcano-induced prograding delta in East Java, Indonesia: Integrating UAV and satellite imagery. Remote Sensing, 13(6): 1084. http://doi.org/10.3390/rs13061084

16. Brighenti F., Carnemolla F., Messina D., Guidi G.D. 2021. UAV survey method to monitor and analyze geological hazards: the case study of the mud volcano of Villaggio Santa Barbara, Caltanissetta (Sicily). Natural Hazards and Earth System Sciences, 21: 2881–2898. http://doi.org/10.5194/nhess-21-2881-2021

17. Lio K., Furuya M. 2018. Surface deformation and source modeling of Ayaz-Akhtarma mud volcano, Azerbaijan, as detected by ALOS/ALOS-2 InSAR. Progress in Earth and Planetary Science, 5: 61. http://doi.org/10.1186/s40645-018-0220-7

18. Agustawijaya D.S., Karyadi K., Krisnayanti B.D., Sutanto S. 2017. Rare earth element contents of the Lusi mud: An attempt to identify the environmental origin of the hot mudflow in East Java – Indonesia. Open Geosciences, 9: 689–706. http://doi.org/10.1515/geo-2017-0052

19. Mazzini A., Svensen H., Akhmanov G.G., Aloisi G., Planke S., Malthe-Sorenssen A., Istadi B. 2007. Triggering and dynamics evolution of the LUSI mud volcano, Indonesia. Earth and Planetary Science Letters, 261: 375–388. http://doi.org/10.1016/j.epsl.2007.07.001

20. Мельников О.А., Ершов В.В. 2010. Грязевой (газоводолитокластитовый) вулканизм острова Сахалин: история, результаты и перспективы исследования. Вестник ДВО РАН, 6: 87–93.

21. Ершов В.В. 2015. Проблемы и методы геомониторинга и оценки опасности грязевулканической деятельности. В кн.: Анализ, прогноз и управление рисками в современном мире: Материалы 9-й Междунар. науч.-практ. конф. «ГЕОРИСК–2015», 13–14 окт. 2015, Москва. М.: РУДН, т. 2: 458–463.

22. Cyranoski D. 2007. Indonesian eruption: muddy waters. Nature, 445: 812–815. http://doi.org/10.1038/445812a

23. Kopanina A.V., Shvidskaya K.A. 2021. Possibility of using satellite-based monitoring for large-scale mapping and research of dynamics of mud volcanic landscapes. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 946: 012040. http://doi.org/10.1088/1755-1315/946/1/012040

24. Мельников О.А. 2002. Южно-Сахалинский газоводолитокластитовый («грязевой») вулкан – уникальный объект Природы на Дальнем Востоке России: путеводитель экскурсии на вулкан для участников междунар. науч. симп. 24–28 сент. 2002, Южно-Сахалинск. Южно-Сахалинск: ИМГиГ СахНЦ ДВО РАН, 48 с.

25. Ершов В.В., Никитенко О.А. 2017. Изотопный и химический состав вод Южно-Сахалинского грязевого вулкана (по результатам опробования 2009 и 2010 годов). Изв. высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион, 4(1): 110–120. http://doi.org/10.23683/0321-3005-2017-4-1-110-120

26. Корзников К.А. 2014. Растительные сообщества Южно-­Сахалинского грязевого вулкана. Вестник Томского государственного университета. Биология, 1(25): 56–65.

27. Ustyugov G.V., Ershov V.V. 2021. Mud volcanism as a dange­rous phenomenon for oil and gas facilities. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 946: 012030. http://doi.org/10.1088/1755-1315/946/1/012030

28. Никитенко О.А., Ершов В.В. 2020. Гидрогеохимическая характеристика проявлений грязевого вулканизма на острове Сахалин. Геосистемы переходных зон, 4(3): 321–335. http://doi.org/10.30730/gtrz.2020.4.3.321-335.336-350

29. Никитенко О.А., Ершов В.В., Перстнева Ю.А., Бондарен­ко Д.Д., Балогланов Э.Э., Аббасов О.Р. 2018. Вещественный состав продуктов деятельности грязевых вулканов Сахалина и Азербайджана: сравнительный анализ. Геосистемы переходных зон, 2(4): 346–358. http://doi.org/10.30730/2541-8912.2018.2.4.346-358

30. Никитенко О.А., Ершов В.В. 2021. Возможности гидрогео­химической типизации флюидных систем. Изв. Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 332(8): 109-125.

31. Sokol E.V., Kokh S.N., Nekipelova A.V., Abersteiner A., Seryotkin Y.V., Ershov V.V., Nikitenko O.A., Deviatiiarova A.S. 2021. Ge-Hg-Rich sphalerite and Pb, Sb, As, Hg, and Ag sulfide assemblages in mud volcanoes of Sakhalin Island, Russia: An insight into possible origin. Minerals, 11: 1186. http://doi.org/10.3390/min11111186

32. Kopanina A.V. 2019. Vegetation of the Yuzhno-Sakhalinsky mud volcano as an indicator of activity. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 324: 012032. http://doi.org/10.1088/1755-1315/324/1/012032

33. Ершов В.В., Копанина А.В. 2017. Химический состав вод­ных вытяжек из почв грязевулканических ландшафтов. В кн.: География: развитие науки и образования. Ч. I: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. LXX Герценовские чтения, посвящ. году экологии в России, 220-летию Герценовского ун-та, 85-летию факультета географии, 145-летию со дня рождения профессора Владимира Петровича Буданова, 20–23 апр. 2017, Санкт-Петербург. СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, с. 142–147.

34. Kopanina A.V., Talskikh A.I., Vlasova I.I., Kotina E.L. 2022. Age-related pattern in bark formation of Betula ermanii growing in volcanic environments from southern Sakhalin and Kuril Islands (Northeast Asia). Trees, 36(3): 915–939. https://doi.org/10.1007/s00468-021-02257-x

35. Копанина А.В., Лебедева Е.В., Власова И.И. 2018. Особенности восстановления растительности после извержения 1907 г. кальдеры Ксудач на юге Камчатского полуострова. Изв. РАН. Серия географическая, 6: 57–69. http://doi.org/10.1134/S2587556618060092

36. Kopanina A.V., Lebedeva E.V., Vlasova I.I., Talskikh A.I. 2020. Structural traits of woody plants and geomorphological conditions to the vegetation recovery at Ksudach caldera (Southern Kamchatka) since the explosive eruption in 1907. J. of Mountain Science, 17(7): 1613–1635. http://doi.org/10.1007/s11629-019-5583-8

37. Talskikh A.I., Kopanina A.V., Vlasova I.I. 2019. Structural features of the bark in young stems of Betula ermanii Cham. in the conditions of Yuzhno-Sakhalinsky mud volcano (Sakhalin Island). IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 324: 012032. http://doi.org/10.1088/1755-1315/324/1/012033

38. Тальских А.И., Копанина А.В., Власова И.И. 2021. Структурные особенности коры Betula ermanii (Betulaceae) в ландшафтах морских побережий и активных вулканов Дальнего Востока России. Растительные ресурсы, 57(2): 124–144. http://doi.org/10.31857/S0033994621020096

39. Rua L., Bright P., Gall-Queguineur G. 2020. QGIS for census and survey mapping: training manual. Oceania: Pacific Community (SPC), 91 p.

40. Congedo L. 2021. Semi-Automatic Classification Plugin: A Python tool for the download and processing of remote sensing images in QGIS. The J. of Open Source Software, 6(64): 3127. http://doi.org/10.21105/joss.03172

41. Курбатский Д.В. 2005. Интерпретация комбинации каналов данных Landsat TM/ETM+. URL: https://gis-lab.info/qa/landsat-bandcomb.html (дата обращения: 23.12.2021).

42. Долгополов Д.В. 2021. Методика обнаружения вод­ных объектов в зоне трубопроводов при паводках по данным космического мониторинга. Мониторинг. Наука и технологии, 1(47): 75–83. http://doi.org/10.25714/MNT.2021.47.009

43. Малышева Н.В. 2018. Основы автоматизированного дешифрирования аэрокосмических снимков лесов с использованием ГИС: учеб. пособие. М.: МЭСХ, 136 с.

