Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оценка состояния сосновых древостоев в условиях аэропромышленного загрязнения атмосферы по цифровым фотографиям крон деревьев и спутниковым фотоснимкам

ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Оценка состояния сосновых древостоев в условиях аэропромышленного загрязнения атмосферы по цифровым фотографиям крон деревьев и спутниковым фотоснимкам"

На правах рукописи

Низаметдинов Наиль Фигатович

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ СОСНОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ В УСЛОВИЯХ АЭРОПРОМЫШЛЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ПО ЦИФРОВЫМ ФОТОГРАФИЯМ КРОН ДЕРЕВЬЕВ И СПУТНИКОВЫМ ФОТОСНИМКАМ

06.03.02 - Лесоустройство и лесная таксация 06.03.03 - Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

- з ДЕК 2009

Екатеринбург - 2009

003486424

Работа выполнена на кафедре лесной таксации и лесоустройства ГОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Нагимов Зуфар Ягфарович; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Фомин Валерий Владимирович.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Защита диссертации состоится 25 декабря 2009 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.281.01 при Уральском государственном лесотехническом университете по адресу: 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 36, УЛК-2, ауд. 320.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного лесотехнического университета.

Автореферат разослан 20 ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

профессор Усольцев Владимир Андреевич; кандидат сельскохозяйственных наук Теринов Николай Николаевич.

канд. с.-х. наук, доцент

А.Г. Магасумова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Оценка состояния древостоев имеет важное значение для правильного назначения лесохозяйственных мероприятий, а также комплексного мониторинга окружающей среды на территориях, подверженных воздействию атмосферных выбросов промышленных предприятий.

В настоящее время существует большое количество методик определения жизненного состояния древостоев, использующих различные характеристики деревьев. Состояние древостоев может оцениваться путем измерения физиологических и морфометрических характеристик деревьев. Такой подход позволяет снизить субъективность оценки, но требует значительных материальных и временных затрат. Преимуществом визуальной оценки состояния деревьев является относительно высокая скорость получения результатов и меньшая трудоемкость, а недостатком -субъективизм и трудность выделения промежуточных категорий состояния древостоев. Применение цифровых фотографий крон деревьев и количественных методов их анализа позволяет значительно повысить точность и объективность визуальной оценки состояния деревьев.

Важным условием эффективного ведения лесного хозяйства является наличие актуальных карт жизненного состояния древостоев. При их составлении широко используются данные дистанционного зондирования (ДДЗ), которые являются одним из основных источников современной картографической информации.

Работа выполнена на кафедрах лесоустройства и лесной таксации, прикладной физики и биофизики Уральского государственного лесотехнического университета (УГЛТУ) при поддержке грантов РФФИ: № 06-04-49359 "Реакция древостоев на изменение климата и антропогенные воздействия", № 09-04-01004 "Климатогенная и антропогенная динамика древесной растительности в экстремальных условиях ее произрастания" и № 09-04-13850 "Исследование изменений климата, климатогенной и антропогенной пространственно-временной динамики древесной растительности с использованием многоцелевой информационной системы".

Цель и задачи исследований.

Цель работы - изучение состояния деревьев и древостоев сосны обыкновенной в условиях аэропромышленного загрязнения атмосферы по цифровым фотографиям крон и создание тематической карты состояния древостоев с использованием данных дистанционного зондирования.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. Сбор и анализ данных о влиянии аэропромышленных загрязнений на морфологические характеристики деревьев сосны обыкновенной.

2. Разработка методики определения жизненного состояния деревьев сосны обыкновенной по цифровым фотографиям их крон.

3. Оценка жизненного состояния приспевающих и спелых сосновых древостоев в районе действия атмосферных выбросов медеплавильного производства на основе материалов фотографирования крон деревьев.

4. Создание тематической карты состояния древостоев с использованием спутниковых снимков района исследований и данных оценки состояния древостоев по цифровым фотографиям крон деревьев.

5. Сравнительный анализ результатов оценки состояния древостоев по цифровым фотографиям крон деревьев и спутниковым снимкам.

Научная новизна. Разработан экспресс-метод оценки состояния древостоев сосны обыкновенной по цифровым фотографиям крон деревьев. Проведена оценка состояния приспевающих и спелых сосновых древостоев в районе действия атмосферных выбросов Среднеуральского медеплавильного завода с использованием разработанного метода. Составлена электронная карта состояния хвойных древостоев на основе результатов анализа фотографий крон деревьев сосны обыкновенной и данных дистанционного зондирования. Проведен анализ пространственных закономерностей изменения состояния древостоев. Определена степень зависимости между данными оценки состояния древостоев сосны по фотографиям крон деревьев и результатами оценки состояния сосновых молодняков по морфометрическим характеристикам.

Положения выносимые на защиту:

1. Шкала оценки состояния древостоев, составленная по данным анализа цифровых фотографий крон деревьев;

2. Электронная карта состояния древостоев, созданная на основе результатов анализа фотографий крон деревьев и спутниковых снимков;

3. Пространственные закономерности изменения состояния древостоев, полученные с использованием спутниковых снимков и данных наземных исследований.

Практическая ценность работы. Результаты исследований имеют методическое значение и могут быть использованы при проведении научных, лесохозяйственных и лесоучетных работ в лесах, находящихся в зоне действия аэропромышленных загрязнений. Составленная карта состояния хвойных древостоев может служить основой при планировании и проведении экологического мониторинга на территории, прилегающей к Среднеуральскому медеплавильному заводу (СУМЗ).

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были доложены на научно-технических конференциях студентов и аспирантов УГЛТУ «Научное творчество молодежи - лесному комплексу России» (Екатеринбург 2007, 2008), Всероссийской конференции молодых ученых «Биосфера земли прошлое настоящее и будущее» (Екатеринбург, 2008), методической конференции с международным участием «Участие

вуза в реализации приоритетных национальных проектов России» (Екатеринбург, 2007).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 7 научных работ, в том числе в издании рекомендуемом ВАК.

Обоснованность и достоверность результатов обеспечивается анализом достаточного по объему экспериментального материала, применением современных математических методов обработки и анализа данных.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложения. Текст изложен на 80 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц и 12 рисунков. Список использованной литературы включает 142 наименования, в том числе 17 на иностранных языках.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Изучению влияния аэропромышленных загрязнений на лесные экосистемы и оценке их состояния уделяется большое внимание, как в нашей стране, так и за рубежом. Установлено, что проникновение поллютантов в растения ведет к разрушению их меточных структур, подавлению дыхания и фотосинтеза (Барахтенова и др., 1988; Майдебура, 2006; Зотикова, 2007; Галибина, 2008; Zhitkova, 1996). Длительное воздействие вредных газов на хвойные растения сопровождается изменениями в их анатомическом строении и морфологии (Фимушин, 1976; Алексеев, 1985; Зубарева, 1986; Бабушкина, 1992; Козлова, 1992; Юсупов, 1996; Торлопова, 2001; Афанасьева, 2004; Поляков, 2005; Wawrzoniak, 1998; Afanasveva, 2005; Lindroos, 2006).

Предложены различные методы для определения жизненного состояния древостоев и экологического картографирования (Фимушин, 1976; Гольд, 1984; Ватковский, 1986; Захаркин, 1986; Шавнин, 1986; Фуксман, 1997; Фомин, 1998; Корец, 2006; Санитарные правила..., 2006; Барталев, 2007; Третьякова, 2008; Comitee on Biologic, 1989; Dobbertin, 2001).

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Общая характеристика района исследований

Район исследований расположен на юго-западе Свердловской области в пределах Билимбаевского, Ревдинского, Верх-Исетского лесничеств Министерства природных ресурсов Свердловской области и учебно-опытного лесхоза УГЛТУ. В работе дано описание

географического положения, климата, рельефа и почв района исследований по литературным источникам (Колесников, и др. 1973, Прокаев и др., 1976, Фирсова, 1977). Наибольшее распространение в данном районе имеют сосновые насаждения.

