Особенности лесотаксационного дешифрирования космических снимков

Для применения в практике лесного хозяйства в настоящее время доступны космические сканерные снимки сверхвысокого (менее 1 м), очень высокого (1-10 м), высокого (10-40 м), среднего (150 м) и низкого (1 км) пространственного разреше­ния, получаемые в различных спектральных зонах.

Для лесотаксацион­ного дешифрирования используют снимки сверхвысокого, очень высокого и высокого разрешения.

Сним­ки низкого и среднего разрешения применяют в охране лесов от пожа­ров, а также для обобщенного мелкомасштабного картографирования. По их данным дешифрируют границы ландшафтов и местностей, их основные элементы, выделяют площади с растительностью, не покры­тые лесом и нелесные земли.

На космических снимках (КС), как и на АФС, прямыми признаками дешифрирования являются цвет (тон), структура и текстура изображе­ния, а основными косвенными - ландшафтные, основанные на приуро­ченности лесов и их отдельных типов к определенным формам рельефа, положенные в основу ландшафтного метода дешифрирования.

Ландшафтный метод предусматривает обязательное изучение и уста­новление пространственных взаимосвязей между природными территориальными комплексами, расположенными в непосредственном со­седстве. Такие взаимосвязи, отраженные в текстуре изображения, дают воз­можность с достаточной полнотой охарактеризовать всю территорию.

Изучение и картографирование ландшафтов больших территорий на основе дешифрирования космических снимков проводится в опреде­ленной последовательности:

1. На снимках поднимается гидрографическая сеть и все водные объекты.

2. Проводятся границы между крупными ландшафтными единицами, которые контролируются по топографическим и тематическим картам.

3. Проводят детальное выделение тематических контуров с учетом предвари­тельного ландшафтного разделения изучаемой территории.

4. По космическим снимкам с разрешением 10 м и лучше определяют преобладающие и составляющие породы, тип леса или группы типов леса и класса бонитета, дешифрируют группу или класс возраста преобладающей породы. Для их определения используют главным образом морфологические признаки дешифрирования: контурную структуру и текстуру изображения, просматриваемость полога в глубину и др. При этом класс бонитета устанавливают по установленному типу леса или группе типов леса.

5. Определяют относительную полноту визуально стереоскопическим способом на основе при­обретенного во время дешифровочных тренировок опыта, или инстру­ментально путем измерения сомкнутости непосредственно по увеличенному снимку или его изображению на экране компьютера. При ее определении учитывают, что сомкнутость полога на космических снимках чаще всего совпадает с полнотой.

6. Остальные таксационные признаки по КС определяют на основании различных взаимосвязей: средняя высота - по классу (группе) возраста, классу бонитета и преобла­дающей породе; средний диаметр - по средней высоте, с учетом возрас­та и полноты; запас на 1 га - по средней высоте и относительной пол­ноте.

На КС высокого разрешения (1-2 м) высота насаждения может быть определена путем измерения длины теней деревьев (особенно при съемке в утренние и вечерние часы). По измеренным диаметрам проекций крон (площадям проекций крон) может быть опре­делен средний диаметр деревьев в насаждениях на высоте 1,3 м, а также высота и сомкнутость полога насаждения.

На спектрозональных и многозональных снимках высокого разрешения отчетливо дешифрируют контуры не покрытых лесом и нелесных земель: вырубок, гарей, болот, сельскохозяйственных угодий, рек, озер, каменистых россыпей, песков некоторых других кате­горий. Дешифрируются они на основе фотометрических, морфологиче­ских и ландшафтных признаков. При этом основными чаще всего явля­ются морфологические признаки дешифрирования, характеризующие контурную структуру и текстуру изображения.

Вырубки дешифрируют по светлому тону (цвету) и четким прямо­угольным границам, приуроченности к формам рельефа, лесовозным дорогам, иногда по недорубам - темным пятнам и зернам на общем светлом фоне изображения или крупномерному подросту.

Гари на черно-белых КС более светлого тона, чем насаждения, обычно они имеют вытянутую в направлении ветров, господствующих в летний период, форму. На цветных спектрозональных КС свежие гари от верховых пожаров имеют темный цвет, а не возобновившиеся гари прошлых лет, как и на черно-белых снимках, изображаются более светлым тоном.

Дешифрированию КС, так же, как и АФС, предшествует изучение признаков дешифрирования конкрет­ных, используемых при выполнении данной работы, съемочных мате­риалов и таксационно-дешифровочная тренировка, которые проводятся на основе типичных выделов - эталонов (пробных площадей) с прове­денной измерительно-перечислительной таксацией и материалов преж­него лесоустройства (планы лесонасаждений и таксационные описания). Для анализа признаков дешифрирования на каждую древесную породу и основные категории земель отбирают в среднем по 5 выделов и для тренировки исполнителей по 10 выделов.

Тренировка исполнителей заключается в изучении признаков дешифрирования и приобретении навыков распо­знавания по КС основных категорий земель, состава насаждений, групп возраста, типов леса, полноты (сомкнутости полога).

Подготовка КС к дешифрированию заключается: нанесении на снимки границ лесхозов, лесничеств, кварталов, вычислении масштаба по отрезкам опознанными на снимке и топографической карте (лесоустроительном планшете).

Лесотаксационное (лесохозяйственное) дешифрирование проводят, как правило, по максимально увеличенным твердым копиям или изо­бражениям на экране компьютера. При наличии стереопар КС дешифрирование проводят с использованием стереоприборов в несколько этапов:

1) Проводят ана­лиз цветовых (тоновых), морфологических (текстурных), ландшафтных и других признаков дешифрирования; отграничивают покрытые лесом земли от не покрытых лесом и нелесных.

2) Проводят разграничение выделенных укрупненных участков на таксаци­онные выделы (страты). Для чего используют все имеющиеся фондовые и нормативные материалы: топографические, почвенные, геологические и другие карты, материалы лесоустройства (планшеты, планы лесонасаждений, таксационные описания, материалы различных обследований, дешифровочные таблицы, уравнения, таблицы зависимостей между таксационными и дешифровочными показателями и т.п.).

КС позволяют получать значительный объем полезной, преимущественно обобщенной, информации Их можно использовать в решении многих практических задач, но как правило, в сочетании с фондовыми картографическими и атрибутивными данными, выборочными аэрофотосъемками, наземными работами, привлечением при дешифрировании комплекса косвенных признаков и моделей, разновременных космических изображений. Особенно это относится к таким задачам, как инвентаризация лесов, крупномасштабное картографирование, оценка состояния насаждений в конкретном таксационном выделе, где требуется получать целый ряд детальных характеристик и биометрических параметров. Однако и в этих случаях применение данных космических снимков сокращает затраты труда и средств на выполнение тех или иных работ и ускоряет сроки их выполнения.

Для более широкого и эффективного применения материалов КС в лесном хозяйстве, наряду со снимками с разрешением 10-30-50-150м, необходимо иметь многозональные изображения с разрешением 1-2м и возможностью стереоскопического наблюдения. Стоимость космической съемки должна быть ниже стоимости аэрофотосъемки.

Таким требованиям отвечают КС, получаемые со спутников: «Ресурс-П 1,2»; «Канопус-В» (Россия); GeoEye-1, 2; WorldView- 1,2,3; IKONOS (США); CARTOSAT-2B (Индия); SPOT-5,6,7 (Франция); TH-1-1; TH-1-2 (Китай) и др.

Спутники очень высокого разрешения (до 10 м) без возможности стереосъемки: Pleiades-1A, 1В (Франция); группировка RapidEye (Германия) и др.

Контрольные вопросы:

1. Назовите морфологические показатели, определяющие внешний вид дерева или древостоя.

2. Способы определения сомкнутость полога.

3. Назовите основные и дополнительные таксационно-дешифровочные показатели.

4. Назовите материалы съемки и другие данные для определения признаков дешифрирования и взаимосвязи между таксационными и дешифровочными показателями.

5. Для чего применяют крупномасштабные фотопробы при дешифрировании?

6. Какие аэрокосмические снимки обладают наибольшей информативностью при дешифрировании нелесных и не покрытых лесом земель?

7. Назовите способы определения высоты древостоя по материалам аэрокосмической съемки?

8. Какие таксационные показатели определяют по снимкам аналитико-измерительными методами?

9. В чем отличие аналитического и измерительного дешифрирования?

10. Назовите методы определения относительной полноты насаждения?

11. Как определяют запас и товарность лесонасаждений по АКС?

12. Какие космические снимки используют для лесотаксацион­ного дешифрирования?

13. В чем заключается подготовка КС к дешифрированию?

14. В чем сущность ландшафтного метода дешифрирования?

15. По взаимосвязи каких таксационных признаков определяют по АКС среднюю высоту, средний диаметр, запас на 1 га?

16. Какие КС наиболее эффективны для таксационного дешифрирования?

Литература:

1. Сухих, В.И. Аэрокосмические методы в лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве: Учебник [Текст] / В.И. Сухих. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. – 392 с.

2. Приказ Федерального агентства лесного хозяйства (Рослесхоз) от 12 декабря 2011 г. N 516 г. Москва «Об утверждении Лесоустроительной инструкции» [Электронный ресурс]. – URL: rg.ru/2012/03/07/lesoustroystvo-site-dok.html