Geoinformation tool for remote assessment of shelterbelts damaged by military actions
Полезахисні лісові смуги вважаються ключовим елементом сталого землекористування, виконуючи такі функції, як запобігання ерозії ґрунтів, зменшення впливу суховіїв і пилових бур, покращення водного балансу, а також вони є осередками біорізноманіття в агроландшафтах. Проте під час бойових дій лісосмуг...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/290 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Remote Sensing of the Earth |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Remote Sensing of the Earth| id |
uajuacgovua-article-290 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Ukrainian Journal of Remote Sensing of the Earth |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-09-30T21:33:48Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
shelterbelts post-war restoration damage assessment remote sensing Sentinel-2 EVI NDMI S2REP Google Earth Engine |
| spellingShingle |
shelterbelts post-war restoration damage assessment remote sensing Sentinel-2 EVI NDMI S2REP Google Earth Engine Andreiev, Artem Lysenko, Artur Golubov, Stanislav Stankevich, Sergey Kozlova, Anna Artiushyn, Leonid Geoinformation tool for remote assessment of shelterbelts damaged by military actions |
| topic_facet |
shelterbelts post-war restoration damage assessment remote sensing Sentinel-2 EVI NDMI S2REP Google Earth Engine лісосмуги повоєнне відновлення оцінювання пошкоджень дистанційне зондування Землі Sentinel-2 EVI NDMI S2REP Google Earth Engine |
| format |
Article |
| author |
Andreiev, Artem Lysenko, Artur Golubov, Stanislav Stankevich, Sergey Kozlova, Anna Artiushyn, Leonid |
| author_facet |
Andreiev, Artem Lysenko, Artur Golubov, Stanislav Stankevich, Sergey Kozlova, Anna Artiushyn, Leonid |
| author_sort |
Andreiev, Artem |
| title |
Geoinformation tool for remote assessment of shelterbelts damaged by military actions |
| title_short |
Geoinformation tool for remote assessment of shelterbelts damaged by military actions |
| title_full |
Geoinformation tool for remote assessment of shelterbelts damaged by military actions |
| title_fullStr |
Geoinformation tool for remote assessment of shelterbelts damaged by military actions |
| title_full_unstemmed |
Geoinformation tool for remote assessment of shelterbelts damaged by military actions |
| title_sort |
geoinformation tool for remote assessment of shelterbelts damaged by military actions |
| title_alt |
Геоінформаційний інструмент для дистанційного оцінювання стану лісосмуг, пошкоджених внаслідок воєнних дій |
| description |
Полезахисні лісові смуги вважаються ключовим елементом сталого землекористування, виконуючи такі функції, як запобігання ерозії ґрунтів, зменшення впливу суховіїв і пилових бур, покращення водного балансу, а також вони є осередками біорізноманіття в агроландшафтах. Проте під час бойових дій лісосмуги зазнають масштабних пошкоджень або навіть повного знищення, що створює серйозні довгострокові загрози для довкілля та сільськогосподарських територій. Враховуючи, що методи отримання наземних даних є небезпечними та мають певні обмеження в оперативності та масштабуванні, саме використання методів дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) є найбільш доцільним. Оцінювання стану лісосмуг потребує використання великої кількості даних та значних розрахункових витрат, тому доречним є залучення хмарних платформ для геопросторового аналізу, зокрема Google Earth Engine (GEE). Отже, метою даної роботи є розробка геоінформаційного інструменту для оцінювання стану лісосмуг після воєнних дій на основі платформи GEE. Основою даного інструмента є методика, алгоритм якої полягає в порівнянні станів лісосмуг до та після пошкодження на основі біофізичних індикаторів, інформація про які одержується з даних ДЗЗ. Методика є гнучкою, адже дозволяє змінювати використовувані спектральні індекси залежно від обраних біофізичних індикаторів. Розроблений геоінформаційний інструмент використовує супутникові знімки Sentinel-2, на основі яких оцінюються три біофізичні індикатори за відповідними спектральних індексами: біомаса (спектральний індекс – EVI), вміст хлорофілу (S2REP) та вміст вологи (NDMI). Оскільки геоінформаційний інструмент базується на платформі GEE то він, відповідно, використовує та надає користувачеві засоби GEE для введення, завантаження та візуалізації даних, а обробка є швидкою завдяки використанню комп’ютерних потужностей хмарних серверів Google. Розроблений геоінформаційний інструмент було протестовано на 2 територіях дослідження в межах Донецької області, які перебували в зоні активних бойових дій у 2022–2023 роках. Візуальний аналіз підтвердив ефективність розробленого інструменту, показавши відповідність між позначеними на картах зонами пошкоджень та фактичним станом лісосмуг. Таким чином, даний геоінформаційний інструмент може бути використаний для моніторингу стану лісосмуг у зонах бойових дій і планування їхнього відновлення. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на залучення додаткових джерел даних, застосування нових біофізичних індикаторів, а також – на оцінюванні впливу кожного з індикаторів для надання рекомендацій щодо експертних оцінок вагових коефіцієнтів спектральних індексів при побудові об’єднаної карти стану лісосмуг.
