Методология лесного дешифрирования снимков. Лекция 4

1.

Лекция 4. Методология лесного дешифрирования снимков
Морфологические показатели структуры деревьев и древостоев.
2.
Методы изучения таксационно-дешифровочных показателей насаждений.
3.
Дешифровочные признаки не покрытых лесом и нелесных земель.
4.
Аналитико-измерительные методы определения таксационных показателей
насаждений по аэрофотоснимкам.
5.
Особенности лесотаксационного дешифрирования космических снимков.
1.
Аэрокосмические методы в лесном деле
1

2.

1. Морфологические показатели структуры деревьев и древостоев.
Основные таксационные показатели (ср. диаметр, полнота, запас, бонитет и др.) не
находят изображения на снимках, а определяются на основе корреляционных
связей с показателями крон и полога.
Морфологические показатели, определяющие внешний вид дерева или древостоя:
- форма и размеры крон;
- вид полога (строение);
- количество деревьев и расстояние между ними;
- сомкнутость полога.
Рис. Форма крон:
а – ели (конусовидная),
б - березы, в – сосны (эллипсовидные),
г – осины (плосковершинные)
Аэрокосмические методы в лесном деле
2

3.

Рис. Показатели формы и
размеров кроны
h - высота дерева;
Ik - длина кроны;
hOк - высота до начала кроны;
DK - диаметр кроны;
hDk - высота до наибольшей
ширины кроны
Аэрокосмические методы в лесном деле
3

4.

P
P
крон
s
Рис. Профиль древостоев со ступенчатой сомкнутостью крон
Виды строения полога:
- горизонтально-сомкнутый - кроны деревьев
сходны по форме и размерам и смыкаются на одной
высоте;
- вертикально-сомкнутый - верхние части крон
нижнего яруса смыкаются с верхним или входят в его
нижнюю часть;
- вертикально-ступенчатый - кроны деревьев
смыкаются в горизонтальном и вертикальном
направлениях.
Аэрокосмические методы в лесном деле
P участка
где Ps - сомкнутость
полога;
ΣPкр, - сумма площадей
проекции крон всех
деревьев на участке
(пробной площади);
Pуч - площадь участка.
4

5.

2. Методы изучения таксационно-дешифровочных показателей насаждений.
Основные таксационно-дешифровочные показатели:
- дешифровочный состав,
- диаметр кроны,
- высота до наибольшей ширины кроны,
- длина кроны,
- сомкнутость полога.
Дополнительные таксационно-дешифровочные показатели:
- морфологические особенности и форма крон деревьев различных пород и разного
возраста;
- цвет (тон) изображения;
- тени собственные и падающие;
- структура полога насаждений.
Аэрокосмические методы в лесном деле
5

6.

Чтобы перейти от таксационно-дешифровочных показателей к таксационным,
необходимо знать взаимосвязи между ними.
Признаки дешифрирования и взаимосвязи между таксационными и
дешифровочными показателями изучают применительно к однородному
лесорастительному району.
Для этого используют:
-специальные координатные и таксационно-дешифровочные пробные площади;
-данные выборочной измерительно-перечислительной таксации в типичных
выделах;
- крупномасштабные фотопробы;
-массовые данные наземной таксации по выделам.
Аэрокосмические методы в лесном деле
6

7.

Крупномасштабные фотопробы характерных участков леса в масштабах
1:500-1:2000 (разрешение на местности 5-20 см) применяют:
для дешифрирования,
для изучения показателей полога и установления их взаимосвязей с
таксационными характеристиками насаждений.
При стереоскопическом рассмотрении аэроснимков измеряют:
hd - высоту дерева;
Ik - длину кроны;
h0к - высота до начала кроны;
DK - диаметр кроны;
hDk - высота до наибольшей ширины кроны
(точность измерений – 5-10%, т. е. практически, как и в натуре глазомерным
способом)
В отдельных случаях по аэроснимкам масштабов 1:200—1:500 (разрешение 25 см) можно измерить и диаметр деревьев на высоте 1,3 м.
Затраты труда на замеры таксационно- дешифровочных показателей в
расчете на одну пробу сокращаются в 1,5-2 раза, работы выполняют в
лаборатории.
Аэрокосмические методы в лесном деле
7

8.

