Эколого-картографическое сопровождение лесоинвентаризации и мониторинга лесов

Эйдлина, Светлана Павловна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Эколого-картографическое сопровождение лесоинвентаризации и мониторинга лесов
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Эколого-картографическое сопровождение лесоинвентаризации и мониторинга лесов"

На правах рукописи

Эйдлина Светлана Павловна

ЭКОЛОГО-КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ЛЕСОИНВЕНТАРИЗАЦИИ И МОНИТОРИНГА ЛЕСОВ

Специальность 03.00.16 «Экология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2006

Работа выполнена в лаборатории мониторинга лесных экосистем Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской Академии Наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук В. М. Жирин

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Л. А. Маслов

доктор сельскохозяйственных наук О. А. Савельев

Ведущая организация:

Московский Государственный университет леса

Защита состоится 16 ноября 2006 г. в 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д 002.054.01 в Институте лесоведения РАН по адресу: 143030 Московская обл., Одинцовский р-н, п/о Успенское.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института лесоведения РАН

Автореферат разослан « у » октября 2006 г.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим отправлять по адресу: 143030 Московская обл., Одинцовский р-н, п/о Успенское.

Тел./факс: (095) 419г52-57 E-mail: root@ilan.msk.ru

Уче^ш секретарь диссертационного совета

доктор биологических ^аук

Г. А. Полякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В соответствии с Концепцией развития лесного хозяйства Российской Федерации на 2006-2010 годы предусматривается осуществить планомерное развитие лесного хозяйства на основе внедрения достижений науки и техники, широкого использования геоинформационных систем и технологий (ГИС-технологий) для обеспечения интенсивного и комплексного использования лесных ресурсов при сохранении экологического и генетического потенциала лесов России. В научных публикациях давно отмечена тенденция к смене парадигм использования лесов от ресурсно-сырьевой к биосферно-стабилизирующей (Уткин, 1995).

В современных условиях развитие лесоустройства, а также различных видов слежения за состоянием лесов во многом связаны с использованием информационных технологий, а также методов обработки аэрокосмических изображений и созданием лесных цифровых карт (в том числе, экологического содержания). Важно отметить, что огромная территория лесного фонда в нужной степени не обеспечена достоверными картографическими данными, особенно с учетом неразвитости рынка электронных и бумажных карт. Поэтому развитие эколого-карто графического сопровождения инвентаризации и мониторинга лесов является актуальной задачей, которая соответствует современным задачам развития лесного хозяйства России.

Цель и задачи исследования. Цель работы заключалась в развитии эколого-карто граф и ческой технологии на основе данных лесоинвентаризации и дистанционного зондирования путем создания новых, нетрадиционных для лесного картографирования цифровых карт. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ содержания существующих лесных экологических карт;

- картографическое отображение различными способами пространственного распределения биометрических параметров лесонасаждений;

- разработка оригинальных карт оценки состояния насаждений по данным рекогносцировочного лесопатологического обследования;

- оценка на основе космической снимков высокого разрешения деструктивных изменений лесов в результате ветровала и усыхания деревьев;

- выявление и учет на основе материалов космических съемок текущих измене. ний, вызванных пожарами в лесном фонде труднодоступных районов;

- картографическое представление результатов оценки надземной фитомассы насаждений при совместном использовании материалов лесоинвентаризацпи и данных космических съемок;

- анализ с помощью космической информации особенностей фенологического состояния лесного (растительного) покрова.

Научная новизна н практическая значимость работы.

1. Представлены новые виды цифрового картографического отображения ресурсно-экологических свойств лесов и их пространственного анализа на основе данных лесоинвентаризацпи и дистанционного зондирования.

2. Усовершенствована методика выявления и учета на основе космических снимков нового поколения и данных лесойнвентаризации текущих изменений в лесном фонде труднодоступных районов, вызванных лесными пожарами, а также оценки деструктивных изменений лесов в результате ветровалов и усыхания деревьев.

3. Разработан вариант повыдельной оценки и картографического представления

запасов надземной фитомассы лесного (растительного) покрова на основе совместного использования материалов лесоинвентаризации и данных космических съемок.

4. Выявлена связь по данным дистанционного зондирования фенологического состояния лесного покрова со структурой лесных ландшафтов юга Западной Сибири.

В результате выполненных работ составлена серия лесных цифровых карт при проведении лесоустройства национального парка «Лосиный остров» (1998 г.), подготовлен «Проект руководства по составлению цифровых карт лесов на основе материалов лесоинвентаризации и данных дистанционных съемок при формировании многоуровневых геоинформационных систем (ГИС)» (2003 г.).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Развитие эколого-картографического сопровождения лесоинвентаризации и мониторинга лесов, основанное на использовании данных дистанционного зондирования и ГИС-технологий.

2. Результаты исследования информативных свойств космических снимков для оценки надземной фитомассы лесов и определения фенологического состояния лесного (растительного) покрова.

3. Особенности цифрового картографического анализа динамики лесного фонда на основе использования архивных данных и реконструкции старых лесных карт.

Апробация работы. Основные результаты были доложены на IV Международном симпозиуме «Проблемы экоинформатики» (Москва, 2000), на VIII Молодежной научной конференции «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2001), на XI Международном симпозиуме по биоиндикаторам «Современные проблемы биоиндикации и биомониторинга» (Сыктывкар, 2001), на Международном совещании «Лесные стационарные исследования. Методы, результаты, перспективы» (Москва, 2001), на Всероссийской научной конференции «Дистанционное зондирование земных покровов и атмосферы аэрокосмическими средствами» (Муром, 2001), на II Всероссийской научной конференции по картографии «Картография XXI века: теория, методы, практика» (Москва, 2001), на [II Всероссийской конференции «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологи в лесоведении и лесном хозяйстве» (Москва, 2002), на Международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика Н.П. Анучина, «Теория и практика лесоустройства и лесопользования» (Москва, 2003), на Международной конференции «Стационарные лесо-экологические исследования: методы, итоги, перспективы» (Сыктывкар, 2003), на Всероссийской научной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов» (Москва, 2003), на Международной конференции «Кадровое и научное сопровождение устойчивого управления лесами: состояние и перспективы» (Йошкар-Ола, 2005 г.), на научно-практической конференции «Водлозерские чтения: естественно научные и гуманитарные основы природоохранной и просветительской деятельности национального парка «Водлозерский» (Петрозаводск, 2006 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 18 печатных работ.

43.0116.11.1626 от 01.02.02); по теме «Крупномасштабные процессы в бореальных

лесах Евразии и прогноз их воздействия на состояние биосферы» (Госконтракт с Министерством промышленности, науки и технологий РФ № 43.016.11.1626 от 01.02.2002 г.); по теме «Методические рекомендации по составлению лесных цифровых карт экологического содержания на основе данных дистанционных съемок и материалов лесоинвентаризации» (договор с ВНИИЛМом № 02-10/6Л-13-01 от 10.05. 2001 г.); по теме «Разработка методических рекомендаций обнаружения деструкции хвойных лесов по крупномасштабным космическим снимкам» (договор с МГУЛ № 05-066 07 от 29.09.2005).

Значительные по объему исследования выполнены в Международном институте леса при проведении лесоустройства национального парка «Лосиный остров» (договоры с Правительством Москвы № I ПК/7 от 28.06.1996 г. и № 12/НП 103-104 УГЗ от 15.03.1999 г.), а также по теме «Разработка рекомендаций по совершенствованию мониторинга лесов на основе использования информации, получаемой со спутников нового поколения (договор с НЦ ОМЗ в рамках Госконтракта с Росавиакосмосом на НИР «Ветер» № 903-0322/03 от 14.05.2003 г.).

В диссертацию включены результаты исследований, выполненные непосредственно диссертантом, и при участии автора по разработке методических положений эколого-картографического анализа и обработке материалов космических съемок и баз данных лесоинвентаризации, а также при создании лесных цифровых карт экологического содержания.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 164 страницах и состоит из введения, 6 глав, выводов и списка литературы. Текст содержит 14 таблиц и 65 рисунков. Список литературы содержит 143 наименования.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.с.-х.н. Жирину В. М., признательность за помощь и консультации в работе над диссертацией д.б.н. Носовой Л. М., за доброжелательное отношение и поддержку профессору д.с.-х.н. Сухих'В. И. и своим коллегам к.с-х.н. Шаталову А. В., к.г.н. Князевой С. В., сотрудникам «Центрлеспроекта» Бахтиновой Е. В., Минченко И. Е„ ГЛАВА СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ ЛЕСНОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ На сегодняшний день применение картографических методов изучения лесов и лесных территорий с привлечением аэрокосмических средств — наиболее перспективное направление изучения лесных ресурсов. Поэтому последние годы эколого-

картографический подход стал привлекаться как научная основа исследований, проектирования и оперативной деятельности (Комедчиков Н. Н., Лютый А. А., 1995).

К лесным картам экологического содержания относятся карты, отражающие различные направления экологической проблематики: состояния лесных ресурсов и лесной среды, изменения в составе лесного фонда вследствие важных для развития лесных экосистем природных и антропогенных (техногенных) воздействий, результаты проведения экологических и лесохозяйственных мероприятий и др.

Лесной мониторинг должен сопровождаться оперативным картографированием последствий воздействий факторов среды на лес, которое подразумевает создание и использование карт в реальном или близком к реальному масштабу времени для быстрого информирования пользователей и адекватного воздействия на ход процессов.

Карты экологического содержания могут включаться в состав лесоустроительного проекта, как отдельного объекта лесоустройства, так и в сводные лесоустроительные проекты субъектов РФ или в проекты, составляемые на часть лесного фонда, отдельного природно-территориального комплекса, лесорастительной зоны и т.п. При необходимости карты экологического содержания помещаются в Основные положения организации и развития лесного хозяйства в субъекте РФ или крупном природно-экономическом регионе. Возможно также отдельное составление лесных картографических произведений (в том числе цифровых) с использованием дистанционных данных и данйых лесоинвентаризации, а также при создании атласов экологического содержания по заказам природоохранных организаций.

Основным видом дистанционных съемок в современных условиях является космическая информация, которая, как правило, является технической основой различных видов обследования лесов (учета текущих изменений в лесах, пройденных пожарами и стихийными бедствиями, оценки порядка лесопользования и др.) на региональном и федеральном уровнях. Поэтому лесные карты, составляемые на основе дистанционных съемок, демонстрируют, прежде всего, пространственное распределение обобщенных показателей экологического состояния лесов одновременно на большой площади, в то время как лесные карты, составляемые по данным лесоинвен-таризации, обладают большей детализацией характеристик лесов.

ГЛАВА 2. ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ РА^ОТ

Исследования по теме диссертации проведены с учетом использования архивных данных, материалов последней лесоинвентаризации и результатов рекогносциро-

вочного обследования лесопатологического состояния насаждений МП «Лосиный остров» (Москва, Московская обл.). Особенности создания и использования карт различного содержания в сочетании с данными космической съемки показаны также на примере пространственного распределения категорий земель лесного фонда Омсук-чанского лесничества Омсукчанского лесхоза (Магаданская область) и МП «Водлозёрский» (республика Карелия). На примере ландшафтной карты Обь-Енисейского междуречья (Западная Сибирь) и космических данных радиометрической съемки описана связь фенологического состояния лесного покрова со структурой лесных ландшафтов юга Западной Сибири,

Использованы материалы дистанционного зондирования: космический фотоснимок МК-4М «Ресурс-Ф» (Россия), данные спектрорадиометра AVHRR NOAA (США), данные гиперспектральной системы MOD1S «Тегта»(США), данные космического аппарата QuickBird (США).

