Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка методов лесопатологического мониторинга с применением аэрокосмической информации

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Разработка методов лесопатологического мониторинга с применением аэрокосмической информации"



министерство науки, высшей школы и

технической политики российской федерации МОСКОВСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи БЕРСНЕВА Людмила Александровна

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЛЕСОПАТОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА С ПРИМЕНЕНИЕМ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

03.00.16 — Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва —

19 9 2

Работа выполнена на кафедре промышленной экологии и защиты леса Московского лесотехнического института н в лаборатории оценки состояния лесов НИЧ В/О «Леспроект».

.Научный руководитель —доктор биологических паук,

профессор Е. Г. Мозолевская

Научный консультант —кандидат сельскохозяйственных

наук В. М. Жирин

Официальные оппоненты — доктор технических паук,

профессор Е. Д. Сабо., кандидат сельскохозяйственных наук А. Н. Филипчук"

Ведущая организация — Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства

Защита состоится « » о/с^^^/С^--. . 1992 г. на заседании специализированного совета Д.053.31.05 при Московском лесотехническом институте в №. час. Д^? мни., ауд. 313.

Отзывы на автореферат В ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ С ЗАВЕРЕННЫМИ ПОДПИСЯМИ просим направлять по адресу: 141001, Мытищи-1, Московской области, Московский лесотехнический институт. Ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского лесотехнического института.

Автореферат разослан « <2<7» с-Та^, . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат биологических паук, доцент Е. Г. КУЛИКОВА

Поди, и печ- 17.07.92 г. Объем I п. л. Зак. 313 Тир. 100 экз.

Типография Московского лесотехнического института

РОССИИСКАЯ

'ОСУДА-Г V" ;ДЯ г&ЖА ;л I

7

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Н"<"\ ' М5ЧЧ!

Дуальность теш определяется необходимостью скорейшей разработки и внедрения в практику лесозащиты новых эффективных методов и средств получения и обработки информации о состоянии лесов, способствующей повышению оперативности и объективности получаемых сведений и своевременному выбору и назначению лесозащитных мероприятий. Наиболее отвечают этим требованиям современные дистанционные средства» применение которых для целей лесопатологического мониторинга разработано недостаточно. Нуждаются в формализации и конкретизации и сами задачи лесопатологического мониторинга; имеется такяе насущная необходимость в проверке возможностей применения и усовершенствования в лесозащитных целях уже существующих, но не апробированных на лесопатологических объектах аэрокосга-ческих методов и средств.

Исследования велись в русле плановых тем кафедры промышленной экологии и защиты леса ШГГИ по разработке методов лесопатологического мониторинга и входили в проблематику плана научно-исследовательских работ Ш1Ч В/0"Леспроект" по аэрокосмической съемке очагов вредителей и болезней лесов.

Цель исследований заключалась в разработке и. апробация методики применения дистанционных средств для лесопатологического мониторинга В процессе исследований требовалось формализовать цели и задачи лесопатологического мониторинга, осуществляемого на базе аэрокосмической информации, и апробировать ряд его конкретных методов, а именно:

- на основе использования космической информации разработать и реализовать методику составления оценочно-прогнозных карт вероятной приуроченности потенциальных очагов насекомых- дефолиаторов на примере сибирского шелкопряда;

- разработать метод оценки состояния сосновых культур в очагах корневой губки с применением аэрофотосъемки, выполненной в разных масштабах и на разные типы фотопленок, в том числе аэрофотоснимков масштаба 1:10000 и 1:6000, полученных

со спектрозональных двухслойной (СН-6М) и трехслойной (СН-15) фотопленок;

- определить возможности оценки состояния насаждений путем автоматизированной обработки азрофотоинформации при дешифрировании аэрофотоснимков на дисплейной системе "Триколор " в интерактивном режиме.

Научная новизна исследований. Разработана новая методика составлении на осноье космических снимков карты вероятной приуроченности потенциальных очагов сибирского шелкопряда к насаждениям, произрастающим в местах с наиболее блшг. приятными для развития насекомого условиями. Впервые исследовали возможности выявления и оценки состояния сосновых культур, пораженных корневой губкой, по аэрофэтосниькам разных масштабов и разных типов фотопленок визуально-измерительным и Елтоматизкрованним методами. Впервые изучены возможности применения дм лесопатолзгического дешифрирования нового типа спектрозональной азрофототопленки СН-15.

Реализация результатов доследований.' Полученные данные по оценке состояния сосновых культур, порач-енных корневой губкой, вошли з "Основные положения по завдте сосны, ели :: пихты от корневой губки". Карта "Вероятная приур-ч-ьность потенциальных'очагов сибирского шелкопряда" передача для практического использования в Московское специализированное лесоустроительное предприятие ЕНШЦесресурс и Западное лесоустроительное предприятие В/О "Леспроскт".

