Инвентаризация лесов на основе сочетания наземной таксации с камеральным дешифрированием аэрофотоснимков

Метод предусматривает частичную замену наземной таксации камеральным дешифрированием цветных спектрозональных аэрофотоснимков. Его применяют при первичном и повторном лесоустройстве в районах с относительно простыми по составу и структуре насаждениями.

Изучение объекта и составление таблиц встречаемости насаждений. В начале подготовительных работ по материалам прошлого лесоустройства, аэро - и космическим снимкам, картографическим материалам, литературным источникам изучают географические и лесорастительные условия и особенности насаждений на территории лесоустройства, чтобы выявить их разнообразие в таксационном отношении и распределение по площади. Подбирают и изучают материалы, характеризующие лесные почвы и гидрологические условия, типы условий местопроизрастания и типы леса, вспомогательные лесотаксационные и дешифровочные таблицы и материалы по взаимосвязям между таксационными и дешифровочными показателями. Территорию делят на однородные (по лесорастительным условиям, происхождению, хозяйственной освоенности) части.

При работе по таксации леса методом камерального аналитико-измерительного дешифрирования необходимо знать взаимосвязи между дешифровочными показателями, получившими изображение на снимках, и таксационными показателями, характеризующими насаждения. Для изучения этих взаимосвязей используют таксационно-дешифровочные пробные площади (ТДПП) и данные выборочной измерительно-перечислительной таксации в наиболее характерных (типичных) выделах.

Для выявления степени представленности разнообразия насаждений их по составу, возрасту, классу бонитета, полноте, типам леса составляют таблицы встречаемости насаждений, на основе имеющихся таксационных материалов. По учету лесного фонда и таблицам классов возраста устанавливают наиболее распространенные группы насаждений.

В объектах, устраиваемых впервые, таблицы встречаемости составляют по материалам аэровизуального обследования (аэротаксации), данным выборочной наземной таксации и облета лесного массива на вертолете или самолете по рекогносцировочным маршрутам, которые прокладывают с расчетом охвата наибольшего разнообразия насаждений.

По данным таблиц встречаемости устанавливают предварительные закономерности в строении насаждений графическим или аналитическим выравниванием, в частности: зависимость среднего диаметра на высоте 1,3 м от высоты и полноты, взаимосвязь между высотой главных и сопутствующих пород, товарностью и возрастом, классами бонитета и условиями произрастания, приуроченностью разных насаждений к категориям рельефа. По таблицам встречаемости вычисляют коэффициенты изменчивости таксационных показателей. Таблицы встречаемости позволяют равномерно распределить закладываемые пробные площади и типичные выделы в наиболее представленных группах насаждений.

По данным ТДПП и типичных выделов подбирают таблицы для вычисления запасов на 1 га при дешифрировании и наземной таксации, а также оценивают точность материалов предыдущего лесоустройства. В районах, где таксационно-дешифровочные зависимости изучены, ТДПП и типичные выделы закладывают в уменьшенном объеме, лишь для целей тренировки.

Таксационно-дешифровочные тренировки подразделяют на коллективную полевую, индивидуальную полевую, камеральную контрольную и индивидуальную камеральную.

Коллективную полевую тренировку проводят со всеми исполнителями в начале полевого периода на 20-30 ТДПП и таксационном ходе с 20-30 типичными выделами, представляющими наиболее распространенные категории насаждений, установленные по таблице встречаемости.

Такую тренировку проводят в два этапа.

1) Сначала на 5 пробных площадях исполнители в натуре изучают особенности насаждений, измеряют таксационно-дешифровочные параметры древостоев и отдельных деревьев, знакомятся со способами привязки аэрофотоснимков, анализируют ландшафтные и морфологические признаки дешифрирования насаждений. Каждый исполнитель таксирует насаждение, особенности его таксационного строения и дешифровочные характеристики, и за­полняет карточку анализа признаков дешифрирования.

Одновременно с этим проводится тренировка по работе с инстру­ментами и приборами, способами закладки пробных площадей, выборочно-перечислительной таксации, методам описания дешифровочной характеристики насаждений. Затем пробные площади, протаксированные в натуре, подробно анализируют в полекамеральных условиях при стереоскопическом просмотре аэрофотоснимков. При этом в карточку анализа признаков дешифрирования вносят дополнительные данные видимые на аэрофотоснимках. Одновременно исполнители отрабатывают методы аналитико-измерительного дешифрирования.

2) На втором этапе коллективной тренировки предварительно дешифрируют насаждения оставшихся пробных площадей и типичных выделов, затем проводят их натурный осмотр и глазомерную таксацию.

По результатам анализа ошибок, допущенных при определении так­сационных и дешифровочных показателей насаждений в натуре и по аэрофотоснимкам, дают предварительную оценку дешифровочных спо­собностей каждого таксатора-дешифровщика и рекомендации по инди­видуальной тренировке. Окончательное решение о допуске таксаторов- дешифровщиков к аналитико-измерительному лесотаксационному де­шифрированию АФС принимают после прохождения ими контрольной камеральной таксационно-дешифровочной тренировки.

Таксатора-дешифровщика допускают к аналитико-измерительному лесотаксационному дешифрированию при условии, если случайные ошибки определения им таксационных показателей при дешифрирова­нии не превышают: по средней высоте яруса ±8 %; возрасту - ± один класс возраста в насаждениях до 100 лет и ± два класса возраста свыше 100 лет; по относительной полноте ± 0,1; по коэффициенту состава основного элемента леса ±1,5 единицы; по среднему диаметру основного элемента леса ± 15 %. Число случаев правильного определения классов бонитета и товарности, групп возраста и типов леса (типа условий ме­стопроизрастания) должно составлять не менее 70 % общего числа вы­делов. Допустимая величина систематической ошибки для средних вы­соты и диаметра, относительной полноты по абсолютной величине не должна превышать 1/2 абсолютной величины случайной ошибки. Точ­ность дешифрирования запаса определяют, как производную от средне­квадратических ошибок дешифрирования полноты и средней высоты яруса, ошибок используемых таблиц (формул).

Навыки определения таксационных показателей насаждений путем аналитико-измерительного дешифрирования закрепляют при индивидуальной таксационной дешифровочной тренировке. Для ее проведения каждый дешифровщик на своем таксаторском участке закладывает три-пять таксационно-дешифровочных пробных площадей и таксирует вы­борочным измерительно-перечислительным методом 20-30 таксацион­ных выделов, которые должны по возможности представлять все груп­пы и категории насаждений, распространенных на участке.

Аэрофотоснимки с опознанными и нанесенными на них таксационно-дешифровочными пробными площадями и выделами, протаксированными выборочными измерительно-перечислительными методами, являются основой для последующего комплектования фототеки стерео­пар типичных насаждений, необходимых для камеральной тренировки.

Завершающий этап индивидуальной таксационно-дешифровочной тренировки - полекамеральное дешифрирование участка площадью 10-15 тыс. га с последующим самоконтролем результатов дешифрирования в натуре по квартальным просекам и буссольным ходам, проложенным внутри отдельных кварталов. Таксатор-дешифровщик устанавливает выделы, в которых данные наземной и дешифровочной таксации суще­ственно расходятся, и проводит в них уточненную глазомерную или выборочную перечислительную и измерительную таксации с после­дующей обработкой данных, анализом допущенных в натуре ошибок и их причин.

В начале камерального периода под руководством начальника партии после окончания всех натурных таксационных работ проводится камеральная контрольная таксационно-дешифровочная тренировка. При этом используют данные выборочной измерительно-перечислительной таксации выделов смежных таксаторских участков. По результатам тренировки решают вопрос о допуске таксаторов к производственному дешифрированию.

В осенне-зимний период в процессе выполнения дешифровочных работ для периодического восстановления в памяти таксаторов-дешифровщиков комплекса признаков дешифрирования древостоев разных типов через каждые 1,5-2 месяца проводят камеральные таксационно-дешифровочные тренировки по материалам ТДПП и типичных выделов, заложенных в объекте другими таксаторами.

Натурные лесоинвентаризационные работы. Съемочно-геодезические работы по данной технологии существенных отличий от технологии наземной лесоинвентаризации не имеют. В кварталах, где в межпросечных пространствах таксационные характеристики определяют методом дешифрирования, визиры не прорубают. При выполнении съемочно-геодезических работ техник отмечает на обратной стороне аэрофотоснимков хорошо заметные ориентиры и границы таксационных выделов с указанием преобладающей породы и ее возраста. Наземную глазомерную таксацию в сочетании с измерительными методами выполняют лишь по части квартальных просек и во всех выделах, дешифрирование которых затруднено или невозможно, в молодняках I и II классов возраста, лесных культурах и на не покрытых лесом землях. Таксатор-дешифровщик намечает таксационные маршруты с таким расчетом, чтобы при минимальной их протяженности таксацией была охвачена большая часть просек и выделов внутри квартала, дешифрирование которых затруднительно.

Наземными методами изучают выборочно естественное возобновление и подрост под пологом леса и на не покрытых лесом землях, обследуют лесные культуры, санитарное состояние и товарность лесного фонда, а также наличие сырьевой базы побочных пользований. Значительные объемы перечислительной таксации выполняют с целью обеспечения контроля за точностью дешифрирования.

Дешифрирование аэрофотоснимков. Камеральное лесотаксационное дешифрирование аэрофотоснимков сочетает в себе элементы фотограмметрических измерений с глазомерно-стереоскопическим определением ряда характеристик и параметров дешифрируемых насаждений.

Таксационное дешифрирование начинают с установления границ таксационных выделов по стереопарам под стереоскопом. Основываясь на различиях в составе, высоте, форме и размерах крон, сомкнутости полога, условиях местопроизрастания и на других особенностях дешифрируемых насаждений, площади разграничивают на однородные в таксационном отношении участки.

Определение таксационных характеристик дешифрируемых насаждений начинают с установления формулы состава. Составляющие насаждение древесные породы распознают глазомерно или сравнением изображения на аэрофотоснимках со стереограммой аналогичным или близким по составу выделом, подобранным из фототеки стереопар типичных насаждений.

Среднюю высоту древостоя определяют по разности продольных параллаксов с помощью стереоприборов. Измерения повторяют дважды - разница между отсчетами не более ±0,05 мм, по среднему значению определяют среднюю высоту древостоя.

В отдельных случаях (для малопредставленных в составе пород и при слабой просматриваемости земной поверхности) высоту определяют глазомерно-стереоскопически или с использованием модальных соотношений высот составляющих пород. Высота сопутствующих пород может быть установлена и путем определения (измерения) разности между их высотой и высотой преобладающей породы. Аналогично определяют и высоту преобладающей породы в насаждениях, имеющих высокую степень сомкнутости полога, если известна или может быть измерена высота деревьев в смежных выделах. Но это допустимо лишь на равнинной местности.

Средний диаметр древостоев элементов леса на высоте 1,3 м устанавливают по графикам, номограммам, таблицам и уравнениям на основе зависимостей его от средней высоты, среднего диаметра крон и от других таксационных и дешифровочных показателей

Класс бонитета и тип леса (тип условий местопроизрастания) определяют одновременно. Класс бонитета (I–V) устанавливают по сортиментным таблицам на основе средней высоты деревьев с учетом возраста насаждений.

При определениивозраста в объектах, устраиваемых впервые, находят среднюю высоту, тип леса (тип условий местопроизрастания) и соответствующий ему класс бонитета, а по бонитетной шкале — возраст древостоя. Важнейшие условия правильного определения возраста — знание особенностей дешифрируемого массива, качественная таксационно-дешифровочная тренировка исполнителей. Кроме того, зачастую на значительных территориях распространены одновозрастные насаждения или изменение их возраста вызвано какими-либо природными явлениями; знание этого облегчает дешифрирование и повышает точность. Для более точного определения возраста используют множественную корреляционную зависимость и учитывают среднюю высоту, класс бонитета, средние диаметры крон и стволов деревьев на высоте 1,3 м.

В повторно устраиваемых объектах, если достаточно точны таксационные материалы прошлого лесоустройства, возраст при дешифрировании определяют по прошлому таксационному описанию, прибавляя период между двумя лесоустройствами.

Очередность дешифрирования типов леса, классов бонитета и возраста как взаимосвязанных показателей зависит от конкретных условий. В первую очередь определяют показатель, который в данных условиях дешифрируется наиболее уверенно.

Полноту насаждения при лесотаксационном дешифрировании устанавливают преимущественно глазомерно на основе стереоскопического анализа изображения полога насаждения на аэрофотоснимках с учетом приобретенных в процессе таксационно-дешифровочных тренировок навыков и знаний о строении насаждения или с использованием взаимосвязи между сомкнутостью полога и таксационной полнотой. При анализе обращают внимание на соотношение видимых и невидимых на аэрофотоснимках деревьев, просматриваемость полога в глубину, состав и возраст насаждения; для придержки используют стереограммы из фототеки типичных выделов. От точности определения полноты (как и состава, и высоты) зависит точность определения запаса насаждения. В связи с этим дешифрирование полноты нужно выполнять особенно тщательно, в сомнительных случаях дублировать другим дешифровщиком.

Запас на 1 га устанавливают расчетным путем по подобранным для объекта стандартным таблицам запасов или по местным таблицам хода роста с учетом состава, высоты и относительной полноты насаждения на выделе и после окончательной увязки всех таксационных показателей.

Товарность древостоя определяют по материалам изученности товарной структуры в зависимости от состава, возраста, условий местопроизрастания, класса бонитета, средних высоты и диаметра.

По комплексу прямых и косвенных признаков при дешифрировании определяют также все основные характеристики не покрытых лесом и нелесных площадей.