ГИС НП «Лосиный остров» была сформирована при проведении лесоустройства 1996-1997 гг., ГИС на тестовый участок «Водлозёрский» - в 1996 г., ГИС Омсукчанского лесничества - в 2001-2003 гг. В основном обработка данных и подготовка картографических материалов проведена средствами пакетов Geodraw, Surfer и Idrisi.

В процессе исследований составлено более 40 различных карт, раскрывающих региональные биологические и пространственные особенности распределения таксационных показателей насаждений, категорий земель лесного фонда и других биометрических параметров лесного и растительного покрова.

ГЛАВА 3. ЭКОЛОГО-КАРТО ГРАФИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЛЕСОВ ОСОБО

ОХРАНЯЕМЫХ ТЕРРИТОРИЙ

Статус лесов особо охраняемых природных территорий предусматривает сохранение и восстановление природных экосистем в процессе их естественного развития, поддержание в них экологического равновесия, организацию отдыха населения в рекреационных зонах, организацию экологического познавательного туризма и т.п.

С помощью ГИС и средств компьютерной графики составлены схематические карты различного содержания на примере НП «Лосиный остров» и «Водлозёрский».

Традиционное отображение биометрических параметров в виде площадных характеристик выделов представлено иными способами - точечным или изолиний. На демонстрационных картах показано размещение насаждений на территории лесного массива Лосиный остров на примере распределения древостоев по группам полноты и

запасов (м3 / га) с помощью изолиний, которые позволяют пользователям предварительно и оперативно, т.е. без обращения к таксационным описаниям, определять местоположение древостоев разной производительности с целью проведения лесово-дственных мероприятий (рубок ухода, обновления, переформирования и др.). Важно и то, что эти карты обладают рельефной образностью и позволяют использовать графические и морфометрические приемы картографического метода исследования (Червяков, 1998). Такие карты доступны для понимания широкому кругу пользователей (специалистам нелесного профиля, школьникам, студентам и др.). Для построения изолинейных карт использовался геостатистический метод кригинга который позволяет наиболее адекватно строить контуры, соответствующие структуре данных для условно-регулярной сети (Каневский МФ.и др., 1999).

Подход, предложенный в работах А.И. Уткина, Д.Г. Замолодчикова, В.А. Усоль-цева и других исследователей (Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г. и др., 1996, 1998; Усольцев В.А., 2002), основанный на применении аллометрических уравнений для определения фитомассы на уровне насаждений, был использован при определении запасов фитомассы в каждом таксационном выделе и последующем построении по этим данным карты запасов надземной фитомассы лесного массива «Лосиный остров». На карте видно, что большинство насаждений аккумулируют фитомассу от 100 до 250 т/га. Участки с большей фитомассой представлены отдельными участками «наибольшего накопления фитомассы» - 360 т/га и относятся к 100-летним насаждениям ели 1 класса бонитета.

' Картографический анализ проведения лесохозяйственных мероприятий в Лосином острове указывает на крайне неравномерное размещение, как в течение ревизионных периодов лесоустройства, так и по территории НП. В частности, наибольшая повторяемость работ по созданию лесных и ландшафтных культур за 60 лет отмечена в Яузском и Мытищинском лесопарках. Санитарные рубки наиболее интенсивно проводились в Яузском и Алексеевском, а рубки ухода - почти повсеместно, кроме Ло-синопогонного лесопарка.

Наличие большого числа фондовых научных материалов на территорию Лосиного острова позволило восстановить в цифровом виде раритетную серию карт, характеризующих лесорастительные условия лесного массива. В эту серию входят: план рельефа и моренных отложений, карты типов почв, их механического состава и распространения гумусовых горизонтов, составленные еще в 20-е годы прошлого века.

Кроме того, представлены трехмерные изображения, характеризующие связь почв и моренных отложений с рельефом, а также приуроченность современного растительного покрова к рельефу местности.

Цифровая модель местности, совмещенная с фрагментом современного космического фотоснимка МК-4М, дает наглядное представление о характере распределения современного лесного покрова значительной части Лосиноостровской лесной дачи.

Предварительное (рекогносцировочное) обследование лесопатологического состояния ИП проведено на основе показателей состояния учетных деревьев, приуроченных к узлам условно-регулярной сети квартальных просек с известными координатами Л" и У,

При интенсивном техногенном воздействии одним из внешних признаков ослабления деревьев является дефолиация крон, определяемая долей потери хвои (листьев). Поэтому особенности состояния насаждений всего лесного массива могут быть показаны в изолиниях дефолиации крон (см. цветную вклейку !)• На карте видно, что область наименьшей дефолиации крон расположена в центре лесного массива, наиболее удаленного от промышленных предприятий Москвы и прилегающих городов Подмосковья. Для остальной его части характерно изреживание крон деревьев в разной степени. На схематической карте, размещенной на цветной вклейке I, показаны изолинии дефолиации крон и возраста учетных деревьев: Видно, что появление некоторых ареалов с сильной дефолиацией крон связано со старым возрастом деревьев сосны и дуба (1 и 2). Неясными остаются причины появления ареала с высокой дефолиацией крон в северо-западной части национального парка (3 и 4). Именно в таких участках предложено планировать проведение детального обследования насаждений.

Для оценки гигиенической роли лесов можно использовать величину поступления в атмосферу 02. Объем эмиссии кислорода в воздух зависит от породного состава насаждений, их производительности и возраста древостоев. На территории НП «Лосиный остров» расположено несколько лечебных учреждений, в том числе легочного профиля, размещение которых в лесной среде неслучайно. Приведенный в диссертации фрагмент лесной электронной карты иллюстрирует размещение вокруг одной из больниц насаждений разных пород I класса бонитета и полнотой 0,8, которые идентифицированы по уровню выделения кислорода с одного гектара за год на основе данных С. В. Белова (Белов С. В., 1964, 1983).

На примере НП «Водлозерский» рассмотрено санитарное состояние еловых насаждений, пострадавших сначала от ветровала, а затем в результате массового раз-множення короеда типографа. Общая схема работ по оценке деструктивных изменений лесного покрова в результате ветровалов и усыхания деревьев приведена на рисунке 1 (Шаталов А. В., Жирин В. М., Сухих, Эйдлина С. П., 2006, Эйдлина, 2006).

Рис. 1. Схема оценки потерь древесины на основе материалов космической съемки Достоверное обновление материалов учета лесов и определения потерь древеси-

ны требует в качестве технической основы не только космических снимков, но и материалов лесоустройства и наличия ГИС.

Для иллюстрации приведен пример определения потерь древесины от накопления сухостоя и вывала деревьев в квартале 40. При выполнении работ использовался космический снимок высокого разрешения ршскВЫ (см. цветную вклейку 11). Анализ данных показывает, что деструкция затронула в основном старовозрастные насаждения с преобладанием ели. Пространственное распределение насаждений квартала с указанием размера потерь древесины в процентах от первоначального запаса показано на рис. 2. Видно, что южная часть квартала значительно пострадала (30-35% потерь древесины) от ветровала и последующего усыхания ели.

После анализа последствий деструктивных изменений необходимо проведение корректировки статистических данных учета лесного фонда.

|'-Ч

Ы Г

I ^ £ I ^ Г

-А-

ДШЁШ

И Ш!Ш: ш: ■ ..V. ■ ■ •,.Г V "

(шшяН!^ / .

1„ у и—'

Рис. 2. Потери древесины в результате ветровала и накопления сухостоя в различных выде-

лах квартала 40

Наложение участков ветровалов на карту, характеризующую пространственное распределение типов леса, позволяет сделать прогноз относительно тенденции лесовозобновления на месте погибших насаждений. На цветной вклейке П видно, что участки ветровала приурочены к двум группам типов леса: зеленомошнон и мшистой. Следовательно, на участках ветровала при естественном лесовозобновлении в ближайшие десятилетие произойдет смена пород: вместо бывших еловых образуются насаждения с преобладанием лиственных пород (осины, березы).

Наличие фондовых материалов на Лосиноостровскую лесную дачу позволяет проследить динамику лесных насаждений с преобладанием древесных пород за период с 1842 по 1998 гг. (рис. 3).

Ю<||-

" »"« ц™ »'-'

1*41 1114 . IS»I 1Я1 IMS H-U ИМ t*H Iii 7 IM»

r«IU учет!

□ Хвойные породы □Лнсткнныс породы

Рис. 3. Динамика покрытых лесной растительностью земель по группам хвойных и лиственных пород на территории Лосиноостровской лесной дачи (1842-1998 гг.).

Данные заимствованы из работ Ф.В. Проскурякова (1950), A.B. Абатурова, О. В. Кочевой, А.И. Янгутова (1997), а также из материалов последнего лесоустройства (1997-1998), которые приведены в публикации «История и состояние лесов Лосиного острова» (Нефедьев В. В., Жирин В. М., Лямеборшай С. X., Шапочкин М. С., Шаталов А. В., Эйдлина С. П., 2000).

Анализ долговременной динамики породной и возрастной структуры лесов, связанной с естественными процессами роста и развития насаждений, воздействием на них природных факторов среды и хозяйственной деятельности, представляет научный и практический лесоводственный интерес.

При наличии старых лесных карт иногда возникает задача по их реставрации или реконструкции. Трудоемкость операций заключается в объеме работ и необходимости проведения картометрических операций. На первом этапе проводится перевод в цифровую форму контурной сети выделов, просек и границ, обновление картографической проекции, вычисление площадей лесных участков в гектарах (вместо казенных десятин) и окраска выделов с учетом преобладающих пород и групп возраста насаждений. В качестве примера реставрации и анализа архивных данных приведены результаты обновления цифрового плана Гальяновской лесной дачи Товарищества Балашихинской Мануфактуры по архивному плану, составленному по результатам

съемки 1880 года, и более сложную реставрацию финской лесной карты Валаамского лесхоза издания 1921 г.

ГЛАВА 4. ЭКОЛОГО-КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕЗЕРВНЫХ ЛЕСОВ

Картографические материалы экологического содержания, характеризующие состояние лесных ресурсов и лесного покрова труднодоступных резервных лесов северо-востока страны составляются на основе данных дистанционного зондирования и лесоинвентаризации:

В ходе работ в экспериментальной ГНС были созданы слои тематических карт

(распределение категорий земель, преобладающих пород, классов бонитета и др.), с

помощью которых решались новые задачи, в частности, уточнение площади свежих гарей. Электронная схематическая карта, на которой показано пространственное распределение преобладающих пород, может служить иллюстрацией приуроченности насаждений Омсукчанского лесничества к элементам гидрографии, формам рельефа и т.п. Фрагмент схематической карты, характеризующей распределение лесных участков по классам бонитета, указывает на преимущественное распространение лесов низкой производительности, т.е. древостоев Va и V6 классов бонитета.

Составленная карта распределения категорий земель в одинаковой степени может быть пригодна для использования в лесном хозяйстве (в частности, для организации рациональных маршрутов авиапатрулирования лесов), в оленеводстве, при промысловой охоте, организации научных наблюдений и др.

Для характеристики лесорастительных условий объектов лесоустройства составлена карта типов леса. Данные о распределении типов леса необходимы, в частности, при прогнозировании хода естественного возобновления на гарях таежной зоны. На основе указанных карт и индикаторов восстановительной динамики экосистем, связанных с учетом значений яркости MODIS, разработан метод прогноза возрастных стадий лослепожарных сукцёссий лесов северо-восточных районов страны (Жирин В. М., Сухих В. И., Бутусов О. Б., Шаталов А. В., Эйдлина С. П., 2004).

