Использование материалов дзз в лесоустройстве

      Комментарии к записи Использование материалов дзз в лесоустройстве отключены

Использование материалов дзз в лесоустройстве

М. А. Ильючик, С. С. Цай

Ответственным условием увеличения эффективности управления лесными ресурсами, ведения лесопользования и лесного хозяйства есть наличие точной информации о лесном фонде. Опись лесов Республики Беларусь в соответствии со сложившейся классической разработкой предусматривает наземную таксацию с применением дешифрированных аэрофотоснимков (АФС).

Для целей дешифрирования в большинстве случаев применяют спектрозональные аэрофотоснимки, на базе которых формируется цифровой ортофотоплан местности, а уже на его базе — выходные картографические материалы. Классическая разработка формирования лесоустроительных картографических материалов, выстроенная на базе применения АФС отличается большой трудоемкостью.

Количество обрабатываемых снимков на территорию среднего лесхоза (около 100 тыс. га) примерно образовывает около 500–700 шт. (при масштабе снимков 1:15 000, применяемых в Беларуси при лесоустройстве). Исполнение операций лишь по привязке и трансформированию снимков требует больших трудозатрат. Для получения цифровых картографических лесоустроительных материалов нужно выполнить сканирование отдешифрированных АФС для их предстоящей векторизации.

С возникновением спутников дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ), оборудованных оптико-электронными сенсорами очень высокого разрешения, сканерные космические снимки смогли составить борьбу аэрофотоснимкам в качестве исходного материала для широкомасштабного картографирования. По характеристикам современные сканерные снимки пригодны для карт масштабов 1:5000 и мельче.

Переход на применение материалов космической съемки, в т. ч. очень высокого разрешения (0,5–1 м), разрешит повысить точность и сократить затраты и сроки на ортотрансформирование (геопривязку) снимков и их предстоящую обработку благодаря отображения на космоснимках больших по площади территорий (в сравнении с материалами АФС). Помимо этого, цена материалов разовой космической съемки, в большинстве случаев, ниже, чем АФС.

Значительный недочёт материалов космической съемки очень высокого разрешения на сегодня — это отсутствие стереоизображений по приемлемой цене, что ограничивает возможности исполнения дешифрирования насаждений, различающихся по высоте. В связи с интенсивным развитием рынка материалов ДЗЗ и вводом в воздействие новых спутниковых совокупностей, цены, по всей видимости, будут понижаться и на этот вид материалов.

На сегодня материалы дистанционного зондирования (WorlView-2, GeoEye, QuickBird, Pleiades, и др.) уже употребляются при устройстве лесов Республики Беларусь. До сих пор применение на практике материалов космической съемки  для целей лесоустройства происходило в малом масштабе (в большинстве случаев, снималась территория, которая по каким-либо обстоятельствам не закрытая материалами АФС). В 2014 г. запланировано применение материалов космической съемки  очень высокого разрешения (спутниковая совокупность Pleiades) на территории более чем 15,7 тыс. кв. км.

Громадный интерес для целей лесоустройства привели к данным дистанционного зондирования со спутниковой совокупности WorldView-2 (полный пакет — 8 каналов), потому, что 8-канальная съемка предположительно будет владеть лучшими дешифровочными особенностями в сравнении с 4-канальными материалами данной же совокупности, каковые уже употреблялись нами ранее.

Компания «Совзонд» любезно предоставила материалы съемки со спутниковой совокупности WorldView-2 на часть территории Барановичского лесхоза, которую мы применяли для исполнения контурного дешифрирования. Дополнительно были использованы лесоустроительные картографические материалы по данной территории (в цифровом виде) с целью сопоставления результатов контурного дешифрирования.

Уровень качества привязки материалов съемки WorldView-2 к топооснове возможно охарактеризовать как весьма хорошее (для целей лесного хозяйства), потому, что корректировать эти материалы не было необходимости. Контуры цифровых лесоустроительных карт с границами кварталов достаточно прекрасно легли на снимок (рис. 1).

Рис.  1.  Совмещение векторного слоя границ кварталов (Малаховское лесничество, Барановичский лесхоз) с материалами космической съемки WorldView-2

В ходе обработки материалов выполнялась процедура «паншарпинга» с целью улучшения пространственного разрешения мультиспектральных материалов до 0,5 м. Полученные материалы в будущем употреблялись для создания цветных синтезированных композитов.

С целью обнаружения комбинации каналов, разрешающей взять самые выразительные и информационно наполненные (для целей визуального контурного дешифрирования) изображения, формировался множество композитных изображений, складывающийся из разных комбинаций каналов снимка. Полученные изображения дополнительно обрабатывались и визуально отбирались самый удовлетворяющие целям дешифрирования.

самоё полезным, на отечественный взор, выяснилось применение каналов 3, 5, 6, 7 и 8, причем применение 8-го и 7-го каналов вместо 6-го не приводило к значительным трансформациям в приобретаемых изображениях. На отечественный взор, 6–3–5 — наилучшая комбинация каналов (вместо 6-го возможно кроме этого применять 7-й либо 8-й, рис. 2).

