Технология мониторинга вырубок леса с использованием космических снимков высокого пространственного разрешения

      Комментарии к записи Технология мониторинга вырубок леса с использованием космических снимков высокого пространственного разрешения отключены

Технология мониторинга вырубок леса с использованием космических снимков высокого пространственного разрешения

Для широких лесных территорий России, расположенных в разных лесорастительных территориях и отличающихся громадным породным разнообразием, самый эффективным есть мониторинг с применением космических снимков. Современные средства космической съемки разрешают приобретать самая оперативную и точную данные о хозяйственной деятельности и состоянии лесов на любой самой удаленной территории, что фактически недостижимо при наземных обследованиях.

Серьезный ушерб экономике и лесам России причиняется незаконными рубками леса. Согласно данным из официальных источников [1] ущерб, причиненный лесному фонду незаконными рубками (рубками без разрешительных документов), составил в 2009 г. 4,8 млрд руб.

Целью дистанционного мониторинга есть оценка соблюдения главных положений лесного законодательства, нормативов и правил организации лесопользования [2].

Наряду с этим решаются следующие задачи:

  • определение и выявление мест, объёмов и площадей незаконных (без разрешительных документов) целых рубок леса;
  • обнаружение нарушений действующих порядка отвода и правил лесопользования лесосек под целые рубки спелых и перестойных лесных насаждений и целые санитарные рубки.

Многие незаконные целые рубки смогут быть распознаны при сравнении материалов отводов с данными космической съемки, сделанной за год до рубки и к моменту проверки. Наряду с этим для оценки большинства и выявления рубок их площади действенно применять космические снимки большого разрешения от 1 до десяти метров (SPOT, ALOS, WorldView-1,2, QuickBird, RapidEye, CARTOSAT, FORMOSAT-2). Так, своевременная информация, приобретаемая со спутников, разрешает своевременно распознать случаи нарушений без привлечения дорогостоящих авиаоблетов.

В филиале ФГУП «Рослесинфорг» «Запсиблеспроект» использования земель и мониторинг лесов лесного фонда с применением космических снимков проводится последние пара лет [3]. Объектами дистанционного мониторинга являются лесничества Республики Алтай, Алтайского края, Кемеровской, Новосибирской, Омской, Свердловской, Томской, Тюменской областей, Ханты-Мансийского независимого округа — Югры, Ямало-Ненецкого независимого округа. Площадь территории, на которой проводились работы по дистанционному мониторингу лесов с 2008 по 2011 гг., приведена в табл. 1.

Таблица 1

Площадь территории, охваченной дистанционным мониторингом

в 2008–2011  гг.

2008 г. 2009 г. 2010 г. 2011 г.
Площадь территории, охваченной дистанционным мониторингом, тыс. га 33 521,6 37 968,7 14 370,2 16 338,4

На данный момент в филиале ФГУП «Рослесинфорг» «Запсиблеспроект» используется следующая технологическая схема проведения дистанционного мониторинга незаконных рубок использования и леса земель лесного фонда (рис. 1).

Рис. 1. Технологическая схема проведения дистанционного мониторинга незаконных рубок использования и леса земель лесного фонда

На начальной стадии проводятся подготовительные работы по приему первичных материалов от Департаментов лесного хозяйства по федеральным округам: копии лесных объявлений, копии контрактов купли-продажи лесных насаждений, ведомости материально-финансовой оценки лесосек, копии технологических карт разработки лесосек, эти национального статистической отчётности и лесного реестра. Проводится анализ первичных материалов, качество и полнота оформления предоставленных материалов, при необходимости составляются списки замечаний, каковые направляются в департаменты лесного хозяйства по федеральным округам с целью надлежащего оформления материалов субъектами РФ.

После этого выполняется создание векторного слоя границ лесных участков, применяемых в соответствии со статьями 29, 43–46 Лесного кодекса РФ [4], согласно данным материалов отводов и лесных деклараций с заполнением атрибутивной информации, которая включает информацию о лесничестве, квартале, выделе, виде применения лесов, площади лесосеки, ликвидном запасе на площади лесосеки, разрешительном документе на проведение рубки, арендаторе (лесопользователе), методе рубки.

На втором этапе приобретаются материалы космической съемки   в панхроматическом либо многозональном режиме с пространственным разрешением не хуже 5 м со спутников SPOT-5, ALOS (PRISM), WorldView-1,2, QuickBird, RapidEye, выполняется создание каталогов взятых космических снимков. Потом проводится анализ космических снимков с последующим удалением сцен с прочими недостатками и высокой облачностью. Создаются векторные схемы покрытия космическими снимками объектов мониторинга (рис.

2).

Рис. 2. Схема покрытия космическими снимками SPOT-5, ALOS (PRISM) Первомайского лесничества Томской области в 2010 г.

При необходимости проводится цветовая коррекция, географическая привязка и ортотрансформирование космических снимков, создание мозаик в программном комплексе ENVI. Для обнаружения трансформаций на территориях лесного фонда действенно создание синтезированных изображений (мультивременных композитов), приобретаемых методом слияния спектральных каналов разновременных космических снимков с промежутком в 1 год.

Космическая съемка для обеспечения задач мониторинга лесов обязана проводиться в весенний, летний либо осенний сезоны, в основном в вегетационный период. Зимняя съемка при наличии снежного покрова может использоваться как исключение в качестве дополнения к съемкам в бесснежный период для подчеркивания контраста некоторых объектов.

Лесной фонд России находится в пределах от 42? до 72 ? с.ш., исходя из этого орбиты космических аппаратов, с которых производится съемка в интересах лесоведения и лесного хозяйства, должны быть близки к субполярным. Штатным режимом съемки должна быть съемка в надир. В отдельных случаях вероятна съемка с наклонением оптической оси до 18–25?.