Внесок авторів: Концептуалізація – С.А. Станкевич та А.О. Козлова; методологія – С.А. Станкевич та А.А Андреєв; формальний аналіз – А.О. Козлова, А.А Андреєв та Л.М. Артюшин; дослідження – А.А. Андреєв, С. І. Голубов та А.Р. Лисенко; оброблення даних – А.А. Андреєв, С. І. Голубов та А.Р. Лисенко; підготовка тексту статті: авторський рукопис – А.А. Андреєв, С.І. Голубов та А.Р. Лисенко; рецензування та редагування – С. І. Голубов та А.Р. Лисенко; візуалізація – С. І. Голубов та А.Р. Лисенко. Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису.
Фінансування: Це дослідження профінансоване грантом НАН України дослідницьким лабораторіям/групам молодих вчених НАН України для проведення досліджень за пріоритетними напрямами розвитку науки і техніки у 2025-2026 рр. у рамках проєкту "Розробка набору геоінформаційних інструментів для дистанційного оцінювання стану лісосмуг, пошкоджених внаслідок воєнних дій.
Доступність даних: Дані можуть бути надані авторами за обґрунтованим запитом.
Подяки: Автори вдячні Національній академії наук України за підтримку цього дослідження. Ми також вдячні рецензентам і редакторам за їхні цінні коментарі, рекомендації та увагу до роботи.
Конфлікти інтересів: Автори заявляють, що не мають конфлікту інтересів |
| publisher |
Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/290 |
| work_keys_str_mv |
AT andreievartem geoínformacíjnijínstrumentdlâdistancíjnogoocínûvannâstanulísosmugpoškodženihvnaslídokvoênnihdíj AT lysenkoartur geoínformacíjnijínstrumentdlâdistancíjnogoocínûvannâstanulísosmugpoškodženihvnaslídokvoênnihdíj AT golubovstanislav geoínformacíjnijínstrumentdlâdistancíjnogoocínûvannâstanulísosmugpoškodženihvnaslídokvoênnihdíj AT stankevichsergey geoínformacíjnijínstrumentdlâdistancíjnogoocínûvannâstanulísosmugpoškodženihvnaslídokvoênnihdíj AT kozlovaanna geoínformacíjnijínstrumentdlâdistancíjnogoocínûvannâstanulísosmugpoškodženihvnaslídokvoênnihdíj AT artiushynleonid geoínformacíjnijínstrumentdlâdistancíjnogoocínûvannâstanulísosmugpoškodženihvnaslídokvoênnihdíj AT andreievartem geoinformationtoolforremoteassessmentofshelterbeltsdamagedbymilitaryactions AT lysenkoartur geoinformationtoolforremoteassessmentofshelterbeltsdamagedbymilitaryactions AT golubovstanislav geoinformationtoolforremoteassessmentofshelterbeltsdamagedbymilitaryactions AT stankevichsergey geoinformationtoolforremoteassessmentofshelterbeltsdamagedbymilitaryactions AT kozlovaanna geoinformationtoolforremoteassessmentofshelterbeltsdamagedbymilitaryactions AT artiushynleonid geoinformationtoolforremoteassessmentofshelterbeltsdamagedbymilitaryactions |
| first_indexed |
2025-10-01T01:30:26Z |
| last_indexed |
2025-10-01T01:30:26Z |
| _version_ |
1844741119672320000 |
| spelling |
uajuacgovua-article-2902025-09-30T21:33:48Z Геоінформаційний інструмент для дистанційного оцінювання стану лісосмуг, пошкоджених внаслідок воєнних дій Geoinformation tool for remote assessment of shelterbelts damaged by military actions Andreiev, Artem Lysenko, Artur Golubov, Stanislav Stankevich, Sergey Kozlova, Anna Artiushyn, Leonid shelterbelts post-war restoration damage assessment remote sensing Sentinel-2 EVI NDMI S2REP Google Earth Engine лісосмуги повоєнне відновлення оцінювання пошкоджень дистанційне зондування Землі Sentinel-2 EVI NDMI S2REP Google Earth Engine Полезахисні лісові смуги вважаються ключовим елементом сталого землекористування, виконуючи такі функції, як запобігання ерозії ґрунтів, зменшення впливу суховіїв і пилових бур, покращення водного балансу, а також вони є осередками біорізноманіття в агроландшафтах. Проте під час бойових дій лісосмуги зазнають масштабних пошкоджень або навіть повного знищення, що створює серйозні довгострокові загрози для довкілля та сільськогосподарських територій. Враховуючи, що методи отримання наземних даних є небезпечними та мають певні обмеження в оперативності та масштабуванні, саме використання методів дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) є найбільш доцільним. Оцінювання стану лісосмуг потребує використання великої кількості даних та значних розрахункових витрат, тому доречним є залучення хмарних платформ для геопросторового аналізу, зокрема Google Earth Engine (GEE). Отже, метою даної роботи є розробка геоінформаційного інструменту для оцінювання стану лісосмуг після воєнних дій на основі платформи GEE. Основою даного інструмента є методика, алгоритм якої полягає в порівнянні станів лісосмуг до та після пошкодження на основі біофізичних індикаторів, інформація про які одержується з даних ДЗЗ. Методика є гнучкою, адже дозволяє змінювати використовувані спектральні індекси залежно від обраних біофізичних індикаторів. Розроблений геоінформаційний інструмент використовує супутникові знімки Sentinel-2, на основі яких оцінюються три біофізичні індикатори за відповідними спектральних індексами: біомаса (спектральний індекс – EVI), вміст хлорофілу (S2REP) та вміст вологи (NDMI). Оскільки геоінформаційний інструмент базується на платформі GEE то він, відповідно, використовує та надає користувачеві засоби GEE для введення, завантаження та візуалізації даних, а обробка є швидкою завдяки використанню комп’ютерних потужностей хмарних серверів Google. Розроблений геоінформаційний інструмент було протестовано на 2 територіях дослідження в межах Донецької області, які перебували в зоні активних бойових дій у 2022–2023 роках. Візуальний аналіз підтвердив ефективність розробленого інструменту, показавши відповідність між позначеними на картах зонами пошкоджень та фактичним станом лісосмуг. Таким чином, даний геоінформаційний інструмент може бути використаний для моніторингу стану лісосмуг у зонах бойових дій і планування їхнього відновлення. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на залучення додаткових джерел даних, застосування нових біофізичних індикаторів, а також – на оцінюванні впливу кожного з індикаторів для надання рекомендацій щодо експертних оцінок вагових коефіцієнтів спектральних індексів при побудові об’єднаної карти стану лісосмуг. Внесок авторів: Концептуалізація – С.А. Станкевич та А.О. Козлова; методологія – С.А. Станкевич та А.А Андреєв; формальний аналіз – А.О. Козлова, А.А Андреєв та Л.М. Артюшин; дослідження – А.А. Андреєв, С. І. Голубов та А.Р. Лисенко; оброблення даних – А.А. Андреєв, С. І. Голубов та А.Р. Лисенко; підготовка тексту статті: авторський рукопис – А.А. Андреєв, С.І. Голубов та А.Р. Лисенко; рецензування та редагування – С. І. Голубов та А.Р. Лисенко; візуалізація – С. І. Голубов та А.Р. Лисенко. Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису. Фінансування: Це дослідження профінансоване грантом НАН України дослідницьким лабораторіям/групам молодих вчених НАН України для проведення досліджень за пріоритетними напрямами розвитку науки і техніки у 2025-2026 рр. у рамках проєкту "Розробка набору геоінформаційних інструментів для дистанційного оцінювання стану лісосмуг, пошкоджених внаслідок воєнних дій. Доступність даних: Дані можуть бути надані авторами за обґрунтованим запитом. Подяки: Автори вдячні Національній академії наук України за підтримку цього дослідження. Ми також вдячні рецензентам і редакторам за їхні цінні коментарі, рекомендації та увагу до роботи. Конфлікти інтересів: Автори заявляють, що не мають конфлікту інтересів Field forest shelterbelts are considered as the key element of sustainable land use, performing functions such as preventing soil erosion, reducing the impact of dry winds and dust storms, improving the water balance, and serving as centres of biodiversity in agricultural landscapes.However, forest shelterbelts suffer extensive damage or even destruction during military actions, which creates serious long-term threats to the environment and agricultural areas. Given that ground-based surveys for in-situ data retrieval are dangerous and have certain limitations in speed and scalability, the use of remote sensing (RS) methods is the most appropriate. Assessing the condition of the forest shelterbelts requires the use of a large amount of data and significant computational power, so it is suitable to involve cloud platforms for geospatial analysis, in particular Google Earth Engine (GEE). Therefore, this work aims to develop a geoinformation tool for assessing the condition of the forest shelterbelts after military actions based on the GEE platform. This tool is based on a methodology, the algorithm of which consists of comparing the condition of the forest shelterbelts before and after the damage based on the biophysical indicators, information about which is obtained from the remote sensing data. The methodology is flexible, as it allows changing the involved spectral indices depending on the selected biophysical indicators. The developed geoinformation tool involves Sentinel-2 satellite images to evaluate three biophysical indicators through their respective spectral indices: biomass (spectral index – EVI), chlorophyll content (S2REP) and moisture content (NDMI). Since the geoinformation tool is based on the GEE platform, it uses and provides users with GEE tools for entering, loading, and visualising data, and processing is fast due to the use of the computing powers of the Google Cloud servers. The developed geoinformation tool was tested in 2 study areas within the Donetsk region, which were in the zone of active military actions in 2022–2023 and suffered significant damage. Visual analysis confirmed the effectiveness of the developed tool, showing the correspondence between the damage zones marked on the maps and the actual condition of the forest shelterbelts. Therefore, this geoinformation tool can be used for monitoring the condition of forest shelterbelts located in combat zones and for planning their restoration. Further research can be aimed at applying additional data sources and biophysical indicators, as well as assessing the impact of each of the indicators to provide recommendations on expert estimates of the spectral index weighting coefficients when constructing a fused map of the shelterbelts condition. Author Contributions: Conceptualization – S.A. Stankevich and A.O. Kozlova; methodology – S.A. Stankevich and A.A. Andreiev; formal analysis – A.O. Kozlova, A.A. Andreiev and L.M. Artiushyn ; investigation – A.A. Andreiev, S.I. Golubov, and A.R. Lysenko; data curation – A.A. Andreiev, S.I. Golubov, and A.R. Lysenko; writing – original draft preparation – A.A. Andreiev, S.I. Golubov and A.R. Lysenko; writing – review and editing – S.I. Golubov and A.R. Lysenko; visualization – S.I. Golubov and A.R. Lysenko. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript. Funding: This research funded by Grant of the National Academy of Sciences of Ukraine to research laboratories/groups of young scientists of the National Academy of Sciences of Ukraine for conducting research in priority areas of science and technology (2025-2026) for the project "Development of a geoinformation toolbox for remote assessment of shelterbelts damaged by military actions". Data Availability Statement: Data available on reasonable request from the authors. Acknowledgments: The authors are grateful to the National Academy of Sciences of Ukraine for supporting this research. We are also grateful to the reviewers and editors for their valuable comments, recommendations, and attention to the work. Conflicts of Interest: The authors declare no conflict of interest Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine 2025-09-30 Article Article application/pdf https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/290 10.36023/ujrs.2025.12.3.290 Ukrainian journal of remote sensing; Vol. 12 No. 3 (2025); 12-20 Украинский журнал дистанционного зондирования Земли; Том 12 № 3 (2025); 12-20 Український журнал дистанційного зондування Землі; Том 12 № 3 (2025); 12-20 2313-2132 uk https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/290/293 Copyright (c) 2025 Ukrainian journal of remote sensing |