ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ТАКСАЦИЯ ЛЕСА. ОНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 5
1.1. Методы изучения лесов по аэроснимкам 5
1.2. Математические основы дешифрирования аэрофотоснимков территорий покрытых лесом 11
ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ В ТАКСАЦИИ ЛЕСА 14
2.1. Беспилотные летательные аппараты в исследовании лесов. Требования к ним 14
2.2. Спектральная камера Parrot Sequoia 16
2.3. Данные, используемые для получения количественных характеристик лесной растительности 17
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТАКСАЦИОННО–ДЕШИФРОВОЧНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НА ЦИФРОВЫХ СНИМКАХ 21
3.1. Подготовка данных 24
3.2.Обнаружение отдельных деревьев 26
3.3. Оконтуривание крон деревьев 31
3.4.Нахождение сухостоя 34
3.5. Определение породы деревьев 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
ЛИТЕРАТУРА 42
ПРИЛОЖЕНИЯ
В России сосредоточена пятая часть лесных ресурсов мира. Значение лесов в экологической, биосферной и экономической сфере страны велико. Поэтому важной задачей современности является устойчивое управление лесами, которое обеспечит многоцелевое лесопользование, охрану, защиту и воспроизводство лесов. На государственном уровне формируется лесная политика РФ, разрабатывается нормативно-правовая база, комплекс подзаконных актов, регламентирующих порядок использования, охраны, защиты и воспроизводства леса. «Материалы лесоустройства давностью до 10 лет имеются только на 18% площади лесов, в то время как 71% площади российских лесов имеют давность материалов лесоустройства 20 и более лет» (Метод определения…, 2017).
Для устойчивого и эффективного управления органам лесного хозяйства необходима объективная информация о состоянии и динамике лесных экосистем. Такие данные могут предоставить таксационные работы, которые проводят прилесоустройстве.
По данным Государственного лесного реестра, всего в стране насчитывается около 50 млн. лесотаксационных выделов, со своей уникальной таксационной характеристикой и географическим положением. Большая государственная проблема в том, что при ведении лесной хозяйственной деятельности за последние несколько десятков лет «лесотаксационный выдел» фактически потерян. Общий спрос на актуальные данные является неудовлетворенным и растущим. Специалистам лесного дела совершенно ясно, что традиционными затратными и непрозрачными наземными способами таксационную проблему острого дефицита актуальной лесоустроительной информации решить невозможно. И путь решения вышеуказанной проблемы – это переход на новые высокопроизводительные и относительно недорогие дистанционные технологии таксации лесов (Технологический прорыв…, 2017).
Актуальность темы данной выпускной квалификационной работы состоит в том, что существует необходимость в автоматизации процесса таксации, совершенствовании технологий инвентаризации лесов и в их дистанционной оценке. Безусловно, появление новых способов определения таксационных показателей требует и преобразования российского лесоустройства, создание и пополнение баз атрибутивных данных о лесах, расчет новых таксационных таблиц.
К объектам лесной таксации относят: отдельное дерево и его части, совокупность отдельных деревьев, совокупность частей отдельных деревьев в виде сортиментов, элемент леса, ярус древостоя, насаждения, совокупность элементов леса, лесной фонд, лесосечный фонд. Следовательно, объект исследования – это совокупности деревьев, а предмет- их таксационные показатели.
Цель работы заключается в выявлении ряда таксационных признаков: высоты дерева и его породы дистанционными методами, с последующим картографированием выявленных признаков. В основу исследования положен ГИС-анализ данных, математико-статистические методы анализа изучаемых пространственных данных.
Задачи исследования:
1. Анализ материалов, полученных при помощи беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), анализ их применимости для определения основных таксационных и дешифровочных показателей лесов;
2. Изучение района исследуемого лесного участка, его физико-географические особенности;
3. Поиск и изучение научной литературы по данной теме;
4. Рассмотрение возможности выполнения измерений и расчетов на основе данных БПЛА с помощью ГИС;
5. Экспериментальные работы по нахождению высоты, определение породы деревьев на исследуемых участках и картографической визуализации выполненных оценок.
При написании работы использовались: специальная и учебная литература, материалы периодических изданий и Интернет-ресурсы, соответствующие теме работы.
Работа выполнялась с помощью таких программных продуктов, как ENVI Classic(https://www.harris.com/solution/envi), QGIS(https://www.qgis.org) и MicrosoftExcel(https://www.microsoft.com).
Работа состоит из введения, 3 глав и заключения. Объем работы составляет 55 страниц, включая 9 таблиц и 15 рисунков. Список литературы включает в себя 54 наименования, в том числе и зарубежные научные статьи.
Тема исследования, которая изучена в процессе работы, связана с таксацией леса с применением БПЛА. Предметом исследования являлись таксационные показатели совокупности деревьев.
В процессе работы изучалась литература по данной тематике, как зарубежных авторов, так и отечественных. Исследования, проходящие в настоящее время, подтверждают актуальность данного направления.
Были отобраны эталонные участки, определены их породы для последующего сравнения с результатами автоматической обработки. По четырем группам была рассчитана зональная статистика, по которой в дальнейшем проводилось сравнение с выходными данными инструментов. В ходе работы определены наиболее оптимальные входные параметры для применяемых инструментов.
После по проверенным раннее алгоритмам на выделах 131 квартала Сортавальского лесничества были рассчитаны основные таксационные показатели: количество деревьев, их высота и породный состав. Был рассчитан NDVIдля нахождения сухостоя. Также с помощью классификации в ENVIClassicбыли определены породы деревьев. Однако нужно учесть, что ошибка для каждой породы отличается. Хорошо выявляются в классификации сосны и осины, когда ель и береза могут определяться с ошибкой. Большое влияние на результат оказывает и местоположение локального максимума на растре.
На сегодняшний день до конца не решена проблема по автоматическому распознаванию пород по ортофотоплану и оконтуриванию границ крон. Поэтому исследование данной проблемы будет продолжено. В целом, поставленные задачи были выполнены, а цель достигнута.
В ходе работы использовались стандартные инструменты анализа ГИС и статистические взаимосвязи характеристик, выполнена картографическая визуализация границ выделов и кварталов.
Практическая значимость выпускной работы заключается в том, что предложенные способы нахождения таксационных характеристик готовы к использованию на практике.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