Апробация работы. Основные результаты работы догадывались ка- всесоюзных научно-технических конференциях "Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов" (Москва, 1087, 1991), всесоюзной научно-практической конференции "Достижения науки и передового опыта защиты леса от вредителей и болезней" (Москва, 1087), всесоюзном совещании "Аэрокосмический мониторинг лесных ресурсов вовы интенсивного ведения лесного хозяйства" (Львов, 1088), научно-технических конференциях псковского лесотехнического института (1936-1901 г.г.). .

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 'Л статей.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит введения, четырех глаз, выводов и списка литературы из 141 наименования. Работа изложена на 170 страницах и включает 23 таблицы и 17 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Формализация задач аэрокосмического лесспатологического мониторинга

Лесопатологический мониторинг является составной частью общего мониторинга лесов и представляет собой комплексную оперативную систему слежения га состоянием и динамикой лесных экосистем под действием неблагоприятных абиотических, биотических и антропогенных факторов, прогноза повреждаемости лесов с целью управления лесными экосистемами и их компонентами и для оптимизации лесозащитных работ.

Эффективным средством получения своевременной информации о состоянии лесов являются аэрокосмические снимки, которые можно применять для решения задач лееопатологического мониторинга. Нормализация задач аэрокосмического лееопатологического мониторинга проведена с-учетом особенностей повреждения насаждений теми или иными ({акторами, возможности их обнаружения различными дистанционными средствами и с заданной периодичностью обновления информации. Задачи сгруппированы по уровням (ступеням).применения материалов аэрокосмических съемок: космическому, самолетному и наземному.

При космической ступени источниками информации являются космические спектрозональные, синтезированные многозональные фотоснимки и сканерные снимки с высокой разрешающей способностью. Исходя из имеющегося отечественного и зарубежюго опыта можно определить, что космическая информация мсжзт быть применена для:

- б -

- экологической экспертизы происшедших в лесном фонде изменений, вызванных хозяйственной деятельностью, лесными пожарами, сильными ветрами и другими стихийными бедствиями;

- выбора объектов для лесопатологического обследования поврежденных насаждений;.

- разработки и составления базовых и оценочно-прогнозных карт.

'При самолетной ступени основным средством получения сведений о лесопатологическом состоянии дре-востоев служит аэрофотосъемка, выполняемая на спектрозональ-ные типы фотопленок е среднем и крупном масштабах. Наряду с аэрофотосъемкой предусматриваются аэровизуальные наблюдения и другие виды съемок: сканерная, телевизионная и т.п. Задачи, которые можно ретть на данной ступени лесопатологического мониторинга, выделены с учетом возможности применения аэрофотосъемки, а также периодичности повторных наблюдений.

Первой задачей является оценка состояния лесов, подвер-лэнних постоянному (хроническому) воздействию отрицательных факторов: промышленных выбросов в атмосферу, грибных заболеваний, рекреационных нагрузок и т. п. Изменение состояния насаждений под постоянным воздействием данных факторов происходит, как -правило, постепенно, на протяжении ряда лет,-хотя скорость потери дреЕсстоями жизнеустойчивое?« зависит от множества причин и в каждом конкретном случае различна. Это дает возможность проводить повторные наблюдения' не народного раза в дьа года.

Второй задачей является оценка состояния лесов, поврежденных в результате залповых промышленных выбросов, лесных пожаров, стихийных бедствий и т.п. Данная задача предусматривает оценку скоротечных .изменений состояния насаждении под воздействием абиотических и антропогенных елтгоров. 1/есто и время возникновения повреждений непрсдеказу-.-мы, поэтому объекты исследований устанавливают после получения инссрм'дипи с мест или по данным дешифрирования космических снимков. Д-ш-ная задача может являл ься составной частью экологической эк-

спертизы, ее решением на более детальном уровне.

Третьим типом задач является слежение за динамикой и л:--нения состояния лесов под действием хвое-листогрызущих вредителей. Особенность данной задачи заключается в скоротечности изменений,происходящих в насаждениях под действием фил-лофагсв. Это требует ежегодной или два раза в год оценки состояния лесов и степени повреждения древостоев. Так как проводить аэрофотосъемку и обработку полученной информации для всей площади лесного фонда с такой периодичностью не представляется возможным, то наблюдения предусмотрено вести на ключевых участках, наиболее благоприятных для развития и массового размножения насекомых (Ряполов и др., 1981, 1934; Исаев, Ряполов, 1070, 1987 и др.). Выбор таких участков осуществляют по картам вероятной приуроченности потенциальных очагов насекомпх-дефолиаторов к насаждениям, произрастающим на участках с наиболее благоприятными для развития вредителей условиями. Наряду с аэрофотосъемкой предусматриваются аэровизуальные наблюдения.

Четвертой задачей является контроль за выполнением лесозащитных мероприятий. Не все лесозащитные мероприятия поддаются контролю с применением дистанционных средств. В основном могут бьггь проверены результаты выборочных и сплоиных санитарных рубок. При этом метода обследования не отличается от методов оценки состояния насаждений. Главное требование при контроле - точность декифровочных работ, вследствие чего следует применять снимки крупного масштаба.

Последней задачей самолетной ступени является составление оперативных и рекомендательных карт по итогам оценки состояния лесов.

При наземной ступени аэрокосмического лесопатологического мониторинга предусматриваются:

- выборочная проверка результатов лесопатологического дешифрирования аэрофотоснимков;'

- получение детальной информации о состоянии лесных экосистем и их компонентов;

- слежение за состоянием лесных экосистем на ключевых участках и опорных пунктах;

- прогнозирование состояния лесных экосистем.

2. Ми'юдика составления карт потенциальных очагов насекомых-дефолиаторов на примере сибирского шелкопряда с применением космических снимков

Карты потенциальных очагов насекомых-дефолиатороЕ относятся к оценочно-прогнозным картам. Опыт разработок данных картографических материалов б напей стране невелик (Исаев, Ряполов, 1079, 19С?; Ряполов, 1978, 1980, 1986; Малыхева. 1986 и др.). Предлагаемая методика предусматривает несколько этапов составления картографических материалов.

Первый этап заключается в выделении кормовой базы фнлло-фага по черно-белым, спектрсзоналышм и синтезированным многозональным космическим снимкам.

Второй этап состоит в отборе в пределах наоа^щоний, составляющих кормовую базу насекомого, участков с наиболее благоприятными микроклиматическими!условиями для его массового размножения. Еыявлог.ие таких участков осуществляется по тсно г р атнчос ким карт ам.

На третьем- этапе происходит' детализация выделенных-участков по потенциальной опасности массового размножения вредителя на основе анализа таксационных характеристик дре-востоев, которые определяют по материалам лесоустройства.

Особенность данного метода заключается в том. что он не

предусматривает обязательного применения ланд:___,-гных карт и

аэрскосмпческих снимков прошлых лет, которые отсутствуют на б^лц-у:? часть территории страны.

Предлагаемая методика .опробована ври экспериментальном составлении карты "Вероятней приуроченность потенциальных очагов сибирского шелкопряда" на часть территории Усть-Питского лесничества Енисейского лесхоза Красноярского края. Работа выполнена на базе лаборатории оценки состояния лесов КИЧ В/О "Леспроект".

Енисейский лесхоз расположен на правом берегу р. Енисей в средней и южной части Енисейского кряжа. Рельеф средкой части, относящейся к Усть-Питскому лесничеству, характеризуется наличием возвышенностей и глубоких долин с крутыми склонами. Основными лесообразующкми породами являются пихта, кедр, сосна, береза и осина Первые две составляют кормовую базу сибирского келкопряда.

Выделение кормовой базы вредителя осуществлено по черно-белым и спектрозональным космическим снимкам. Депифрирование снимков проведено поэтапно - от выделения категорий земель лесного фонда с четким!! признаками дешифрирования (например, вырубок, гарей, болот, рек и т.п.) к разделению на сравнительно однородные участки древостоев с полнотой 0,3 и выше, т.е. объектов, имеющих сложный набор признаков дешифрирования. При- этом, с учетом тематики карты, дифференциация насаждений хвойных пород выполнена достаточно подробно, а лист' векные - объединены в обобщенные выдели березово-осиновых насаждений.

Еыделение участков с наиболее благоприятными для развития филлофага условиями осуществлено по топографическим картам среднего масштаба на основе оценки комплекса показателей: рельефа углов наклона, экспозиции склонов и абсолютных высотных отметок в пределах установленных насаждений, составляющих кормовую базу насекомого. Благопрятные для сибирского шелкопряда микроклиматические условия в Красноярском Приангарье складываются на плакорах и на хорошо прогреваемых пологих склонах с крутизной 3-5° и на плакорах южных экспозиций. Учитывалось также, что очаги массового размножения вредителя разных лет не зафиксированы в данном районе выше абсолютной еысотной отметки 300 м.

Дифференциация выделенных участков по вероятности повреждения вредителем выполнена на основе анализа таксационных характеристик древостоев: состава, сомкнутости полога (полноты), типа леса, класса возраста.

Для удобства пользования картой на нее была нанесена ;свартальная сеть, позволяющая более точно определить место-

положение и таксационные характеристики участков возможного возникновения очагов сибирского шелкопряда

Составленная карта предназначена для планирования и выбора маршрутов аэровизуальных и наземных лесопатологических обследований, осуществления общего надзора за санитарным состоянием лесов при авиапатрулнровании, в первую очередь в зонах, наиболее благоприятных для массового размножения сибирского шелкопряда.

