Geospatial Model for Land Degradation Assessment in the Caspian region based on Integrated Multifactor Indicators

М.Е.  Амирханов; Ы.  Жакыпбек; Сунь  Хао

doi:10.51301/ejsu.2026.i3.04

Авторы

М.Е. Амирханов Satbayev University, Казахстан
Ы. Жакыпбек Satbayev University, Казахстан
Сунь Хао Китайский университет горного дела и технологий, Китай

DOI:

https://doi.org/10.51301/ejsu.2026.i3.04

Ключевые слова:

деградация земель, опустынивание, тектонические разломы, уклон местности, NDVI, WRI, переклассификация

Аннотация

Деградация земель и опустынивание являются основными экологическими проблемами в засушливом Прикаспийском регионе Казахстана. В данном исследовании оценивается подверженность Мангистауской области опустыниванию с использованием, интегрированной ГИС и дистанционного зондирования. Были проанализированы четыре контролирующих фактора: расстояние до активных тектонических разломов, уклон местности, растительный покров, рассчитанный на основе нормализованного разностного индекса растительности (NDVI), и условия влажности почвы, представленные индексом потребности в воде (WRI). Для оценки тектонического воздействия был использован анализ евклидовых расстояний, градиенты склонов были получены на основе данных SRTM, а NDVI и WRI были рассчитаны на основе снимков Landsat 8 OLI. Все факторы были реклассифицированы в стандартные порядковые классы и интегрированы с использованием модели многокритериальной оценки взвешенной суммы для создания карты подверженности опустыниванию. Результаты указывают на сильную пространственную неоднородность условий деградации. Районы вблизи тектонических разломов с более крутыми склонами, низкими значениями NDVI и WRI наиболее подвержены опустыниванию, в то время как регионы с пологими склонами, более высоким растительным покровом и лучшей влажностью почвы демонстрируют большую экологическую стабильность. Исследование демонстрирует, что деградация земель в Мангистау контролируется совокупным воздействием геологических, геоморфологических и экологических факторов. Предлагаемая система представляет собой надежный инструмент для оценки опустынивания и поддерживает устойчивое управление земельными ресурсами в засушливых и полузасушливых районах.

Библиографические ссылки

Amirkhanov, M., Zhakypbek, Y., Tursbekov, S., & Nurpeiss-ova, T. (2025). Comparative analysis of the state of desertifica-tion of the lands of West and East Kazakhstan. Engineering Journal of Satbayev University, 147(2), 40-49. https://doi.org/10.51301/ejsu.2025.i2.06

White, K.D. (2019). Environmental Issues in Kazakhstan. Glob-al Encyclopedia of Public Administration, Public Policy, and Governance. Springer, Cham, 1-7. https://doi.org/10.1007/978-3-319-31816-5_3854-1

Li, J., Ye, M., Pu, R., Liu, Y., Guo, Q., Feng, B., Huang, R., & He, G. (2018). Spatiotemporal Change Patterns of Coastlines in Zhejiang Province, China, Over the Last Twenty-Five Years. Sustainability, 10, 477. https://doi.org/10.3390/su10020477

Issanova, G., Saduakhas, A., Abuduwaili, J., Tynybayeva, K., & Tanirbergenov, S. (2020). Desertification and land degrada-tion in Kazakhstan. Scientific Journal of Pedagogy and Econom-ics, (5), 95-102.

Salmurzauly, R., Zulpykharov, K., Tokbergenova, A., Kaliyeva, D., & Bilalov, B. (2025). Ecological Vulnerability of Lands of Western Kazakhstan: Analysis Based on MEDALUS Model and Remote Sensing. Sustainability, 17, 9990. https://doi.org/10.3390/su17229990

Yesmagulova, B.Z., Assetova, A.Y., Tassanova, Z.B., Zhild-ikbaeva, A.N., & Molzhigitova, D.K. (2023). Determination of the Degradation Degree of Pasture Lands in the West Kazakh-stan Region Based on Monitoring Using Geoinformation Tech-nologies. Journal of Ecological Engineering, 24, 179-187. https://doi.org/10.12911/22998993/155167

Shinkarenko, S., Berdengalieva, A., Doroshenko, V., & Naichuk, Y. (2023). An Analysis of the Dynamics of Areas Af-fected by Steppe Fires in Western Kazakhstan on the Basis of Earth Remote Sensing Data. Arid Ecosyst., 13, 29-38. https://doi.org/10.1134/S2079096123010122

Bazarbayeva, S.M. (2024). Dataset on Industrial Waste Compo-sitions in West Kazakhstan and Conditions for Processing Them into Construction Materials. Data Brief, 54, 110265. https://doi.org/10.1016/j.dib.2024.110265

Li, H., Liu, X., Zhao, X., Zhang, W., Liu, J., Luo, X., Wang, R., & Xing, L. (2023). Contrasting Effects of Tectonic Faults on Vegetation Growth along the Elevation Gradient in Tectonically Active Mountains. Forests, 14, 2336. https://doi.org/10.3390/f14122336

Ludat, A. L., & Kübler, S. (2023). Tectonic controls on the ecosystem of the Mara River basin, East Africa, from geomor-phological and spectral index analysis. Biogeosciences, 20(10), 1991-2012. https://doi.org/10.5194/bg-2022-206

Shojaei, S., Reza Noura, M., & Moslempour, M.E. (2022). Study of the effect of geological and geomorphological parame-ters on soil erosion and sediment yield of Gabrik River basin, S.E Iran. Nexo Revista Científica, 35(01), 97-110. https://doi.org/10.5377/nexo.v35i01.13920

Ehteshami-Moinabadi, M. (2022). Properties of fault zones and their influences on rainfall-induced landslides, examples from Alborz and Zagros ranges. Environmental Earth Sciences, 81, 168. https://doi.org/10.1007/s12665-022-10283-2

Chen, T., Shu, J., Han, L., Tian, G., Yang, G., & Lv, J. (2022). Modeling the effects of topography and slope gradient of an arti-ficially formed slope on runoff, sediment yield, water and soil loss of sandy soil. Catena, 212, 106060.. https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106060

Tuo, D., Lu, Q., Wu, B., Li, Q., Yao, B., Cheng, L., & Zhu, J. (2023). Effects of Wind-Water Erosion and Topographic Factor on Soil Properties in the Loess Hilly Region of China. Plants (Basel), 12(13), 2568. https://doi:10.3390/plants12132568

Nozari, S., Boruvka, L. (2023). The effects of slope and altitude on soil organic carbon and clay content in different land-uses: A case study in the Czech Republic. Soil & Water Res, 18(3), 204-218. https://doi:10.17221/105/2022-SWR

Ewunetu, T., Selassie, Y.G., Molla, E., Admase, H., & Gezahegn, A. (2025). Soil properties under different land uses and slope gradients: Implications for sustainable land manage-ment in the Tach Karnuary watershed, Northwestern Ethiopia. Frontiers in Environmental Sciences, 13, 1518068. https://doi:10.3389/fenvs.2025.1518068

Rivera-Marin, D., Dash, J., & Ogutu, B. (2022). The use of remote sensing for desertification studies: A review. Journal of Arid Environments, 206, 104829.. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2022.104829

Al-Ali, Z., Abulibdeh, A., Al-Awadhi, T., Mohan, M., Al Na-siri, N., Al-Barwani, M., & Abdullah, M. (2024). Examining the potential and effectiveness of water indices using multispectral sentinel-2 data to detect soil moisture as an indicator of mudflow occurrence in arid regions. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 130, 103887.https://doi.org/10.1016/j.jag.2024.103887

Hu, Y., Han, Y., & Zhang, Y. (2020). Land desertification and its influencing factors in Kazakhstan. Journal of Arid Environ-ments, 180, 104203.https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2020.104203

Guo, B., Zhang, R., Lu, M., Xu, M., Liu, P., & Wang, L. (2024). A New Large-Scale Monitoring Index of Desertification Based on Kernel Normalized Difference Vegetation Index and Feature Space Model. Remote Sensing, 16, 1771. https://doi.org/10.3390/rs16101771