З висоти пташиного лету: про супутниковий моніторинг лісів

⚗️Ліс, попри загальноприйняті уявлення, є досить вразливим до сторонніх впливів. Оскільки нині ліс відіграє роль рекреаційного та економічного ресурсу, він неодмінно потребує систематичного догляду. Догляд полягає не лише в підтримці здорового розвитку та відновлення лісу, але й у виявленні незаконних рубок. Лише на Львівщині ліс займає 31,8% від загальної площі області. Це практично 625 тисяч гектарів лісового покриву, які складають 8% загальної площі українських лісів. Тільки уявімо, яку кількість коштів та зусиль потрібно витрачати на те, аби збирати інформацію про загальний стан лісу. В такому разі в пригоді стає дистанційний моніторинг за допомогою супутникових знімків – один із найбільш ефективних та динамічних методів контролю.

---

Джерельною базою моніторингу слугують супутникові знімки місій дистанційного зондування Землі, як от Sentinel-2 та Planet Labs. Місія Sentinel-2 робить знімки однієї й тієї ж точки земної поверхні кожні п’ять днів, що дозволяє оперативно відслідковувати зміни в лісовому покриві внаслідок людських втручань чи стихійних лих. Для продуктивнішої боротьби з незаконними рубками в Україні у 2020 році фахівці ГО “ЛІіС” запровадили “Лабораторію моніторингу лісів”. Основна мета діяльності “Лабораторії” – дистанційне відслідковування зміни в лісовому покриві.

З 2022 року експерт з дистанційного зондування Володимир Довбенко систематично збирає супутникові знімки лісового покриву Львівської, Івано-Франківської, Закарпатської й Чернівецької областей та аналізує відображені на фотографіях зміни. Попри те, що зараз процес аналізу активно намагаються автоматизувати, приміром, вже існує програмне забезпечення, яке автоматичного виявляє змінені ділянки лісу за допомогою нейромереж, найточнішим способом аналізу знімків досі є візуальний метод. Іншими словами, найкраще з виявленням змінених ділянок управляються очі експерта. Як жартує Володимир, робота переважно нагадує гру “Знайди 10 відмінностей”. От тільки зазвичай відмінності між двома зображеннями – лиш на кілька відтінків темніші пікселі в певній точці, які без попереднього досвіду помітити просто неможливо.

Утім метод, що може звучати як розв'язання усіх проблем моніторингу великих площ, все ж має свої недоліки. Зібрати знімки, придатні для аналізу, насправді складно – на заваді стають погодні умови. Хмарний осінньо-зимовий період фактично унеможливлює добір фотографій, які б якісно відображали лісовий покрив. Навіть сонячна погода не покращує становища – через високу вологість над лісом збираються хмари. Сонце, що низько стоїть над горизонтом в осінні та зимові місяці, кидає великі тіні, які затемнюють зображення. Гірський рельєф карпатських лісів також утруднює аналіз. Адже головне у порівнянні – навіть незначна зміна кольору, яка може сигналізувати про вирубку. Вигини рельєфу можуть викривлювати відображення реального становища лісу. Іноді для того, аби отримати матеріали для аналізу, експерту доводиться використовувати композитні знімки Planet Basemaps, що складаються з кращих безхмарних зображень, зібраних впродовж місяця. Це дуже клопітка робота, адже потрібно завантажувати велику кількість зображень для подальшого їх аналізу.

   

Рис. 2. Ділянки особливо цінних лісів (жовтий колір) на синтетичному радарному зображенні Sentinel-1 за грудень 2023 року

   

Отож, найсприятливіший період для дистанційного супутникового моніторингу — пізня весна та літо. Тоді "Лабораторія моніторингу лісу" має достатньо матеріалів для аналізу. Саме за результатами досліджень починається розслідування незаконних рубок в рамках іншого проєкту ГО “Боротьба із незаконними рубками в Україні”. Часто це десятки, якщо не сотні змінених ділянок, які потребують обстеження на місці. 

Окрім погодніх умов та рельєфу проти такого методу виявлення незаконних рубок грає людський фактор. Незрідка незаконні вирубки лісу здійснюються самими лісівничими господарствами, які добре розуміються на способах дистанційного моніторингу. Так, ліс можуть вирубувати на схилах, тож зміни в лісовому покриві на супутникових знімках складніше помітити. Або ж роблять це вибірково, вирубуючи дерева невеликими кількостями, що теж важко зауважити на знімках через обмеження роздільної здатності. Проте, експерти мають наскільки досвідчене око, що іноді помічають і такі незначні зміни. 

---

Виявлені в “Лабораторії моніторингу лісу” супутникові знімки зі змінами лісового покриву використовуються фахівцями проєкту “Боротьба із незаконними рубками в Україні” не лише як матеріали для лісових виїздів, але і як докази в подальших судових розслідуваннях. Експерт Володимир відзначає, що раніше  правоохоронці не звертали уваги на супутникові знімки, вважаючи їх недостатньо вагомими. Зараз же лише одного зображення зміненої ділянки може бути достатньо, аби привернути увагу державних органів. Так, за три роки систематичного моніторингу Володимирові Довбенку вдалося виявити тисячі змінених ділянок, що дали початок розслідуванням ймовірних незаконних рубок. Попри деяку примхливість процесу, яку пан Володимир порівнює із роботою рибалки, який “виловлює” якісні знімки, дистанційний моніторинг значно полегшує збереження лісу.