Methodology of multi-level satellite analysis for geoecological risks
The article is devoted to the development of a multi-level satellite-based methodology for the analysis of geoecological risks, aimed at identifying and spatially differentiating long-term and short-term changes in the state of vegetation cover and wetland systems. The relevance of the study is dete...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/304 |
| 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| _version_ | 1861046662657474560 |
|---|---|
| author | Marhes, Serhii |
| author_facet | Marhes, Serhii |
| author_sort | Marhes, Serhii |
| baseUrl_str | https://ujrs.org.ua/ujrs/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-29T21:59:44Z |
| description | The article is devoted to the development of a multi-level satellite-based methodology for the analysis of geoecological risks, aimed at identifying and spatially differentiating long-term and short-term changes in the state of vegetation cover and wetland systems. The relevance of the study is determined by the limitations of approaches based on the analysis of single indices or individual observation dates, which do not allow for reliable discrimination between persistent degradation processes, accumulated changes, and temporary disturbances caused by seasonal or weather-related factors. The proposed methodology is based on the integration of multi-temporal derivatives of vegetation and moisture spectral indices, seasonal phenological indicators, and land surface temperature trends. The input data consist of multi-temporal PlanetScope satellite imagery with a spatial resolution of 3 m, which enables detailed analysis of small-scale and spatially heterogeneous geoecological processes. The analysis is implemented at two temporal levels: a long-term level involving the assessment of linear trends and five-year differences, and a short-term level focused on annual changes and evaluation of the current state of the territories. To distinguish vegetation cover types, classification based on seasonal phenology is applied using cluster analysis and independent validation, which allows minimizing the influence of natural seasonal variability on the interpretation of results. Spatial integration of heterogeneous indicators is carried out based on the concept of statistical anomaly, resulting in the generation of integrated geoecological risk maps. It is demonstrated that the combined use of multi-temporal derivative indices, phenological features, and the temperature factor ensures reliable differentiation of systematic degradation processes, accumulated changes, and short-term disturbances that do not form stable long-term trends. The temperature factor is identified as a modulating element that enhances geoecological risks in specific spatial zones. Territories of the Nature Reserve Fund are used as test sites for validation and approbation of the proposed approach.
Financing: The proposed methodology was developed in the course of PhD research conducted within the doctoral training program.
Data Availability Statement: Data available on reasonable request from the authors.
Acknowledgements: The author is grateful to the reviewers and editors for their careful consideration of the manuscript, constructive comments, and recommendations, which made it possible to clarify and improve specific aspects of the study. |
| doi_str_mv | 10.36023/ujrs.2026.13.1.304 |
| first_indexed | 2026-03-30T01:00:03Z |
| format | Article |
| id | uajuacgovua-article-304 |
| institution | Ukrainian Journal of Remote Sensing of the Earth |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-30T01:00:03Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | uajuacgovua-article-3042026-03-29T21:59:44Z Methodology of multi-level satellite analysis for geoecological risks Методика багаторівневого супутникового аналізу геоекологічних ризиків Marhes, Serhii geoecological risk analysis «soft» and «hard» cut anomalies ecosystem degradation wetlands multi-temporal analysis геоекологічний аналіз супутникові дані деградація екосистем водно-болотні угіддя багаточасова динаміка геоекологічні ризики The article is devoted to the development of a multi-level satellite-based methodology for the analysis of geoecological risks, aimed at identifying and spatially differentiating long-term and short-term changes in the state of vegetation cover and wetland systems. The relevance of the study is determined by the limitations of approaches based on the analysis of single indices or individual observation dates, which do not allow for reliable discrimination between persistent degradation processes, accumulated changes, and temporary disturbances caused by seasonal or weather-related factors. The proposed methodology is based on the integration of multi-temporal derivatives of vegetation and moisture spectral indices, seasonal phenological indicators, and land surface temperature trends. The input data consist of multi-temporal PlanetScope satellite imagery with a spatial resolution of 3 m, which enables detailed analysis of small-scale and spatially heterogeneous geoecological processes. The analysis is implemented at two temporal levels: a long-term level involving the assessment of linear trends and five-year differences, and a short-term level focused on annual changes and evaluation of the current state of the territories. To distinguish vegetation cover types, classification based on seasonal phenology is applied using cluster analysis and independent validation, which allows minimizing the influence of natural seasonal variability on the interpretation of results. Spatial integration of heterogeneous indicators is carried out based on the concept of statistical anomaly, resulting in the generation of integrated geoecological risk maps. It is demonstrated that the combined use of multi-temporal derivative indices, phenological features, and the temperature factor ensures reliable differentiation of systematic degradation processes, accumulated changes, and short-term disturbances that do not form stable long-term trends. The temperature factor is identified as a modulating element that enhances geoecological risks in specific spatial zones. Territories of the Nature Reserve Fund are used as test sites for validation and approbation of the proposed approach. Financing: The proposed methodology was developed in the course of PhD research conducted within the doctoral training program. Data Availability Statement: Data available on reasonable request from the authors. Acknowledgements: The author is grateful to the reviewers and editors for their careful consideration of the manuscript, constructive comments, and recommendations, which made it possible to clarify and improve specific aspects of the study. Стаття присвячена розробленню методики багаторівневого супутникового аналізу геоекологічних ризиків, спрямованої на виявлення та просторову диференціацію довготривалих і короткочасних змін стану рослинного покриву та водно-болотних систем. Актуальність дослідження зумовлена обмеженнями підходів, що ґрунтуються на аналізі одиничних індексів або окремих дат спостережень і не дозволяють коректно розрізняти стійкі деградаційні процеси, накопичені зміни та тимчасові порушення, зумовлені сезонними або погодними факторами. Запропонована методика базується на інтеграції багаточасових похідних спектральних індексів рослинності та зволоження, сезонних фенологічних показників і температурних трендів поверхні. Вхідними даними є багаточасові супутникові знімки PlanetScope з просторовою роздільною здатністю 3 м, що забезпечує детальний аналіз дрібномасштабних і просторово неоднорідних геоекологічних процесів. Аналіз реалізовано на двох часових рівнях: довгостроковому, який включає оцінювання лінійних трендів і різниць за п’ятирічний період, та короткостроковому, орієнтованому на річні зміни й оцінювання актуального стану територій. Для розрізнення типів рослинного покриву застосовано класифікацію за сезонною фенологією з використанням кластерного аналізу та незалежної валідації, що дозволяє мінімізувати вплив природної сезонної мінливості на інтерпретацію результатів. Просторову інтеграцію різнотипних індикаторів реалізовано на основі концепції статистичної аномальності з формуванням узагальнених карт геоекологічних ризиків. Показано, що поєднання багаточасових похідних індексів, фенологічних ознак і температурного чинника забезпечує надійне розмежування системних деградаційних процесів, накопичених змін та короткочасних порушень, які не формують стійкого багаторічного тренду. Температурний фактор ідентифіковано як модулюючий елемент, що підсилює геоекологічні ризики в окремих просторових зонах. Території природно-заповідного фонду використано як тестові ділянки для валідації та апробації запропонованого підходу. Фінансування: Запропонована методика розроблена при виконанні дисертаційного дослідження доктора філософії в аспірантурі. Доступність даних: Дані можуть бути надані авторами за обґрунтованим запитом. Подяки: Автор вдячний рецензентам і редакторам за уважний розгляд роботи, конструктивні зауваження та рекомендації, що дозволили уточнити й удосконалити окремі положення дослідження. Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine 2026-03-30 Article Article application/pdf https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/304 10.36023/ujrs.2026.13.1.304 Ukrainian journal of remote sensing; Vol. 13 No. 1 (2026); 25-30 Украинский журнал дистанционного зондирования Земли; Том 13 № 1 (2026); 25-30 Український журнал дистанційного зондування Землі; Том 13 № 1 (2026); 25-30 2313-2132 uk https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/304/304 Copyright (c) 2026 Ukrainian journal of remote sensing |
| spellingShingle | geoecological risk analysis «soft» and «hard» cut anomalies ecosystem degradation wetlands multi-temporal analysis Marhes, Serhii Methodology of multi-level satellite analysis for geoecological risks |
| title | Methodology of multi-level satellite analysis for geoecological risks |
| title_alt | Методика багаторівневого супутникового аналізу геоекологічних ризиків |
| title_full | Methodology of multi-level satellite analysis for geoecological risks |
| title_fullStr | Methodology of multi-level satellite analysis for geoecological risks |
| title_full_unstemmed | Methodology of multi-level satellite analysis for geoecological risks |
| title_short | Methodology of multi-level satellite analysis for geoecological risks |
| title_sort | methodology of multi-level satellite analysis for geoecological risks |
| topic | geoecological risk analysis «soft» and «hard» cut anomalies ecosystem degradation wetlands multi-temporal analysis |
| topic_facet | geoecological risk analysis «soft» and «hard» cut anomalies ecosystem degradation wetlands multi-temporal analysis геоекологічний аналіз супутникові дані деградація екосистем водно-болотні угіддя багаточасова динаміка геоекологічні ризики |
| url | https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/304 |
| work_keys_str_mv | AT marhesserhii methodologyofmultilevelsatelliteanalysisforgeoecologicalrisks AT marhesserhii metodikabagatorívnevogosuputnikovogoanalízugeoekologíčnihrizikív |