Дистанционное зондирование лесов

В основе современных методов изучения лесов лежат аэро- и косми­ческие съемки. Они применяются в России соответственно с сере­дины 20-х и с 70-х годов. Разработаны и внедрены в практику лесного хозяйства различные технологии изучения и оценки состояния лесов в зависимости от их структуры, степени освоенности, требований к точ­ности картографических и таксационных материалов.

В распоряжении специалистов материалы АКС в ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном, радио- и СВЧ-диапазонах с разрешением на местности от 0,1 м до 1000 м.

При выборе средств и методов получения информации решается практически оптимизационная задача: минимум затрат труда (особенно в лесу) и средств — максимум необходимой информации по объему и ка­честву. При этом стремятся, чтобы материалы дистанционного зондирования обеспечивали получение основного объема информации, а наземные обследования проводились лишь в тех случаях, когда полнота получаемой дистанционными средствами информации недостаточна.

Основные направления использования данных ДЗЗ в лесном деле (табл. 1):

- государственная инвентаризация лесов;

- лесоустройство;

- контроль за предпожарной обстановкой по лесу;

- охрана лесов от пожаров;

- контроль за порядком лесопользования и лесовосстановления;

- лесопатологический мониторинг и экологические исследования.

Таблица 1

Вывод из табл. 1:

- Космическую съемку выгоднее применять для решения задач, требующих оперативности и регулярности выполнения (ГИЛ; лесоустройство в трудно доступных и удаленных районах; наблюдение за пожарной обстановкой и очагами пожаров; мониторинг незаконных рубок и нарушений в пределах охраняемых территорий);

- Аэросъемка имеет преимущества при составлении детальных крупномасштабных карт (М = 2000 - 10000) на относительно небольшие территории в районах интенсивного использования лесов.

Преимущества космической съемки по сравнению с аэросъемкой:

- доступность снимков на разные даты в течение нескольких лет, что обеспечивается возможностью регулярной съемки любого участка Земли, хранение изображений в базе данных;

- оперативность получения информации (несколько дней), что важно при контроле за очагами развития лесных вредителей и пожаров. При заказе съемки в компании GeoEye время выполнения заказа 60 сут., для стерео - 100 сут.;

- доступность снимков разного пространственного разрешения и масштаба сразу в цифровом виде, геопривязанных и приведенных к выбранной картографической проекции, что позволяет быстро подключать их к базам данных лесохозяйственных ГИС;

- возможность получения обзорных снимков низкого разрешения бесплатно, невысокий уровень цен на снимки среднего и высокого разрешения.

Многозональные изображения с разрешением 1-2 м и лучше, с возможностью стерео наблюдения, получаемые со спутников: «Ресурс-П 1,2»; «Канопус-В» (Россия); GeoEye-1,2; WorldView- 1,2,3; IKONOS (США); CARTOSAT-2B (Индия); SPOT-5,6,7 (Франция); TH-1-1; TH-1-2 (Китай) и др. позволяют выявить даже незначительные изменения в лесном покрове и заменить аэросъемку. Размеры одной сцены – от 15х15 км до 27х27 км.

Снимки разрешением от 2,5 м до 10 м без возможности стереосъемки со спутников Pleiades-1A,1В (Франция); группировка RapidEye (Германия), SPOT-5,6,7 (Франция) и др. значительно дешевле (1-2$ за 1 км²), имеют большой размер сцены (кадра) – несколько десятков км. Пространственное разрешение 2,5-5 метров при радиометрическом разрешении не менее 10 бит позволяет дешифрировать лесосеки и их границы, магистральные и пасечные волоки (технологические коридоры), лесовозные усы, погрузочные площадки, лесные дороги. При этом выделяются 90-95% сплошных и выборочных рубок высокой интенсивности.

Снимки разрешения (10–30 м) являются многоканальными, используются для определения породного состава лесов при ГИЛ и обновлении материалов лесоустройства, при создании генерализованных карт в масштабах — 1:100000, 1:50000. Территория целой области или республики обычно может быть покрыта всего несколькими сценами Landsat размером 185x185 км. При этом для данных Landsat, разработано множество алгоритмов автоматической обработки.

Для обнаружения пожаров в лесах используют спутники среднего и низкого разрешения (250-1000м): КА Aqua и Terra с аппаратурой MODIS – полоса съемки 2300 км с разрешением 250-1000м, имеет 36 спектральных каналов с 12-битным радиометрическим разрешением в видимом, ближнем, среднем и дальнем инфракрасном диапазонах, периодичность съемки 2 раза в сутки позволяет выполнять оперативное автоматизированное выявление очагов лесных пожаров размером вплоть до десятков квадратных метров.