В горных условиях угол наклона оптической оси съемочной совокупности не должен быть больше 10?.

Потому, что на структуру изображения лесов и его яркостные характеристики значительное влияние оказывают тени деревьев, то изображения, полученные при съемке в ранние утренние и поздние вечерние часы при низкой высоте Солнца, значительно уступают по своим дешифровочным чертям изображениям, взятым при более высоких углах солнечных лучей. Исходя из этого высота Солнца при съемке, в особенности это относится к горным лесам, должна быть не меньше 20-25?.

Съемка из космоса обязана проводиться в основном в безоблачную погоду либо при наличии облачности не более 15% .

Наличие целой облачности на территории объектов мониторинга в течение долгого времени вынуждают снижать требования к космическим снимкам в отношении допустимого процента облачности на снимках и к углам наклона оптической оси. Так, в 2010 г. в течение трех летних месяцев не получалось взять малооблачные снимки некоторых территорий Томской, Новосибирской областей, Ханты-Мансийского независимого округа — Югры.

При выборе типов космических снимков с целью проведения работ по дистанционному мониторингу нужно учитывать размер сцены. С повышением размеров сцены увеличивается производительность исполнения работ по созданию мозаик и мультивременных композитов. В этом отношении оптимальны снимки, приобретаемые со спутника SPOT-5 в режиме supermode.

На третьем этапе выполняется совмещение подготовленных космических снимков с границами квартальной сети, лесных выделов и созданным векторным слоем лесных участков (вырубок и лесных участков, применяемых в соответствии со статьями 43-46 ЛК РФ [4]). Проводится контурное дешифрирование применяемых лесных участков по мультивременному космическим снимкам и композиту этого года.

В ходе дешифрирования данных космической съемки производится вычисление площадей вырубок и лесных участков, применяемых в отчетном году, оценивается соблюдение требований лесного законодательства при применении лесов по их видам, выявляются и анализируются участки незаконных рубок, недорубов, участки с незаконным применением земель лесного фонда (рис. 3). При оценке состояния мест рубок устанавливается соответствие их параметров нормативным требованиям: Правилам заготовки древесины, лесной декларации.

Рис. 3. Фрагмент космических снимков с нанесенными контурами лесосеки и распознанной незаконной рубки

Точность определения площади вырубок на космическом снимке зависит от размеров вырубки, ее пространственного разрешения и формы космического снимка.

На четвертом этапе проводятся выборочные натурные обследования вырубок с распознанными нарушениями лесного законодательствами (не меньше 3 % от количества распознанных нарушений). Проверка площади применяемых лесных участков осуществлялась методом геодезической съемки их границ, в соответствии с требованиями, установленными Правилами заготовки древесины [2].

По распознанным нарушениям применения лесов выполняется расчет ориентировочного ущерба на основании методик и такс исчисления размера ущерба (вреда) в порядке, предусмотренном распоряжением Правительства РФ от 08.05.2007 № 273 (с трансформациями от 26.11.2007 № 806) — 50-кратная цена незаконно вырубленной древесины, исходя из ставок платы за единицу количества лесных ресурсов, утвержденных распоряжением Правительства РФ от 22.05.2007 № 310, с учетом повышающих коэффициентов, утвержденных законом о бюджете страны на плановый период [5, 6].

Результаты выборочных натурных обследований вырубок с распознанными нарушениями лесного законодательствами подтверждают результаты дешифрирования нарушений с применением космических снимков в 90% случаев.

На базе данных дешифрирования лесных участков с применением космических результатов и снимков выборочного натурного обследования выполняется окончательное формирование электронной базы данных лесных участков с указанием площадей и видов нарушений, запасов на площади незаконной рубки, ориентировочного ущерба, результатов натурной проверки, и сведений о применяемых материалах космической съемки текущего и прошлого года. По итогам выполненных работ создаются альбомы распознанных нарушений лесного законодательства,  производится оформление отчетов по дистанционному мониторингу лесов по субъекту РФ в разрезе лесничеств.

В табл. 2 приведены сводные информацию о распознанных нарушениях правил заготовки древесины в 2009 г. по итогам анализа материалов космической съемки 2009—2010 гг.

Таблица 2

Итог совершённых работ продемонстрировал, что существующая разработка удачно используется при мониторинге состояния и организации лесопользования с целью сокращения нарушений при незаконном применении земель лесного фонда.

Существует и последовательность неприятностей, требующих предстоящего ответа:

  • Отсутствие методики проведения дистанционного мониторинга выборочных рубок.
  • Отсутствие отдельных материалов лесоустройства в электронном виде в связи с давностью лесоустройства.
  • Имеются нередкие случаи предоставления лесничествами материалов низкокачественных отводов (небрежное оформление абрисов отводов, несоответствие площадей в лесных объявлениях /соглашениях купли-продажи с площадями на абрисах отводов, нечеткость выделения контуров неэксплуатационных участков и.т.д.).
  • направляться констатировать низкую оперативность обмена информацией с органами аккуратной власти субъектов РФ, уполномоченных в области лесных взаимоотношений о распознанных в следствии дистанционного мониторинга нарушениях лесного законодательства.
  • Несвоевременная поставка материалов космической съемки, что очень затрудняет качество и оперативность исполнения работ по дистанционному мониторингу.
  • Отсутствие методики обработки материалов радарной космической съемки для дешифрирования лесных участков.

XIV ДЗЗ 2016 — 344 ауд. — (17.11.2016) — ДЗ растительных и почвенных покровов, Сельское хозяйство


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: