Using Sentinel-2 derived deforestation maps of Bialowieza forest to assess habitat quality with invest

Straddling the border of Poland and Belarus, the Białowieża Forest is an irreplaceable area for biodiversity conservation, in particular due to its size, protection status, and undisturbed nature. Forests provide a wide range of ecosystem services that are important to human well-being, but at the same time biodiversity is under threat as a result of human activities. The historical replacement of primeval forest by intensified forest management and selective logging were the greatest threats to the integrity of the forest. The largest volume of logging since 1988 started in 2017, when the timber extraction reached extreme level of 190 000 m3, thus violanting several regulations binding in the forest. Here, the InVEST (Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs) Habitat Quality model is used for mapping and quantifying the forest’s habitat degradation between 2017 and 2018, combined with remote sensing and machine learning techniques. Sentinel-2 images with 10 m spatial resolution are used to produce a Change Detection Map. The outputs of the model provide the landscape-level habitat quality and degradation, thus allowing to analyze trade-offs between biodiversity, ecosystem services and level protection of the area, and helping to understand how to improve the management of the area and provide a scientific basis for decision-makers.

La foresta di Białowieża si trova esattamente al confine fra Polonia e Bielorussia e rappresenta un luogo insostituibile in quanto a stato di conservazione della biodiversità, dimensione, stato di protezione e natura incontaminata. Le foreste forniscono una grande quantità di importanti servizi ecosistemici, ma allo stesso tempo le attività umane costituiscono una minaccia per la biodiversità delle stesse. La cattiva gestione della foresta e il taglio e trasporto di legname hanno causato perdita di parte della foresta primitiva e rappresentano fra le più grandi minacce per l’integrità della foresta stessa. La più intensa deforestazione dopo il 1988 è stata effettuata nel 2017, quando l’estrazione di legna ha raggiunto i 190 000 m3 ,violando di conseguenza alcuni vincoli di protezione vigenti. In questo lavoro di tesi sono state generate delle mappe per quantificare la qualità e la degradazione dell’habitat fra il 2017 e il 2018, tramite l’utilizzo del modello di Qualità dell’Habitat in InVEST (Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs), il tutto supportato da dati da telerilevamento e da tecniche di machine learning. Una mappa di Change Detection è stata prodotta a partire da immagini Sentinel-2 con risoluzione spaziale di 10 m. I risultati del modello consentono di valutare la qualità e la degradazione dell’habitat della foresta nel periodo d’indagine, permettendo di analizzare i trade-offs fra biodiversità, servizi ecosistemici e livello di protezione dell’area, e provvedendo a contribuire al miglioramento della gestione futura della foresta sulla base di un supporto scientifico.