и др.
На основе данных Sentinel-2 и наземной таксации оценена рекреационная нагрузка на леса Воронежской области. Площадь лесов в аренде для рекреации выросла за 2017–2021 гг. на 408 га (Мусиевский и др., 2024). Установлены пороговые значения NDVI для четырёх стадий дигрессии. Построена карта NDVI ключевых зон. Потери запаса на 2 стадии – 6–8 %, на 4 стадии – до 35 % (усыхание 40 % древостоя). Гибридный метод (ДЗЗ + наземные данные) рекомендован для мониторинга.
рекреационная нагрузка, NDVI, Sentinel-2, Воронежская область, дигрессия
Введение. Лесной фонд Воронежской области составляет 479,2 тыс. га при лесистости 8,3 %. Благодаря реализации национального проекта «Экология» в 2024 году лесовосстановление достигло 1,48 тыс. га, что превысило площадь выбывших лесов в 2,4 раза (Итоги госпрограммы, 2025). Однако, несмотря на позитивные тенденции в воспроизводстве лесов, рекреационная нагрузка на лесные экосистемы региона неуклонно возрастает. За период 2017–2021 гг. площадь лесных участков, переданных в аренду для рекреационной деятельности, увеличилась на 408 га, достигнув 1098 га (Мусиевский и др., 2024). Только Воронежский государственный природный биосферный заповедник им. В.М. Пескова в 2024 году посетили более 92 тыс. человек (Волошина, Яковенко, 2026). Традиционные наземные методы оценки рекреационной нагрузки трудоёмки и не позволяют оперативно охватить большие территории. В этой связи всё более актуальным становится применение геоинформационных систем (ГИС) и данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Как показано в работах (Каширина, Голубева, Новиков, 2020; Каширина, Новиков, 2016), использование GPS-треков и ГИС-технологий даёт возможность количественно оценивать рекреационные нагрузки на особо охраняемых природных территориях. Дополнительные возможности для мониторинга открывает анализ спутниковых снимков, в частности расчёт вегетационного индекса NDVI по данным Sentinel-2 (Podolskaia, 2023). Такой подход позволяет оперативно выявлять участки дигрессии и оптимизировать функциональное зонирование природно-антропогенных комплексов (Слепнев, 2017).
Цель исследования – оценка рекреационной нагрузки на лесные ресурсы Воронежской области с использованием данных Sentinel-2 и ГИС-технологий.
Объекты и методы. Исследование выполнено на 26 пробных площадях (0,25 га) в трёх зонах Воронежской области (Пригородное лесничество, лесопарки г. Воронежа, заповедник). Для каждой площади рассчитан NDVI по данным Sentinel-2: NDVI = (B8–B4)/(B8+B4). Санитарное состояние древостоя оценено индексом Is = (n₁×1 + n₂×2 + n₃×3 + n₄×4)/N (ОСТ 56-100-95). Стадии дигрессии выделены кластеризацией k-средних, пороги NDVI: >0,70 (стадия 0), 0,60–0,69 (I), 0,50–0,59 (II), 0,35–0,49 (III), <0,35 (IV). Корреляция NDVI с запасом древесины (r = 0,78) и Is (r = –0,84) значима при p<0,05. Достоверность различий между данными ДЗЗ и наземной таксацией проверена t-критерием Стьюдента.
Результаты. В результате обработки спутниковых данных Sentinel-2 и наземной таксации на 26 пробных площадях были установлены количественные взаимосвязи между вегетационным индексом NDVI и основными таксационными показателями: запасом древесины (м³/га) и индексом санитарного состояния Is. Также определены статистически значимые различия NDVI для пяти выделенных стадий рекреационной дигрессии (от 0 до IV). На рисунке 1 представлена карта NDVI для лесопарковой зоны г. Воронежа и прилегающих лесничеств, построенная по данным Sentinel-2 за вегетационный период 2011 г. (среднемноголетняя композитная мозаика).
Рисунок 1 - Пространственное распределение NDVI на ключевых участках Правобережного лесничества и лесопарков г. Воронежа
В пространственном распределении вегетационного индекса NDVI отчётливо фиксируются линейные аномалии пониженных значений, приуроченные к автомобильным дорогам, а также локальные депрессии в окрестностях озёр Круглое, Шилово и рекреационных баз. В прибрежно-пляжных зонах значения NDVI снижаются до диапазона 0,20–0,30. Многолетний анализ спутниковых данных за период 2017–2021 гг. показал, что площадь лесных участков, переданных в аренду для рекреационной деятельности, увеличилась на 408 га. При этом на арендованных территориях наблюдалось снижение среднего NDVI на величину от 0,09 до 0,15 в зависимости от уровня антропогенной нагрузки. На рисунке 2 представлена диаграмма рассеяния, демонстрирующая корреляционную зависимость между NDVI и запасом древесины (м³/га) по выборке из 26 пробных площадей. На рисунке 2 приведена диаграмма рассеяния, иллюстрирующая связь между NDVI и запасом древесины (м³/га) по всем 26 пробным площадям.
Рисунок 2 – Взаимосвязь вегетационного индекса NDVI, запаса древостоя (м³/га) и санитарного состояния насаждений на пробных площадях
Коэффициент корреляции Пирсона составил r = 0,78 (p < 0,01). Это свидетельствует о высокой прямой связи между вегетационным индексом и продуктивностью насаждений: чем выше NDVI, тем больше запас древесины. Участки с NDVI ниже 0,50 (стадии II–IV) имеют запас на 20–35 % ниже среднего по региону. Методом кластеризации k-средних и на основе наземного определения стадий дигрессии установлены следующие интервалы NDVI для каждой стадии (таблица 1, рисунок 3).