Рис. 2. Космические изображения WorldView-2, полученные при разных комбинациях каналов на территорию Барановичского лесхоза (июль 2012 г.)

Отобранные изображения употреблялись для исполнения контурного лесотаксационного дешифрирования, которое выполнялось визуально. Применение для этих целей способов автоматизированной классификации не разрешает с достаточной точностью выявлять границы лесотаксационных выделов.

Не считая спектрально-яркостных черт, значительное влияние при контурном дешифрировании играются текстура изображения, степень смешения разных пород, размер крон, плотность стояния деревьев в древостое и ряд других, для учета которых не хватает спектральных показателей и нужен комплексный объектный анализ указанных факторов. Теоретически проведение для того чтобы анализа в автоматизированном режиме вероятно с применением дорогостоящего ПО, что на сегодня для нас недоступен.

В соответствии со сложившейся на сегодня разработкой в лесоустройстве, в задачу экспертов по обработке данных дистанционного зондирования входит подготовка космических изображений для ее предстоящего визуального дешифрирования инженерами-таксаторами на компьютерах в геоинформационных совокупностях либо же на бумажных носителях по окончании распечатки. Бумажный вариант кроме этого употребляется для внесения трансформаций в лесном фонде конкретно в ходе полевых работ, случившихся по окончании исполнения космосъемки.

Результаты контурного дешифрирования материалов космической съемки анализировались в ГИС и представлены на рис. 3.

   

Рис. 3. Сравнение границ лесотаксационных выделов, взятых в следствии контурного дешифрирования с данными прошлого лесоустройств: а) дешифрированный космический снимок (WorldVeiw-2); б) фрагмент замысла лесонасаждений (материалы прошлого лесоустройства)

Сравнение взятых границ выделов, дешифрированных по данным космической съемки WorldView-2 с границами на замысле лесонасаждений (прошлое лесоустройство, которое проводилось по данным АФС) продемонстрировало, что подавляющая часть лесотаксационных выделов (более 90%) была выделена правильно. Во многих случаях имели место расхождения за счет появления свежих вырубок, каковые отражены на космосъемке, а на замысле их нет.

Проводился визуальный сравнительный анализ изображений, формируемых из 4-х каналов, каковые стандартно поставляются при закупке материалов съемки WorldView-2 (R, G,  B, NIR) с изображениями, приобретаемыми из каналов расширенной поставки (8 каналов, где дополнительно присутствуют еще каналы: фиолетовый (либо coastal),  желтый, конечный красный (red-edge) и 2-й ближний инфракрасный). Для этого формировались и сравнивались между собой изображения с разными комбинациями каналов.

Визуальное сравнение не распознало какое количество-нибудь значительного различия между изображениями, приобретаемыми из каналов расширенной и простой поставки. Исходя из этого для целей визуального дешифрирования простой поставки из 4-х каналов достаточно. Но полученный вывод не нужно распространять на другие способы анализа изображений, к примеру автоматизированные методы классификации и т. д., где итог возможно совсем иным.

Напоследок можно подчернуть, что дешифровочные свойства мультиспектральных спутниковых изображений со спутниковой совокупности WorldVeiw-2 (по окончании проведения операций по улучшению пространственного разрешения и спектрально-яркостных черт) фактически не уступают материалам АФС и разрешают выделять участки лесных насаждений, различающиеся по целому последовательности параметров:

  • выделять главные виды земель лесного фонда непокрытые лесом, такие как вырубки, буреломы, болота, свежие гари, почвы сельскохозяйственного пользования, карьеры  и др.
  • выделять почвы, покрытые лесом, с разделением по группам пород (с выделением участков хвойных и лиственных насаждений);
  • для хвойных насаждений (приспевающих и спелых) вероятно выделение по отдельности сосновых и еловых древостоев;
  • выделять примесь лиственных (хвойных) в хвойного (лиственного) насаждения;
  • выделять поврежденные участки лесных насаждений (ветровалы, буреломы, массовые усыхающие насаждения, очаги повреждений корневой губки, вырубки, гари и т. д.);
  • выделять лесные участки, различающиеся по степени сомкнутости крон, форме и размеру крон деревьев верхнего яруса и т. д.

Стандартной поставки из четырех каналов вполне достаточно для целей визуального лесотаксационного дешифрирования.

К недочётам материалов космической съемки возможно отнести отсутствие стереоэффекта (за приемлемую цену), потому, что стереопара космических изображений на сегодня стоит существенно дороже, чем аэрофотосъемка. Со своей стороны, это усложняет выделение лесных участков, различающихся по высоте.

Частично данный недочёт возможно компенсировать при исполнении дешифрирования в геоинформационных совокупностях, разрешающих манипулировать масштабом изображения в широком диапазоне (зависит от пространственного разрешения снимка). При масштабе 1:5000 и больше появляется возможность разглядеть ширину крон, плотность стояния деревьев в древостое, что косвенно определяет и высоту деревьев.

Использование космических данных ДЗЗ в градостроительной деятельности.


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: