CC BY
48
ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ И РАЗМЕРОВ ВЫРУБОК ПО КОСМИЧЕСКИМ СНИМКАМ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ
Ануфриев М.А., Домрачеев А.А., Елсуков А.С., Черных Д.В.
(МарГТУ, г. Йошкар-Ола, РФ)
The paper discusses accuracy for determination offorest cuttings by the high resolution remote sensing images of IRS, ICONOS and air images at 1:10000 scales.
С повышением разрешения космических изображений круг решаемых на основе их использования задач лесного хозяйства расширяется. Создается возможность получения дополнительной информации при слежении за порядком лесопользования; инвентаризации лесов; мониторинге санитарно-лесопатологического состояния лесов; контроле за техногенным загрязнением лесов и земель лесного фонда и пр.
При мониторинге порядка лесопользования космические изображения до настоящего времени использовались незначительно. В 2005 году Агентством лесного хозяйства РФ рекомендовано при мониторинге порядка лесопользования использовать материалы космических съемок с разрешением на местности от 5-10 м до 100 - 150 или аэрофотоснимков в масштабах 1-50000 и мельче в многолесных районах страны для решения различных задач. Для выявления мест концентрации сплошнолесосечных рубок в таежных районах страны материалы космических съемок с разрешением 100-150 м, для обобщенной оценки вырубок и определения мест проведения выборочной аэрофотосъемки 20 - 50 м и 5-10 м- для определения основных характеристик вырубок (размеры, размещение, сроки примыкания, направление рубки, наличие недорубов, завизирной рубки, выявление мест рубок, где они запрещены или на проведение их отсутствуют разрешительные документы и пр.). Для определения детальных характеристик - определения количества брошенной древесины, сохранности семенников, подроста, почвенного покрова предусмотрено проведение выборочной крупномасштабной аэрофотосъемки с разрешением на местности не хуже 10 см.
Данные рекомендации относятся к таежным лесам страны, где преобладают вырубки, имеющие значительные размеры по площади. В условиях Среднего Поволжья, к которому относится и Республика Марий Эл, преобладают рубки относительно небольшой величины. Ширина вырубок варьирует в пределах от 50 до 200 м, а площадь от долей га до 10-20 га. Поэтому прежде чем решить вопрос о возможности применения тех или иных материалов дистанционного зондирования при контроле за порядком лесопользования в лесном фонде Республики Марий Эл необходимо знать о точности, которую могут обеспечить те или иные космические снимки при измерении прежде всего параметров вырубок: ширины, длины, площади, а также степень надежности оценки пространственного размещения каждой вырубки в отдельности.
Бывшей научно -исследовательской частью ВО «Леспроект» в 80-х гг., а позднее Международным институтом леса и ЦЭПЛ РАН проведены определенные работы по оценке точности выделения рубок и оценки их площадей по космическим
снимкам МСУ-О, Landsat, SPOT, КФА-1000 применительно к условиям Иркутской обл., северных районов Европейско -Уральской части страны, а так же Московской обл. Но в выше перечисленных исследованиях отсутствуют данные о том, с какой точностью определяются по космическим изображениям линейные параметры вырубок, как в целом, так и с учетом их градаций по линейным величинам. Кроме того, все исследованные материалы, кроме изображений КФА-1000, имели разрешение хуже 10м. Не исследованы снимки IRS, имеющие разрешение 5,8 м, Ikorns 2м. Не исследована и точность определения параметров вырубок по аэрофотоснимкам масштабов 1:10000 -1:15000, хотя они принимались за эталон.
Поэтому был проведен цикл работ по оценке точности измерений по космическим изображениям высокого разрешения IRS, Ikorns и аэрофотоснимкам масштаба 1:15000 длины и ширины вырубок и определения их площади. В качестве контроля служили данные наземных измерений на 30 вырубках в хвойных (сосновых) и мягколиственных (березовых) лесах. По имеющейся совокупности измерений были рассчитаны систематические погрешности и построены уравнения взаимосвязи между длинной, площадью лесосеки и систематической погрешностью.
В таблице 1 представлены результаты исследований точности определения линейных параметров лесосек и площадей по изображениям, полученным с КА Ikonos, КА IRS и аэрофотоснимкам масштаба 1:15000. При увеличении длины или ширины лесосеки систематические ошибки растут при использовании всех типов изображений. При измерении линейных параметров по изображениям, полученным с КА IRS при длине (ширине) лесосеки от 50 до 450 метров результаты занижаются, наименьшая погрешность при длине лесосеки 450 метров с дальнейшим увеличением длины лесосеки результаты измерения по изображениям начинают завышаться. При использовании аэрофотоснимков с увеличением длины, увеличивается погрешность в сторону завышения, при проведении измерений по изображениям, полученным с КА Ikonos наименьшая погрешность в диапазоне длин 50-100 м.
Таблица 1 - Средние систематические и случайные погрешности при определении длинны, ширины и площади лесосек по результатам измерений
Данные дистанционно- Длинна Площадь
го зондирования погрешность погрешность погрешность погрешность
систематическая случайная систематическая случайная
IRS -1,6 0,7 -2,8 2,2
Аэрофотоснимки 0,8 0,3 1,5 0,6
Ikonos -1,52 0,5 -2,5 1,2
Выводы: при мониторинге порядка лесопользования в качестве технической основы рекомендуется использовать космические снимки с пространственным разрешением не хуже 5-10 м и АФС. Аналогами таких материалов на современном этапе являются изображения IRS, полученные в панхроматическом канале, Ikonos при многозональной съёмке, Quick Bird. Применение многозональной съёмки пр едпо чтительнее.
По данным изображениям могут быть обнаружены и оценены вырубки площадью 0,5 га и более.
Литература
1. Ануфриев М.А. Изучение динамики покрытых лесом площадей Республики Марий Эл с применением дистанционных методов зондирования Земли / М.А. Ануфриев // Кадровое и научное сопровождение устойчивого управления лесами: докл. междунар. конф. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. С 231 - 237.
2. Сухих В.И. Оценка информативности космических фотоснимков высокого разрешения для инвентаризации лесов/ В.И. Сухих, В.М. Жирин, Т.А. Зиемелис, А.В. Шаталов // Исслед. Земли из космоса. - 1996. - № 2. - С. 45-56.
