ОПИСАНИЕ КОНТРОЛЬНОГО УЧАСТКА

ОПИСАНИЕ КОНТРОЛЬНОГО УЧАСТКА

(Бассейн реки Бирюса, Красноярский край)

Исследование 5 - МОНИТОРИНГ ЗДОРОВЬЯ ЛЕСОВ

Оценка повреждений по гражданским спутниковым системам

Исследования российских специалистов наглядно продемонстрировали возможность достоверного выявления и оценки степени дефолиации насаждений в очагах размножения сибирского шелкопряда по гражданским многоспектральным космическим снимкам. Под степенью дефолиации понимается доля утраченных в результате воздействия насекомых зеленых фракций деревьев. Используя технику декомпозиции спектральных смесей, основанную на модели смешения, был разработан метод, позволяющий проводить оценку повреждений хвойных насаждений в пикселах спутникового изображения.

На основе совместного использования банка данных ГИС и спутниковых изображений SPOT был выполнен анализ множества компонентов для разделения спектральных смесей, оценка значений соответствующих им опорных спектров и определен наиболее оптимальный состав компонент необходимых для вычисления показателя степени дефолиации. В результате обработки изображений SPOT были получены фракционные изображения, значения пикселов которых характеризуют содержание следующих пяти компонентов:

1 - доля площади пиксела, занимаемая деревьями с полной дефолиацией; 2- доля площади пиксела, занимаемая кронами не затронутых повреждениями деревьев темнохвойных пород; 3 - доля площади пиксела, занимаемая кронами деревьев светлохвойных пород; 4 - доля площади пиксела, занимаемая кронами деревьев лиственных пород; 5 - доля площади пиксела, занимаемая открытыми участками напочвенного покрова.

Степень дефолиации темнохвойных насаждений вычислялась с использованием первых двух компонент, в результате чего была получена карта (рисунок 1) тестового участка, отражающая распределение данного показателя в диапазоне от 10 до 100%.

Использование этой карты позволило оценить пространственное распределение очагов вредителей, их экологическую приуроченность к элементам ландшафта и эффективность проведения лесозащитных мероприятий.

Выбор контрольных площадок для детальной оценки повреждений лесов

Для детальной оценки гибели деревьев по данным средств национальной безопасности США на тестовом участке российскими специалистами были выбраны шесть контрольных площадок в насаждениях различной степени повреждения. Выбор контрольных площадок размером 100х100 метров производился на основе карты дефолиации темнохвойных лесов. Определение местоположения участков осуществлялось с использованием крупномасштабной самолетной видеосъемки. Для минимизации ошибки в определении местоположения участков, последние выбирались преимущественно в однородных по структуре насаждениях различной степени повреждения их насекомыми.

Насаждения тестового участка были подвергнуты массовому нашествию насекомых в 1994-96 годы. Детальная информация о степени повреждения насаждений этих участков была получена в сентябре 1996 года по результатам дешифрирования крупномасштабных самолетных изображений масштаба 1:300. Для установления признаков распознавания деревьев различной степени повреждения были проведены выборочные наземные обследования доступных пробных площадей, заложенных в сходных с контрольными участками лесорастительных условиях. При дешифрировании крупномасштабных самолетных снимков оценивалась доля хвойных деревьев с максимальной степенью повреждения (потеря хвои составляет 75% и более) по отношению к общему числу деревьев в насаждениях.

Анализ результатов оценки повреждений лесов по данным систем национальной безопасности

Таблица 1 содержит сравнительный анализ степеней повреждения участков лесных насаждений, полученных в результате независимой обработки данных систем национальной безопасности и данных крупномасштабной аэросъемки в сочетании с материалами наземного обследования.

ТАБЛИЦА 1. Сопоставление результатов оценки степени повреждения древостоев сибирским шелкопрядом на тестовых участках бассейна р. Бирюса, полученных на основе 1) материалов крупномасштабной аэросъемки и наземных обследований и 2) интерпретации данных систем национальной безопасности США.

№	Площадь занимаемая хвойными деревьями, % (США)	Доля хвойных деревьев % (Россия)	Площадь, занимаемая обесхвоенными деревьями, % от общей площади (США)	Доля обесхвоенных деревьев от общего их количества, % (Россия)	Площадь, покрытая обесхвоенными деревьями, % от площади покрытой хвойными (США)	Доля обесхвоенных деревьев от количества хвойных деревьев, % (Россия)	Комментарии
1.	55	67	3	38	5	57	Расхождения в оценке повреждений хвойных лесов слишком существенные. Хотя данные по оценке доли насаждения, покрытой хвойными деревьями, показывают хорошую согласованность.
2.	35	92	30	76	96	82	Данные по оценке повреждений лесов согласуются хорошо. В то же время отмечается существенное расхождение в оценке доли насаждения, покрытой хвойными деревьями.
3.	100	88	93	76	93	86	Данные по оценке повреждений лесов и доле хвойных насаждений согласуются хорошо.
4.	100	99	99	93	99	95	Данные по оценке повреждений лесов и доле хвойных насаждений согласуются хорошо.
5.	88	84	82	80	92	96	Данные по оценке повреждений лесов и доле хвойных насаждений согласуются хорошо.
6.	47	54	47	27	100	49	Расхождения в оценке повреждений хвойных лесов существенные. Данные по оценке доли хвойных деревьев в насаждении имеют близкие значения.

Результаты сравнительного анализа показали, что данные систем национальной безопасности США позволяют достаточно надежно оценивать повреждения насаждений, доля погибших деревьев в которых составляет в среднем более 80%, а сами оценки большинстве случаев завышены в среднем на 7%. На двух из шести участков наблюдаются существенные расхождения оценок степени повреждений (рисунок 2).

В числе возможных источников рассогласования между полученными оценками повреждений на отдельных контрольных участках анализировались следующие причины.

1. Расхождения в сроках получения данных крупномасштабной аэросъемки (сентябрь 1996) и данных систем национальной безопасности США (лето 1997). Анализ этой причины показал, что влияние на результат оценки повреждений не может быть значительным, так как после химической обработки очагов массового размножения сибирского шелкопряда, их развитие в начале вегетационного периода 1997 года практически прекратилось. Это свидетельствует о крайне низкой вероятности значительных изменений в картине повреждений после сентября 1996 года.

2. Погрешности в определении местоположения контрольных площадок на одном из источников данных. Из-за отсутствия возможности точно привязать контрольные площадки с помощью GPS, их местоположение определялось по крупномасштабным аэроснимкам с точностью около 50 м, а выбор площадок производился преимущественно в однородных насаждениях. Анализировалось влияние неоднородность породного состава и степени повреждения насаждения внутри участка и его ближайшей окрестности. Изучение повреждений хвойных деревьев в ближайшей окрестности каждого контрольного участка привело к выводу, что ошибки в пространственной привязке не могли привести к появлению расхождений в оценках больше чем 10-15%.

Основной вывод.

Выполненные исследования и полученные результаты показали, что информация на основе данных систем национальной безопасности может быть использована для получения более детальных характеристик степени повреждения древостоев. Для повышения эффективности ее использования видимо необходимо предварительное формирование комплекса информативных признаков распознавания погибших деревьев на основе ограниченной выборки обучающих материалов.

Возврат на главную страницу