&. Оценка лесопатологического состояния сосновых культур Бузулукского 601а ь очагах корневой губки по материалам аэрофотосъемки

3 настоящее время аэрофотосъемка остается основным (по сравнению с другими видами съемок) средством получения высокоточной информации о состоянии насаждений, поврежденных ь результате воздействия различных факторов. Наиболее изученными объектами являются горельники и нетрсьальиики (йуряёв, 1980, 1981; Дмитриев, Мурахтаноз, Сухих, 1901; аркн, 19С4 и др.). Определены возможности применения аэрофотоснимков для сценки состояния древостоев, подверженных воздействию про-мькленних выбросов. Исследовались такие насаждения, поврежденные вредителями (Прокудпн, 1974; ЯмОург, 1980; Исаев, Ря-полов. 1987 и др.). .Древостой, пораженные грибным;; заболеваниями, изучали^.! зарубежными исследователями. В нашей стране возможности аэуооотосъемки для обнаружения очагов болезней леса не установлены. Объектом проведенного эксперимента были выбраны пораженные корневой губкой сосновые культуры Бузулукского бора.

Лесной массив Бузулукского бора паеполех-ч на Гранине ареала естественного произрастания сосны обыкновенной, являющейся главной лесэсбрагукиэй породой бора. ;:з целого комплекса неблагоприятно влияющих на состояние древостоев факторов наибольшее апачоние имеет корневая гуСкл. йзраиакв*.. культур сосны возбудителем корневой губки обнаружено во всех

лесничествах, но особенно сильно в Заповедном (1472,1 га) и ЛирокоЕсксм (1211,0 га). Объектом иучения были знании сосновые культуры Шкроковского лесничества.

Маршрутная плановая аэрофотосъемка части насаждений Исаковского лесничества выполнена Московской аэрокосмической экспедицией В/О. "Леспроект" двумя аэрофотоаппаратами г:<А-ТЭ-35 и AÍA-T3-41/20 на .спектрсзональные типы фстопле-лск: трехслойную СН-15 и двухслойную СН-6М. Масштабы съем:«".: 1:10000 и 1:6000. Маршруты аэрофотосъемок на разные типы <*е-голленок в масштабе 1:10000 совпадают и все обследованные з натуре сосновые культуры назди свое 0Tc5pa?«mw на данных аэрофотоснимках.

Методика наземного лееспатологического обследования сосновых культур с применением азрс^ютсеннмкоз включала в себя зизуалъное обследование насаждений по маршрутным ходам л закладку пробных площадей в сссногых кул».?урах разного состояния.

При глазомерном рекогносцировочном сбследсвании ссснопа культур выявлялись очаги корневой губки и оценивалось состояние древсстсев. ."есопатологическое состояв:« сосняков оценивалось по трем категориям, предложенным Е. Г. Мозолевской ч 1S34). Определение категорий развития очагоз корнёвой губки л степени пораженности культур болезнью выполнено в ссот-зетствии с "Инструкцией по борьбе с корневой губкой сосны, ели и пихты в лесах ССОР" (1S79).

Детальнее работы осуществлены з 61 выделе, в 25 из них сбследование велось для каждого установленного по аэрофотоснимкам участка, стл:чпгг.;госа по цгету и структуре изображения. Во всех 129 участках, спознанных в натуре, по непроверенным ходовым линиям заложены безразмерные пробные пло-■дади, на которых велся перечет 100-150 деревьев. Деревья подразделялись по шести категориям состояния ("Санитарные правила в лесах СССР",- 1970), ступеням толщины, по заселенности стеоловыми вредителями. В остальных 35 выделах были заложены ленточные пробные площади шириной 10 м. Для восьми

пробных площадей проведено картографирование в масштабе 1:100.

Методика визуального аналитико-измерительного дешифрирования аэрофотоснимков включала подготовку аэрофотоснимков к работе, составление признаков дешифрирования очагов корневой губки, непосредственную оценку состояния сосновых культур, пораженных возбудителем болезни, а также статистическую обработку результатов дешифрирования.

•Лесопатологическое дешифрирование аэрофотоснимков масштабов 1:10000 и 1:6000 выполнено в НИЧ Б/0 "Леспроект" с помощью стереоскопа ООЗБ-Ш (производство Голландии) при увеличении изображения в четыре раза. Графические изображения результатов дешифрирования получены с помощью стереопантомет-ра.

Оценка результатов дешифрирования, представляющих собой количественные показатели, выполнена по общепринятым критериям. Анализ результатов дешифрирования, представляющих собой порядковые показатели, проведен по следующим критериям: вероятность совпадения ранговых оценок, коэффициент согласованности, ранговый коэффициент корреляции Спирмзна

Любой процесс дешифрирования основан на распознавании по аэрофотоснимкам объектов с определенными, только им присущими признаками. ■ Для очагов корневой губки в сосновых культурах особенность признаков дешифрирования обусловлена куртинным типом ослабления и.усыхания деревьев. Основные признаки дешифрирования заключается в цветовом и структурном отличии изобракения полога пораженных участков древостоев от внешне здоровых (табл. 1 и 2). Надежным признаком выявления очагов корневой губки являются "окна" в' пологе древостоев, образовавшиеся в результате выЕала погибших деревьев.

К косвенным признакам дешифрирования можно отнести возраст сосновых культур, схему их посадки, наличие коридоров от механизированных линейных рубок и т. п. Особое значение косвенные признаки приобретают при автоматизированном дешифрировании аэрофотоснимков.

Таблица 1

Признаки дешифрирования изображений очагов корневой губки в сосновых культурах на аэрофотоснимках масштаба 1:10000 (спектрозональная аэрофотопленка СН-6М)

Категории развития очагов (куртин порауднкя)

Характеристика изображений куртин Форма ,• поражения на аэрофотоснимках куртин и

(цест изображений) их размеры

Границы изоб-ратения куртин поражения

Иросматриваё-мость в глубину полога

Группа погибших деревьев (сине-зеленого цвета) в окружении сильно ослаб- -ленных и усыхающих сосен (соответст-Воэникаюший веяно светло-зеленого и светло-сине-зеленого цветов). На месте выпавших деревьев - "провалы" в пологе. У здоровых деревьев изображение буро-зеленого цвета.

Прогалины ("окна") в окружении погибших (сине-зеленого цвета), ослабленных Действующий и усыхающих деревьев (соответственно светло-зеленого и светлого сине-зеленого цветов). В прогалинах встречаются лиственные породы (желто-розового цвета).

Округлая или овальная диаметром до 10 м

Округлая или неправильно округлая диаметром более 10 м

Расплывчатые, переход к межоконной части нечеткий

Границы "окон" четкие, границы куртин расплывчатые, переход к здоровил деревьям плавный

В куртинах поражения и в межоконной части полог плотный

В мэжоконной части полог плотный, "окна" просматриваются до земли, в кур-тиках - изреченный, про- • сматрг.вается в глубину.

I

Й

Таблица 2

Прнзн:.;:и дешифрирования изображений очагов корневой губки в сосновых культурах на аэрофотоснимках масштаба 1:10000 (спектроэоиальнзя аэрофотоплешеа СЛ 15)

Тлтегории "Характеристика изображений куртин Форма Границы v.soS2 Проематривае-

развтия поражения на аэрофстосшмкхх куртин и ратания куртин мость в глу-

очагов (цвет изображений) их размеры поражения бину полога (куртин поражения)

Группа погибших деревьев (tsiто-пурпурного цвета) в окружении сильно ослабленных и усыха'-щих сосен (соотпет-Возникающий ственно светло-пурпурного и желто-зеленого цветов), lia месте выпавших деревьев - "провалы" в пологе. Изображение здоровых деревьев зеленовато-бурого цвета.

Прогалины ("окна") в окружении погибших (темно-пурпурного цвета), ослаб-Действующий денных и усыхающих деревьев (соответственно уелто-веленого и СЕетло-пурпур-ного цветов). В прогалинах встречаются кустарники и подрост лиственных пород (зеленого цвета). Куртину поражения окружают внешне здоровые деревья ( зеленовато- бурого цвета).

Округ лат или овальна! диаметром до

10 M

Округлая или неправильно округлая диаметром Солее 10 м

Расплывчатые, переход к межоконной части нечеткий

Границы "окон" четкие, границы куртин расплывчатые, переход к здоровым деревьям плавный

В куртинах -поражения и в межоконной части полог плотный

В межоконной части полог плотный, "окна" просматриваются до земли, в куртинах - изреченный, просматривается

о г>ттЛи;И7

I

Расппзнавание куртик поражения, проведено по аэрофс-оснимкам масштаба 1:10000. Установлено, что материалы аэрофотосъемки способствуют выявлению очагов корне: oí; губы.;: и ювнвзд? возмокнссгь обнаружения заболевания. По - аэрофо-'оскимкам было выявлена в два раза бельке виде лов. порзж?и-¡ых болезнью, чем при наземном обследовании, осуществленном .'радкеиенккм методом без применения азрс&гсссяшФВ. Креме :сго. по аэрофотоснимкам внутои таксационных выдало» обнаружено больнее количество курт1:н по:ахен:и1. чЛч в нгои-осе на-гурных работ без фотоматериалов. С; с-гнея квадратнчеекге отклонение результатов определения количества куртин псраж-ж::я три наземном обследования традиционным методом составило -7,3 з абсолютны:-: величинах или 35,4 % от данкх чс лидриро-еаннл. /эроиотоеню.'кн, полученные е трехслойной тотспл^нк:: ÜH-15, спо::ботву;г. то сравнение со снимками ^¡.ухсгсЯн-гп ^отопле-нки СН-бМ. лучщему выявления небе.::,хну: (диа!'-->г:ю;< до 10 м) куртин пора»;кил, что особенно tcc-з-.о для ебнорухения заболевании в начальной стадии его нижнего пзолвл^нпя.