Карты, характеризующие лесорастительные условия, имеют явно выраженное экологическое содержание и могут быть составлены на территорию как локального, так и регионального уровня.

Гари представляют собой участки лесных земель, на которых лесные насаждения полностью погибли в результате пожара. Поэтому при анализе космических

снимков специалистами нелесного профиля иногда происходит несовпадение поня-

Цветная вклейка I \_I_1

6198000-

6196000-

"I-1-1-—I-1-1-1-Г-1

7418000 7420000 7422000 7424000 7426000 7428000 7430000 7432000 7434000 7436000 7438000

Связь дефолиации крон с возрастом деревьев

Фрагмент космического снимка С?шскВ1гс1 и лесной карты с контурами ветровалов

Фрагмент карты типов леса с контурами ветровалов

Цветная вклейка III

9 / 1 /> > 1 \

Л V « к 4 4 - /

д е ж з

Последовательность уточнения площади лесов, пострадавших от лесного пожара

Распределение фитомассы Омсукчанского лесничества, полученное в результате классификации космического снимка

М(Ю1!3 (на основе 1,2,3,4,6 каналов) на фрагмент карты М:500 ООО

тий, причем чаще других гарями называют пожарища, т.е. площади, пройденные пожаром. Но фактическая площадь гарей, как правило, составляет только часть площади, пройденной пожарами. Сведения о региональных, лесоводственных и морфологических особенностях произрастания резервных лесов (и наличие карт, перечисленные выше в данной главе) позволяет упростить порядок уточнения площади гарей при обновлении баз данных.

Один из способов уточнения площади гарей внутри пожарищ заключается в использовании материалов прежнего лесоустройства при наличии информации о видах лесных пожаров (общая схема работ аналогична схеме на рис. 2) (Бутусов O.E., Сухих В.И., Жирин В.М., ЭЙдлина С. П. и др. 2003; Эйдпина С. П., Жирин В. М. 2005).

Определение площади пострадавших от пожара участков насаждений и редин естественного происхождения показано на примере совместного использования космического снимка MODIS и данных лесоинвентаризации. Последовательность уточнения площади лесов, пострадавших от лесного пожара приведена на цв. вклейке III.

Буквой а обозначен фрагмент снимка MOD1S с изображением контуров пожарища, совмещенного с повыдельной и квартальной сетью лесоинвентаризации, проведенной на этой территории в 1998-99 гг. Более наглядно совмещение контура пожарища с границами лесных участков показано на фрагменте плана лесонасаждений (б). При наложении контура на топографическую карту (фрагмент рисунка в) видно, что открытая водная поверхность перепутана с изображением пожарища. На фрагменте рисунка г показана уточненная конфигурация пожарища, а также выделены участки нелесных земель: мари (синий цвет) и горные тундры (серый цвет). После исключения участков нелесных земель остались лесные земли (коричневый цвет на фрагменте рисунка д), которые включают естественные редины лиственницы, насаждения разных пород и старые гари (красный цвет), возникшие после прохождения лесных пожаров прошлых лет. На фрагменте рисунка е показана та часть пожарища, в которую вошли только участки насаждений и естественных редин. Их площадь составила 60,9% от изначальной площади пожарища. На фрагменте рисунка ж отделена площадь естественных редин (желтый цвет), площадь которых составила 16,9% от общей площади пожарища, и площадь насаждений разных пород (зеленый цвет). При актуализации базы таксационных данных участки естественных редин, пройденные пожаром, включаются в категорию земель «гарь». На фрагменте рисунка з дано распаде-

лени е участков естественных редин (желтый цвет) и насаждений (44% от общей пло-

щади пожарища), пострадавших от огня, в том числе насаждений лиственницы (9,2%) - коричневый цвет, зарослей ерника (19,2%) - розовый цвет и кедрового стланика (15,6%) - оранжевый цвет. После верхового пожара все участки насаждений включаются в категорию земель «гарь». Заросли ерника и кедрового стланика гибнут также после устойчивых низовых пожаров. Насаждения лиственницы относят к гарям, если они представлены молодняками, или если в результате низовых пожаров полнота древостоев снижается до 0,2 и менее. С этой целью из базы таксационных данных производят выборку насаждений с полнотой 0,3, в которых после низовых пожаров произойдет гибель части деревьев и в результате чего полнота древостоев непременно снизится ниже порогового значения 0,2. Оставшиеся древостой с полнотой 0,4 и выше в пределах границ пожарища образуют объекты последующего слежения за состоянием насаждения в течение 1-2 лет с целью определения размера древесного отпада.

Привлекая карту распределения типов леса в сочетании'с данными базы таксационной информации, определяется тенденция лесовозобновления на гарях и составляется прогноз послепожарной восстановительной динамики лесов (Жирин В. М., Сухих В. И., Бутусов О. Б., Шаталов А. В., Эйдлина С. П., 2004). После обновления базы таксационных данных производится перерасчет параметров углеродного бюджета с использованием карт пространственного распределения запасов надземной фитомассы, составленных по данным лесоинвентаризации или путем классификации космических изображений.

Для крупных лесных территорий наиболее простой метод расчета запаса фитомассы основан на применении конверсионных коэффициентов, представляющих собой отношение фитомассы к среднему запасу 'насаадений различных возрастных групп и лесообразующих пород. (Замолодчиков Д. Г., Уткин А. И., Честных О. В, 2003). Используя данные лесоинвентаризации, а также сведения о фитомассе различных экосистем, можно дополнить имеющиеся базы таксационных данных значениями надземной фитомассы, с градациями по каждому лесному участку. Особенности пространственного распределения фитомассы лесного (растительного) покрова могут быть представлены на основе планово-картографических материалов лесоустройства.

В качестве альтернативного метода предложена дистанционная оценка фйтомас-сы лесного (растительного) покрова при совместной автоматизированной обработке спутниковых радиометрических данных М001Э (спектральные каналы 1, 2, 3, 4, 6) и

данных лесоинвентаризации (Жирин В. М., Бахтинова Е. В., Эйдлина С. П., 2000;

Эйдлина С. П., 2001; Жирин В.М., Князева C.B., Эйдлина С.П., 2001; 2002). Использован метод контролируемой классификации, при котором учитывается априорная информация об эталонных значениях спектральных характеристик значении фитомассы, (Лурье И. К., Косиков А. Г., 2003). В нашем случае процедура классификации состояла в распределении всех пикселов между 9 классами (I класс - до 5 т/га, 2 класс - 5-20 т/га, 3 класс - 21-40 т/га, 4 класс - 41-60 т/га, 5 класс - 61-80 т/га, 6 класс - 81100 т/га, 7 класс - более 100 т/га, 8 класс - пески, 9 класс - свежее пожарище; облака и тени были замаскированы и в классификации не участвовали) в соответствии со значением спектральной яркости каждого из них на основе вегетационного индекса NDVI и на основе пяти каналов MODIS.

Для отбора эталонов и создания обучающих выборок векторный слой фитомас-сы лесной карты из ГИС Омсукчанского лесхоза был совмещен со снимком MODIS. Далее векторный слой был преобразован в растровую маску класса фитомассы. Часть выделов из маски использовалась в качестве обучающей выборки, на оставшейся части была сделана классификация и построена карта фитомассы.

Сравнение исходной карты фитомассы (по данным лесоинвентарнзации) с картой, составленной по значениям NDVI (индекс согласия Каппа — 0.67) и с картой классификации по пяти каналам (индекс согласия Каппа = 0.70), показывает, что лучше всего распознаются самые представительные классы: 2 класс (участки с фнто-массой от 5 до 20 т/га - 66% от покрытой растительностью площади) - 79% правильно отнесенных пикселов, и 3 класс (участки с фитомассой от 21 до 40 т/га - 13% от покрытой растительностью площади) - 62% правильно распознанных пикселов. Остальные классы распознаются плохо, процент распознавания - 1-5%. Но надо заметить, что эти участки занимают в сумме всего около 12% территории. На основании полученных результатов можно сделать классификацию фрагмента снимка MOD1S за предела лги Омсукчанского лесхоза, увеличив площадь карты фитомассы на часть карты масштаба 1:500000 с координатами }56о00М58°30'вд, 64W-65W (цв. вкл. IV).

ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ЛАНДШАФТНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ФЕНОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА

Ландшафтные карты имеют практическое значение для изучения особенностей растительного покрова, инвентаризации лесного фонда и других видов обследования.

В диссертации приведены результаты анализа фенологического состояния растительного покрова Обь-Енисейского междуречья на примере фрагмента ландшафт-

ной карты, которая ранее была опубликована в работе (Фуряев В.В, Киреев Д.М., Жирин В. М., 1983, Сухих В. И., Жирин В. М., ЭйдлинаС. П. 1996).

Привлечение данных дистанционного зондирования дает возможность «увидеть» ПТК в виде качественно нового зрительного образа и создает новое представление об их структуре (Киреев Д. М., 1984). В эксперименте по анализу фенологического состояния растительного покрова использовались выборки временных рядов NDVI за период с мая по август 1984 г., которые были сформированы в пределах границ видов местности по заданным географическим координатам. Значения NDVI были рассчитаны для элементов изображения (пикселов) с угловым размером в 5' (по широте и долготе) с помощью стандартной процедуры максимизации спектральной яркости за месячный период.

В результате стандартной процедуры статистической обработки частичных совокупностей значений вегетационного индекса в мае, июне, июле и августе и охватывающих 8 видов местности на территории пяти ПТК в ранге ландшафтов, были рассчитаны основные статистики, а также проведена оценка по критерию t расхождений между средними для каждого вида местности значениями NDVI (с мая по август).

С помощью кластерного анализа на основе критерия суммы квадратов ошибок была исследована близость ПТК в ранге видов местности по значениям NDVI:

где || X - Mi 11 - евклидово расстояние между X и Л/,. Другими словами СКО - совокупное расстояние между каждой точкой набора данных и средним значением кластера. При минимизации СКО в качестве критерия кластеризации использовалась наибольшая возможная «плотность». Для определения группируемости значений NDV1 был использован неконтролируемый анализ объединения контуров по характеру вегетации для каждого месяца. Основываясь на структуре данных и способе формирования выборок, был выбран односвязный метод. При анализе группируемости значений NDVI применялась типовая процедура кластерного анализа пакета Statistica for Windows 4.5. Пример результатов кластерного анализа для июня в виде иерархического дерева приведен на рис. 4.

Примененная иерархическая классификация позволяет установить сходство видов местности по характеру вегетации в течение вегетационного периода и насколько значения NDVI отражают их вегетационную активность.

1, 1 ^»водораз- l> Приео •• 7. Спабовоэ- 17, 1б( 11 лоск не ела- 3. Ноны* & Монижсшше 7. _ Смвоф»

дельные лорачдель* вышепиая (до Тк»ы»ы- бонаылонные на шенные (на 10*20 м) cutAO- кытеннм'Цб

переув- ные лере- 60 м), слабо- шей- сс-а^ро-еосток песчаные гокаклоненные 60 му«М|№

лажненные увлажнен- расчлеиенмая ные персу мажнениые эрогнойно» части чоноклн- piPUMHlWIIH.

