Ліси в ілюмінаторі





Сертифікація лісового господарства має спиратись на достовірний матеріал про стан лісових насаджень. Найточнішими для цієї мети є наземні дослідження, які вимагають великих затрат часу і ресурсів. Оперативнішими є спостереження за лісовими насадженнями на основі матеріалів дистанційного зондування Землі за допомогою супутників.

Супутникові знімки використовуються практично в усіх галузях господарства, що потребують оцінки просторової структури i створення карт, причому, у більшості випадків використання супутникових знімків здешевлює такі роботи приблизно в три рази. Залежно від необхідної детальності досліджень, використовують знімки певної просторової та спектральної роздільної здатності.
Для досліджень лісового фонду за допомогою супутникових знімків, за нашими спостереженнями, вони мають відповідати певним вимогам. Так,
– знімки повинні бути зроблені у вегетаційний період;
– на час зйомки небо над об’єктом досліджень мусить бути вільним від хмар і туману;
– роздільна здатність, як просторова, так i спектральна, повинна відповідати завданням досліджень;
– наземні дослідження, використані для інтерпретації знімків, мають бути зроблені з невеликим розривом у часі;
– знімки, зроблені різними системами, повинні бути, за можливості, одночасовими;
– кут зйомки сканера має бути якомога ближчий до 90°.
Сучасні комп’ютерні технології дозволяють на основі аерофотознімків і багатозональних супутникових знімків створювати тематичні карти для лісового господарства, які, у поєднанні з іншими картами, можуть стати основою геоінформаційних систем для лісогосподарського виробництва та організації раціонального землекористування.
Об’єктами наших досліджень стали гірські території Карпат, які частково належать до Карпатського природного заповідника, та рівнинні території на заході України, які підлягають особливій охороні і належать до природного заповідника “Розточчя”. Для досліджень просторової структури насаджень ми мали змогу об'єднувати, аналізувати i порівнювати інформацію дистанційних зйомок з наземною площинною інформацією. Для геометричного коригування з допомогою обчислювальної техніки застосовували різноманітні математичні моделі.
Найпростіша з них потребує для розрахунків лише три наземні контрольні точки і шість параметрів. Придатна для використання при незначному коригуванні лінійного виду. Дещо складніша модель вимагає чотири наземних контрольних точок і восьми параметрів. Та обидві моделі застосовуються, переважно, для простих геометричних коригувань. У найскладнішій моделі кількість параметрів становить (n+1)(n+2), а необхідне число наземних контрольних точок - (n+1)(n+2)/2. Для коригування космічних знімків рівнинної місцевості найдоцільніше використовувати саме цю модель, оскільки у цьому випадку маємо справу із непропорційними спотвореннями через нерівномірність розчленування території.
Проте використання певної математичної моделі і створення трансформаційної матриці є тільки першим етапом геометричного коригування знімків. Наступним кроком є переорганізація всіх точок зображення в іншу систему координат. Для цієї операції існують певні математичні способи.
Незважаючи на великі напрацювання у цій галузі, вибір методів коригування для певного об’єкту залишається проблематичним, оскільки він залежить від умов певної місцевості, її рельєфу та достатнього ступеня трансформації знімків.
Підтвердженням цьому є проведене визначення доцільного методу і ступеня трансформації космічних знімків території Розточчя та гірської території басейну Верхньої Тиси, з використанням супутникових знімків Landsat-7, SPOT-1 і топографічних карт масштабу 1:100000, 1:25000 (для визначення контрольних пробних точок). Роздільна здатність знімків системи SPOT 20´ 20 м є достатньою для крупномасштабної лісової інвентаризації. Наземними контрольними точками визначено 40 пунктів, якими є перехрещення доріг, залізниць, мости, осушувальні канали. При виборі наземних точок бралося до уваги їх рiвномiрне розмiщення на територiї об'єкту дослiджень.
За необхідності "відкидались" точки із значним відхиленням, і трансформаційна матриця обраховувалась заново. Причому постійно контролювалось пропорційне розміщення точок на площині, щоб не допустити втрати істотних для коригування точок. Отримані результати були прийнятні для подальшого використання зображення при цифровому опрацюваннi зображень i використаннi в iнформацiйнiй системi лiсового призначення.
При оцінці лісових насаджень для гірських територій за матеріалами дистанційних досліджень геометричне коригування придатне тільки для частин досліджуваної території, які вкриті значною кількістю контрольних точок (30 і більше). Для оцінки лісових насаджень басейну Верхньої Тиси використано супутникові знімки Landsat-7. Найпридатнішим методом для коригування знімків гірської території є орторектифікація - коригування знімків на основі висотної моделі місцевості. Сучасні пакети програм для опрацювання зображень мають модуль для орторектифікації. Орторектифікація вимагає застосування цифрової моделі місцевості. На супутникових знімках ідентифіковано контрольні пробні точки і проведено орторектифікацію за допомогою цифрової моделі місцевості роздільною здатністю 50 м. Цифрова модель місцевості створена за допомогою топографічної карти масштабу 1:100000. Для орторектифікації використано спеціальний додатковий модуль до програмного забезпечення ER-Mapper – OrtoWarp, призначений для коригування супутникових знімків.
Знімки гірської території за допомогою радіометричного калібрування опрацьовані з метою усунення затінень від гірських хребтів Карпат. У ході опрацювання усунуто повітряне світло та методом косинусів обчислено залежності освітлення від властивостей території.
Лісові насадження гірської та рівнинної частин мають свої особливості, що необхідно враховувати при візуальному та автоматичному дешифруванні. В умовах заповідника “Розточчя” шпилькові породи представлені переважно сосновими насадженнями, що зростають на відносно понижених місцях. Відображаються вони на наявному знімку темно-червоним кольором, причому інтенсивність забарвлення залежить від віку насаджень. Старші насадження абсорбують більше енергії в кожній із спостережуваних зон спектру, тому вони представлені на знімку темнішим кольором, ніж молодші. Важливою умовою відображення на знімку є структура верхнього намету. У старших насадженнях через невелику зімкнутість крон всередині насаджень видно багато тіней, які відкидаються від великих за площею крон, що створює темне забарвлення старших соснових насаджень.
На території заповідника є невелика кількість незiмкнутих лісових культур i практично немає лісосік, проте можна помітити окремі невеликі за площею ділянки всередині лісових насаджень, забарвлені в світло-рожевий колір. Ці ділянки, залежно від ступеня зімкнутості лісових культур, мають різне забарвлення (від яскраво-рожевого, що відповідає відображенню трав’яного покриву, до темного, що відповідає відображенню певного лісового насадження в молодому вiцi). Дані площі можна достатньо добре розпізнати на знімку.
Ліси підвищеної частини Розточчя представлені переважно листяними (буком, дубом) насадженнями. На знімку вони відображаються зеленим кольором, причому молоді насадження відображаються синім відтінком. Окремо можна виділити чорновiльховi насадження, які зростають у понижених місцях поруч з Янiвським ставом. Червоне з домішкою синього забарвлення відрізняє їх від дубових чи букових насаджень та робить їх схожими на соснові.
Водні поверхні - відображаються практично чорним кольором, хоча внаслідок заростання частину невеликих ставків можна ідентифікувати, як заболочені. Добре розрізняються на знімку шосейні i ґрунтові дороги, залізниці, дамби, мелiорацiйнi канали. Цей факт допомагає в орієнтуванні на знімку, полегшує пошук та iдентифiкацiю контрольних точок для геометричного коригування.
Поряд з візуальною оцінкою земель лісового фонду важливим є спрощення зображення, встановлення ознак, які є корисними для подальшого аналізу. З метою дешифрування лісових насаджень найпридатнішим є метод за контрольними пробними площами, знятими за допомогою GPS-спостережень. За ознаками пробних площ проводиться контрольована класифікація зображення. Тестові ділянки закладені для основних класів лісового покриву, що переважають на цій території. Для гірської території це ялинові, букові насадження і високогірні луки. Лісові ділянки виділені на основі топографічної карти і візуальних спостережень.
На основі знімків супутникової системи SPOT та Landsat-7 при опрацюванні зображення лісового масиву території природного заповідника “Розточчя” та гірської території басейну Тиси нами проведено аналіз ознак спектральної яскравості ідентифікованих тестових ділянок лісового масиву. Об'єкти досліджень характеризуються набором лісових порід, які є характерними для лісів Західної України та дають можливість розробити основні методи використання мультиспектральних знімків для лісового господарства цього регіону.
Програма робіт передбачала опрацювання методів автоматичного дешифрування сканерних знімків для досліджень лісових насаджень, тому основнi класи наведені для земель, вкритих лiсовою рослинністю. З цiєю метою було видiлено лісові дiлянки, тобто так звана лiсова “маска” для дослiджуваного знiмку. При розмежуваннi лісових i нелісових земель частина нелісових дiлянок через схожі спектральнi властивостi була вiднесена до категорії лісових земель. У процесi класифiкацiї цi дiлянки були вичленуванi. На першому етапi класифiкацiя проводилась за такими специфiчними класами:
Лісові землі: хвойні насадження – насадження, в складi яких частка хвойних порiд складає 8 i бiльше одиниць; листянi насадження – насадження, в складi яких переважають листянi породи та складають 8 i бiльше одиниць (переважно насадження дуба звичайного і бука лiсового); чорновiльховi насадження; мішанi насадження, в складi яких понад дві одиниці листяних та хвойних порiд; незімкнуті лiсовi культури.
Нелісові землі:
луки – вкритi трав’янистою рослиннiстю дiлянки, заболоченi дiлянки (дiлянки, прилеглi до рiчки Верещиця), землi сільськогосподарського користування.
Для подальших кроків класифікації проведено розподіл кожного класу земель, вкритих лісовою рослинністю (крім незімкнутих лісових культур) за віковими категоріями.
Проблемою опрацювання супутникової інформації є вибір методики класифікації. Сучасні комп’ютерні технології дозволяють проводити класифікацію, використовуючи виділення лісових територій і попередньо сегментувавши зображення на однорідні сегменти.
Лісові ділянки виділені методом попереднього сегментування зображення, що у кінцевому підсумку класифікації призвело до утворення простіших за конфігурацією ділянок зображення, які є ближчими до дійсних контурів лісових насаджень.
Рис. Основні кроки створення електронної карти лісового покриву, створеної на основі супутникових знімків SPOT i LANDSAT-TM для гірської та рівнинної території.
Інформативність супутникових знімків, що використовувались дозволяє виділяти вкриті і не вкриті лісовою рослинністю землі з високою точністю. Симуляція класифікованого тривимірного супутникового знімка і класифікованого зображення дає можливість стверджувати, що гірські схили, що прилягають до міста Рахів і ріки Тиса, майже цілком позбавлені лісової рослинності. Луки та інші не вкриті лісовою рослинністю землі на модельованому зображенні доходять практично до вершин гірських хребтів.
За матеріалами дистанційних спостережень ми зробити такі висновки. При створенні електронних карт на основі супутникових знімків необхідно враховувати особливості рельєфу досліджуваної території та природно--кліматичні умови. При моделюванні просторового розміщення вкритих лісовою рослинністю земель для гірської території корисним є застосування тривимірного просторового моделювання на основі супутникових знімків або карт. Тривимірне моделювання лісового покриву за електронними картами дає можливість віднаходити місця рельєфу небезпечні в повеневому відношенні. Для постійного спостереження за лісовими насадженнями необхідне використання матеріалів дистанційного зондування Землі, що дають реальну картину стану лісових насаджень та їхнього взаєморозміщення.


Мирослав ГОРОШКО,
Степан МИКЛУШ, доцент,
Олег ЧАСКОВСЬКИЙ.







Последние обьявления
Login
Логин:  
Пароль:  
 
Для того, что бы получить дополнительные возможности в системе, Вам надо пройти регистрацию . Регистрация бесплатная

Ліси в ілюмінаторі - www.PromWood.com
Пользователи OnLine: 
Die Geschichte der Forstwirtschaft | Holzbearbeitung | Holzarten | Holztrocknung | Maschinen und anlagen | Finishing holz | Biokraftstoff | Holzkohle | Forest Directory | Охота