Аэрокосмические методы в лесном деле 1 Лекция 4. Методология лесного

показатели структуры деревьев и древостоев.
Методы изучения таксационно-дешифровочных показателей насаждений.
Дешифровочные признаки

не покрытых лесом и нелесных земель.
Аналитико-измерительные методы определения таксационных показателей насаждений по аэрофотоснимкам.
Особенности лесотаксационного дешифрирования космических снимков.

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.

Аэрокосмические методы в лесном деле

Рис. Форма крон:
а – ели (конусовидная),
б - березы, в – сосны (эллипсовидные),
г – осины (плосковершинные)

- длина кроны;
hOк - высота до начала кроны;
DK

- диаметр кроны;
hDk - высота до наибольшей ширины кроны

Аэрокосмические методы в лесном деле

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.

где Ps - сомкнутость полога;
ΣPкр, - сумма площадей проекции крон всех деревьев на участке (пробной площади);
Pуч - площадь участка.

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.

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.

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 2-5 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.

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 высоты преобладающей и составляющих пород в смешанных древостоях;

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).
.

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.

из гарей и вырубок. Отличаются от вырубок и пашен неправильной

формой контуров. На спектрозональных аэроснимках, в зависимости от травяного покрова, прогалины бывают от светло-желтого 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.

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.

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 - светло-оранжевым 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 тем­но-синего до сине-зеленого, на черно-белых - от темного до светло­-серого.

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

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).

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).

основе измерения разности продольных параллаксов.



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;

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%.

высота дерева, м
lТ - размер тени, м
γ – высота Солнца

над горизонтом, град. (зависит от географического положения (широты и долготы ), даты и времени съемки)

Определение времени съемки (t)

t = 12 – T, тень на С-З
t = 12 + T, тень на С-В

T = λ / 15°

(15° - перемещение Солнца за 1 час –
360° : 24ч = 15°)

Онлайн-калькулятор «Вычисление азимута и высоты солнца над горизонтом по заданным координатам и времени наблюдения» - http://www.planetcalc.ru/318/?license=1

Аэрокосмические методы в лесном деле

удалении объекта от центра АФСн (т. к. смещение вершины на

краях снимка больше и высота определяется точнее)

где H – высота фотографирования, м;
D - величина наклонной проекции объекта, мм;
r – расстояние от вершины объекта до главной
точки АФСн, мм.
Пример. H = 1000 м; D = 1,5 мм; r = 75 мм.
h=1000м*1,5 мм / 75 мм = 20 м

∆

r

Аэрокосмические методы в лесном деле

(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

Пример. Если n = 5 мм, mv = 4000, то h=5 мм * 4000=20 м.

Аэрокосмические методы в лесном деле

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.

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 В.И. Сухих
Береза - P = Ps + 0,21 С.В.Вавилов
Дуб - Р = 0,89 Ps +0,16 А.В.Любимов

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.

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.

Номограмма для определения запасов сосновых насаждений по средней высоте, диаметрам крон и сомкнутости полога (по В.И. Березину)

Сомкнутость полога

Диаметр крон

высота

Запас

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

6 8 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

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

конференции «Лесное хозяйство России» – 2013 г.,
ФГУП «Рослесинфорг»)
Основные этапы

технологического цикла «От съемки к проекту»