Леса в иллюминаторе





Сертификация лесного хозяйства должно опираться на достоверный материал о состоянии лесных насаждений. Точными для этой цели являются наземные исследования, требующие больших затрат времени и ресурсов.

Оперативнее является наблюдение за лесными насаждениями на основе материалов дистанционного зондирования Земли с помощью спутников.
Спутниковые снимки используются практически во всех отраслях хозяйства, требующих оценки пространственной структуры i создания карт, причем, в большинстве случаев использование спутниковых снимков удешевляет такие работы примерно в три раза. В зависимости от требуемой детальности исследований, используют снимки определенной пространственной и спектральной разрешения.

Для исследований лесного фонда с помощью спутниковых снимков, по нашим наблюдениям, они должны отвечать определенным требованиям. Так,
- Снимки должны быть сделаны в вегетационный период;
- На время съемки небо над объектом исследований должно быть свободным от облаков и тумана.
- Разрешение, как пространственная, так i спектральная, должна соответствовать задачам исследований;
- Наземные исследования, использованы для интерпретации снимков, должны быть сделаны с небольшим разрывом во времени;
- Снимки, сделанные разными системами, должны быть, по возможности, одновременно.
- Угол съемки сканера должно быть как можно ближе к 90o.

Современные компьютерные технологии позволяют на основе аэрофотоснимков и многозональной спутниковых снимков создавать тематические карты для лесного хозяйства, которые, в сочетании с другими картами, могут стать основой геоинформационных систем для лесохозяйственного производства и организации рационального землепользования.

Объектами наших исследований стали горные территории Карпат, которые частично относятся к Карпатского природного заповедника, и равнинные территории на западе Украины, которые подлежат особой охране и принадлежат к природного заповедника "Расточье". Для исследований пространственной структуры насаждений мы могли объединять, анализировать i сравнивать информацию дистанционных съемок с наземной Площадной информацией. Для геометрического корректировки с помощью вычислительной техники применяли различные математические модели.

Простейшая из них требует для расчетов лишь три наземные контрольные точки и шесть параметров. Пригодна для использования при незначительном корректировке линейного вида. Несколько сложнее модель требует четыре наземных контрольных точек и восьми параметров. И обе модели применяются в основном для простых геометрических корректировок. В самой сложной модели количество параметров составляет (n +1) (n +2), а необходимое число наземных контрольных точек - (n +1) (n +2) / 2. Для корректировки космических снимков равнинной местности целесообразно использовать именно эту модель, поскольку в этом случае имеем дело с непропорциональными искажениями за неравномерности расчленение территории.

Однако использование определенной математической модели и создание трансформационной матрицы является только первым этапом геометрического корректировки снимков. Следующим шагом является переорганизации всех точек изображения в другую систему координат. Для этой операции существуют определенные математические способы.

Несмотря на большие наработки в этой области, выбор методов коррекции для определенного объекта остается проблематичным, поскольку он зависит от условий данной местности, ее рельефа и достаточной степени трансформации снимков.

Подтверждением этому является проведенное определение целесообразного метода и степени трансформации космических снимков территории заповедника и горной территории бассейна Верхней Тисы, с использованием спутниковых снимков Landsat-7, SPOT-1 и топографических карт масштаба 1:100000, 1:25000 (для определения контрольных пробных точек) . Разрешение снимков системы SPOT 20 '20 м достаточно для крупномасштабной лесной инвентаризации. Наземными контрольными точками определены 40 пунктов, которыми являются пересечения дорог, железных дорог, мосты, осушительные каналы. При выборе наземных точек принималось во внимание их равномерно размещения на территории объекта исследований.

При необходимости "отбрасывались" точки со значительным отклонением, и трансформационная матрица обраховувалась заново. Причем постоянно контролировалось пропорциональное размещение точек на плоскости, чтобы не допустить потери существенных для корректировки точек. Полученные результаты были приемлемы для использования изображения при цифровом опрацюваннi изображений i использовании в информационной системе лесного назначения.

При оценке лесных насаждений для горных территорий по материалам дистанционных исследований геометрическое корректировки пригодно только для частей исследуемой территории, покрытые значительным количеством контрольных точек (30 и больше). Для оценки лесных насаждений бассейна Верхней Тисы использованы спутниковые снимки Landsat-7. Самый подходящий методом для корректировки снимков горной территории есть орторектификация - корректировки снимков на основе высотной модели местности. Современные пакеты программ для обработки изображений имеют модуль для орторектификации. Орторектификация требует применения цифровой модели местности. На спутниковых снимках идентифицировано контрольные пробные точки и проведен орторектификацию с помощью цифровой модели местности разрешением 50 м. Цифровая модель местности созданная с помощью топографической карты масштаба 1:100000. Для орторектификации использовано специальный дополнительный модуль к программному обеспечению ER-Mapper - OrtoWarp, предназначенный для корректировки спутниковых снимков.

Снимки горной территории с помощью радиометрического калибрования обработаны с целью устранения затененные от горных хребтов Карпат. В ходе проработки устранены воздушное свет и методом косинусов вычислено зависимости освещения от свойств территории.

Лесные насаждения горной и равнинной частей имеют свои особенности, что необходимо учитывать при визуальном и автоматическом дешифрировании. В условиях заповедника "Расточье" булавочные породы представлены преимущественно сосновыми насаждениями, растущих на относительно пониженных местах. Отображаются они на наличном снимке темно-красным цветом, причем интенсивность окраски зависит от возраста насаждений. Старшие насаждения абсорбируют больше энергии в каждой из наблюдаемых зон спектра, поэтому они представлены на снимке темным цветом, чем младшие. Важным условием отражения на снимке является структура верхнего шатра. В старших насаждениях за небольшого сомкнутость крон внутри насаждений видно много теней, которые отбрасываются от больших по площади крон, что создает темную окраску старших сосновых насаждений.

На территории заповедника есть несколько незiмкнутих лесных культур i практически нет лесосек, однако можно заметить отдельные небольшие по площади участки внутри лесных насаждений, окрашенные в светло-розовый цвет. Эти участки, в зависимости от степени зимкнутости лесных культур, имеют разную окраску (от ярко-розового, что соответствует отображению травяного покрова, к темному, что соответствует отображению определенного лесного насаждения в молодом возрасте. Данные площади можно достаточно хорошо распознать на снимке.

Леса повышенной части Расточья представлены преимущественно лиственными (буком, дубом) насаждениями. На снимке они отображаются зеленым цветом, причем молодые насаждения отображаются синим оттенком. Отдельно можно выделить чорновiльховi насаждения, которые растут в пониженных местах рядом с Янiвським прудом. Красное с примесью синей окраски отличает их от дубовых или буковых насаждений и делает их похожими на сосновые.

Водные поверхности - отображаются практически черным цветом, хотя вследствие зарастания часть небольших прудов можно идентифицировать, как заболоченные. Хорошо различаются на снимке шоссейные i грунтовые дороги, железные дороги, дамбы, мелiорацiйнi каналы. Этот факт помогает в ориентировании на снимке, облегчает поиск и идентификация контрольных точек для геометрического корректировки.

Наряду с визуальной оценкой земель лесного фонда важным является упрощение изображения, установления признаков, которые являются полезными для дальнейшего анализа. С целью дешифровки лесных насаждений самый подходящий метод по контрольным пробными площадями, снятыми с помощью GPS-наблюдений. По признакам пробных площадей проводится контролируемая классификация изображения. Тестовые участки заложены для основных классов лесного покрова, преобладающих на этой территории. Для горной территории это еловые, буковые насаждения и высокогорные луга. Лесные участки выделены на основе топографической карты и визуальных наблюдений.

На основе снимков спутниковой системы SPOT и Landsat-7 при обработке изображения лесного массива территории природного заповедника "точность и горной территории бассейна Тисы нами проведен анализ признаков спектральной яркости идентифицированных тестовых участков лесного массива. Объекты исследований характеризуются набором лесных пород, которые являются характерными для лесов Западной Украины и дают возможность разработать основные методы использования мультиспектральных снимков для лесного хозяйства этого региона.

Программа работ предусматривала проработки методов автоматического дешифрирования сканерных снимков для исследований лесных насаждений, поэтому основные классы приведены для земель, покрытых лесной растительностью. С этой целью было выделено лесные участки, то есть так называемая лесная "маска" для исследуемого снимке. При розмежуваннi лесных i нелисових земель часть нелисових участков через похожие спектральные свойства была отнесена к категории лесных земель. В процессе классификации эти участки были вичленуванi. На первом этапе классификация проводилась по таким специфическими классами:

Лесные земли: хвойные насаждения - насаждения, в составе которых доля хвойных пород составляет 8 i больше единиц; листянi насаждения - насаждения, в составе которых преобладают листянi породы и составляют 8 i больше единиц (преимущественно насаждения дуба обыкновенного и бука лесного. Чорновiльховi насаждения; мишанi насаждения, в составе которых более двух единицы лиственных и хвойных пород; незимкнути лесные культуры.

Нелесные земли: луга - покрытые травянистой растительностью участки, заболоченi участка (участка, прилеглi к реке Верещица), земли сельскохозяйственного пользования.

Для дальнейших шагов классификации проведено распределение каждого класса земель, покрытых лесной растительностью (кроме незимкнутих лесных культур) по возрастным категориям.

Проблемой обработки спутниковой информации является выбор методики классификации. Современные компьютерные технологии позволяют проводить классификацию, используя выделение лесных территорий и предварительно сегментувавшы изображения на однородные сегменты.

Лесные участки выделены методом предварительного сегментирования изображения, что в итоге классификации привело к образованию простых по конфигурации участков изображения, которые являются близкими к истинным контуров лесных насаждений.

Информативность спутниковых снимков, которые использовались позволяет выделять покрытые и не покрытые лесной растительностью земли с высокой точностью. Симуляция классифицированного трехмерного спутникового снимка и классифицированного изображения дает возможность утверждать, что горные склоны, прилегающие к городу Рахов и реки Тиса, почти полностью лишенные лесной растительности. Луки и другие не покрытые лесной растительностью земли на моделируемой изображении доходят практически до вершин горных хребтов.

По материалам дистанционных наблюдений мы сделать следующие выводы. При создании электронных карт на основе спутниковых снимков необходимо учитывать особенности рельефа исследуемой территории и природно - климатические условия. При моделировании пространственного размещения покрытых лесной растительностью земель для горной территории полезным является применение трехмерного пространственного моделирования на основе спутниковых снимков или карт. Трехмерное моделирование лесного покрова с электронными картами позволяет находить места рельефа опасные в паводковыми отношении. Для постоянного наблюдения за лесными насаждениями необходимо использование материалов дистанционного зондирования Земли, дают реальную картину состояния лесных насаждений и их взаеморозмищення.







Last Advertisement
Login
Log in:  
Password:  
 
You must register to get additional capabilities in the system, Registration is free

Леса в иллюминаторе - www.PromWood.com
Users OnLine: 
History forestry | Woodworking | Species of wood | Wood drying | Machinery and equipment | Finishing wood | Biofuel | Charcoal | Forest handbook | Охота