-»ро-шонные ные просим дре- прот- и эаоолоченные крмогеи- иальны* плоских ллоейм.: '

равнины с онные онные равнины* сложен* ные рав- блоков с преобла- дрене-Д ',:; робамм» ."

кедровыми и равнины с рдвшжа. сло- дрен»»* ные лессовидными нины. данием сыры.ч н

еловыми леса- кедровыми женная СуПеС- роеан* суглинками на сложенные тиболоченныч ршлига,j

и еловыми ЧЯНЫАЩ ные песках с темно* с поверх- сложных себореП* сложении '"'

лесами отложениями с раенн- MktftiihiM алажньь ности простых себорсП* супеочшц«^ .

сосново- ны с ми и сырыми ело- песками. (¿»ров. с болотами отпо*в«иши'.

тем IhJX&Ofl HW- ельни- выми и келрояо» полсти» ра-ютктожых с " сосново-

мн сложней ками. еловыми лесами, с лаемыми вытянутых ЛОГФИс темнМвоф- '

суборЯМИ пихта- мслхочалежн ы мн суглинка- W ч ними eib*^'

чами и болотами »ср\овь- мн, с кед- ЛОЖКИН Ъ)Ч1КИ}* ними «У®1*;

кедра- ее ручьев ровыми тыч чападнн

чами С)<Юр*МН

VI ш III VI V IV in II

Рис. 4. Иерархия группируемое™ видов местностей по значениям (июнь) (Л, Ш, IV, V, VI - типы ландшафтов; 1,7,17,16,3,8 - виды местности) Группируемость видов местности с учетом месячных значений NDVI сущест-

венно различается. В мае в одной группе оказываются переувлажненные и дренированные местности Улу-Юл-Чулымской и Чете кой равнин с преобладанием кедровых, еловых и пихтовых лесов. Другую группу образуют возвышенные местности с сосно-во-темнохвойными лесами, расположенные на территории Кете кой, Улу-Юл-Чулымской, Нижне-Чулымской и Томь-Яйской равнин.

В июне порядок группируемости видов местности представляется иным. В период фнтофенологической стадии облиствения практически все виды местности имеют сходный характер вегетационной активности. Особое место занимает слабовозвышенная плоская дренированная равнина с преобладанием сосново-темнохвойных суборей (Кетская равнина), растительный покров которой способствует формированию наиболее низких значений

В июле и августе наблюдается примерно одинаковый характер последовательной группировки видов местности по признаку сходства значений вегетационного индекса. Близким по структуре и спектральной яркости оказываются кедрово-еловые,

еловые и кедровые субори, расположенные на плоских и возвышенных равнинных

и Томь-Яйской равнин, а также ельники, пихтачи и кедрачи возвышенных или приво-дораздельных участков местности Улу-Юл-Чулымской и Нижне-Чулымской равнин.

Последовательное и многолетнее изучение статистических портретов значений различных ПТК углубит понимание свойств пространственной структуры лесов и их значения в стабилизации ландшафтов. Учет фенологического состояния растительного покрова обеспечивает достижение наилучшего информационного содержания материалов дистанционного зондирования при организации и проведении самолетных и космических съемок лесов в оптимальные сроки.

ГЛАВА б. ОСОБЕННОСТИ СОСТАВЛЕНИЯ ЦИФРОВЫХ КАРТ ЛЕСОВ НА ОСНОВЕ МАТЕРИАЛОВ ЛЕСОИНВЕНТАРИЗАЦИИ И ДИСТАНЦИОННЫХ

ДАННЫХ

ГИС-технологии предоставляют ряд новых возможностей, основными из которых являются: совместное использование разнородных источников данных, интерактивность создания и использования карт, оперативность картографирования, разработка новых видов и типов карт (трехмерных карт, динамических анимаций), снижение затрат на создание карт. Совокупность цифровых карт лесов, согласованная по масштабам, координатам, проекциям и тематическому содержанию, позволяет создать систему картографического обеспечения при оценке лесных ресурсов и состояния лесного фонда на локальном, региональном или федеральном уровнях. Тематическое содержание цифровых карт лесов на локальном или региональном уровне часто зависит от степени изученности лесов. Так, в зоне интенсивного ведения лесного хозяйства с долговременной документальной историей накапливаются архивные и фондовые материалы и данные, получаемые при детальной инвентаризации по высшим разрядам лесоустройства и специальных видах обследования лесов. Совместное использование этой информации с дистанционными данными позволяет составлять цифровые карты различного тематического содержания, проводить картографический анализ долговременной динамики породной и возрастной структуры лесов и оценивать воздействие на них природных факторов среды и хозяйственной деятельности.

В резервных лесах с экстенсивным ведением лесного хозяйства материалы аэротаксации полувековой давности устарели, а данные фотостатистической лесоинвента-ризации требуют постоянного обновления в связи с активным воздействием лесных пожаров на пород но-возрастную структуру насаждений. В этих условиях космические снимки являются практически единственным источником информации для обновления цифровых карт лесов. Кроме того, космическая съемка обладает рядом дос-

тоннств. Это регулярность, простота заказа, наличие архивов за многие годы, большое покрытие одного снимка, цифровая форма представления. Современные компьютеры, данные космической съемки высокого разрешения, цифровые фотокамеры и программное обеспечение позволяют, таким образом, построить сквозную технологию картографического моделирования и создания цифровых карт лесов.

Необходимым шагом для наполнения баз данных ГИС тематической информацией материалов съемок является объектно-ориентированное дешифрирование изображений. Современные методики предполагают первоначальное выделение на изображении объектов, как областей относительной однородности цвета, текстуры и яркости, или перенесенные в слои ГИС с карт или планово-картографических материалов лесоустройства (лесоинвентаризацин), с последующей классификацией объектов по спектрально-яркостным, геометрическим, контекстным и текстурным признакам.

Источниками для создания лесных цифровых карт экологического содержания являются:

- топографические и обшие физико-географические карты;

- тематические карты (геоботанические, ландшафтные, почвенные, др.);

- совмещенные цифровые базы картографических и таксационных данных;

- данные специ&чьных видов обследования;

- современные и архивные статистические данные государственного учета лесов;

- данные о соблюдении порядка лесопользования, горимости лесов и т.п.;

- данные научно-исследовательских работ;

- данные географической привязки лесных участков (данные геодезических съемок границ лесных массивов, координатные данные пространственного позиционирования GPS, данные для геокодирования и др.);

- базы данных нормативно-справочной информации.

В зависимости от поставленных задач и исходных данных проектируются и составляются фактологические, оценочные, прогнозные и рекомендательные лесные карты экологического содержания.

Масштаб цифровых карт лесов зависит от ее назначения и масштабов используемых материалов. В отличие от бумажной карты цифровая карта менее зависит от масштаба, так как может быть выведена на экран компьютера и распечатана в любом масштабе, тем не менее, при экранном увеличении точность и содержание карты не

увеличиваются сверх точности и содержания исходных материалов.

При составлении цифровых карт лесов важным является выбор картографических проекций. Если масштаб карт крупнее 1:1000000, то выбираются проекции топографических карт, если мельче - проекции мелкомасштабных физико-географических карт. Отечественные топографические карты используют проекцию Гаусса-Крюгера (1942 г.). При составлении физико-географических карт наиболее распространенной является пол и коническая проекция.

При использовании архивных материалов, составленных в условной системе координат и неизвестной проекции, для приведения пространственных данных к нужной системе координат и проекции применяют процедуры аналитического трансформирования по известным координатам опорных точек и реализуются средствами ГИС.

Важной процедурой является генерализация тематического содержания цифровых карт лесов. Степень генерализации должна соответствовать масштабу карты, а также ее назначению. Генерализация бывает двоякой: семантической и геометрической. Семантическая генерализация состоит в обобщении содержания карты, качественных и количественных характеристик лесных объектов. Обобщение качественных характеристик происходит за счет формирования различных групп данных (например, групп типов леса). Обобщение количественных характеристик проявляется в укрупнении шкал, в переходе от непрерывных к ступенчатым шкалам, или от равномерных к неравномерным. Это обобщение регламентируется минимальными размерами лесных объектов, которые необходимо разместить на карте и разрешающей способностью зрения пользователей.

Геометрическая генерализация связана с правилами изображения контуров, размеров и положения лесных объектов на карте. Обычно минимальная площадь участков устанавливается 4мм2 в масштабе карты, представленной на бумажном носителе.

Карты должны отвечать критерию современности, они могут быть достоверными в период их составления, но несовременными в момент пользования. Например, лесные карты лесоустройства относятся к документам длительного пользования - порядка 10 и более лет. За этот период содержание лесных карт стареет и утрачивает свойство современности, что связано с постоянным изменением лесного покрова под воздействием факторов среды и ведения хозяйственной деятельности. Поэтому современность карт тесно связана с их обновлением на основе актуализации данных о

состоянии лесов. Кроме того, в понятие современности карт входит, по мнению ряда

исследователей, их соответствие современному уровню научных знаний о форме и содержании карт (Берлянт, 2002).

, Важным свойством является читаемость карт, т. е. степень легкости понимания и усвоения содержания карты. Например, на повышение читаемости карты оказывают влияние системы знаков, по которым происходит опознавание предметов по сходству их изображений с предметами и по напоминанию характерных их признаков.

Весь цикл работ современного лесоустройства направлен, в основном, на определение ресурсного потенциала лесов. Лесное хозяйство получает при этом вполне обработанную информацию в виде лесных карт. Однако применительно к количественной оценке экологического потенциала лесов данные лесоинвентаризации следует рассматривать как частично обработанную информацию, о чем детально описано в работе (Сухих, Уткин, 2003). Наиболее нагляден пример с определением пулов углерода в лесной растительности и лесных почвах, а также размеров его депонирования (накопления) лесной растительностью, требующих дополнительной и существенной обработки данных учета лесного фонда, который обновляется с периодичностью один раз в пять лет. Другой пример характеризует ограниченные возможности лесных карт лесоустройства для иллюстрации биоразнообразия произрастающих в лесных массивах пород деревьев, поскольку для демонстрации пространственного распределения насаждений используется принцип преобладающей породы по наибольшему соотношению запасов стволовой древесины. А при использовании дистанционных материалов преобладание пород определяется по соотношению в лесном пологе проекций крон деревьев, корреляция которых с запасом не обязательно бывает тесной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования позволили получить следующие результаты:

1. Предложенная оценка состояния лесов на основе регулярной сети пунктов наблюдений и составленные на ее основе изолинейные карты отличаются повышенной наглядностью и особой метричностью (позволяют использовать графические и морфо-метрические приемы картографического метода исследования лесов).

2. Картографическое отображение биометрических параметров лесонасаждений различными способами дает удобное представление для изучения закономерностей пространственного размещения, взаимосвязи и динамики биометрических параметров лесов. В частности, пространственное распределение биометрических параметров леса в виде объемных моделей (трехмерных блок-диаграмм) различного вида может

применяться для первоначального знакомства с местностью, а также в научных целях для изучения связи элементов ландшафта с лесорастительными условиями.

3. Разработанный вариант оценки и картографического представления деструктивных изменений лесного покрова в результате ветровалов и усыхания деревьев на основе космической съемки высокого разрешения, материалов лесоустройства и ГИС дает возможность достоверного обновления материалов учета лесов и определения потерь древесины. Картографический подход совмещения карты потерь от ветровалов и сухостоев и карты типов леса позволяет сделать прогноз тенденции лесовозобновления на месте погибших насаждений.

4. Использование архивных материалов дает возможность анализа долговременной динамики породной и возрастной структуры лесов и представляет научный и практический лесоводственный интерес.