2.2. Характеристика источников атмосферного загрязнения в районе исследований

Главным источником аэропромвыбросов в районе исследований является Среднеуральский медеплавильный завод (СУМЗ). Основными составляющими выбросов завода являются сернистый ангидрид и полиметаллическая пыль (Воробейчик, 2003).

2.3. Программа исследований

В соответствии с целью работы и поставленными задачами программа исследований включала следующие этапы: изучение литературных источников, посвященных исследованию влияния промышленных загрязнений на лесные экосистемы и методам оценки состояния древостоев; оценка природных условий и состояния лесного фонда района исследований; подбор приспевающих и спелых сосновых насаждений для закладки сети пробных площадей; сбор экспериментального материала и оценка состояния древостоев по фотографиям крон деревьев сосны обыкновенной; создание карты состояния хвойных древостоев; обработка спутниковых снимков и расчет нормализованного разностного вегетационного индекса (NDVI); сравнительный анализ значений NDVI и показателя состояния древостоев, определенного по фотографиям крон деревьев.

2.4. Методика исследований

Работы проводились на временных пробных площадях (ВПП). Для их закладки были выбраны приспевающие и спелые сосновые насаждения, удаленные от автомобильных и железных дорог на расстояние не менее 100 м. ВПП имеют круглую форму (радиус около 50 м). На каждой ВПП было выбрано 10-12 деревьев с учетом следующих требований: 1) деревья по габитусу должны быть типичными для данного насаждения; 2) перекрытие крон исследуемых деревьев с кронами соседних должно быть минимальным, обеспечивающим обзор верхней части кроны.

Для фотосъемки крон деревьев была использована цифровая фотокамера Canon EOS D350. Фотографирование производили в дневное время в автоматическом режиме с расстояния, обеспечивающего полный обзор кроны дерева.

На каждом снимке была проанализирована верхняя половина кроны. При этом определяли следующие показатели: степень дефолиации кроны (индекс дефолиации), характер расположения хвои на ветвях, степень усыхания верхней части кроны.

Для измерения индекса дефолиации (ИД) использован программный модуль "Tree State Assessment" (SIAMS (Россия) и Smart Imaging Technologies, (США)). Измерение ИД проводилось по ранее разработанным алгоритмам обработки цифровых изображений (Фомин и др., 2008). На первом этапе последовательным применением функций "градиент Бойхера", "пороговая сегментация", "удаление мелких частиц" и "заливка пор" был выделен силуэт кроны. Затем с применением функции "пороговая сегментация" выявлены просветы в кроне. На последнем этапе обработки определена степень дефолиации как отношение суммы площадей просветов к площади силуэта кроны.

Характер расположения хвои и степень усыхания ветвей в верхней части кроны были определены путем визуального изучения фотографий деревьев. У деревьев, испытывающих воздействие атмосферного загрязнения, снижается продолжительность жизни хвои, уменьшается ее длина (Афанасьева, 2004, Ковылина, 2008). На концах ветвей в виде пучков сохраняется молодая хвоя, а более старая, расположенная ниже на приростах предыдущих лет, опадает. У здоровых деревьев хвоя на ветвях располагается более равномерно. По данному признаку были выделены две категории деревьев: с хвоей, расположенной на концах ветвей и деревья с равномерным расположением хвои (рис. 1).

По степени усыхания верхней части кроны исследуемые деревья были разделены на три группы: 1) с вершинами признаков усыхания; 2) с вершинами, имеющими начальные признаки усыхания (с присутствием в ней отдельных усохших ветвей); 3) суховершинные. На рис. 2 приведены фотографии деревьев с разной степенью усыхания верхней части кроны.

Для получения карты-схемы состояния древостоев была использована статистическая поверхность, величинами аппликаты которой служили значения показателей состояния древостоев по данным анализа фотографий (ПСДфото), а абсцисса и ордината - значения пикселов в проекции Гаусса-Крюгера.

Статистическая обработка полученных материалов проведена с помощью программы R (R core team). Пространственный анализ выполнен в географических информационных системах ARC/INFO 8.0.1, ArcGIS, Arc View 3.2 (ESRI, США). Для обработки спутниковых снимков применен программный пакет Multispec Version 3.1 (Purdue Research Foundation).

Рис. 1 Фотоснимки верхней части крон деревьев, с разным характером размещения хвои на ветвях: а - хвоя располагается на концах ветвей; б -хвоя равномерно расположена на ветвях.

а б в

Рис. 2 Верхние части крон деревьев с разной степенью усыхания ветвей: а) без признаков усыхания; б) с начальными признаками усыхания; в) суховершинное дерево.

2.5. Объем выполненных работ

Полевые работы проведены в течение трех вегетационных сезонов 2006-2008 г. На территории четырех лесничеств в чистых или относительно чистых сосновых древостоях IV - VII классов возраста и I -III классов бонитета было заложено 62 ВПП.

На пробных площадях было сфотографировано более 700 крон деревьев. В камеральных условиях отобраны и обработаны фотографии 397 деревьев, обработка спутниковых снимков включала радиометрическую, атмосферную коррекцию и геопривязку, рассчитан нормализованный разностный вегетационный индекс, построена цифровая карта-схема жизненного состояния хвойной растительности.

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДРЕВОСТОЕВ ПО ФОТОСНИМКАМ КРОН ДЕРЕВЬЕВ

3.1. Оценка состояния деревьев и древостоев сосны по фотографиям крон

По результатам анализа фотографий крон деревьев на всех ВПП получены значения индексов дефолиации деревьев (ИД), а также данные о характере расположения хвои на ветвях и степени усыхания верхней части кроны.

Для всей совокупности значений ИД определены 1-й, 2-й, 3-й квартили распределения. По значениям квартилей множество значений ИД разделено на четыре интервала, в соответствии с которыми выделены четыре категории деревьев по степени дефолиации (нормальная - ИД составляет менее 0,022; слабая - ИД от 0,022 до 0,032; сильная - ИД от 0,033 до 0,048; очень сильная — ИД 0,049 и более). Категориям дефолиации были присвоены соответствующие индексы (нормальная - 1; слабая - 2; сильная - 3; очень сильная -4).

По характеру расположения хвои на ветвях и степени усыхания верхней части кроны для деревьев на всех ВПП были определены категории состояния и соответствующие индексы визуальной оценки состояния (ИВ):

1) здоровые - деревья с равномерным расположением хвои и вершинами без признаков усыхания (ИВ 1 балл); 2) ослабленные - с хвоей на концах ветвей и вершинами без признаков усыхания (ИВ 2 балла); 3) сильно ослабленные - с хвоей на концах ветвей и начальными признаками усыхания вершин (ИВ 3 балла); 4) усыхающие - с хвоей на концах ветвей и усохшими вершинами (ИВ 4 балла).

С учетом категорий состояния деревьев по степени дефолиации и значений ИВ были определены комбинированные показатели жизненного

состояния отдельных деревьев (КПСфото), выраженные в баллах (см. табл.).

Таблица - комбинированные показатели жизненного состояния деревьев (КПСфото)

Категории состояния деревьев по степени дефолиации и их индексы (балл) Индексы, соответствующие категориям жизненного состояния деревьев, с использованием визуальной оценки (ИВ, баллы)

1 2 3 4

Нормальная 1 V 1 2 ; з - 4

Слабая 2 . 1 ;; ' г 3 ■ 4

Сильная 3 "VI 2 ■ 4 4

Очень сильная 4 . - 3 4 4

Комбинированный показатель жизненного состояния (КПСфото) численно приравнивался к индексу визуальной оценки (ИВ) если: а) деревья имели 1 (нормальная) или 2 (слабая) категории дефолиации; б) деревья были отнесены к 3 категории дефолиации, но визуально оценены как здоровые и ослабленные. Это условие объясняется тем, что усыхающие деревья (ИВ 4) могут иметь плотную крону, а здоровые деревья (ИВ 1) - достаточно разреженную. КПСфото деревьев, визуально оцененных как здоровые и ослабленные, но имеющих очень сильную степень дефолиации, соответствует ИВ увеличенному на 1 балл. Сильно ослабленным и усыхающим деревьям, имеющим 3 (сильная) и 4 (очень сильная) категории по степени дефолиации, было присвоено максимальное значение КПСфото, равное 4 баллам. В соответствии со значениями КПСфото определены следующие категории состояния деревьев: 1балл -здоровые; 2 балла - ослабленные; 3 балла - сильно ослабленные; 4 -усыхающие.

Для: определения жизненного состояния древостоев на отдельных ВПП были использованы значения КПСФОто их деревьев. На каждой ВПП вычислена медиана распределения значений КПСфото, которая использована в качестве показателя состояния древостоя по данным анализа фотографий крон деревьев (ПСДфото)- Использование медианы обусловлено отсутствием данных о характере распределения изучаемых показателей; В соответствии со значениями ПСДфото была разработана шкала категорий состояния сосновых древостоев: 1) хорошее состояние, ПСДфото менее 1,5 баллов; 2) удовлетворительное состояние, ПСДфото от 1,5 до 2,4 баллов; 3) плохое, ПСДфото от 2,5 до 3,5; 4) очень плохое, ПСДфото более 3,5.

С использованием значений ПСДфото были построены графики зависимости данного показателя от расстояния до источника атмосферных загрязнений для двух направлений - восточного и западного (рис. 3).

а

« 4,5 "

| |4,0 " « -

ю

8 8*3,0 I- " ■ • « ■

= 2 2,5 -

8 д 20 ■ ■■■■ ш ■ ■ > ■■ •

а [- ■

о 41,0 Н •

С 0,5 -'--1---'-1-"-1--'-^—1-1-1-1

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

б

К!

Я *

о С-

4,5 | 4,0 »о 3,5 8'3,0 2 2,5 §2,0 8.1,5 4 1,0 0,5

10 12 14 16 18 20 22 24 26 Расстояние от СУМЗ, км

Рис. 3 Зависимость показателя состояния древостоев, полученного по результатам анализа фотографий крон деревьев, от расстояния до Среднеуральского медеплавильного завода в восточном (а) и западном (б)

направлениях

Полученные данные свидетельствуют о том, что в западном и восточном направлениях с увеличением расстояния от СУМЗа значения ПСДфото уменьшаются, т. е. состояние древостоев улучшается. В восточном направлении древостой с плохим состоянием находятся на

расстоянии до 10-12 км от завода, а древостой с хорошим состоянием - на 20 км и более. В западном направлении древостой с очень плохим состоянием не встречаются, а древостой с плохим состоянием находятся на удалении 5 км от завода.

Достоверность зависимости ПСДфото от расстояния до СУМЗа была подтверждена путем расчета значения коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Для восточного направления коэффициент корреляции Спирмена оказался равен -0,460. Для западного направления, значения этих коэффициента значительно выше и составляет - -0,789. Приведенные выше величины коэффициентов корреляции достоверны на уровне значимости 5%. Отрицательные значения коэффициентов свидетельствуют об обратной связи между ПСДфото и расстоянием от СУМЗ, т. е. состояние древостоев на ВПП улучшается по мере удаления от завода.

3.2. Зонирование территории района исследований на основе показателя состояния древостоев (ПСДфото)

С использованием статистической поверхности состояния древостоев, рассчитанной по значениям ПСДфото. была получена карта-схема состояния древостоев. Большую часть на ней занимает зона с удовлетворительным состоянием древостоев. Древостой с хорошим состоянием расположены на нескольких участках вблизи границ района исследований. Зона с очень плохим состоянием древостоев имеет форму вытянутого с востока на запад эллипса и расположена на расстоянии 2-3 км к северо-востоку от СУМЗа. Древостой, характеризующиеся плохим состоянием, расположены вокруг СУМЗа: восточная и северная границы этой зоны лежат в 5-8 км от завода, западная и южная - в 4-5. Таким образом, к востоку и северо-востоку от завода влияние атмосферных промышленных выбросов на состояние древостоев проявляется наиболее сильно. Этот факт связан с переносом поллютантов под воздействием преобладающих ветров и в целом подтверждает выводы ранее проведенных исследований (Фимушин, 1979; Фомин, Шавнин, 2001).

3.3. Сравнительный анализ результатов оценки состояния древостоев по фотографиям крон и морфофизиологическим характеристикам деревьев

В районе исследований была проведена работа по оценке состояния молодняков сосны по морфофизиологическим характеристикам деревьев (Фомин, 1998; Фомин, Шавнин, 2001). С использованием материалов данного исследования построены две статистические поверхности (растра): по данным концентрации свободной серы в хвое деревьев и значениям обобщенного показателя состояния древостоев, определенного по морфометрическим характеристикам деревьев (ОПСморф). Для

построения поверхностей использовался метод пространственной интерполяции «кригинг». С использованием кросс-корреляционного анализа было проведено количественное сравнение этих поверхностей с поверхностью, полученной по значениям ПСДФОто- Результаты сравнительного анализа свидетельствуют, о наличии корреляции между сравниваемыми поверхностями. Коэффициент кросс-корреляции между растрами, рассчитанными по данным концентрации серы в хвое и по значениям ПСДФОто оказался равен 0,681. Между поверхностями, которые построены по ОПСморф и по ПСДфою коэффициент кросс-корреляции равен -0,456. Отрицательное значение коэффициента обусловлено тем, что по мере ухудшения состояния древостоев значения ПСДФОто увеличиваются, а значения ОПСморф уменьшаются (от 62 до 5).

Для оценки связи между значениями ПСДфото и ОПСморф было подобрано 24 пары пробных площади со значениями этих показателей. Расстояние между сравниваемыми пробными площадями составляло не более 1 км. Между ПСДФОто и ОПСморф рассчитано значение коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Оно оказалось равным -0,453 (на уровне значимости менее 5%). Таким образом, между ПСДфото и ОПСМорФ существует обратная связь.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что анализ цифровых фотографий крон и морфофизиологические характеристики деревьев при оценке состояния древостоев обеспечивают достаточно близкие результаты.

Промышленные выбросы СУМЗа оказывают негативное влияние и на состояние молодняков и на состояние приспевающих и спелых сосняков. Следует отметить, что оценка состояния древостоев по фотоснимкам требует меньших временных и материальных затрат.

ГЛАВА 4. СОЗДАНИЕ КАРТЫ СОСТОЯНИЯ ДРЕВОСТОЕВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ АНАЛИЗА ФОТОГРАФИЙ КРОН ДЕРЕВЬЕВ И КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ

4.1. Создание тематической карты категорий земель района исследований

Для получения данных о пространственном размещении земель различных категорий был использован спутниковый снимок Ьапс^а! 7 ЕТМ+, который получен с интернет-ресурса www.glovis.usgs.gov. Снимок содержит данные трех каналов (450-515 нм - первый канал, 525-605 нм -второй, 630-690 нм - третий) в видимом участке спектра.

Снимок был привязан к топографической карте (масштаб 1:100000). При дешифрировании использованы разные каналы спутникового снимка. С использованием первого канала снимка получена маска земель,

покрытых лесной растительностью. Во втором канале выделены водные объекты, а лесопокрытые земли - разделены на занятые хвойными, и лиственными породами. Третий канал использован для выделения непокрытых растительностью земель, а также земель, занятых сельскохозяйственными культурами.

Путем последовательного сложения полученных растровых слоев-масок был получен единый тематический слой, содержащий шесть классов наземных объектов: 1) сельскохозяйственные культуры; 2) хвойные насаждения; 3) лиственные насаждения; 4) непокрытые растительностью земли; 5) водные объекты; 6) непокрытые лесом земли.

Результаты дешифрирования спутникового снимка сопоставлены с цифровым планом лесонасаждений Ревдинского лесничества, который был составлен В.В. Фоминым по данным лесоустройства 1998 года. При сопоставлении данных материалов использован кросс-корреляционный анализ. Для этого векторное покрытие плана лесонасаждений конвертировано в растровый формат. Полученный растр был переклассифицирован в слой, состоящий из трех классов объектов: 1) нелесные и непокрытые лесом земли; 2) земли, покрытые хвойной растительностью; 3) земли, покрытые лиственной растительностью. Растр, полученный после дешифрирования спутникового снимка, так же был переклассифицирован в покрытие, с выделением трех указанных выше классов наземных объектов. Коэффициент кросс-корреляции между растрами, полученными с использованием спутникового снимка и плана лесонасаждений оказался равен 0,724.

Тематический растр, полученный после дешифрирования спутникового снимка, был конвертирован в полигональное векторное покрытие. Атрибутивные таблицы данного покрытия содержат информацию о классах наземных объектов и их площадях. Таким образом, была получена тематическая карта-схема категорий земель района исследований.

Визуальная оценка результатов дешифрирования и кросс-корреляционный анализ позволяют сделать заключение о приемлемости результатов дешифрирования спутникового снимка для решения поставленных задач.

4.2. Построение карты-схемы состояния хвойных древостоев района исследований

В программном модуле ARC/INFO 8.0.1 (ESRI, США) с использованием карты категорий земель на карте-схеме состояния древостоев сосны выделены участки с преобладанием хвойных пород. На рис. 4 приведена карта-схема состояния хвойных древостоев района иссле-

Условные обозначения

Граница района исследований

СУМЗ населенные пункты

Категории состояния древостоев

хорошее

удовлетворительное

плохое

очень плохое

10 Километры

Рис. 4 Карта-схема состояния хвойных древостоев в зоне атмосферных выбросов СУМЗа, созданная по данным анализа фотографий крон деревьев и данным дистанционного зондирования

дований с зонами состояния, выделенными по данным оценки состояния с использованием фотографий крон.

На основе полученной карты-схемы определены площади, занимаемые хвойными древостоями, с разными категориями состояния. Древостой с хорошим состоянием занимают - 6708,90 га; с удовлетворительным - 30750,800 га; с плохим - 1900,20 га; с очень плохим - 170,80 га.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДРЕВОСТОЕВ С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСТАНЦИОННЫХ МЕТОДОВ

5.1. Определение нормализованного разностного вегетационного индекса по данным спутниковых снимков ASTER

Фотосинтетическая активность растений сопровождается поглощением солнечной радиации в красном и отражением ее в ближнем инфракрасном участке спектра. Данные особенности используются при расчетах нормализованного разностного вегетационного индекса (NDVI). NDVI имеет связь с содержанием хлорофилла в растениях, продуктивностью, биомассой экосистем и используется для мониторинга лесов (Барталёв, 2006; Голубятников, 2006).

В данной работе для расчета NDVI в районе исследований были использованы 2 многоканальных спутниковых снимка ASTER, охватывающих большую часть района исследований. После предварительной обработки (радиометрическая и атмосферная коррекция, геопривязка, удаление участков, покрытых облачностью) снимки объединены в мозаику. Расчет NDVI был произведен по формуле:

NDVI = (NIR - RED) / (NIR + RED),

где NIR, RED - соответственно значения спектральной яркости в каналах 620-670 нм (красный участок спектра) и 841-876 нм (инфракрасный участок спектра) снимков ASTER.

Увеличение значений NDVI соответствует повышению фотосинтетической активности и улучшению состояния растительности.

В результате данных исследований создан тематический слой NDVI для большей части района исследований.

5.2. Создание карты-схемы состояния древостоев с использованием NDVI и данных анализа фотографий крон деревьев

Был проведен сравнительный анализ значений NDVI и данных оценки состояния древостоев по фотографиям крон деревьев. С этой целью

было выбрано 23 ВПП, для которых на покрытии подобраны

области, свободные от облаков и их теней. Для областей с ВПП на снимках были определены медианы распределения значений ШУ1. Соответствующие расчеты позволили констатировать наличие достоверной связи между ПСДфото и медианами на 5 % уровне

значимости. Коэффициент ранговой корреляции Спирмена оказался равным -0,48. При увеличении значений ЫОУ1 значения ПСДФОто уменьшаются.

Растровое покрытие обработано с использованием алгоритма классификации с обучением. В качестве эталонных участков использованы ВПП с данными оценки состояния древостоев. В результате был получен тематический растр, включающий пять классов объектов. Четыре класса выделены в соответствии с категориями жизненного стояния древостоев сосны, а пятый класс - для идентификации участков, занятых лиственными породами (для определения эталона использован цифровой план лесонасаждений Ревдинского лесничества). По результатам классификации покрытия ЫЭУ! с использованием относительно свободной от облачности его части построена карта-схема состояния древостоев.

Сравнение данной карты-схемы с карта-схемой, полученной на основе статистической поверхности состояния (рис.4), позволяет отметить их большое сходство в расположении древостоев одной и той же категории жизненного состояния.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены следующие выводы:

1. Изменение некоторых морфологических показателей крон деревьев под воздействием аэропромышленного загрязнения может быть оценено по их цифровым фотографиям. К таким показателям можно отнести степень дефолиации кроны, характер расположения хвои на ветвях и степень усыхания верхней части кроны. Эти показатели относительно просто и надежно определяются по фотоснимку.

2. По цифровым фотографиям крон деревьев с использованием соответствующих средств и методов их анализа можно объективно выделить четыре категории степени дефолиации кроны (нормальная, слабая, сильная, очень сильная), а по характеру расположения хвои на ветвях и степени усыхания верхней части кроны - четыре категории визуальной оценки состояния (здоровые, ослабленные, сильно ослабленные и усыхающие).

3. При оценке состояния древостоев надежные результаты обеспечивает использование комбинированных показателей жизненного состояния деревьев, которые определяются на основе степени дефолиации крон и

индексов визуальной оценки состояния деревьев. Разработанная с учетом показателей состояния древостоев шкала позволяет объективно разделить древостой по состоянию на 4 категории (хорошее состояние, удовлетворительное, плохое, очень плохое).

4. Показатели состояния древостоев, определенные по фотографиям крон деревьев достоверно, связаны с расстоянием до источника промышленных выбросов (состояние древостоев улучшается по мере удаления от СУМЗа). Данные оценки состояния древостоев по фотографиям крон близки к результатам, полученным на основе

; морфофизиологических характеристик древостоев и нормализованного разностного индекса растительности (NDVI). Данное обстоятельство свидетельствует, что предлагаемая нами методика можег успешно применяться при проведении экологических исследований, в частности, при зонировании лесов в загрязненных аэропромышленными выбросами районах.

5. Разработанная технология оценки состояния деревьев и древостоев позволяет создавать информативные карты состояния лесов. Составленные карты-схемы могут успешно применяться при экологических исследованиях, планировании лесохозяйственных мероприятий и лесоучетных работах.

ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ

СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1. Фомин, В.В. Морфофизиологическая и автоматизированная оценка состояния сосновых древостоев в зоне действия атмосферных промышленных загрязнений [Текст] / В.В. Фомин, A.C. Попов, Н.Ф. Низаметдинов, Ю.В. Шалаумова // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник, 2007. - №8. -С. 172-183.

2. Фомин, В.В. Методические аспекты анализа изображений [Текст] / В.В. Фомин, A.C. Попов, А.П. Михайлович, Ю.В. Шалаумова, Н.Ф. Низаметдинов // Измерительная техника, 2008. - №.2. - С. 25-28.

3. Низаметдинов, Н.Ф. Экспресс-метод оценки состояния древостоев с использованием системы анализа изображений [Текст] / Н.Ф. Низаметдинов, Ю.В. Шалаумова, В.В. Фомин, З.Я. Нагимов // Научное творчество молодежи лесному комплексу России: матер. III всерос. науч.-техн. конф. - Екатеринбург: УГЛТУ, 2007. - 4.2. - С. 54-55.

4. Низаметдинов, Н.Ф. Создание карто-схемы распределения растительных сообществ на полярном Урале на основе автоматизированной классификации цветных спектрозоналъных аэрофотоснимков [Текст] / Н.Ф. Низаметдинов, В.В. Фомин, З.Я Нагимов // Научное творчество молодежи лесному комплексу

России: матер. III всерос. науч.-техн. конф. - Екатеринбург: УГЛТУ, 2007. -4.2.-С. 64-65.

5. Крюк, В.И. Использование современных информационных технологий в системе подготовки специалистов лесного хозяйства Уральским государственным лесотехническим университетом [Текст] / В .И. Крюк, В.В. Фомин, A.C. Попов, Д.Ю. Голиков, Н.Ф. Низаметдинов, Ю.В. Шалаумова // Участие ВУЗа в реализации приоритетных национальных проектов России: Матер, науч. метод, конф. с международным участием - Екатеринбург: УГЛТУ, 2007. -С. 115-117.

6. Низаметдинов, Н.Ф. Система анализа цифровых изображений как инструмент для определения состояния древостоев [Текст] / Н.Ф. Низаметдинов, Ю.В. Шалаумова // Научное творчество молодежи -лесному комплексу России: матер. IV всерос. науч.-техн. конф. -Екатеринбург: УГЛТУ, 2008. - 4.2. - С. 171-173.

7. Шалаумова, Ю.В. Изменение температуры воздуха на Урале во второй половине XX века [Текст] / Ю.В. Шалаумова, И.О. Заплатана, Н.Ф., Низаметдинов // Научное творчество молодежи - лесному комплексу России: матер. IV всерос. науч.-техн. конф. -Екатеринбург: УГЛТУ, 2008. - 4.2. - С. 221-223.

Отзывы на реферат просим направлять в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 620100 г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37. Ученому секретарю диссертационного совета А.Г. Магасумовой. Факс: (343) 254-62-25. E-mail: aspir_USFEU@rambler.ru

Подписано в печать 19.11.2009 г. Объем 1,0 пл. Заказ № 493. Тираж 100. 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37. Уральский государственный лесотехнический университет. Отдел оперативной полиграфии.

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Низаметдинов, Наиль Фигатович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Общая характеристика района исследований.

2.2. Характеристика источников атмосферного загрязнения в районе исследований.

2.3. Программа исследований.

2.4. Методика исследований.

2.5. Объем выполненных работ.

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДРЕВОСТОЕВ ПО ФОТОСНИМКАМ КРОН ДЕРЕВЬЕВ.

3.1. Оценка состояния деревьев и древостоев сосны по фотографиям крон

3.2. Зонирование территории района исследований на основе показателя состояния древостоев (ПСДфото).

3.3. Сравнительный анализ результатов оценки состояния древостоев по фотографиям крон и морфофизиологическим характеристикам деревьев.

ГЛАВА 4. СОЗДАНИЕ КАРТЫ СОСТОЯНИЯ ДРЕВОСТОЕВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ АНАЛИЗА ФОТОГРАФИЙ КРОН ДЕРЕВЬЕВ И КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ.:).

4.1. Создание тематической карты категорий земель района исследований.

4.2. Построение карты-схемы состояния хвойных древостоев района исследований.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДРЕВОСТОЕВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСТАНЦИОННЫХ МЕТОДОВ.

5.1. Определение нормализованного разностного вегетационного индекса по данным спутниковых снимков ASTER.

5.2. Создание карты-схемы состояния древостоев с использованием NDVI и данных анализа фотографий крон деревьев.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Оценка состояния сосновых древостоев в условиях аэропромышленного загрязнения атмосферы по цифровым фотографиям крон деревьев и спутниковым фотоснимкам"

Актуальность темы. Оценка состояния древостоев имеет важное значение для правильного назначения лесохозяйственных мероприятий, а также для комплексного мониторинга окружающей среды на территориях подверженных воздействию атмосферных выбросов промышленных предприятий.

В настоящее время существует большое количество методик определения жизненного состояния древостоев, использующих различные характеристики деревьев. Состояние древостоев может оцениваться путем измерения физиологических и морфометрических характеристик деревьев. Такой подход позволяет снизить субъективность оценки, но требует значительных материальных и временных затрат. Преимуществом визуальной оценки состояния деревьев перед инструментальными методами является относительно высокая скорость получения результатов и меньшая трудоемкость, а недостатком - субъективизм и трудность выделения промежуточных категорий состояния древостоев.

Применение цифровых фотографий крон деревьев и количественных методов их анализа позволяет значительно повысить точность и объективность визуальной оценки состояния деревьев.

Важным условием эффективного ведения лесного хозяйства является наличие актуальных карт жизненного состояния древостоев. При их составлении широко используются данные дистанционного зондирования (ДДЗ), которые являются, одним из основных источников современной картографической информации.

Цель и задачи исследований.

Цель работы - изучение состояния деревьев и древостоев сосны обыкновенной в условиях аэропромышленного загрязнения атмосферы по цифровым фотографиям крон и создание тематической карты состояния древостоев с использованием данных дистанционного зондирования.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Сбор и анализ данных о влиянии аэропромышленных загрязнений на морфологические характеристики деревьев сосны обыкновенной;

2. Разработка методики определения жизненного состояния деревьев сосны обыкновенной по цифровым фотографиям их крон;

3. Оценка жизненного состояния приспевающих и спелых сосновых древостоев в районе действия атмосферных выбросов медеплавильного производства на основе материалов фотографирования крон деревьев;

4. Создание тематической карты состояния древостоев с использованием спутниковых снимков района исследований и данных оценки состояния древостоев по цифровым фотографиям крон деревьев;

5. Сравнительный анализ результатов оценки состояния древостоев по цифровым фотографиям крон деревьев и спутниковым снимкам.

Научная новизна. Разработан экспресс-метод оценки состояния древостоев сосны обыкновенной по цифровым фотографиям крон деревьев. Проведена оценка состояния приспевающих и спелых сосновых древостоев в районе действия атмосферных выбросов Среднеуральского медеплавильного завода с использованием разработанного метода. Составлена электронная карта состояния хвойных древостоев на основе результатов анализа фотографий крон деревьев сосны обыкновенной и данных дистанционного зондирования. Проведен анализ пространственных закономерностей изменения состояния древостоев. Определена степень зависимости между данными оценки состояния древостоев сосны по фотографиям крон деревьев и результатами оценки состояния сосновых молодняков по морфометрическим характеристикам.

Положения выносимые на защиту:

1. Шкала оценки состояния древостоев, составленная по данным анализа цифровых фотографий крон деревьев;

2. Электронная карта состояния древостоев, построенная на основе результатов анализа фотографий крон деревьев и спутниковых снимков;

3. Пространственные закономерности изменения состояния древостоев, полученные с использованием спутниковых снимков и данных наземных исследований.

Практическая ценность работы. Результаты исследований имеют методическое значение и могут быть использованы при проведении научных, лесохозяйственных и лесоучетных работ в лесах, находящихся в зоне действия аэропромышленных загрязнений. Составленная карта состояния хвойных древостоев может служить основой при планировании и проведении экологического мониторинга на территории, прилегающей к Среднеуральскому медеплавильному заводу (СУМЗ).

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были доложены на научно-технических конференциях студентов и аспирантов УГЛТУ «Научное творчество молодежи — лесному комплексу России» (Екатеринбург 2007, 2008); Всероссийской конференции молодых ученых «Биосфера земли прошлое настоящее и будущее» (Екатеринбург, 2008); методической конференции с международным участием «Участие вуза в реализации приоритетных национальных проектов России» (Екатеринбург, 2007).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 6 научных работ, в том числе в издании рекомендуемом ВАК.

Обоснованность и достоверность результатов обеспечивается анализом достаточного по объему экспериментального материала, применением современных математических методов обработки и анализа данных.

Личный вклад автора. Сбор экспериментального материала в полевых и его обработка в камеральных условиях проведены с участием автора, обработка спутниковых снимков, создание цифровой карты состояния древостоев проведены лично автором.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложения. Текст изложен на 80 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц и 12 рисунков. Список использованной литературы включает 112 наименований, в том числе 17 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Лесоустройство и лесная таксация", Низаметдинов, Наиль Фигатович

выводы:

1. Изменение отдельных морфологических показателей крон деревьев под воздействием аэропромышленного загрязнения может быть оценено по их цифровым фотографиям. К таким показателям можно отнести степень дефолиации кроны, характер расположения хвои на ветвях и степень усыхания верхней части кроны. Эти показатели относительно просто и надежно определяются по фотоснимку.

2. По цифровым фотографиям крон деревьев с использованием соответствующих средств и методов их анализа можно объективно выделить четыре категории степени дефолиации кроны (нормальная, слабая, сильная, очень сильная), а по характеру расположения хвои на ветвях и степени усыхания верхней части кроны - четыре категории визуальной оценки состояния (здоровые, ослабленные, сильно ослабленные и усыхающие).

3. При оценке состояния древостоев надежные результаты обеспечивает использование комбинированных показателей жизненного состояния деревьев, которые определяются на основе степени дефолиации крон и индексов визуальной оценки состояния деревьев. Разработанная шкала позволяет объективно разделить древостой по состоянию на 4 категории (хорошее состояние, удовлетворительное, плохое, очень плохое).

4. Показатели состояния древостоев, определенные по фотографиям крон деревьев достоверно, связаны с расстоянием до источника промышленных выбросов (состояние древостоев улучшается по мере удаления от СУМЗа). Данные оценки состояния древостоев по фотографиям крон близки к результатам, полученным на основе морфофизиологических характеристик древостоев и нормализованного разностного индекса растительности (NDVI). Данный факт свидетельствует о том, что предлагаемая нами методика может успешно применяться при проведении экологических исследований, в частности, при зонировании лесов в загрязненных аэропромышленными выбросами районах.

5. Разработанная технология оценки состояния деревьев и древостоев позволяет создавать информативные карты состояния лесов. Составленные карты-схемы могут успешно применяться при экологических исследованиях, планировании лесохозяйственных мероприятий и лесоучетных работах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены следующие

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Низаметдинов, Наиль Фигатович, Екатеринбург

1. Андреева, М. В. Оценка окружающей среды в насаждениях в зонах промышленных выбросов с помощью растений индикаторов Текст.: автореф. дис. . канд. с/х наук. Санкт-Петербург, 2007. 18 с.

2. Аникеев, Д. Р. Изменение морфоструктур репродуктивной системы сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения на среднем Урале Текст.: автореф. дис. . канд. с/х наук. Екатеринбург, 1996. 23 с.

3. Бабушкина, Л. Г. Комплексная оценка состояния лесных биогеоценозов в зоне промышленных загрязнений Текст. / Л. Г. Бабушкина, Г. В. Зуева, Н. В. Марина, Н. М. Шебалова, В. В. Удилов, Т. Ф. Коковкниа, Г. Н.

4. Новоселова, Т. Н. Суменкова, И. П. Степанова, К. Г. Степановский // Анатомия, физиология и экология лесных растений: Материалы XXVI сессии комиссии им. JI.A. Иванова. Петрозаводск, 1992. С. 12 16.

5. Барахтенова, А. А. Влияние сернистого газа на фотосинтез растений Текст. / А. А. Барахтенова, В. С. Николаевский. Новосибирск: Наука. 1988. 84с.

6. Влияние промышленного загрязнения на накопление серы в хвое сосны обыкновенной (Pinus sylvestris I.) в юго-западном Забайкалье Текст. / JI. В. Афанасьева, В. К. Кашин, Т. А. Михайлова // Химия устойчивого развития. 2005. №13. С.461- 467.

7. Барталев, С. С. Разработка методики региональной экологической оценки состояния лесов по данным спутниковых наблюдений Текст.: автореф. дис.канд. техн. наук. М., 2007. 22 с.

8. Бачурина, А. В. Влияние промышленных поллютантов ЗАО «Карабашмедь» на состояние прилегающих лесных насаждений Текст.: автореф. дисс. . канд. с/х наук. Екатеринбург. 1999. 21 с.

9. Бойко, А. В. О состоянии сосновых лесов в зонах влияния крупных промышленных центров Текст. / А. В. Бойко, К. Д. Чубанов, Т. П. Суровая // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 216 217.

10. Ватковский, О. С. Оценка текущего состояния насаждений таксационными методами Текст. / О. С. Ватковский // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 9 10.

11. Виноградов, Б. В. Аэрокосмический мониторинг лесных экосистем Текст. / Б. В. Виноградов // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 123 124.

12. Виноградова, Е. Н. Активность пероксидазы листьев древесных растений как индикатор техногенного загрязнения среды Текст. / Е. Н. Виноградова // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 71 -72.

13. Власенко, В. Э. Особенности аккумуляции химических элементов в отдельных компонентах хвойных лесов среднего Урала в условиях атмосферного загрязнения Урале Текст.: автореф. дисс. . канд. с/х наук. Екатеринбург, 1999. 22 с.

14. Гольд, В. М. Теоретические основы и методы изучения флуоресценции хлорофилла: учебное пособие Текст. / В. М. Гольд, Н. А. Гаевский, Ю. С. Григорьев и др. Красноярск: КГУ, 1984. 82 с.

15. Данилин, И. М. Использование взаимосвязей между таксационными показателями древостоев для целей дистанционного мониторинга лесных экосистем Текст. / И. М. Данилин // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 126 127.

16. Детальность снимка и масштаб карты Электронный ресурс. / СканЭкс инженерно-технологический центр. 2009. URL: www.scanex.ru/ru/monitoring /default.asp?submenu=cartography&id=det (дата обращения 01.10.2009).

17. Дыренков, С. Картографирование растительных сообществ и экосистем в зонах влияния промышленных выбросов в атмосферу в целях мониторинга Текст. / С. Дыренков, С. Савицкая // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 176 178.

18. Ермаков, И. В. Загрязнение и восстановление почв лесных экосистем в зоне влияния горно-металлургического комбината Текст. / И. В. Ермаков, Г. Н. Копцик // Биотехнология будущего: сб. науч. труд. / Москва ОАО «Авиаиздат». М., 2006. С. 26 27.

19. Захаркин, В. Н. Контроль динамики лесотаксационных показателей методом фототеодолитной съемки при организации лесного мониторинга в горных условиях Текст. / В. Н. Захаркин // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 130 131.

20. Зубарева, О. Н. Морфо-физиологическая оценка состояния разновозрастных деревьев сосны обыкновенной в условиях постоянного действия выбросов ТЭЦ Текст. / О. Н. Зубарева // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 222 223.

21. Изучение лесов России по данным дистанционного зондирования Текст. / Барталев С. А., Ершов Д. В., Новик В. П. // ARCREVIEW, М: DATA+, 2001. №2 (17). С.7.

22. Калинин, В. А. Состояние искусственных сосновых молодняков в условиях атмосферных промышленных загрязнений и рубки ухода в них Текст.: автореф. дисс. . канд. с/х наук. Екатеринбург. 1989. 24 с.

23. Касимов, В. Д. Применение морфологических показателей крон для оценки степени повреждения деревьев сосны промышленными выбросами Текст. / В. Д. Касимов, А. А. Мартынюк // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 223 224.

24. Ковылина, О. П. Оценка жизненного состояния сосны обыкновенной в зоне техногенного загрязнения Текст. / О. П. Ковылина, И. А. Зарубина, А. Н. Ковылин // Хвойные бореальной зоны, XXV. 2008. № 3 4. С. 21-28.

25. Колесников, Б. П. Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области: Практическое руководство Текст. / Б. П. Колесников, Р. С. Зубарева, Е. П. Смолоногов. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1973. С. 178.

26. Кравцова, В. И. Космические методы картографирования Текст. / В. И. Кравцова; под редакцией Ю.Ф. Книжникова. М.: МГУ, 1995. 240 с.

27. Лабушев, М. М. Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Математические модели на ЭВМ» Текст. / М. М. Лабушев. Красноярск, 2006. С.10.

28. Лянгузова, И. В. Хвоя сосны как индикатор загрязнения лесов тяжелыми металлами Текст. / И. В. Лянгузова, В. Т. Ярмишко // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 231 232.

29. Мазепа, В. Г. Оценка последствий воздействия промышленных эмиссий на сосновые древостой Текст. / В. Г. Мазепа, Г. К. Приступа // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 180 181.

30. Майдебура, И. С. Влияние загрязнения воздушного бассейна города Калиниграда на анатомо-морфологические и биохимические показатели древесных растений Текст.: автореф. дис. . канд. биол. наук. Калиниград, 2006. 22 с.

31. Матвеев, С. М. Биоиндикация антропогенных изменений сосновых насаждений ЦЧР Текст.: автореф. дисс. . канд. с/х наук. Воронеж, 1994. 22 с.

32. Мауринь, А. Темпоральность как интегральный показатель тренда состояния лесных экосистем Текст. / А. Мауринь // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 21 22.

33. Менщиков, С. Л. Методические аспекты оценки ущерба лесов, поврежденных промышленными выбросами на Среднем Урале Текст. / С. Л.

34. Менщиков // Леса Урала и хозяйство в них: сб. науч. труд. / Урал. гос. лесотехн. ун-т. 2001. Вып. 21. С. 243-251.

35. Методические аспекты анализа изображений Текст. / В. В. Фомин, А. С. Попов, А. П. Михайлович, Ю. В. Шалаумова, Н. Ф. Низаметдинов // Измерительная техника. 2008. №. 2. С. 25 28.

36. Михайлова, Т. А. биохимическая индикация воздействия промышленных эмиссий на хвойные леса Текст. / Т. А. Михайлова // Анантомия, физиология и экология лесных растений: материалы XXVI сессии Комиссии им. Л.А. Иванова. Петрозаводск, 1992. С.118 120.

37. Никитин, К. Е. Методы и техника обработки лесоводственной информации Текст. / К. Е. Никитин, А. 3. Швиденко. М.: Лесная промышленность, 1978. 272 с.

38. Новиков, Д. А. Статистические методы в. медико-биологическом эксперименте (типовые случаи) Текст. / Д. А. Новиков, Д. Д. Новочадов. Волгоград: Изд. ВолГМУ, 2005. 84 с.

39. Носкова, Н. Е Особенности формирования мужской генеративной сферы сосны обыкновенной в условиях техногенеза Текст. / Н. Е. Носкова, И. Н. Третьякова, Е. А. Носков // Хвойные бореальной зоны. Том XXIII. 2006. №2. С. 211-214.

40. Носкова, Н. Е Влияние стресса на репродуктивные способности сосны обыкновенной Текст. / Н. Е. Носкова, И. Н. Третьякова // Хвойные бореальной зоны. 2006. Выпуск 3. С. 54 63.

41. Общегеографическая карта Свердловская область. / ФГУП Уралаэрогеодезия. Екатеринбург, 2005.

42. Особенности свойств клеточных стенок хвои здоровых и ослабленных деревьев сосны обыкновенной Текст. / Н. А. Галибина, Е. Н. Теребова // Физиология растений. Т.55. 2008. №3. С. 419 425.

43. Павлов, И. Н. Древесные растения в условиях техногенного загрязнения Текст. / Павлов И. Н. Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2005. С. 360.

44. Папулов, Е. С. Устойчивость сосновых древостоев к действию техногенных загрязнений в районе Первоуральско Ревдинского промышленного узла Текст.: автореф. дис. . канд. с.-х. наук. Екатеринбург, 2003. 21 с.

45. Пахарькова, Н. В. Замедленная флуоресценция хлорофилла хвойных в условиях техногенного загрязнения атмосферы Текст.: автореф. дисс. . канд. с.-х. наук. Свердловск, 1976. 21 с.

46. Плохинский, Н. А. Биометрия Текст./ Н. А. Плохинский. М.: Издательство Московского университета, 1970. С. 367.

47. Подгорная, Н. А. Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Текст.: автореф. дисс. . канд. техн. наук. Красноярск, 1995. 27 с.

48. Поляков, В. И. Особенности развития средневозрастных пригородных сосняков Красноярска Текст. / В. И. Поляков, Г.Г. Полякова // Лесная таксация и лесоустройство, 2005. № 1 (34). С. 44-49.

49. Попов, А. С. Комплексная сравнительная оценка состояния сосновых древостоев в зоне влияния аэропромвыбросов Среднеуральского медеплавильного завода Текст.: автореф. дисс. . канд. с/х наук. Екатеринбург. 2006. 20 с.

50. Прокаев, В. И. Физико-географическое районирование Свердловской области Текст. / В. И. Прокаев. Свердловск, 1976. 137с.

51. Прокудин, Ю. А. Аэрокосмическая съемка в диагностике болезней леса Текст. / Ю. А. Прокудин // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 137- 139.

52. Пыльца сосны обыкновенной в условиях экологического стресса Текст. / И. Н. Третьякова, Н.Е. Носкова // Экология 2004. № 1. С. 26 33.

53. Реакция лесной подстилки и ее связь с почвенной биотой при токсическом загрязнении Текст. / Е. Л. Воробейчик // Лесоведение. 2003. № 2. С. 32-42.

54. Рыжкова, В. А. Крупномасштабное картографирование лесного покрова Текст.: автореф. дисс. . канд. биол. наук. Красноярск, 1995. 27 с.

55. Оценка современного состояния восстановительной динамики и биоразнообразия лесных экосистем на основе ГИС Текст. / В. А. Рыжкова, М. А. Корец, В. П. Черкашин // Сибирский экологический журнал. 2004. №5. С. 715-724.

56. Сабиров, Р. Н. Об использовании дендрохронологических методов в мониторинге лесных экосистем Текст. / Р. Н. Сабиров // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 69 70.

57. Санитарные правила в лесах Российской Федерации: утв. М-вом природных ресурсов 27. 12.05: ввод в действие с 16.03.06 / Первый лесопромышленный портал. 2009. URL: http://www.wood.ru/rn/fzsanit.html (дата обращения 25.10.09).

58. Сервер «Погода России» : Архив погодных условий / Отдел технологий спутникового мониторинга ИКИ РАН, 2009. URL: http://www.meteo.infospasce.ru/win/wcarch/html, (Дата обращения 07.10.2009).

59. Сидаравичюс, Й. Деструкция крон сосны обыкновенной при различном уровне загрязнения природной среды Текст. / Й. Сидаравичюс // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 241 242.

60. Синкевич, А. Е. Экологический монитроинг лесов на основе регулярной сети пробных площадей и анализ его результатов (на примере Ленинградской области) Текст.: автореф. дисс. . канд. с/х наук. Санкт-Петербург. 2008. 19 с.

61. Скуодене Л. Экспресс-метод для оценки жизнеспособности деревьев в системе лесного мониторинга Текст. / Л. Скуодене // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 80 81.

62. Сотникова, О. В Эфирные масла сосны как индикатор загрязнения среды Текст. / О. В. Сотникова, Р. А. Степень // Химия растительного сырья. 2001. №1. С. 79-84.

63. Спутники и сенсоры: статьи Электронный ресурс. / gis-lab.info. 2009. URL: www.gis-lab.info/projects/ss/sensor/etmplus.html (Дата обращения 07.10.2009).

64. Суховольский, В. Г. Биофизические методы в мониторинге лесных экосистем Текст. / В. Г. Суховольский // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 36 37.

65. Торлопова, Н. В. Состояние сосновых фитоценозов в условиях аэротехногенного загрязнения Сыктывкарским лесопромышленным комплексом Текст.: автореф. дисс. . канд. биол. наук. Сыктывкар. 2001. 17 с.

66. Третьякова, И. Н Состояние пихтово-кедровых лесов природного парка «Егарки» и их флуоресцентная диагностика Текст. / И. Н. Третьякова, Е. В. Бажина, Н. В. Пахарькова, В. Н. Сторожев // Хвойные бореальной зоны. 2008. №3-4. С. 237-243.

67. Усольцев, В. А. Диагностика эколого-ценотических состояний древостоев по массе листвы Текст. / В. А. Усольцев // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 38 39.

68. Федорков, A. JI. Адаптация хвойных к стрессовым условиям Крайнего севера Текст. / A. JI. Федорков. Екатеринбург: УрО РАН, 1999 С. 95.

69. Фимушин, Б. С. Закономерности роста сосновых древостоев и методика оценки ущерба, наносимого промышленными выбросами в условиях пригородной зоны Свердловска Текст.: автореф. дисс. . канд. с./х. наук. Свердловск, 1976. 21 с.

70. Фимушин, Б. С. Изменение текущего прироста сосновых древостоев под воздействием промышленных выбросов Текст. / Б. С. Фимушин // Закономерности роста и производительности древостоев: тез. докл. Каунас, 1985. С. 254-257.

71. Фирсова, В.П. Почвы таежной зоны Урала и Зауралья Текст. / В.П. Фирсова. М.: 1977. 176 с.

72. Фомин, В. В. Морфофизиологическая оценка состояния сосновых молодняков в зоне действия атмосферных загрязнений Первоуральско-Ревдинского промышленного узла Текст.: автореф. дисс. . канд. с./х. наук. Екатеринбург, 1998. 25 с.

73. Фомин, В. В. Географические информационные системы: учеб. пособие Текст. / В. В. Фомин, 3. Я. Нагимов, С. А. Шавнин, Д. Ю. Голиков. Екатеринбург: УГЛТУ, 2003. 106 с.

74. Физиолого-биохимическая индикация состояния сосны обыкновенной в связи с воздействием промышленных поллютантов Текст. / И. Л. Фуксман, Я. Пойкалайнен, С. М. Шредере, Г. К. Канючкова, Л. А. Чиненова // Экология. 1997. № 3 С. 213 217.

75. Хан, Л. Н. Использование новых оперативных методов биоиндикации атмосферного загрязнения Текст. / Л. Н. Хан // Ломоносов: тез. докл. вып. 4, 2000. С.76 77.

76. Харук, В. И. Мониторинг лесных экосистем методический аспект Текст. / В. И. Харук, А. М. Альшанский, Г. И. Перетягин, А. И. Пестунов, М. И. Тимченко // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 144 145.

77. Харук, В. И. Съемка NOAA/AVHRR в мониторинге вспышек сибирского шелкопряда Текст. / В. И. Харук, А. Г. Кожуховская, И. А. Пестунов, К. Дж. Рансон, Г. М. Цибульский // Исследование Земли из космоса. 2001. №1. С. 80-86.

78. Шавнин, С. А. Таксационно-физиологические исследования соснового древостоя в условиях промзагрязнения Текст. / С. А. Шавнин, Б. С. Фимушин, Б. А. Калинин, К. Г. Степановский // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас, 1986. С. 88 89.

79. Шяпетене, Я. А. Закономерности усыхания сосняков в зоне воздействия промышленных выбросов Текст. / Я. А. Шяпетене //

80. Закономерности роста и производительности древостоев: тез. докл. Каунас,1985. С. 260-262.

81. Экологическое зонирование состояния лесов в районах действия атмосферных промышленных загрязнений Текст. / В. В. Фомин, С. А. Шавнин // Экология. 2001. № 2. С. 103 107.

82. Юсупов И. А. Состояние и устойчивость искусственных сосновых молодняков в условиях аэропромвыбросов на Среднем Урале Текст.: автореф. дисс. . канд. с/х наук. Екатеринбург. 1996. 25 с.

83. Ярмишко, В. Т. Метод сопряженного изучения корневых систем растений и почвы при мониторинге лесных экосистем Текст. / В. Т. Ярмишко, О. Г. Чертов // Мониторинг лесных экосистем: тез. докл. Каунас,1986. С. 51 -52.

84. Abrams М., Hook S. ASTER User Handbook Version 2 / Jet Propulsion Laboratory 4800 Oak Grove Laboratory/ California Institute of Technology, 2002. P. 135.

85. Afanasveva L. V., Kashin V. K., Michailova T. A. Effect of Industrial Pollution on Sulphur Accumulation in the Needles of Scotch Pine (Pinus sylvestris L.) in the South-Western Transbaikalia // Chemistry for Sustainable Development 13 (2005) 459-465.

86. ASTER Science Team. Algorithm Theoretical Basis Document for ASTER Level-1 Data Processing. Earth Remote Sensing Data Analysis Center. 1996.

87. Cavez P. S. Jr. An Imroved Dark-Objekt Substraktion Technique for Atmospheric Scattering Correction of Multispectral Data. Remote sensing environment 24:459-479, 1988.

88. Comitee on Biologic Markers of Air-Pollution Damage in Trees, Commission on Life Sciences National Research Council. Biologic Markers of Air- Pollution Stress and Damage in Forests. NATIONAL ACADEMY PRESS. 1989. P. 8-11.

89. Dobbertin M., Hug C., Schwyzer A. Aufnahmeanleitung fur die Sanasilva-Inventur und Kronenanshprachen auf den LWF Flachen Vers.7.2/01.

90. McBratney А. В., Webster R. Choosing function for semivariogramms of soil properties and fitting them to sampling estimates // J. Soil Science. 1986 № 37. P. 617- 639.

91. Postel S. Air pollution, Acid Rain and the Future of Forests. Worldwatch Paper 58. Worldwatch Inst., Washington. 1984. P. 58.

92. Rob van Ede Destriping and Geometric Correction of an ASTER Level 1A Image. Utrecht University. February 2004. P. 30.

93. Zhitkova E. A., Novitskaya L. L. The Effect of S02 pollution on Pine Needle Structure. Boise, Idaho, USA, August 16-20, 1996. P. 741-743.

94. Основные характеристики временных пробных площадей1. Категории Категории

95. ТС/ деревьев по степени деревьев по степени ПСДФОТО