Аэрокосмический мониторинг лесов. Система лесного мониторинга и постоянные пункты учета

В Беларуси разработана система мониторинга лесов, функционирует более 1500 постоянного пункта лесного мониторинга, где определяется дефолиация и дехромация насаждений, разработана система АКМ лесов.

Одной из задач дистанционного зондирования является мониторинг исследуемых ресурсов. Лесной мониторинг включает в себя три уровня обследований. В Беларуси на базе ЛРУП «Белгослес» создана многоуровневая система аэрокосмического мониторинга лесов.

Первый (верхний) уровень – космическая съемка. Исследование земной поверхности с большой высоты, вследствие чего малое разрешение, но возможность обозревать большие территории и контролировать большие площади лесных земель. Прием и обработка космических снимков ведется с использованием станций приема космической информации УНИСКАН.

Второй (средний) уровень – аэрообследование лесных массивов, аэрофотосъемка. На данном этапе проводится более полное обследование лесных территорий в лесоустроительных, лесозащитных или других целях. Зондирование ведется с использованием авиационного аппаратно-програмного комплекса ВСК-2. По данным таких обследований можно судить обо всех изменениях в лесной растительности и проводимых лесохозяйственных мероприятиях, контролировать уровень их выполнения.

Третий (наземный) уровень – натурные обследования, проведение лесоустроительных работ на территории лесхозов, лесопатологических и других обследований лесных территорий, использование данных геоинформационной системы «Лесные ресурсы». Кроме этого, используются наземные методы лесного мониторинга с получением данных наблюдений на постоянных пунктах учета, материалов выборочной таксации древостоев на эталонно-калибровочных участках.

Совместное использование трех уровней мониторинга позволяет с максимальной точностью и наименьшими затратами проводить обследования лесных массивов и получать лесоустроительную информацию.

Созданная система решает следующие задачи:

– разработка системы классификации спектральных изображений по космическим снимкам с привязкой к ГИС «Лесные ресурсы»;

– сканирование полога леса и спектрометрические характеристики лесных площадей с использованием авиационного ВСК-2;

– построение тематических лесных карт на основе аэрокосмических и спектрометрических изображений, ГИС «Лесные ресурсы»;

– адаптация полученных результатов в Информационной системе управления лесным хозяйством Беларуси (ИСУЛХ).

Для методического и технологического обеспечения деятельности станции приема космической информации в течение 1998–2001 гг. отработана система компьютерной обработки многозональных космических снимков для получения состояния, динамики и прогноза лесов Беларуси. Для чего были использованы снимки со спутников «Ресурс», «Алмаз», «Океан», «Spot», «Landsat 7 ЕТМ+» и Terra – системы Aster высокого разрешения (15 м) и Modis среднего разрешения (250 м).

Результатами компьютерной обработки космических изображений явилась серия тематических карт: ресурсной оценки ущерба лесам пожарами, ураганами, массовыми усыханиями еловых и сосновых насаждений и других.

В начале апреля 2002 г. на базе УП «Белгослес» установлена региональная станция приема космической информации (аппаратно-програмный комплекс УНИСКАН). В настоящее время осуществляется прием, архивирование и тематическая обработка космических снимков высокого разрешения с ИСЗ Метеор 3М (Россия) и Terra (система Modis) среднего разрешения США.

Возможность постоянно обновлять космическую информацию в качестве обобщающей для контроля за изменениями в лесном фонде делает мониторинг непрерывным. Изменения, обнаруженные на космических снимках, могут быть перепроверены с помощью натурных или авиационных обследований, при необходимости вносятся изменения в картографические и лесоустроительные материалы.

Система сбора и обработки данных представляет собой систематизированную совокупность приемов и операций, которые необходимо выполнить для практической реализации многоуровневого аэрокосмического мониторинга лесов Беларуси.

Технологический регламент системы сбора и обработки данных включает 6 этапов.

1. Получение и обработка космических снимков.

Полученные с космических спутников серии «Landsat», «Terra» «Ресурс» и другие снимки подвергаются аналогово-компьютерной обработке, осуществляются различные преобразования информации (цветовое кодирование, многократное увеличение изображения, улучшение резкости и контраста, подбор определенных сочетаний спектральных зон и т.д. с помощью программ CorelPhoto-Paint, Photoshop, ER-Mapper, GeoMediaProfessional).

Выявляются территории, подверженные воздействию биологических или антропогенных факторов.

2. Подготовка к проведению сканирования лесов и авиационных измерений:

1) определение участков для обследования;

2) анализ информации по намеченным участкам, имеющимся в базе данных ГИС «Лесные ресурсы». Запрос и анализ имеющейся дополнительной наземной информации по обследованию намеченных территорий у подразделений Минлесхоза (РПП «Беллесозащита», ЛРУП «Белгослес»);

3) определение параметров видеоспектральных измерений, выбор зон спектра (в зависимости от решаемых задач) для аэросъемки и порядка смены фильтров в полете, необходимого пространственного разрешения, ширины захвата кадра на местности, процента перекрытия кадров вдоль трассы и перекрытия трасс;

4) определение навигационных параметров полетов, установление высоты и скорости авианосителя (вертолета), направления и протяженности трасс полетов; удаление трасс друг от друга;

5) оформление маршрутной картосхемы, нанесение маршрутов полетов на изображения выделов с намеченными территориями съемок, использование дополнительной текстовой и цифровой информации (дата, параметры съемок и т.п.).

3. Проведение авиационных измерений: ознакомление штурмана с маршрутной картосхемой; установка съемочной аппаратуры на борт носителя; проведение видео- и спектральных съемок в соответствии с инструкцией, периодический контроль режимов съемки.

4. Предварительная обработка данных:

1) перенос полученных видеоспектральным комплексом ВСК-2 данных на стационарный комплекс обработки;

2) привязка спектров и изображений к навигационным данным с помощью GPS;

3) обработка спектров; обработка изображений БСПС (блок спектрозонально-поляризационной съемки);

4) спектральная и пространственная подвыборки, преобразование видеоформата.

5. Тематическая обработка данных: тематическая обработка спектров; тематическая обработка изображений.

6. Составление единого банка данных:

– построение картосхем и вывод их на печать;

– построение карт-изображений, представляющих собой изображение-мозаику с наложенными на него картографическими элементами;

– занесение полученной спектральной и видеоинформации, а также данных наземных исследований после обработки в соответствующие разделы банка данных (космических, авиационных, наземных в ГИС) в виде спектров, изображений, карт-изображений и векторных слоев с «привязанными» к ним записями в базе данных и необходимой сопутствующей информацией.

С запуском белорусского космического спутника обновление данных для мониторинга значительно ускорится, сократятся сопутствующие затраты, увеличится разрешающая способность поступающих материалов.

Стратегический план развития лесного хозяйства Республики Беларусь до 2015 года.

Исходя из этих организационно-правовых предпосылок в 1997 г. разработан «Стратегический план развития лесного хозяйства Беларуси». Как и концепция, он охватывает перс­пективу до 2015 г. Этот документ является продуктом меж­дународного сотрудничества. В его разработках, наряду со специалистами Беларуси, приняли участие консультанты из Финляндии и Швеции, работавшие за счет гранта, выделенного правительством этих стран. Международное сотрудни­чество позволило составить стратегический план развития лесного хозяйства с учетом не только отечественного, но и международного опыта таких государств Европы, как Герма­ния, Польша, Швеция, Финляндия, Литва, Латвия.

Основная цель проекта — улучшение условий жизни людей в экономическом и экологическом аспектах. Эконо­мические цели достигаются посредством развития рыночных отношений и совершенствования организационно-экономичес­ких основ хозяйствования, а экологические — усилением средозащитных и средообразующих функций лесов, сохране­нием биоразнообразия природы.

Стратегический план и Лесной кодекс Беларуси должны способствовать научно обоснованному комплексному исполь­зованию лесов, их охране, защите и воспроизводству исходя из принципов постоянства, неистощимости и относительной равномерности лесопользования, сохранения генетического фонда, видового и ландшафтного разнообразия лесов, повы­шения их экологического и ресурсного потенциала, воспита­ния людей в духе бережного отношения к лесу как важной составной части национального богатства страны.

Лекция 5