5. Представленный методический подход для выявления и учета на основе материалов космических съемок текущих изменений в лесном фонде труднодоступных районов, вызванных пожарами, может использоваться для актуализации базы лесотакса-ционных данных, уточнения планов лесонасаждений, прогноза лесовосстановления, а также для перерасчета пулов углерода.

6. Разработанный методический подход приближенной оценки и картографического представления фитомассы в лесном фонде труднодоступных районов может быть использован в качестве альтернативного дистанционного метода при автоматизированной обработке спутниковых радиометрических данных.

7. Последовательное и многолетнее изучение статистических портретов значений N044 различных ПТК на основе анализа ландшафтных особенностей фенологического состояния растительного покрова дает понимание свойств пространственной структуры лесов и их значения в стабилизации ландшафтов, и обеспечивает достижение наилучшего информационного содержания материалов дистанционного зондирования при проведении аэрокосмических съемок лесов в оптимальные сроки.

Эколого-картографическое сопровождение обследования лесов предназначено для характеристики и оценки картографическими методами экологических функций лесных экосистем, а также увеличения разнообразия видов карт, характеризующих состояние лесного фонда. Основная цель исследования, состоявшая в разработке методов создания и использования новых, нетрадиционных для лесного картографирования цифровых карт в результате работ над диссертацией достигнута.

К перспективным направлениям дальнейших исследований можно отнести разработку требований к методологии использования материалов аэрокосмических съемок и ГИС-технологий при повторном лесоустройстве и обоснование требований к информационному обеспечению многоцелевого рационального лесопользования и устойчивого управления лесами.

Основные научные результаты изложены в статьях, которые опубликованы в рекомендованных ВАК журналах:

1. Сухих В. И., Жирин В. М„ Эйдлина С. П. Динамические значения вегетационного индекса и ландшафтные особенности растительного покрова, М.: Наука, «Исследование Земли из космоса». 1996, №4, с.29-41.

2. Жирин В. М., Сухих В. И., Шаталов А. В., Бутусов О. В., Эндлина С. П. Использование космических снимков для изучения динамики зарастания гарей. М.: Наука, «Исследование Земли из космоса». 2004, №4, с. 1-9.

в монографии:

3. Пефедьев В. В., Жирин В, М,, Лямеборшай С. Х„ Шапочкин М. С., Шаталов А. В., Эйдлина С. П. История и состояние лесов Лосиного острова, М„ Прима-Пресс-М, 2000. 104 с.

а также в следующих публикациях;

4. Жирин В. М., Нефсдьев В. В., Шаталов А. В., Эндлина С. П. Рекогносцировочная оценка состояния лесонасаждений Национального парка «Лосиный остров». «Экология большого города», альманах, выпуск 4, 2000, «Проблемы содержания зеленых насаждений в условиях Москвы», М.: «Прима-пресс-М». С.156-160.

5. Жирин В, М., Бахтинова Е. В., Эйдлина С, П. Дистанционная оценка фитомассы лесного (растительного) покрова в отдаленных районах северо-востока России, Проблемы экоин-форматики. Материалы IV Международного симпозиума. Москва, 12-14 декабря 2000. С. 8689.

6. Эйдлина С. П, Исследование особенностей лесного (растительного) покрова на основе значений вегетационного индекса//Актуальные проблемы биологии и экологии. Материалы VIII Молодежной научной конференции, Сыктывкар, 18-20 апреля 2001. С,

7. Эйдлина С, П. Опыт картографического отображения насаждений разной степени дефолиации Национального парка «Лосиный остров»// Современные проблемы бионнднкацин и биомониторинга. Тезисы докладов XI Международного симпозиума по биоиндикаторам. Сыктывкар, 17-21 сентября 2001. С. 213.

8. Жирин В. М., Князева С. В., Эйдлина С. П, Возможности создания карт разного вида для лесного массива «Лосиный остров»//Лесные стационарные исследования. Методы, результаты, перспективы. Материалы докладов Международного совешания. Москва, 18-20 сентября 2001. Тула: Гриф и К". 2001. С. 134-136.

9. Жирин В. М., Сухих В. И-, Князева С. В., Шаталов А. В., Эйдлина С, П. Результаты тематической обработки сканерной информации на примере лесного массива «Лосиный ост-ров»//Дистанционное зондирование земных покровов и атмосферы аэрокосмическими сред-

ствами. Сборник докладов Всероссийской научной конференции. Муром, 20-22 июня 2001 г. С. 189-193.

10. Жирин В.М., Князева С. В., Эйдлнна С. П. Примеры использования разновременной космической информации и картографических материалов при мониторинге лесов //Картография XXI века: теория, методы, практика. Доклады 11 Всероссийской научной конференции по картографии, посвященной памяти А. А. Лютого. Москва, 2-5 октября 2001. Том 1, с.263-271.

11. Жирин В. М., Князева С. В., Эйдлнна С. П. Разработка методических рекомендаций по составлению лесных цифровых карт экологического содержания//Лэрокосмические методы и геоинформационные технологи в лесоведении и лесном хозяйстве. Доклады III Всероссийской конференции, посвященной памяти Г. Г. Самойловича. Москва, 18-19 апреля 2002. -М„ ЦЭПЛ РАН 2002. С. 260-264.

12. Жирин В. М„ Князева С. В., Эйдлнна С. П. Перспективы экологического картографирования в лесоустройстве// Теория и практика лесоустройства и лесопользования. Материалы Международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика Н. П. Анучина. Москва, 29 апреля 2003 г.-М.: ВНИИЛМ, 2003. С.105-116.

13. Жирин В. М,, Князева С. В., Эйдлнна С. П. Особенности создания лесных цифровых карт экологического содержания// Стационарные лесоэкологические исследования: методы, итоги, перспективы. Материалы и тезисы докладов международной конференции, Сыктывкар, Республика Коми, Россия, 15-18 сентября 2003 г. - Сыктывкар, 2003 г.

14. Бутусов О. Б., Сухих В. И., Жирин В, М„ Шаталов А. В., Эйдлнна С. П., Князева С. В. Методология использования данных Ьапс($а1-7 при инвентаризации северо-восточных лесов России// Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Материалы Всероссийской научной конференции. Москва 10-12 ноября 2003. - М., ИКИ РАН. С. 107.

15. Эйдлнна С- П., Жирин В. М. Уточнение площадей гарей в резервных лесах// Кадровое и научное сопровождение устойчивого управления лесами: состояние и перспективы. Мате ре-риалы Между народной Конференции Министерства Образования и науки РФ, МарГТУ, Йошкар-Ола, 15-29 сентября 2005 г., с. 188-192.

16. Шаталов А. В., Жирин В. М„ Сухих В. И-, Эйдлнна С. П., Шалаев В. С. К оценке повреждения лесов Национального Парка «Водлозерский» по космическим изображениям ОшскВЫ //Водлозерские чтения: естественно научные и гуманитарные основы природоохранной и просветительской деятельности НП «Водлозерский». Материалы научно-практической конференции, Петрозаводск, 20-21 апреля 2006 г., с. 102-106.

17. Эйдлнна С. П. Оценка потерь древесины в Национальном парке «Водлозерский» на основе материалов космической съемки высокого разрешения // Водлозерские чтения: естественно научные и гуманитарные основы природоохранной и просветительской деятельности НП «Водлозерский». Материалы научно-практической конференции, Петрозаводск, 20-21 апреля 2006 г., с. 113-118.

055(02)2 Ротапринт ИКИ РАН

_Москва, 117997, Профсоюзная 84/32

Подписано к печати 02.10.2006

Заказ 2053 Формат 70 х 108/32 Тираж 129 экз. 1 уч.-изд. л.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Эйдлина, Светлана Павловна

Введение

Глава 1. Состояние и задачи лесного картографирования

Глава 2. Программа исследований и объем выполненных работ 18 2.1 Цели и задачи исследования 18 2. 2 Краткое описание объектов проведения работ 18 2. 3 Материалы дистанционного зондирования 32 2. 4 Структура экспериментальных ГИС 36 2. 5 Содержание и объем выполненных работ

Глава 3. Эколого-картографическое обеспечение лесов особо охраняемых территорий

Глава 4. Эколого-картографическое обеспечение резервных лесов

Глава 5. Анализ ландшафтных особенностей фенологического состояния растительного покрова

Глава 6. Особенности составления цифровых карт лесов на основе материалов лесо-инвентаризации и данных дистанционных съемок 151 Выводы 156 Список литературы

Введение

Введение Диссертация по биологии, на тему "Эколого-картографическое сопровождение лесоинвентаризации и мониторинга лесов"

Концепция развития лесного хозяйства на 2003-2010 гг. предусматривает обеспечение потребностей российских производителей и экспортеров в качественном и доступном сырье, а также сохранение экологического потенциала и защитных функций лесов, т.е. создание условий, обеспечивающих устойчивое управление лесами при непрерывном, рациональном и неистощительном пользовании лесным фондом [60]. Тем самым на официальном уровне отмечена устойчивая тенденция смены парадигм использования леса от ресурсно-сырьевой к биосферно-стабилизирущей [113]. Иными словами, утверждается научное и общественное понимание того, что в современных условиях необходимо разрабатывать долгосрочную политику по сохранению лесов и совместимости экономического роста, связанного с рациональным лесопользованием и потреблением природных ресурсов.

Для России характерна последовательность действий в области международной природоохранной деятельности, в частности в выполнении взятых на себя обязательств по наиболее важным глобальным соглашениям. Россией приняты к исполнению все рекомендации Конференции ООН по охране окружающей среды и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.), Конференции ООН по устойчивому развитию (Йоханнесбург, 2002 г.). После ратификации Киотского протокола к Рамочной конвенции ООН Россия приступает к проведению на своей территории мониторинга баланса парниковых газов, оценке пулов углерода в лесном фонде страны и лесах, не входящих в него, а также к выполнению конвенции о сохранении биоразнообразия и об изменении климата.

Лесоучетные работы при лесоустройстве (лесоинвентаризации), а также различные виды слежения за состоянием лесов связаны с интенсивным развитием информационных технологий и методов обработки данных дистанционного зондирования. Наиболее наглядные успехи последних лет связаны с практически полным завершением инвентаризации резервных лесов (около 450 млн. га) с помощью космической информации, с освоением технологии лесопожарного, лесопатологического мониторинга, а также мониторинга организации и состояния лесопользования в лесном фонде России (Исаев А. С., Коровин Г. П., Сухих В. И., 1995).

Применение картографических методов изучения лесов и лесных территорий с привлечением аэрокосмических средств — одно из научно-прикладных направлений изучения лесного покрова и оценю! его состояния. Поэтому эколого-картографический подход привлекается как научная основа исследований, проектирования и оперативной деятельности в лесу. Экологическое картографирование получило в последние годы активное развитие, приобрело характер заметного научно-технического направления. Оно стало одним из инструментов управления природопользованием и существенным аргументом в борьбе за безопасную среду обитания [58].