3 основу сценки качественных хагаегерагтик ссстсяккя пораженных сосновых культур (категория слзвнтил очагов, степень пороленности болезнью) полох-гиы размеры куртин пероле--ния - их диаметры и площади.

Категорию развития очагов корнггой губки предложено устанавливать :;6 диаметру куртин пополнил с учетом возраста сосновых культур. Как правило, виепиее проявление- болезни начинает наглодаться в древостоях 15-СО летного тот-е ас та, Koiva рязе.~р г^етплы не превышает 10 м. Это значение Днестра езято условным критерием длл разделен;:;: куртин гсра:-.енил на Еозннкакхщ'.е и депотвующие счаги. К оценке затухающих очагов надо подходить се?сро>зю, т.к. отсутствие ослабленный, усыхаиынх и погнбтнх деревьев но означает прекращение процесса распространен;;:: болезни. Погтсму при доынтэнреван:::: следует опираться на данные предыдущих обследовании :: л еные о сроках :: ебтомах проведения санитар;:-:;: руоок.

Сценка категории развлтлл очагов оодеа::: проведена длл 57 выделяв но аэрофотоснимкам масштаба 1:и для вы-

дедов по снимкам маспггаба 1:6000. Сравнение результатов дешифрирования с данными натурных работ;• выполненных с применением материалов аэрофотосъемки, показало, что во всех случаях надежно распознаются действующие очаги. Вероятность совпадения результатов (Рс) составляет 0,96-0,98. Несколько хуле определяются возникающие очаги. Здесь вероятность совпадения результатов колеблется от 0,57 для аэрофотоснимков масштаба 1:10000 с фотопленки СН-6М до 0,96 для аэрофотоснимков .масштаба 1:6000 с фотопленки СН-15.

Степень пораженности сосновых культур болезнью предложено оценивать как процентное отношение суммы площадей куртин поражения в выделе к общей площади выдела с подразделением на слабую (до 5%), среднюю (6-20X) и сильную (более 207.). Глазомерная оценка данного показателя выполнена по аэрофотоснимкам масштаба 1:10000 для 28 вццелов. Результаты дешифрирования фотоматериалов разных типов фотопленок близки между собой, но небольшое преимущество имеют аэрофотоснимки с трехслойной спектрозональной фотопленки СН-15. Для них вероятность совпадения результатов дешифрирования с данными наземного обследования составила 0,93. Сравнение результатов полевых работ, выполненных с использованием фотоматериалов и без них, показало, что расхождение в оценке степени поражен-ности больиое и между данными нет корреляционной связи. Практически для всех обследованных без. аэрофотоснимков сосновых культур степень пораженности занижена.

Детальная оценка проведена по • графическим изображениям результатов дешифрирования аэрофотоснимков масштаба 1:6000. Графические изобрагсэния результатов дешифрирования позволяют выделить вокруг куртин поражения зоны скрытого заражения, определить их размеры и тем самым получить информацию о фактической степени пораженности сосновых культур болезнью (рис.).

Кроме'того, графические изображения результатов дешифрирования аэрофотоснимков дают наглядную картину пространственного размещения очагов корневой губки и зон скрытого

Интерпретация результатов дешифрирования очагов корчогюй губки по крупномасштабно! аэро'^отоонклкпм ( фотопленка СН-15 )

0ШШ

" ...... '

1?

• -у ч/(тм>.'ШШ£И,

ЖшШШ^1

!

л ..Г:"

■ ¡_ Ту"

ЛШГ

:тлии.1 - вознинапело очаги

дслствувсио очаги

г ~1 - "окнп"

\/////УЦ - внешне здоровью

ПУЛЫур!!

- зоны скрытого 2 а епн.уТ

- коридора лице;"';',

;ТС.

заражения и, следовательно, могут стать основой для назначения рубок и определения запаса вырубаемых- деревьев.

Запас, подлежащих рубке в очагах корневой губки деревьев, предлагается устанавливать по формуле:

М - М1м х II ( 5КП - ).