По материалам всех таксационно-дешифровочных пробных площадей и типичных
выделов:
устанавливают
корреляционные
зависимости
между
таксационными
и
дешифровочными показателями:
1. средними диаметрами деревьев и их высотами,
2. числом видимых и невидимых на аэрофотоснимках деревьев,
3. составом фактическим и дешифровочным,
4. средними диаметрами деревьев и крон,
5. относительной полнотой и степенью сомкнутости полога.
выявляют модальные соотношения средней
составляющих пород в смешанных древостоях;
-
высоты
преобладающей
и
устанавливают множественные корреляционные зависимости типа
d1,3=f(h ,Dk Ps, A, N) и др.
Полученные данные сводят в дешифровочные таблицы (точность проверяют на
выделах c выборочной измерительно-перечислительной таксацией).
.
Аэрокосмические методы в лесном деле
8

9.

3. Дешифровочные признаки не покрытых лесом и нелесных земель.
Дешифровочные признаки непокрытых лесом земель
Сплошные вырубки - ярко-светлый тон и прямолинейностью границ;
обычно прямоугольная форма, следы тракторной трелевки, кучи хвороста,
оставленные семенники. На спектрозональных снимках свежие вырубки
желтовато-зеленоватого цвета, возобновленные лиственными породами –
оранжевого, а хвойными – сине-зеленого цвета.
Гари - языковидные, резко изорванные границы, врезающимися в лесной
массив. Хорошо просматривается рельеф местности, сухостойные деревья,
валеж. Сухостойные деревья ясно выделяются по белым тонам крон.
Тон изображения гарей светлый или светло-серый. На спектрозональных
снимках гари выделяются ярко-синим или зеленовато-синим цветом.
Квартальные просеки в древостоях имеют вид прямых линий, образуя
квартальную сеть квадратов или прямоугольников. В зависимости от затенения
падающими от деревьев тенями на снимках имеют светлый или темный тон.

10.

Дешифровочные признаки непокрытых лесом земель
Прогалины образуются в процессе задерневения из гарей и вырубок. Отличаются
от вырубок и пашен неправильной формой контуров. На спектрозональных
аэроснимках, в зависимости от травяного покрова, прогалины бывают от светложелтого до зеленого цвета.
Ветровалы дешифрируются по характерному расположению поваленных
деревьев вдоль направления ветра. На крупномасштабных снимках хорошо
просматривается почти каждое лежащее дерево, его форма и длина.
Склады леса. Характерным признаком их является месторасположение вблизи
рек, железнодорожных путей и лесовозных дорог. Штабеля бревен отличаются от
поленниц дров большей шириной и более короткой тенью. К числу признаков склада
относится также наличие жилых домов и изгородь, которая выделяется в виде
светлой линии.
Осушительные канавы просматриваются на снимке в виде прямых темных
линий, идущих параллельно друг другу и впадающих в одну собирательную канаву,
впадающую, в свою очередь, в магистральную канаву или ручей. На
спектрозональных снимках изображаются синим цветом.

11.

Дешифровочные признаки нелесных земель
Сельскохозяйственные угодья:
Пашня - правильные геометрические контуры. Тон изображения однородный
и колеблется от светлого до темно-серого в зависимости от типа засеянной
культуры и влажности почвы. На спектрозональных снимках свежевспаханная
почва имеет зеленый цвет, сельскохозяйственные культуры – от желтого до
светло-оранжевого.
Выгоны (пастбища) имеют неопределенную форму, тяготеют к населенным
пунктам. На цветных спектрозональных снимках цвет светло-зеленый, реже
светло-оранжевый или салатный. На черно-белых снимках тон изображения
серый.
Сенокосы. Заболоченные сенокосы приурочены к берегам рек и озер,
суходольные – к опушкам леса. Форма – неправильная, вытянутая. Тон
изображения на черно-белых аэрофотоснимках однотонный: от серого до
темного (при избытке влаги); на спектрозональных – светло-оранжевый, после
сенокошения – светло-зеленый. Характерным признаком служат копны сена в
виде светлых точек.

12.

Железные дороги - прямолинейность изображения с наличием плавных, с
большим радиусом закруглений поворотов. Вдоль поворотов хорошо
просматриваются полосы отчуждения, снегозащитные посадки, станции, посты
(при пересечении с грунтовыми дорогами) и др. Тон изображения светлый.
Болота определяют по рисунку изображения. Низинные болота при отсутствии
древесной растительности на черно-белых АФС изображаются однообразным
темно-серым тоном без выраженного рисунка, на спектрозональных - светлооранжевым цветом. Древесная растительность имеет вид разбросанных по общему
фону пятен, тон которых зависит от породы.
Гидрографические объекты (реки, озера, ручьи, пруды, каналы, канавы) с
высокой достоверностью дешифрируются по прямым признакам - форме и цвету
(тону). Реки и ручьи изображаются в виде извилистых лент или линий, озера и
пруды имеют округлые очертания (у пруда заметна плотина и питающая его речка
или ручей), каналы и канавы имеют прямолинейную, а старицы - форму дуг. Цвет
(тон) изображения зависит от характера освещенности, глубины водоема, чистоты
воды. На спектрозональных снимках цвет водных объектов варьирует от темносинего до сине-зеленого, на черно-белых - от темного до светло-серого.