К лесным картам экологического содержания относятся карты, отражающие различные направления экологической проблематики - состояния лесных ресурсов и лесной среды, важные для развития лесных экосистем природные и антропогенные (техногенные) воздействия, изменения и последствия в составе лесного фонда, возникающие в результате этих воздействий, результаты проведения экологических и лесохозяйственных мероприятий и рекомендаций и др. Таким образом, создание лесных цифровых карт экологического содержания предназначено, в первую очередь, для характеристики и проведения картографических методов оценки экологических функций лесных экосистем, а также увеличения разнообразия видов карт, характеризующих региональные особенности лесного фонда при лесоустройстве. Это направление тем более актуально, что огромная территория лесного фонда нашей страны в нужной степени не обеспечена достоверными картографическими данными, особенно с учетом неразвитости рынка электронных и бумажных карт. Кроме того, информация, поступающая в результате лесоустроительных и лесоинвентаризационных работ, существенно запаздывает по отношению к происходящим естественным и антропогенным изменениям в структуре и состоянии лесного фонда в связи с большой трудоемкостью лесоустройства. Вследствие этого планирование и реализация государственной лесной политики обладает определенной инерционностью и государственное управление лесами неадекватно провозглашенным принципам неистощительности пользования лесом [81, 83]. Поэтому развитие эколого-картографического сопровождения инвентаризации и мониторинга лесов является актуальной задачей, которая в полной мере соответствует задачам Федеральной целевой программы «Экология и природные ресурсы России на 2002-2010 гг.», утвержденных приоритетных направлений развития науки и техники в нашей стране. Цель и задачи исследования.

Цель работы заключалась в развитии эколого-картографической технологии на основе данных дистанционного зондирования и лесоинвентаризации, а также создании новых, нетрадиционных для лесного картографирования цифровых карт.

Лесные цифровые карты экологического содержания предназначены для характеристики и проведения картографических методов оценки экологических функций лесных экосистем, а также увеличения разнообразия видов карт, характеризующих состояние лесного фонда. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ содержания существующих лесных экологических карт;

- картографическое отображение пространственного распределения биометрических параметров лесонасаждений различными способами;

- разработка оригинальных карт оценки состояния насаждений по данным лесопатоло-гического обследования лесного массива;

- оценка деструктивных изменений лесного покрова в результате ветровала и размножения стволовых вредителей на основе космической снимков высокого разрешения, и последующая актушшзация данных учета лесов;

- выявление и учет на основе материалов космических съемок текущих изменений, вызванных пожарами в лесном фонде труднодоступных районов;

- оценка фнтомассы при совместном использовании материалов лесоинвентаризации и данных космических съемок;

- анализ с помощью космической информации особенностей фенологического состояния растительного покрова.

Научная новизна и практическая значимость работы.

1. Исследованы новые методы цифровой картографии для пространственного отображения и анализа ресурсно-экологических свойств лесов на основе данных лесоинвентаризации н дистанционного зондирования.

2. Разработана методика выявления и учета текущих изменений в лесном фонде труднодоступных районов, вызванных лесными пожарами, а также оценки деструктивных изменений лесного покрова в результате ветровалов и усыхания деревьев на основе космических снимков нового поколения и данных лесоинвентаризации.

3. Разработан вариант повыдельной оценки и картографического представления запасов надземной фитомассы лесного (растительного) покрова на основе совместного использования материалов лесоинвентаризации и данных космических съемок.

4. Показаны результаты исследования фенологического лесного покрова по данным дистанционного зондирования в зависимости от структуры лесных ландшафтов Западной Сибири.

В результате выполненных работ составлена серия тематических цифровых лесных карт в процессе проведения лесоустройства территории национального парка "Лосиный остров" (1998 г.), подготовлены «Методические рекомендации по составлению лесных цифровых карт экологического содержания на основе данных дистанционных съемок и материалов лесоинвентаризации» (2002 г.) и «Проект руководства по составлению цифровых карт лесов на основе материалов лесоинвентаризации и данных дистанционных съемок при формировании многоуровневых геоинформационных систем (ГИС)» (2003 г.). Разработана методика выявления и учета на основе материалов космических съемок текущих изменений в лесном фонде труднодоступных районов, вызванных пожарами, а также оценки деструктивных изменений лесного покрова в результате ветровалов и усыхания деревьев на основе космических снимков нового поколения и данных лесоинвентаризации средствами ГИС технологии.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Рекомендации по эколого-картографическому сопровождению лесоинвентаризации и мониторинга лесов, основанные на использовании данных дистанционного зондирования и технологии геоинформациопных систем.

2. Разновидности цифрового картографического отображения данных современного состояния категорий земель лесного фонда и анализ возможностей обновления старых лесных карт.

3. Результаты исследования информативных свойств космических снимков при определении фенологического состояния лесного (растительного) покрова.

Апробация работы.

Основные результаты были доложены на 12 международных, всероссийских симпозиумах, конференциях и совещаниях: IV Международном симпозиуме "Проблемы экоин-форматики" (Москва, 2000), на VIII Молодежной научной конференции "Актуальные проблемы биологии н экологии» (Сыктывкар, 2001), на XI Международном симпозиуме по биоиндикаторам "Современные проблемы биоиндикации и биомониторинга" (Сыктывкар, 2001), на Международном совещании "Лесные стационарные исследования. Методы, результаты, перспективы" (Москва, 2001), Всероссийской научной конференции "Дистанционное зондирование земных покровов и атмосферы аэрокосмическими средствами" (Муром, 2001), на II Всероссийской научной конференции по картографии "Картография XXI века: теория, методы, практика" (Москва, 2001), на III Всероссийской конференции "Аэрокосмические методы и геоинформационные технологи в лесоведении и лесном хозяйстве" (Москва, 2002), на Международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика Н. П. Анучина, "Теория и практика лесоустройства и лесопользования" (Москва, 2003), на Международной конференции "Стационарные лесоэкологические исследования: методы, итоги, перспективы" (Сыктывкар, 2003), на Всероссийской научной конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов" (Москва, 2003), на Международной конференции "Кадровое и научное сопровождение устойчивого управления лесами: состояние и перспективы" (Йошкар-Ола, 2005 г.), на научно-практической конференции "Водлозерские чтения: естественно научные и гуманитарные основы природоохранной и просветительской деятельности национального парка "Водлозер-ский" (Петрозаводск, 2006 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 18 печатных работ, список которых приводится в конце диссертации.

Организация исследований и вклад автора. Работа выполнена в течение 1999 - 2006 гг. в Центре по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской Академии наук (ЦЭПЛ РАН) в соответствии с программой фундаментальных исследований Отделения Общей биологии РАН «Разработка научных основ и методов мониторинга лесов» (регистрационный №01.20.02 16365) и по программе ГНТП "Фундаментальные космические исследования: "Разработка методов изучения динамических процессов в бореальных лесах и их продуктивности средствами дистанционного зондирования из космоса с использованием геоинформационных систем" (1994-1997 гг.). Кроме того, диссертант принимала участие при выполнении работ по теме Федеральной целевой научно-технической программе (шифр «Биометрия») «Информационное обеспечение комплексной оценки и прогноза эффективного лесопользования на основе мониторш!га лесных экосистем» (№ 43.0116.11.1626 от 01.02.02); по теме «Крупномасштабные процессы в бореальных лесах Евразии и прогноз их воздействия на состояние биосферы» (Госконтракт с Министерством промышленности, науки и технологий РФ № 43.016.11.1626 от 01.02.2002 г.); по теме «Методические рекомендации по составлению лесных цифровых карт экологического содержания на основе данных дистанционных съемок и материалов лесоинвентаризации» (договор с ВНИИЛМом № 02-10/6J1-13-01 от. 10.05. 2001 г.);; по теме «Разработка методических рекомендаций обнаружения деструкций хвойных лесов по крупномасштабным космическим снимкам» (договор с МГУЛ № 05-066 07 от 29.09.2005).

Значительные по объему исследования выполнены в Международном институте леса при проведении лесоустройства национального парка «Лосиный остров» (договоры с Правительством Москвы № 1 ПК/7 от 28.06.1996 г. и № 12/НП 103-104 УГЗ от 15.03.1999 г.), а также по теме «Разработка рекомендаций по совершенствованию мониторинга лесов на основе использования информации, получаемой со спутников нового поколения» (договор с НЦ ОМЗ в рамках Госконтракта с Росавиакосмосом на НИР «Ветер» № 903-0322/03 от 14.05.2003 г.).

В диссертацию включены результаты исследований, выполненные непосредственно диссертантом, а также при участии автора в разработке методических положений эколого-картографического анализа и обработки материалов космических съемок и баз данных лесоинвентаризации, а также при создании цифровых лесных карт экологического содержания.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 164 страницах исостоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы. Текст содержит 14 таблиц и 65 рисунков. Список литературы содержит 143 наименования.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Эйдлина, Светлана Павловна

Выводы

Проведенные исследования по созданию лесных цифровых карт позволило получить следующие результаты:

1. ГИС-технолопш позволяют моделировать различные представления данных о лесах с целыо географического анализа и улучшения их визуального восприятия. Предложенная оценка состояния лесов на основе регулярной сети пунктов наблюдений и составленные на ее основе изолинейные карты отличаются повышенной наглядностью и особой мет-ричностыо (по ним можно снимать данные в любой точке изучаемой территории). Эти карты обладают рельефной образностью (способностью воспринимать размещение картографируемых показателей в виде абстрактного рельефа), что позволяет успешно использовать графические и морфометрические приемы картографического метода исследования лесов.

2. Созданные цифровые карты позволяют пользователям предварительно и оперативно, т.е., например, без обращения к таксационным описаниям, определить местоположение древостоев с различными характеристиками. Важным является и то, что такие карты доступны для понимания широкому кругу пользователей (специалисты не лесного профиля, школьники, студенты и др.) и могут быть представлены в виде картографических материалов, а также буклетов, характеризующих лесорастительные условия лесных массивов. Представленные карты обладают лучшей читаемостью.

3. Картографическое отображение биометрических параметров лесонасаждений различными способами дает удобное представление для изучения закономерностей пространственного размещения, взаимосвязи и динамики биометрических параметров лесов. В частности, пространственное распределение биометрических параметров леса, представленное не только в виде карт, но и в виде объемных моделей (трехмерных блок-диаграмм) различного вида может применяться для первоначального знакомства с местностью, а также в научных целях для изучения связи элементов ландшафта с лесорастительными условиями формирования лесного покрова.

4. Применение материалов космической съемки высокого разрешения дает возможность выявления по ним насаждений ухудшенного санитарного состояния, особенно при наличии явных признаков воздействия на лес вредных факторов среды (последствия лесных пожаров, ветровалы и буреломы и др.). Разработанный методический подход для оценки и картографического представления деструктивных изменений лесного покрова в результате ветровалов и усыхания деревьев на основе космической съемки высокого разрешения, материалов лесоустройства и ГИС дает возможность достоверного обновления материалов учета лесов и определения потерь древесины. Картографический подход совмещения карты потерь от ветровалов и сухостоев и карты, характеризующей пространственное распределение типов леса, позволяет сделать прогноз относительно тенденции лесовозобновления на месте погибших насаждений.

5. Использование архивных материалов дает возможность анализа долговременной динамики породной и возрастной структуры лесов, связанной с естественными процессами роста и развития насаждений, воздействием на них природных факторов среды и хозяйственной деятельности и представляет научный и практический лесоводственный интерес.

6. Представленный методический подход для выявления и учета на основе материалов космических съемок текущих изменений в лесном фонде труднодоступных районов, вызванных пожарами может использоваться для актуализации базы лесотаксационных данных, уточнения планов лесонасаждений, прогноза лесовосстановления на территории, пройденной пожаром, а также для перерасчета параметров пулов углерода.

7. Разработанный методический подход приближенной оценки и картографического представления фитомассы в лесном фонде труднодоступных районов при совместном использовании материалов лесоинвентаризации и данных космических съемок может быть использован в качестве альтернативного дистанционного метода при автоматизированной обработке спутниковых радиометрических данных.