Особенности дешифрирования не покрытых лесом и нелесных земель. Сплошные вырубки опознают на аэрофотоснимках без особых затруднений по геометрическим контурам площадей, наличию семенников, трелевочных волоков и других признаков, характерных для лесозаготовительного процесса. Тон изображения вырубок на панхроматических аэрофотоснимках светло-серый, на спектрозональных —светлый сине-зеленый.

О составе возобновления вырубок на цветных спектрозональных аэрофотоснимках можно судить по цвету: хвойные породы — зеленый, лиственные — оранжево-красный. Но даже и эти аэрофотоснимки не обеспечивают достоверность дешифрирования состояния возобновления на вырубках, так как в начальный период при небольшой его высоте и малой сомкнутости травостой можно принять за возобновление хвойными породами, и наоборот.

Гари на цветных спектрозональных аэрофотоснимках изображаются разным цветом — от синеватого до оранжевого, в зависимости от характера оставшегося древостоя и травяного покрова. Границы гарей неровные, резко изорванные. Сухостой имеет преимущественно ярко-синий или зеленовато-синий цвет (надежно дешифрируется и в насаждении). На панхроматических аэрофотоснимках гари имеют светлый тон, на инфрахроматических—темновато-серый. Без особых затруднений они дешифрируются по любому типу аэрофотоснимков, но степень возобновления и его качественный состав по спектрозональным аэрофотоснимкам дешифрируются с большей достоверностью. Однако, как и на вырубках, ход естественного возобновления в начальный период на гарях камеральным дешифрированием может быть определен с грубыми ошибками.

Прогалины на цветных спектрозональных аэрофотоснимках могут иметь разный цвет, в зависимости от характера и мощности травяного покрова. Они имеют неправильную форму и по своему изображению сходны с сенокосами, особенно суходольными, расположенными вдали от берегов рек и ручьев, если на последних нет стогов сена.

Болота на черно-белых и спектрозональных аэрофотоснимках определяют без особых затруднений по характеру изображения.

Низинные болота при отсутствии древесной растительности на черно-белых аэрофотоснимках изображаются однообразным темно-серым цветом без выраженного рисунка, на спектрозональных—светло-оранжевым. Древесная растительность имеет вид разбросанных по общему фону пятен, цвет которых зависит от породы.

Верховые болота создают на аэрофотоснимках своеобразный рисунок, состоящий из чередования извилистых полосок светло-серого и серого тонов на панхроматических аэрофотоснимках, светло-оранжевого и светло-зеленого — на спектрозональных.

Переходные болота могут быть безлесными или покрытыми древесной растительностью. Напочвенный покров представлен преимущественно осоками и сфагнумом. Изображения сильно увлажненных переходных болот сходны с изображениями низинных болот; на них обычно заметны темные пятна, мочажины. Цвет изображения переходных болот обусловлен цветом изображения древесной растительности и напочвенного покрова. Как правило, цвет изображения переходного болота более интенсивен, чем верхового. При дешифрировании типов болот учитывают характер древесной растительности и рельеф.

Сенокосы по аэрофотоснимкам определяют по форме и тону (цвету). На спектрозональных аэрофотоснимках сенокосы при скошенной траве светло-зеленые, при наличии травы — светло-оранжевые или салатовые.

Другие категории нелесных земель (населенные пункты, дороги, канавы, воды) дешифрируют без затруднений по черно-белым и спектрозональным аэрофотоснимкам.

При повторном лесоустройстве обязательно используют планово-картографические материалы и таксационные описания прежнего лесоустройства в целях контроля правильности установления контуров выделов и определения таксационных характеристик насаждения. Такие показатели, как возраст, класс бонитета, тип леса, товарность, данные о характеристике подроста, подлеска и напочвенного покрова, можно брать непосредственно из старых таксационных описаний с внесением поправок на давность лесоустройства при условии, если точность материалов соответствует предъявленным к работе требованиям. При первичном лесоустройстве, как правило, характеристики подроста, подлеска и покрова приводят не в таксационных описаниях, а в сводных таблицах, характеризующих типы леса в увязке с составом, возрастом и полнотой насаждений.

Неоднородные таксационные выделы при дешифрировании разбивают на однородные подвыделы и для каждого дают отдельно полную таксационно-дешифровочную характеристику; по этим материалам составляют синтетическое таксационное описание выдела.

При данном методе инвентаризации лесов по сравнению с наземным методом километраж натурной таксации по ходовым линиям сокращается в 2-2,5 раза, объем лесоинвентаризационных работ, выполняемых одним исполнителем, возрастает в 1,5-2 раза, стоимость работ снижается на 15-20 %.