Помощь студентам в учебе
ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ЛЕСОПОКРЫТЫХ ТЕРРИТОРИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЭРО- И КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ В ЛЕСНОМ
ХОЗЯЙСТВЕ 5
1.1. Зарубежный опыт использования данных дистанционного
зондирования в лесном хозяйстве 5
1.2. Российский опыт использования ДЗЗ в лесном хозяйстве 9
1.3. Программное обеспечение 12
2. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ЛЕСОПОКРЫТЫХ ТЕРРИТОРИЙ НА
ОСНОВЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ 13
2.1. Использование данных дистанционного зондирования в
идентификации лесопокрытых территорий 17
2.2. Спектральный анализ лесопокрытых территорий 24
3. ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ ЛЕСОПОКРЫТЫХ ТЕРРИТОРИЙ
ЯКОВЛЕВСКОГО РАЙОНА БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ 36
3.1. История облесения и современное состояние лесов региона 36
3.2. Разработка карт и анализ изменения лесопокрытых территорий
Яковлевского района 38
3.3. Оценка лесопокрытых территорий на основе индекса NDVI 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЭРО- И КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ В ЛЕСНОМ
ХОЗЯЙСТВЕ 5
1.1. Зарубежный опыт использования данных дистанционного
зондирования в лесном хозяйстве 5
1.2. Российский опыт использования ДЗЗ в лесном хозяйстве 9
1.3. Программное обеспечение 12
2. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ЛЕСОПОКРЫТЫХ ТЕРРИТОРИЙ НА
ОСНОВЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ 13
2.1. Использование данных дистанционного зондирования в
идентификации лесопокрытых территорий 17
2.2. Спектральный анализ лесопокрытых территорий 24
3. ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ ЛЕСОПОКРЫТЫХ ТЕРРИТОРИЙ
ЯКОВЛЕВСКОГО РАЙОНА БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ 36
3.1. История облесения и современное состояние лесов региона 36
3.2. Разработка карт и анализ изменения лесопокрытых территорий
Яковлевского района 38
3.3. Оценка лесопокрытых территорий на основе индекса NDVI 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Лесные ландшафты всегда играли важную роль и выполняли разнообразные функции в жизни как отдельного человека, так и общества в целом. Традиционно это экономическая или ресурсная роль лесопользования - источник различной лесопродукции: древесины, лекарственного сырья, грибов, ягод, дичи, база пчеловодства и в конечном итоге, рекреационный ресурс. Лесные ресурсы являются возобновляемыми, хотя этот процесс весьма долговременный и трудоемкий.
В настоящее время в условиях интенсивной антропогенной трансформации Европейской территории России в целом, и Центрального - Черноземного региона в частности, значение лесных экосистем, как буфера от антропогенного прессинга и резервата диких видов растений и животных возрастает, они способствуют самоочищению атмосферы, регулируют сток и в конечном итоге определяют районы комфортного проживания и отдыха населения, выполняя санитарно-гигиенические и оздоровительные функции, способствуют сохранению биологического разнообразия геосистем, выполняя, таким образом, и важнейшие средообразующие и средостабилизирующие экологические функции.
Поскольку лесные геосистемы зависят от ландшафтно-экологических условий и характера антропогенного воздействия, изучение динамики и направлений их развития имеет важное практическое значение. Природные факторы, и особенно разнообразная хозяйственная деятельность (лесные пожары, разного вида рубки, выпас скота и т. п.) приводят к экологическим сукцессиям или необходимости искусственного лесовозобновления.
Актуальными проблемами, имеющими важное теоретическое значение для решения фундаментальных и прикладных проблем взаимоотношений степных и лесных ландшафтов в условиях лесостепной зоны, являются изучение динамических проблем лесных геосистем и рациональное использование их компонентов в условиях интенсивного антропогенного воздействия.
В настоящее время, при инвентаризации лесов все больше отходят от традиционных методов наземной сьемки. Широкое использование получили ГИС-технологии, цветные спектрозональные средне- и крупномасштабные аэрофотоснимки, многозональные и синтезированные космические снимки. Разработаны методы фотостатистический и рационального сочетания наземной сьемки с камеральным дешифрированием космоснимков.
Цель работы - изучить изменение лесопокрытых территорий на основе создания картографической базы данных ГИС с использованием ретроспективных картографических материалов и актуальных данных дистанционного зондирования.
Задачи:
1. На основе литературных данных изучить возможности использования аэро- и космических снимков в лесном хозяйстве.
2. Рассмотреть методику оценки состояния лесных массивов на основе ГИС-технологий.
3. Провести оценку изменения лесопокрытых территорий на примере Яковлевского района Белгородской области за последние 60 лет.
Объект изучения - лесопокрытые территории Яковлевского района Белгородской области.
Предмет - ГИС-анализ данных космической съемки.
В качестве исходного материала использовались материалы теоретического и картографического изучения лесопокрытых территорий региона исследования, фондовые картографические материалы, а также данные космической съемки свободного доступа.
Методическая база исследования включила научно-поисковый, статистический, картографический, сравнительно-географический, геоинформационный и программный методы.
В настоящее время в условиях интенсивной антропогенной трансформации Европейской территории России в целом, и Центрального - Черноземного региона в частности, значение лесных экосистем, как буфера от антропогенного прессинга и резервата диких видов растений и животных возрастает, они способствуют самоочищению атмосферы, регулируют сток и в конечном итоге определяют районы комфортного проживания и отдыха населения, выполняя санитарно-гигиенические и оздоровительные функции, способствуют сохранению биологического разнообразия геосистем, выполняя, таким образом, и важнейшие средообразующие и средостабилизирующие экологические функции.
Поскольку лесные геосистемы зависят от ландшафтно-экологических условий и характера антропогенного воздействия, изучение динамики и направлений их развития имеет важное практическое значение. Природные факторы, и особенно разнообразная хозяйственная деятельность (лесные пожары, разного вида рубки, выпас скота и т. п.) приводят к экологическим сукцессиям или необходимости искусственного лесовозобновления.
Актуальными проблемами, имеющими важное теоретическое значение для решения фундаментальных и прикладных проблем взаимоотношений степных и лесных ландшафтов в условиях лесостепной зоны, являются изучение динамических проблем лесных геосистем и рациональное использование их компонентов в условиях интенсивного антропогенного воздействия.
В настоящее время, при инвентаризации лесов все больше отходят от традиционных методов наземной сьемки. Широкое использование получили ГИС-технологии, цветные спектрозональные средне- и крупномасштабные аэрофотоснимки, многозональные и синтезированные космические снимки. Разработаны методы фотостатистический и рационального сочетания наземной сьемки с камеральным дешифрированием космоснимков.
Цель работы - изучить изменение лесопокрытых территорий на основе создания картографической базы данных ГИС с использованием ретроспективных картографических материалов и актуальных данных дистанционного зондирования.
Задачи:
1. На основе литературных данных изучить возможности использования аэро- и космических снимков в лесном хозяйстве.
2. Рассмотреть методику оценки состояния лесных массивов на основе ГИС-технологий.
3. Провести оценку изменения лесопокрытых территорий на примере Яковлевского района Белгородской области за последние 60 лет.
Объект изучения - лесопокрытые территории Яковлевского района Белгородской области.
Предмет - ГИС-анализ данных космической съемки.
В качестве исходного материала использовались материалы теоретического и картографического изучения лесопокрытых территорий региона исследования, фондовые картографические материалы, а также данные космической съемки свободного доступа.
Методическая база исследования включила научно-поисковый, статистический, картографический, сравнительно-географический, геоинформационный и программный методы.
В результате решения поставленных в выпускной квалификационной работе задач, мы можем сделать следующие выводы:
1. Космические снимки имеют огромное значение при оценке лесопожарной обстановки. Уникальной особенностью космических снимков является возможность охвата всего явления в целом, что позволяет производить обобщение данных на объективной основе. Данные ДЗЗ с высоким и сверхвысоким пространственным разрешением позволяют повысить эффективность проведения государственной инвентаризации лесов, повысить точность определения типов леса и конкретных пород древостоя, детально идентифицировать площади, подвергшиеся воздействию пожара.
2. Для оценки возможностей использования методов изучения лесных массивов с помощью ГИС-технологий нами был апробирован механизм неконтролируемой классификации изображения в растровом редакторе ERDAS Imagine, показавший высокую долю погрешностей в кластеризации территории и неприменимость для лесохозяйственных целей. Изучение метода контролируемой классификации и апробация его на фрагменте территории Яковлевского района показали низкую информативность и достоверность использования данного алгоритма для территорий регионального ранга. В тоже время, можно рекомендовать использование данного подхода для автоматического дешифрирования небольших локальных территорий с материалами космической съемки высоко разрешения.
3. Использование ГИС-технологий в целях мониторинга состояния лесных массивов было оценено нами на базе вычисления индекса вегетационной активности NDVI. Построенная карта в программе ArcGIS обладает высокой наглядностью и позволила не только оценить состояние лесных угодий, но и дифференцировать лесопокрытые территории от пашни, которая зачастую тоже имеет зеленую гамму (в период вегетирования), хорошо дифференцируются участки с вырубками, лесные просеки, что позволяет эффективно использовать подобные ГИС-материалы для мониторинга состояния лесопокрытых территорий.
4. Анализ полученных результатов и картографических материалов показал, что площадь лесопокрытых территорий Яковлевского района Белгородской области, полученная по картографическим материалам 1956 и данным космической съёмки 1986 и 2016 гг. не одинакова, отмечено резкое снижение изучаемых территории, практически на 1,5 га к 1986 г. и некоторый рост (на 1 га) к окончанию исследуемого периода. Главной причиной увеличения площади лесных геосистем следует считать забрасывание и неиспользование земель сельскохозяйственного назначения. Вместе с тем необходимо отметить, что на части территории района произошло незначительное уменьшение площади крупных лесных геосистем, связанное с вырубкой леса и пожарами (главным образом, пожара 2010 г.).
Полученные в результате исследований геоинформационно- картографические модели и данные могут быть использованы при проведении природного компьютерного картографирования на локальном уровне и создании более детальных карт соответствующего комплексного атласа (растительности, лесов, лесных полезащитных полос, лесохозяйственной нарушенности и др.
Полученные материалы являются геоинформационно-картографической основой для принятия управленческих решений в сфере лесного хозяйства и лесопользования, организации и ведения мониторинга и направлены на решение задач оптимизации регионального природопользования.
1. Космические снимки имеют огромное значение при оценке лесопожарной обстановки. Уникальной особенностью космических снимков является возможность охвата всего явления в целом, что позволяет производить обобщение данных на объективной основе. Данные ДЗЗ с высоким и сверхвысоким пространственным разрешением позволяют повысить эффективность проведения государственной инвентаризации лесов, повысить точность определения типов леса и конкретных пород древостоя, детально идентифицировать площади, подвергшиеся воздействию пожара.
2. Для оценки возможностей использования методов изучения лесных массивов с помощью ГИС-технологий нами был апробирован механизм неконтролируемой классификации изображения в растровом редакторе ERDAS Imagine, показавший высокую долю погрешностей в кластеризации территории и неприменимость для лесохозяйственных целей. Изучение метода контролируемой классификации и апробация его на фрагменте территории Яковлевского района показали низкую информативность и достоверность использования данного алгоритма для территорий регионального ранга. В тоже время, можно рекомендовать использование данного подхода для автоматического дешифрирования небольших локальных территорий с материалами космической съемки высоко разрешения.
3. Использование ГИС-технологий в целях мониторинга состояния лесных массивов было оценено нами на базе вычисления индекса вегетационной активности NDVI. Построенная карта в программе ArcGIS обладает высокой наглядностью и позволила не только оценить состояние лесных угодий, но и дифференцировать лесопокрытые территории от пашни, которая зачастую тоже имеет зеленую гамму (в период вегетирования), хорошо дифференцируются участки с вырубками, лесные просеки, что позволяет эффективно использовать подобные ГИС-материалы для мониторинга состояния лесопокрытых территорий.
4. Анализ полученных результатов и картографических материалов показал, что площадь лесопокрытых территорий Яковлевского района Белгородской области, полученная по картографическим материалам 1956 и данным космической съёмки 1986 и 2016 гг. не одинакова, отмечено резкое снижение изучаемых территории, практически на 1,5 га к 1986 г. и некоторый рост (на 1 га) к окончанию исследуемого периода. Главной причиной увеличения площади лесных геосистем следует считать забрасывание и неиспользование земель сельскохозяйственного назначения. Вместе с тем необходимо отметить, что на части территории района произошло незначительное уменьшение площади крупных лесных геосистем, связанное с вырубкой леса и пожарами (главным образом, пожара 2010 г.).
Полученные в результате исследований геоинформационно- картографические модели и данные могут быть использованы при проведении природного компьютерного картографирования на локальном уровне и создании более детальных карт соответствующего комплексного атласа (растительности, лесов, лесных полезащитных полос, лесохозяйственной нарушенности и др.
Полученные материалы являются геоинформационно-картографической основой для принятия управленческих решений в сфере лесного хозяйства и лесопользования, организации и ведения мониторинга и направлены на решение задач оптимизации регионального природопользования.
Подобные работы
- ДЕШИФРИРОВАНИЕ ЛЕСНОГО ПОКРОВА ПО КОСМИЧЕСКИМ
СНИМКАМ
Дипломные работы, ВКР, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 4700 р. Год сдачи: 2021 - ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ ЛАНДШАФТНЫХ КАРТ ТЕХНОГЕННО-НАРУШЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Дипломные работы, ВКР, картография. Язык работы: Русский. Цена: 4300 р. Год сдачи: 2018