8. Последовательное и многолетнее изучение статистических портретов значений NDVI различных ПТК на основе анализа ландшафтных особенностей фенологического состояния растительного покрова дает понимание свойств пространственной структуры лесов и их значения в стабилизации ландшафтов. Учет фенологического состояния растительного покрова обеспечивает достижение наилучшего информационного содержания материалов дистанционного зондирования при организации и проведении самолетных и космических съемок лесов в оптимальные сроки.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Эйдлина, Светлана Павловна, Москва

1. Абатуров А. В., Кочевая О. В., Янгутов А. И. 150 лет Лосиноостровской лесной даче. М.: «Аслан», 1997.237 с.

2. Антоновский М. Я., Бухштабер В. М., Векслер JI.C., Малингро Ж.П. Статистический анализ данных ло глобальному индексу вегетации // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем, т.VI. С-Пб.: Гидрометеоиздат, 1992. С. 153-173.

3. Аэрокосмические методы в охране природы и в лесном хозяйстве / В.И.Сухих, С.Г.Синицын, Ю.С.Апостолов, Е. П. Дашолис, В. М. Жирин, П.И.Мороз, Г. Н. Рукосуев, Р. И. Эльман. М.: "Лесная пром-сть". 1979. 288 с.

4. Аэрокосмический мониторинг лесов/Под редакцией ак. А. С. Исаева/- М.:Наука, 1991. -33 с.

5. Белов А.Н. Распределение плотности оседания пестицида по вертикали кронового пространства в березовых древостоях. Лесной журнал, JS'a 1, 2001. С. 20-24.

6. Белов С. В. Количественная оценка гигиенической роли леса и нормы лесов зеленых зон (методическое пособие).-Л.:ЛенНИИЛХ, 1964. 65 с.

7. Белов С. В. Лесоводство. Учебное пособие для вузов.- М.гЛесн. Пром-сть, 1983.-352 с. С.74-78

8. Берлянт А. М. Картография. М.: Аспект Пресс, 2002, 336 с.

9. Божилина Е. А., Сваткова Т. Г., Чистов А. П. Эколого-географическое картографирование: Учебное пособие. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1999, 84 с.

10. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. М.: Наука, 1984. 320 с.

11. Виноградов Б.В. Аэрокосмическая съемка как инструмент экологического контроля // Вестник Российской Академии наук, том 64, № 5.1994. С. 417-424.

12. Виноградов Б.В. Основы ландшафтной экологии. М.:ГЕОС, 1998, 418 с.

13. Габделхаков А. К. Фитопродуктивность липняков Башкирского Предуралья. М.: Лесоведение, 2001. №3. С. 38-45.

14. Геоиформатика в лесном хозяйстве: Учебник / И. А. Вуколова. М.:ВНИИЛМ, 2002. -216 е., с ил.

15. ГОСТ 28441-99. Межгосударственный стандарт. «Картография цифровая. Термины и определения». М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000.

16. ГОСТ Р 50828-95. Государственный стандарт Российской Федерации. «Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования» М.: ИПК Изд-во стандартов, 1996.

17. ГОСТ Р 51353-99. Государственный стандарт Российской Федерации. «Геоинформационное картографирование. Метаданные электронных карт. Состав и содержание». М.: ИПК Изд-во стандартов, 1999.

18. ГОСТ Р 51608-2000. Государственный стандарт Российской Федерации. «Карты цифровые топографические. Требования к качеству». М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001.

19. Дашолис Е.П., Жирин В.М., Сухих В.И., Эльман Р.И. Дистанционное зондирование в лесном хозяйстве. Л!.: Агропромиздат. 1989. 223 с.

20. Жнрин В.М. Оценка лееопатологического состояния насаждений по материалам съемок / Методы мониторинга вредителей и болезней леса. Т. III. М.: ВНИИЛМ, 2004. С. 4356.

21. Жирин В. М., Бахтинова Е. В., Эйдлина С. П. Дистанционная оценка фитомассы лесного (растительного) покрова в отдаленных районах северо-востока России. Проблемы экоинформатики. Материалы IV Международного симпозиума. Москва, 12-14 декабря2000. С. 86-89.

22. Жирин В.М., Сухих В.И. Выявление и картографирование участков свежих гарей по снимкам из космоса (практические рекомендации). М.: Изд-во ЦБНТИ Гослесхоза СССР. 1980. Юс.

23. Жирин В. М., Сухих В. И., Шаталов А. В., Бутусов О. Б., Эйдлина С. П. Использование космических снимков для изучения динамики зарастания гарей. М.: Наука, "Исследование Земли из космоса". 2004, №4, с. 1-9.

24. Жирин В. М., Сухих В. И., Эйдлина С. П. Динамические значения вегетационного индекса и ландшафтные особенности растительного покрова. М.: Наука, "Исследование Земли из космоса". 1996, № 4. С.29-41.

25. Жирин В.М., Эльман Р.И. Аэрокосмический мониторинг состояния лесов водоохранной зоны оз. Байкал// Аэрокосмический мониторинг лесов. М.: Наука. 1991. С. 180-189.

26. Жирин В.М., Ястребова Н.В. Анализ значений вегетационного индекса и данных инвентаризации лесов Северной Якутии // Лесоведение. 1997. № 1. С. 35-44.

27. Замолодчиков Д.В., Уткин А. И. Система конверсионных отношений для расчета первичной продукции лесных экосистем по запасам насаждений // Лесоведение.- 2000. №6. С. 54-63.

28. Замолодчиков Д.В., Уткин А. И., Честных О. В. Коэффициенты конверсии запасов насаждений в фитомассу для основных лесообразующих пород России // Лесная таксация и лесоустройство. Красноярск. 2003. №1(32). С119-130.

29. Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И., Коровин Г.Н. Конверсионные коэффициенты фито-масса/запас в связи с дендрометрическими показателями и составом древостоев. Лесоведение, 2005, № 6, с. 73-81.

30. Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И., Честных О.В. Коэффициенты конверсии запасов насаждений в фитомассу для основных лесоообразующих пород России. Лесная таксация и лесоустройство. Вып. 1 (32). Сиб. Гос. Технол. Университет. Красноярск, 2003. С. 119127.

31. Иваненко Б.И. Условия местопроизрастания и типы леса Погонно-Лосиного Острова. 1923.

32. Иванов А.П. Геологическое строение Яузского бассейна. 1914.

33. Инструкция о порядке создания и размножения лесных карт. Государственный комитет СССР по лесному хозяйству. М.: 1987, 80 с.

34. Исаев А.С., Коровин Г.Н., Сухих В.И., Титов С.П., Уткин А.И. и др. Экологические проблемы поглощения углекислого газа посредством лесовосстановления и лесоразведения в России. М.: Центр экологической политики России. 1995. 155 с.

35. Исаев А.С., Сухих В.И. Аэрокосмический мониторинг лесных ресурсов // Лесоведение №6. 1986. С. 11-21.

36. Исаев А.С., Плешиков Ф.И. Основные направления исследований лесных ресурсов Сибири с помощью аэрокосмических средств // Исследование лесов аэрокосмическими методами. Новосибирск: Наука, СО АН СССР. 1987. С. 3-9.

37. Исаев А.С., Киселев В.В., Кондаков Ю.П. Лесопатологический мониторинг // Аэрокосмический мониторинг лесов. М.: Наука. 1991. С. 135-153.

38. История лесоустройства российского. Федеральная служба лесного хозяйства России. М.: 1998.-330 с.

39. Калашников Е.Н. Исследования лесных ландшафтов дистанционными методами // Исследование лесов аэрокосмическими методами. Новосибирск: Наука, СО АН СССР. 1987. С. 10-34.

40. Калашников Е.Н. Классификация лесных карт // Ландшафтные методы лесного картографирования. Красноярск: ИЛ и Д СО АНСССР. 1987. С. 5-19.

41. Калашников Е.Н., Малышева Н.В., Сухих В.И. Картографическое обеспечение мониторинга // Аэрокосмический мониторинг лесов. М.: Наука. 1991. С. 36-62

42. Картография с основами топографии / Под ред. А. В. Гедымина. — М.: Просвещение, 1973.-Ч. 1,-160 с.

43. Картография с основами топографии / Под ред. А. В. Гедымина. М.: Просвещение, 1973.-Ч. 2.- 248 с.

44. Киреев Д.М. Дистанционное изучение лесов на ландшафтно-географшшской основе: / Фундаментальные исследования. Биол. науки. Новосибирск: Наука, 1977, с. 95-99.

45. Киреев Д.М. Эколого-географические термины в лесоведении (словарь-справочник). Новосибирск: Наука. 1984. 182 с.

46. Киреев Д.М., Сергеева В.Л. Ландшафтно-морфологическое картографирование лесов. С-Пб.-М.: Изд-во ВНИИЦлесресурс Рослесхоза. 1992. 59 с.

47. Книжников Ю. Ф., Кравцова В. И. Аэрокосмические исследования динамики географических явлений. м.: Изд-во МГУ, 1991. -206 с.

48. Комедчиков Н. Н., Лютый А. А. (Авторы-составители). Экология России в картах: Аннотированный библиографический указатель карт и атласов. М., 1995 г. - 569 с.

49. Кондратьев К.Я., Козодеров В.В., Косолапов B.C. Проблемы изучения биосферы из космоса // Исслед. Земли из космоса. 1992. №2. С. 15-23.

50. Концепция развития лесного хозяйства Российской Федерации на 2003 2010 годы от 18 января 2003 г. № 69-р.

51. Кравцова В.И. Космическое картографирование. М.: Изд-во МГУ. 1977. 168 с.

52. Кропов П.А. Некоторые закономерности варьирования спектральных коэффициентов яркости растений по сезонам года// Материалы пауч.-техн. конф. JL: JITA. 1968. С.78-80.

53. Кропов П.А. Возможности оценки санитарного состояния и биологической продуктивности лесов дистанционными методами // Сб. научных трудов ВНИИЛМ. М.: Изд-во ВНИИЛМ. 1974. С. 327-331.

54. Кропов П.А. Особенности дешифрирования и картографирования типов леса по аэрокосмическим снимкам // География и природные ресурсы. 1982. №3. С.130-134.

55. Кропов П.А. Комплексные методы дешифрирования типов леса по аэро- и космическим снимкам // Лесная таксация и лесоустройство, Красноярск: СибТИ. 1985. С.148-152.

56. Кропов П.А., Яковлева С.А. Особенности изображения лесов в различных зонах спектра // География и природные ресурсы. 1992. X» 4. С.166-167.

57. Лесное хозяйство: Терминологический словарь / Под общ. Ред. А.Н.Филипчука. М.: ВНИИЛМ, 2002. 480 с.

58. Лурье И. К. Основы геоинформационного картографирования: Учебное пособие. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 2000, 143 с.

59. Лурье И. К. Основы геоинформатики и создания ГИС. М.: Изд-во ООО «Инекс -92», -2002,140 с.

60. Лурье И. К., Косиков А. Г. Теория и практика цифровой обработки изображений/Дистанционные системы и географические информационные системы. Под редакцией А. М. Берлянта. М.: Научный мир, 2003. - 168 е., 8 с. цв. вкл.

61. Малышева Н.В. Аэрокосмический мониторинг лесов водоохранной зоны оз. Байкал // Обзорн. информ. М.: ВНИИЦлесресурс. 1996. 33 с. (Библиотечка работника лесного хозяйства, вып.10).