I» 1

запас деревьев в выделе, подлежащих рубке; запас деревьев в выделе на 1 га (данные лесоин-Еентаризации);

площадь 1-тоЯ куртины поражения; площадь "окна" I -той куртины поражения; количество куртин поражения в выделе.

где М

1ГА*

КПГ

>01 -

п

4. Оценка состояния сосновых культур при автоматизированном дешифрировании аэрофотоснимков

Определить класс состояния сосновых культур 20-40 летнего возраста при визуальном дешифрировании аэрофотоснимков сложно. Ко-за небольших размеров крон деревьев и густоты полога установить степень усыхания древостоев с требуемой е практике точностью (10%) не представляется возможным.

Решению этого вопроса может способствовать азтсматизаци? дешифроЕСЧного процесса Однако говорить о полной автоматизации преждевременно, так как целый ряд операций дешифрирования объектов живой природы не.удается описать алгоритмами, применяемыми для работы технических средств. Поэтому автоматизация лесного, в том числе лесопатологического дешифрирования, идет по пути создания.человеко-машинной системы, со четающей в себе возможности технических средств и оператора- дееифровшика (Эльман, 1994; Кузовков, 1994; Брейдо и др. 199? и др.). Интерактивный режим реализуется в виде диалога инициируемого ЭВМ, а.дешифровщик управляет процессом риспоз навачия в целом и контролирует ход машинного дешифрирования

Эксперимент по автоматизированному дешифрированию азро фотоснимков проведен на базе НИЧ В/О "Леспроект" на дисплей

ной системе "Периколор", имещей дисплейный процессор и видеопамять емкостью "5С>:25бх( 16+1) бит, цветной полутоновый монитор, постоянное запоминающее устройство 16 Кбайт, три накопителя на гибких магнитных дисках емкостью 256 Кбайт каждый, телевизие1!ное устройство С-1000.

Основная задача заключалась в интерпретации результатов неконтролируемой классификации классов состояния сосновых культур, предлагаемой ЭВМ, т.е. в принятии решений по отнесению минимальных элементов изображения на экране дисплея - пикселов к тому или нн-му классу. Основой для принятия решений служили данные натурных работ и установленные при составлении картографической модели пораженных корневой губкой сосновых культур закономерности расположения классов состояния в пространстве.

В итоге были выделены четыре класса ссетояпия насаждений: "здоровые", "ослабленные", "сильно ослабленные" и "уеы-хаю:дие", а также класс "прогалины". Внутри талпшюишл: вы-делов сосновые культуры, представлены участками разных классов состояния.

Проверка правильности принятия решении дешифровшиком при определении классов состоят',;; для элементов изображения сосновых культур осуществлена в процессе натурных работ в Бу-зулуксксм бору, й.'лс обследовано 70 выделенных по аэро:1отос-нимкам учаеткоь разных классов состояния. Вероятность совпадения результатов дешифрирования с наземными данными (?с) составила 0,7? для снимков с фотопленки 011-15 ^масштаб 1:10000) и О,п для снимков с фотопленки 0Н-6М (масштаб 1:С000). Ошибки в опенке классов состояния древостсев наблюдались только моду сосед:г,::,'и класс о ми, особенно между "ослабленными" и "сильно ослабленными." населениями . огиоки зарегистрированы при классификации изображений участков сосновых культур, показатели состояния которых блнзкц к показателям границ классов.

На основании ¡¡ре: дукдне еывод'1:

1. Задачи лесспатологического мониторинга, решаемые на базе аэрокосмической информации, целесообразно формализовать по особенностям повреждений насаждений теми или иными факторами, возможности их обнаружения дистанционными средствами и по заданной периодичности обновления информации.

Задачи могут быть сгруппированы по уровням применения материалов аэрокосмических съемок: космическому, самолетному и наземному. Эти уровни (.ступени) взаимосвязаны и дополняют ДРУГ друга. Источниками информации при этом являются космические спектрозональные и синтезированные многозональные фотоснимки и- сканерные снимки с высокой разрешающей способностью.

2. Новая методика составления карт потенциальных очагов насекомых-дефолиаторов с применением космических снимков предусматривает несколько этапов: ■ ■

- выделение кормовой базы вредителя по космическим снимкам;

- выявление по топографическим картам и отбор участков с наиболее благоприятными микроклиматическими условиями для развития и массового размножения насекомого в пределах насаждений, составляющих его кормовую базу,

- дифференциация выделенных участков по потенциатьной оп&уности массового размножения вредителя на основе анализа таксационных характеристик древостоев.

Гр'"."."агаемая методика реализована при составлении, карты "Вероятная приуроченность потенциальных очагов сибирского шелкопряда" на часть территории Усть-Штского лесничества Енисейского лесхоза Красноярского края.

Разработанная методика может быть применена для составления карт потенциальных очагов хвое-листогрызущих вредителей, имеющих ярко выраженную приуроченность к ландшафт-но-климатическим условиям и определенны).! кормовым породам.

3. Метод выявления очагов корневой губки в сосновых культурах и оценки состояния культур с помощью слектрсзо-иальных аэрофотоснимков, полученных с двухслойной (СН-6М) и

трехслойной (СН-15) фотопленок в масштабах 1:10000 и 1:6000, базируется на цветовом и структурном различии изображений внешне здоровых деревьев и деревьев ИМ! категорий состояния. Особенность признаков дешифрирования проявляется в пятнистом рисунке изображения полога пораженных культур и обусловлена куртинным типом ослабления и усыхания деревьев.

4. Метод оценки состояния сосновых культур в очагах корневой губки разработан на основании экспериментальных исследований в Бузулуксксм бору.

Предлагаемый метод предусматривает оценку состояния культур ь процессе визуального анолитико-измерительного дешифрирования аэрофотоснимков и по полученным графическим изображениям результатов дешифрирования. При ви?уаоыю.м дешифрировании материалов аэрофотосъемки определяет количество куртин поражения корневой губкой, категорию развития очагов и степень порал:-нности культур болезнью. В основу опенки качественных характеристик состояния сосняков положены размеры куртин поражения - их диаметры и площади.

Но графическим изображениям результатов дешифрирован:« получают объективную детальную информацию о пространственном размещении очагов корневой губки, размерах куртин поражении, зон скрытого заражения и, следовательно, о ¡'лтегоркн развития оча^пв и степени поражснности сосновых культур. Графические изображения результатов дешифрирования служат основой для определения запаса вырубаемых в очагах деревьев.

5. При автоматизированном дешифрировании аэрофотоснимков в интерактивном режиме на дисплейной системе "ГЬрпколор" возможно выделить четыре класса состся;гпл кагауде.чкй: "здоровые", "ослабленные", "сильно ослабленные" и "усыхающие", а также класс "прогалины".

При принятии.дешифровщиком решений по отнесению пикселов к тому иди иному классу состояния учитывается их расположение относительно опознанных по наземным данным классов и их размещение в двухмерном пространстве спектральных признаков.

6. Таким образом, на основании проведенных исследований доказано, что применение аэрокосмической информации для решения задач лесопатологического мониторинга будет способствовать оперативности получения информации о состоянии лесов, снижению объемов наземных работ и повышению качества лесопа-тологических обследований.

По материалам диссертации опубликованы следующие работ-

1. Эксперимент по оценке точности определения категорий земель на космических сканерных снимках //Исследование Земли из космоса- 1984.- К 4.- с. 110-119. Соавт. Р. И. 3 ль мак, Е. Е Бахтинова, А. Е Потапов, Р. Е Свиридова

2. Лесохозяйственная интерпретация многозональных космических снимков //Лесное хозяйство. - 1386.- М 2.- с. 49-51. Соавт. О. Л. Орлова

3. Оценка лесопатологического состояния сосновых культур Бузулукского Сора в очагах корневой губки с помощью аэрофотосъемки //Науч. тр. МЛТИ. - Косква- 1987.- вып. 188. - с. 28-30.

4. Применение космической информации для составления карты "Вероятная приуроченность потенциальных очагов сибирского шелкопряда" //Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов: Тез. докл. всес. науч. -техн. конференции. Секция 1. - Москва: МЛГИ. -198?.- с. 44-45. Соавт. ЕЕ Малышева

5. Оценка лесопатологического состояния культур Бузулукского Сора в очагах корневой губки при визуальном дешифрировании аэрофотоснимков //Достижения науки и передового опыта защиты леса от вредителей и болезней: Тез. дом. всес. науч.-практ. конференции. - Москва- ВНЮ'ЛМ. - 1987. - с. 16-17.

6. Оценка по аэрофотоснимкам состояния дубняков, а также сосновых культур в очагах корневой губки //Аэрокосмический мониторинг лесных ресурсов зоны интенсивного ведения хозяйства- Тез. докл. всес. совещ.- Львов. - 1908.- с. 46-47.

7. Выявление и изучение очагов корневой губки в сосновых культурах по аэрофотоснимкам //Экология и защита леса- Межвузовский сб. науч. тр.- Ленинград: ЛТА.- 1989.- с. 101-103.

8. Формализация задач аэрокосмического, лесопатологического мониторинга //Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов: Тез. докл. второй всес. науч.-техн. конференции.- Москва МЛТИ. - 1991,- ч. 1. - с. 6-7.

9. Основные положения по защите сосны, ели и пихты от корневой губки. - Харьков: Укр.НПО "Лее".- 1991.- 23 стр. (Под ред. Е. И. Ладейщцковой).