13.

3. Аналитико-измерительные (дешифровочные) методы определения
таксационных показателей насаждений по аэрофотоснимкам.
Дешифровочный способ таксации лесов основан на аналитико-измерительном
дешифрировании качественных характеристик лесных насаждений по их изображению на
аэроснимках и космических снимках.
Примечание: в числителе – предельно допустимое минимальное пространственное разрешение на
местности, в знаменателе - масштаб, используемых на полевых и камеральных работах
контактных или увеличенных снимков (изображений).
По аэрокосмическим снимкам с нормативной точностью могут быть определены:
- контуры лесотаксационных выделов;
- породный состав насаждений;
- группа типа лесов и класс бонитета;
- средние высота и диаметр древостоя;
- класс возраста древостоев;
- относительная полнота насаждения;
- запас лесонасаждения;
- товарность лесонасаждения;
- категории и состояние не покрытых лесной растительностью земель, лесных и нелесных
площадей
13

14.

Дешифрирование состава насаждения (определение преобладающей породы и
сопутствующих древесных пород) - глазомерно, пропорционально площадям, занятым
проекциями крон соответствующих пород с учетом взаимосвязей между таксационным
и дешифровочным составом (количеством видимых и невидимых в пологе деревьев
различных пород).
Дешифрирование типа леса и класса бонитета после определения
преобладающей породы сводится к дешифрированию типа условий
местопроизрастания, по ландшафтным признакам (приуроченность к определенным
типам и формам рельефа).
Аэрокосмические методы в лесном деле
14

15.

Высота деревьев и насаждений определяется:
1. На основе измерения разности продольных параллаксов.
h
H p
b
2. Приближенно (точность 10-15%):
По длине теней - hд =LT*tgα,
где Lт – длина тени (м), α – угол высоты солнца над горизонтом;
По величине проекции изображения дерева - hд = Δ*Н/r,
где Δ - длина изображения дерева на снимке, мм; r - расстояние между
вершиной дерева и точкой надира, мм;
глазомерно-стереоскопическим способом
hd = hc * mв ,
где mв - вертикальный масштаб аэроснимков;
hс - высота дерева, определяемая глазомерно при стереоскопическом
рассматривании снимков, мм;
mв
mг f bгл
H
250 bсн К ув 3,85 bсн К ув
Точность определения высоты деревьев по АФС 1:10000 – 1:15000: по
разности продольных параллаксов – ± 7-10 %; длине тени – ±10-15%;
глазомерно-стереоскопическим способом – ±10-15%.
Аэрокосмические методы в лесном деле
15

16.

Определение высоты по длине теней от объекта (дерева)
h=lТ*tgγ
.
h – высота дерева, м
lТ - размер тени, м
γ – высота Солнца над горизонтом, град. (зависит от географического положения (широты и
долготы ), даты и времени съемки)
Онлайн-калькулятор «Вычисление азимута и высоты солнца над горизонтом по заданным
координатам и времени наблюдения» - http://www.planetcalc.ru/318/?license=1
Определение времени съемки (t)
С
t = 12 – T, тень на С-З
t = 12 + T, тень на С-В
h
γ
lт
λ
λ
Ю
Аэрокосмические методы в лесном деле
T = λ / 15°
(15° - перемещение
Солнца за 1 час –
360° : 24ч = 15°)
16

17.

Определение высоты объектов по их наклонным проекциям
Используется при значительном удалении объекта от центра АФСн (т. к.
смещение вершины на краях снимка больше и высота определяется точнее)
где H – высота фотографирования, м;
- величина наклонной проекции объекта, мм;
r – расстояние от вершины объекта до главной
точки АФСн, мм.
Пример. H = 1000 м; = 1,5 мм; r = 75 мм.
h=1000м*1,5 мм / 75 мм = 20 м
H
hd
r
hd
H
r
∆
r
Аэрокосмические методы в лесном деле
17

18.

Определение высоты глазомерно по ощущаемой высоте объекта
Высоту в "мм" объекта (дерева) при глазомерно-стереоскопическом наблюдении АФСн
можно определить "на глаз" с помощью клинышка миллиметровой бумаги, подставляя и
передвигая этот клин так, чтобы его верх был у вершины, а низ - у основания объекта
(дерева).
Определив высоту объекта на стереомодели в "мм" (nмм) и вертикальный масштаб АФС
(mv), можно определить натуральную высоту объекта:
hd = mв * nмм
mг f bгл
H
mв
250 bсн К ув 3,85 bсн К ув
Пример. Если n = 5 мм, mv = 4000, то h=5 мм * 4000=20 м.
Аэрокосмические методы в лесном деле
18

19.

Возраст древостоев (А) - одновременное использование нескольких
таксационных показателей. Например, определение возраста осиновых древостоев
II класса бонитета по средним высоте (h) и диаметру кроны (Dк).
Средний диаметр насаждения на высоте 1,3м (d1,3) устанавливают на основе
его зависимости от hd, или взаимосвязи с hd; Dk; Ps и другими таксационными и
дешифровочными показателями: классом бонитета, типом леса, возрастом.
Аэрокосмические методы в лесном деле
19

20.

Относительная полнота насаждения (Р):
- глазомерно-стереоскопическим методом на основе анализа стереомодели
полога насаждения (используют стереограммы из фототеки типичных
выделов) (основной метод);
- через сомкнутость полога (Рs) - по уравнениям, графикам, таблицам
взаимосвязи этих показателей, при этом должны учитываться возраст (А),
тип лесорастительных условий (Тл), состав насаждения: Р =f (А, Тл, Рs,
состав);
- через средний диаметр и количество деревьев (N), определенных по АФС:
Р =f (d1,3; N);
- на основе зависимости Р =f (PS; hд; Dk; lk).
Сосна – P = 1,415 PS + 0,050
Береза - P = Ps + 0,21
Дуб - Р = 0,89 Ps +0,16
Аэрокосмические методы в лесном деле
В.И. Сухих
С.В.Вавилов
А.В.Любимов
20

21.

Сомкнутость полога насаждения (Ps) определяют:
глазомерно-стереоскопическим;
сплошным обмером проекций крон (снимки масштаба 1:1000);
с помощью точечных палеток (не менее 200 точек на выдел) – как отношения
количества точек на кронах к общему количеству точек на участке;
линейным способом - по взаимно перпендикулярным линиям (общей протяженностью на местности не менее 240 м) - как отношение длин линий, занятых
проекциями крон, к общей длине линии (10-20 мм);
по шкале (стереограмме) сомкнутости полога.
Под степенью горизонтальной сомкнутости полога насаждений (Ps) понимают
отношение суммы площадей проекций крон, составляющих полог насаждения, без
учета перекрытий между соседними кронами деревьев, к общей площади
исследуемого участка.
P
P
крон
s
Аэрокосмические методы в лесном деле
Pучастка
21

22.

2
4
3
1
Ps
nкрон
nвыдел
60
0,5
120
Ps
1, 2
lкрон
L1,2
30 мм
0,5
60 мм
Psсред
Ps
3, 4
lкрон
L3,4
40 мм
0,6
65 мм
Ps1, 2 Ps3, 4
0,55
2
Рис. Определение сомкнутости полога:
а) точечным способом; б) линейным способом

23.

Запас
лесонасаждения
определяют
расчетным
путем
по
дешифровочным таблицам или номограммам с учетом состава, высоты,
относительной полноты (сомкнутости полога) насаждения.
Товарность лесонасаждения определяется с учетом его состава, возраста, типа лесорастительных условий, наличия сухостойных деревьев,
валежа, аномальных явлений.
0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95
0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90
Запас
0 50 100 150 200 250 300 350
0,5 1,5 2,5 3,5 4,5
0,5 1,5 2,5 3,5 4,5
высота
6 8 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Номограмма для определения запасов сосновых насаждений по средней
высоте, диаметрам крон и сомкнутости полога (по В.И. Березину)
Аэрокосмические методы в лесном деле
23

24.

Технология таксации лесов дешифровочным способом
(по материалам конференции «Лесное хозяйство России» – 2013 г.,
ФГУП «Рослесинфорг»)
Основные этапы технологического цикла «От съемки к проекту»
Аэрокосмические методы в лесном деле
24

25.

Аэрокосмические методы в лесном деле
25

26.

Аэрокосмические методы в лесном деле
26

27.

Аэрокосмические методы в лесном деле
27

28.

Аэрокосмические методы в лесном деле
28