44. Лурье И.К., Косиков А.Г. 2003. Теория и практика цифровой обработки изображений. М.: Научный мир, 168 с.

45. Мельников О.А., Сабиров Р.Н. 1999. Новые данные о современном состоянии и былой активности Южно-Сахалинского газоводогрязевого вулкана (о. Сахалин). Тихоокеанская геология, 18(3): 37–46.

46. Сайто Ф. 1928. [Грязевые вулканы близ железной дороги Тоёхара–Маока на Южном Сахалине]. Тигаку Дзасси, 40(477): 1–5 (На яп. яз.). Цит. по: Сайто Ф. Грязевые вулканы близ железной дороги «Тоёхара–Маока) на Южном Сахалине. Перевод с яп. З.И. Кургановой. Машинопись. Новоалександровск, СахКНИИ СО АН СССР, 1959 г. (Южно-Сахалинск, б-ка ИМГиГ ДВО РАН).

47. Шенников А.П. 1964. Введение в геоботанику. Л.: ЛОЛГУ, 448 с.

48. Степановских А.С. 2017. Общая экология: учебник для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 687 с.

49. Карпачев А.П. 2016. Опыт классификации космоснимка Landsat с помощью Semi-Automatic Classification Plugin в QGIS. URL: https://gis-lab.info/qa/landsat_qgis_scp.html (дата обращения: 21.12.2021).

50. Карпачев А.П. 2017. Опыт классификации космоснимка Sentinel-2A с помощью Semi-Automatic Classification Plugin в QGIS. URL: https://gis-lab.info/qa/qgis-sacp-sentinel2a.html (дата обращения: 21.12.2021).

51. Комаров А.А., Суханов П.А., Кирсанов А.Д. 2018. Тестовые мониторинговые полигоны как инструмент для идентификации данных дистанционного зондирования Земли. В кн.: Применение средств дистанционного зондирования Земли в сельском хозяйстве: Материалы II Всерос. науч. конф. с междунар. участием, 26–28 сент. 2018, Санкт-Петербург. СПб.: АФИ, с. 139–145. http://doi.org/10.25695/agrophysica.2018.2.18778

52. Шихов А.Н., Герасимов А.П., Пономарчук А.И., Перминова Е.С. 2020. Тематическое дешифрирование и интерпретация космических снимков среднего и высокого пространственного разрешения: учеб. пособие. URL: http://www.psu.ru/files/docs/science/books/uchebnie-posobiya/shikhov-gerasimov-ponomarchukperminova-tematicheskoe-deshifrovanie-i-interpretaciyakosmicheskih-snimkov.pdf. (дата обращения: 15.12.2021).

53. Шихов А., Маракулин Я. 2012. Оценка последствий лесных пожаров в 2010 г. в Пермском крае. URL: gis-lab.info/qa/fires-perm.html (дата обращения: 07.08.2021).

54. Мартынова М.В., Султанова Р.Р., Габделхаков А.К., Рахматуллин З.З., Одинцов Г.Е. 2020. Оценка зарастания сельскохозяйственных земель древесными породами по спутниковым данным Landsat на примере участка Бакалинского района Республики Башкортостан. URL: https://inter.volgatech.net/centre-for-sustainable-management-and-remote-monitoring-of-forests/forests-ecosystems-in-a-changing-climate/ (дата обращения: 02.12.2021).

55. Чащин А.Н. 2018. Основы обработки спутниковых снимков в QGIS: учеб.-метод. пособие. Пермь: ИПЦ «ПрокростЪ», 47 с.

56. Зубков И.А., Скрипачев В.О. 2006. Применение алгоритмов неконтролируемой классификации при обработке данных ДЗЗ. В кн.: Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса (физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов): материалы Четвертой Всерос. открытой ежегодной конф., 13–17 ноября 2006, Москва. М.: ИКИ РАН, с. 57–62.