Рисунок 3 – Распределение NDVI по стадиям рекреационной дигрессии
Из рисунка 3 видно, что медианные значения NDVI последовательно снижаются от стадии 0 (0,75) до стадии IV (0,28). Разброс значений внутри стадий минимален на I и II стадиях, что говорит об однородности реакции растительности на начальное рекреационное воздействие. На стадиях III и IV разброс увеличивается, что связано с появлением локальных очагов деградации (тропы, площадки).
Таблица 1 – Стадии рекреационной дигрессии и соответствующие NDVI
|
Стадия |
Нагрузка, чел./год |
Характеристика |
NDVI_max |
|
0 |
< 5 000 |
Сомкнутый полог, нет троп |
≥ 0,70 |
|
1 |
5 000 – 30 000 |
Начальное уплотнение, единичные тропы |
0,60–0,69 |
|
2 |
30 000 – 55 000 |
Изреживание подлеска, сеть троп, снижение запаса 6–8 % |
0,50–0,59 |
|
3 |
55 000 – 120 000 |
Сильное изреживание, сорные виды, фаутность |
0,35–0,49 |
|
4 |
> 120 000 |
Усыхание до 40 %, оголение корней, вытоптанный покров |
< 0,35 |
Таким образом, комплексный анализ спутниковых данных и наземной таксации позволил не только количественно оценить пороговые значения NDVI для каждой стадии дигрессии, но и пространственно визуализировать очаги деградации. Предложенный гибридный метод (ДЗЗ + наземные данные) даёт оперативную информацию для принятия управленческих решений (ограничение доступа, санитарные рубки, обустройство троп).
Обсуждение и заключение
Полученные пороги NDVI хорошо согласуются с данными (Волошина, Яковенко, 2026) по заповеднику и по лесопаркам Воронежа. Установлено, что даже на 2 стадии (30–55 тыс. чел./год) снижение запаса достигает 6–8 %, а напочвенный покров сокращается на 19 %. На 4 стадии (>120 тыс. чел./год) утраты становятся катастрофическими: усыхание 40 %, потеря запаса 34 %, травяной покров сокращается в 8,5 раз.
Рекомендации:
- Внедрить ежегодный NDVI-мониторинг по Sentinel-2 для зон активной рекреации.
- При NDVI < 0,50 (3–4 стадии) – санитарные рубки и временное ограничение доступа.
- Обустраивать настилы на экотропах (Волошина, Яковенко, 2026).
Заключение
В результате проведённого исследования установлены пороговые значения вегетационного индекса NDVI, соответствующие различным стадиям рекреационной дигрессии лесных экосистем Воронежской области. На основе спутниковых данных Sentinel-2 построена карта NDVI, позволяющая визуализировать пространственное распределение очагов деградации растительности. Предложенный гибридный метод, интегрирующий данные дистанционного зондирования Земли и наземную таксацию, может быть рекомендован для организации регулярного регионального мониторинга состояния лесов, подверженных рекреационной нагрузке.
1. Волошина О. В., Яковенко Н. В. Рекреационная нагрузка и стратегии ее минимизации на территории Воронежского государственного природного биосферного заповедника им. В.М. Пескова // Актуальные проблемы биоразнообразия : материалы III Всерос. науч.-практич. конф. с международным участием (Ульяновск, 24 марта 2026 г.) / редкол.: Н. А. Ленгесова [и др.]. – Чебоксары: ИД «Среда», 2026. – С. 172-177. – DOIhttps://doi.org/10.31483/r-154723.
2. Каширина, Е. С. Использование GPS-треков для оценки рекреационной нагрузки на ООПТ / Е. С. Каширина, Е. И. Голубева, А. А. Новиков // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Геоинформационные технологии и космический мониторинг. – 2020. – Т. 2, № 5. – С. 28-32. – DOIhttps://doi.org/10.23885/2500-123X-2019-2-5-28-32. – EDN YXCULS.
3. Каширина, Е. С. Использование ГИС для расчета рекреационных нагрузок на особо охраняемых природных территориях / Е. С. Каширина, А. А. Новиков // ИнтерКарто. ИнтерГИС. – 2016. – Т. 22, № 2. – С. 174-181. – EDN XEJSGJ. DOI: https://doi.org/10.24057/2414-9179-2016-2-22-174-181
4. Мусиевский А. Л., Кулаков Е. Е., Семенов М. А. Оценка влияния рекреационной деятельности на лесопатологическое состояние и видовое разнообразие лесных фитоценозов Центральной лесостепи // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. – 2024. – № 150. – С. 109-117. – DOIhttps://doi.org/10.25684/0513-1634-2024-150-109-117. EDN: https://elibrary.ru/PBKCZF
5. Слепнев, М. А. Значение рекреационной нагрузки при функциональном зонировании природно-антропогенных территориальных комплексов / М. А. Слепнев // Экология урбанизированных территорий. – 2017. – № 4. – С. 48-53. – EDN YTMFAU.
6. Podolskaia, E. S. Remote sensing data from spacefor road image recognition in the forestry / E. S. Podolskaia // Forest Science Issues. – 2023. – Vol. 6, No. 1. – P. 90-104. – DOIhttps://doi.org/10.31509/2658-607x-202361-121. – EDN SGHZNT.