62. Маслов А.Д. Учет стволовых вредителей леса/ Методы мониторинга вредителей и болезней леса. Т. III. М.: ВНИИЛМ, 2004. С. 77-81.

63. Мониторинг состояния лесных и городских экосистем: Монография. / Под ред. В, С. Шалаева, Е. Г. Мозолевской.-М.: МГУЛ, 2004.-235 с.

64. Мордкович В. Г. Очерк сукцессионных проблем // Изв. СО АН СССР. Сер. Биол. 1988. Вып. 1. №6. С 13-23.

65. Морозов Г.Ф. Учение о лесе. Изд. 3-е. Л. 1926.

66. Морозов Г. Ф. Учение о типах насаждений. М.-Л. 1931.

67. Нефедьев В. В., Жирин В. М. и др. История и состояние лесов Лосиного острова, М., Прима-Пресс-М, 2000. 104 с.

68. Николаев Ю. Н., Шестакова Т. В. и др. Оценка геохимического загрязнения национального парка "Лосиный остров". М., Издательство "Прима-Пресс-М, 2000, 111с.

69. Новаковский Б. А., Прасолова А. И., Прасолов С. В. Цифровая картография: цифровые модели и электронные карты. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 2000, 116 с.

70. Писаренко А. И., Страхов В. В. О лесной политике России // М.: Изд-во "Юриспруденция", 2001.- 160 с.

71. Писаренко А. И., Страхов В. В. Лесное хозяйство России: от пользования к управле-нию.-М.: ИД "Юриспруденция", 2004.- 552 с.

72. Писаренко А. И., Страхов В. В., Дмитриева Л. И. Лесное хозяйство после Конференции ООН по окружающей среде и развитию: критерии и индикаторы устойчивого развития// м., ВНИИЦлесресурс. Обзорная информация, М., 1995, вып. 3 с. 1-24.

73. Плешиков Ф. И., Рыжкова В. А. Контроль за динамикой лесовосстановительных процессов на вырубках// Аэрокосмический мониторинг лесов. М.: Наука, 1991. С. 163-179.

74. Поздняков Л.К. Леса верхнего течения Яны // Материалы о лесах Якутии. Труды института биологии, вып. VII. М.: Изд. АН СССР, Якутский филиал СО АН СССР. 1961. С.161-242.

75. Положение о государственных природных заповедниках в РСФСР" (Постановление Правительства РСФСР от 18.12.1991 N 48 (ред. от 23.04.1996))

76. Пономарёва Н.В. Почвенный покров ложбин древнего стока Обь Енисейского междуречья. Тезисы докладов VIII международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2001" (10-13 апреля 2001, Москва), с.96.

77. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация. М.: ВИНИТИ. 1999, №11. 136 с.

78. Проскуряков Ф. В. 100 лет Лосиноостровской лесной даче. М.: Гослесбумиздат. 1950. 90 с.

79. Растительный покров СССР. Пояснительный текст к "Геоботанической карте СССР" под ред. Е.М. Лавренко и В.Б. Сочавы. Т. I. Изд-во АН СССР. М-Л., 1956. 460 с.

80. Рекомендации по выделению групп типов леса в таежной зоне европейской части РСФСР. М.: Изд-во ВНИИЛМ, 1979. - 61 с.

81. Руководство по мелкомасштабному картографированию лесов с использованием материалов космических съемок и картографических материалов лесоинвентаризационных и лесообследовательских работ. М.: Всесоюзное объединение «Леспроект», 1986. — 24 с.

82. Салищев К. А. Проектирование и создание карт.-М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1978.-238 с.

83. Салищев К. А. Картография.-М.: Высшая школа, 1982 г.

84. Серапинас Б. Б. Математическая картография : Учебник для вузов. — М.: Издательский центр «Академия», 2005. 336 с.

85. Серапинас Б. Б. О надежности картографического метода исследований // Вест. Моск. Ун-та,- Сер. Геогр. 1983. - №3. - С. 60-65.

86. Соколов А. А. "Гидрография СССР". Гидрометеоиздат, Л., 1952. С.

87. Старостенко Д. А. Геоинформационные технологии в лесной отрасли. Информ. бюл. ГИС-Ассоциации. №12(24), 2000.

88. Старостенко Д. А., Грешнов С. А. О программе ГИС TopoL для лесной отрасли. Интернет-сайт LESIS.

89. Сухих В.И. Дистанционные методы в лесном хозяйстве и охране природы // Лесное хозяйство. 1979. № 3. С. 41-45.

90. Сухих В.И., Гусев Н.Н., Дашолис Е.П. Аэрометоды в лесоустройстве. М.: Лесная пром-сть. 1977. 192 с.

91. Сухих В.И., Дашолис Е.П., Эльман Р.И. Методы изучения лесных ресурсов из космоса // Пути повышения эффективности лесоустроительных работ. М.: Лесная пром-сть. 1982.С. 58-113.

92. Сухих В.И., Жирин В.М., Зиемелис Т.А., Шаталов А.В. Оценка информативности космических фотоснимков высокого разрешения для инвентаризации лесов // Исслед. Земли из космоса. 1996. № 2. С. 45-56.

93. Сухих В. И., Жирин В. М., Шаталов А. В., Эйдлина С. П. Аэрокосмические методы в лесном хозяйстве. Учебное пособие. М.:ЦЭПЛ РАН, 2000.

94. Сухих В. И., Жирин В. М., Эйдлина С. П. Динамические значения вегетационного индекса и ландшафтные особенности растительного покрова. М.: Наука, «Исследование Земли из космоса». 1996, №4, с.29-41.

95. Сухих В.И., Кропов П.А., Максимов В.А. Методика мелкомасштабного картографирования лесов. М.: Изд-во ЦБНТИ Гослесхоза СССР. 1981.23 с.

96. Сухих В.И., Уткин А. И. Информационно-инвентаризационные проблемы лесного фонда России в связи с экологизацией лесного хозяйства// Лесоведение.- 2003. №1. С. 315.

97. Сухих В.И., Эльман Р.И. Развитие геоинформационных систем // Аэрокосмический мониторинг лесов. М.: Наука. 1991. С. 63-72.

98. Технические указания по геоботаническому обследованию оленьих пастбищ. М.: Изд-во "Росземпроект". 1985. 136 с.

99. Углерод в лесном фонде и сельскохозяйственных угодьях России. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2005. 200 с.

100. Углерод в экосистемах лесов и болот России. Под ред. В.А. Алексеева и Р.А. Берд-си. ИЛ СО РАН, Северо-восточная лесная экспериментальная станция Лесной службы США. Изд. ТОО "Экое". Красноярск, 1994. С. 170 + 27 стр. приложений.

101. Усольцев В.А. Фитомасса лесов Северной Евразии: нормативы и элементы географии. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. ISBN 5-7691-1278-6.

102. Уткин А. И. Углеродный цикл и лесоводство // Лесоведение.- 1995. №5. С. 3-20.

103. Уткин А. И., Замолодчиков Д.В., Честных О. В. и др. Леса России как резервуар органического углерода биосферы // Лесоведение.- 2001. №5. С. 8-23.

104. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г. и др. Аллометрические уравнения для фитомассы по данным деревьев сосны, ели, березы и осины в европейской части России. //Лесоведение. 1996. №6. С. 36-46.

105. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г. и др. Определение запрасов углерода по таксационным показателям древостоев: метод поучастковой аллометрии //Лесоведение. 1998. №2. С. 38-54.

106. Федеральный закон "Об особо охраняемых природных территориях" (1995)

107. Фуряев В.В, Киреев Д.М., Сухих В. И., Жирин В. М. Использование космических снимков для оценки нарушенности лесов пожарами. М.: Наука, "Исследование Земли из космоса". 1983, № 2. С. 43-49.

108. Харин Н.Г. Лесохозяйственное дешифрирование аэроснимков. М.: Наука.1965. 140 с.

109. Харин Н.Г. Дистанционные методы изучения растительности. М.: Наука. 1975. 123 с.

110. Харин Н. Г., Жирин В. М., Татеиши Р. Возможности использования вегетационного индекса (NDVI) для изучения фенологии и состава лесов Сибири. М.: Наука, "Исследование Земли из космоса". 2001, №1, с.73-79.

111. Харук В.И., Алыпанский A.M., Егоров В.В. Дистанционное зондирование в оценке состояния растительного покрова // Космические методы изучения биосферы. М.: Наука. 1990. С. 59-66.

112. Червяков В. А. Количественные методы в географии. Барнаул: Изд-во Алтайского ун-та, 1998.-259 с.

113. Швиденко А. 3., Нильсон С., Столбовой В. С. и др. Опыт агрегированной оценки основных показателей биопродуктивного процесса и углеродного бюджета наземных экосистем России. 2. Нетто-первичная продукция экосистем // Экология. 2001.- №2. С83-90.

114. Щетинский Е. А. Охрана лесов. М.: ВНИИЦлесресурс, 2001.

115. Шульц Г.Э. Общая фенология. Л.гНаука, 1981. - 188 с.

116. Эйдлина С. П. Исследование особенностей лесного (растительного) покрова на основе значений вегетационного индекса//Актуальные проблемы биологии и экологии. Материалы VIII Молодежной научной конференции. Сыктывкар, 18-20 апреля 2001. С.

117. Эльман Р.И., Жирин В.М., Потапов А.Н. Опыт цифровой обработки цветных спек-трозональных аэроснимков леса // Геодезия и аэрофотосъемка. №3. 1979. С.75-79.

118. Эльман Р.И., Кузенков Л.А., Апаринова Н.А. Статистическое оценивание характеристик лесных объектов по аэро- и космическим снимкам // Исслед. Земли из космоса. 1986. №4. С. 105-112.

119. ArcView GIS. Руководство пользователя. Environmental Systems Research Institute, Inc., 1996.

120. ComputerTechnology for Ecological Safety. Интернет-сайт.

121. Gutman G.G. Vegetation indices from AVHRR: an update and future prospects // Remote Sensing of Environment. 1991. V.35. P.121-136.

122. Improved Global Data for Land Applications: A Proposal for a New High Resolution Data Set. Report of the Land Cover Working Group of IGBP-DIS // Edited by John R.G.Townshend. 1992.87 p.

123. Kasischke E.S., French N.F., Harrel P., Christensen, Jr.N.L., Ustin S.L., Barry D. Monitoring of Wildfires in Boreal Forests Using Large Area AVHRR NDVI Composite Image Data // Remote Sensing of Environment. 1993. V. 44. P.l-10.

124. Leckie D. G., Gillis M. D., Joyce S. P. A forest monitoring system based on satellite imagery // Proceedings of the 15 th Canadian Symp. On Rem. Sens. 1992. P.79-84.

125. Tobler W. R. Experiments in migration mapping by computer // The American Cartographer, 1987.-Vol. 14.-N2.-P. 155-163.

126. Townshend J., Justice Ch., Li W., Gurney Ch., McManus J. Global land cover classification by remote sensing: present capabilities and future possibilities // Remote Sensing of Environment. 1991. V.35. P.243-255.

127. Tucker C.J., Fung I.Y., Keeling C.D. Satellite-derived vegetation index // Nature. 1986. №319. P. 1905-1912.

Информация о работе

Эйдлина, Светлана Павловна
кандидата биологических наук
Москва, 2006
ВАК 03.00.16

Диссертация

Эколого-картографическое сопровождение лесоинвентаризации и мониторинга лесов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы