Соколова Е.В. КЛ_АМвЛХ

Разработка проекта организации и ведения лесного хозяйства в соответствии с лесоустроительной Инструкцией.

Объем наземных работ по закладке пробных площадей, типичных выделов, обследованию естественного возобновления, маршрутным ландшафт- но-таксационным наземным и дистанционным обследованиям может быть уменьшен до минимума, который определяется получением данных для тренировки исполнителей и создания банков опорных и контрольных данных для автоматизированной классификации.

Предусматривается, что в укрупненных таксационных выделах правильное определение основных категорий земель, групп преобладающих пород, групп возраста и групп типов леса (лесорастительных условий) должно быть не менее чем в 2/3 случаев; среднеквадратические ошибки определения относительной полноты - не более + 0,2 единиц полноты, запаса на 1 га - не более + 30 %; ошибка определения общего запаса насаждений в объекте инвентаризации (лесничество, лесхоз), а так же в стратах средневозрастных, спелых и перестойных насаждений - не более + 5 %.

Контрольные вопросы

1.Каковы основные задачи, решаемые при дистанционном зондировании лесов?

2.В чем заключается подготовка материалов аэрофотосъемки к натурным работам при таксации леса?

3.Что такое фотоабрис?

4.Для чего составляют таблицы встречаемости насаждений?

5.Что определяется в процессе камерального лесотаксационного дешифрирования аэроснимков?

6.В чем состоят задачи полевых работ при фотостатистическом методе инвентаризации лесов?

7.Какие виды работ включает создание планов и карт по материалам аэрофотосъемки?

8.Что определяется в процессе плановой привязки аэроснимков?

9.На основе каких материалов составляются планшеты лесоустройст-

ва?

10.Какие элементы ситуации и специальной лесной нагрузки отображаются на схематических картах?

ЛЕКЦИЯ 8 - КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ЛЕСОВ (2 ЧАСА)

8.1Общие понятия о лесной картографии

8.2Фотосхемы

8.3Мелкомасштабные тематические карты лесов

8 . 1 О б щ и е п о н я т и я о л е с н о й к а р т о г р а ф и и

Материалы аэрокосмических съемок используются при составлении различных картографических материалов, характеризующих лесной фонд. К ним могут быть отнесены простые фотопланы, ортофотопланы, фотосхемы, лесоустроительные планшеты, планы лесонасаждений, карты лесов лесохозяйственных предприятий, мелкомасштабные тематические карты лесов. Обычно картографические работы, основанные на использовании аэрокосмических снимков, начинаются с их фотограмметрической обработки, конечной целью которой является преобразование их в заданную картографическую проекцию местности - в проекцию Гаусса-Крюгера или близкую к ней по геометрическим свойствам ортогональную проекцию (последняя предпочтительнее, поскольку первая требует проведения громоздких вычислений).

Фотоплан - это высокоточное фотографическое изображение местности в заданном масштабе, изготовленное на основе монтажа (механического или компьютерного) из трансформированных приведенных в горизонтальную проекцию и одному масштабу снимков. Этот картографический материал служит основой для составляемых геодезическими предприятиями топографических карт. В процессе составления фотопланов проводятся работы по созданию натурной геодезической основы, сгущению ее путем развития сети фототриангуляции, трансформированию снимков, монтажу (сшивке) снимков и корректуре. Фотопланы изготовляют обычно в рамках трапеций государственной разграфки, реже в условных координатах. На них наносят горизонтали, координатную сетку и условными знаками некоторые элементы ситуации. После удаления фотоизображения контурные и топографические фотопланы становятся соответственно контурными и топографическими планами.

Ортофотоплан - фотографическое изображение местности в ортогональной проекции. Первоначально по экономическим соображениям ортофотопланы изготовляли преимущественно на горные территории. В настоящее время их получают при лесоустройстве на различные районы местности с любыми превышениями и формами рельефа.

Фотосхема - фотографическое изображение местности, составленное из рабочих площадей контактных (в масштабе съемки) или увеличенных до необходимого масштаба аэрокосмических фотоснимков. Их можно использовать при аэровизуальном дешифрировании на стадии предварительного изучения территории при мелкомасштабном тематическом картографировании лесов, аэротаксации, аэровизуальных обследованиях с целью изучения санитарно-лесопатологического состояния лесов, оценки состояния лесово-

зобновления, рекогносцировочного изучения территории при проектировании дорог и трасс различного назначения и в иных целях.

Различают простые и уточненные фотосхемы. Простую фотосхему составляют путем монтажа центральных частей (рабочих площадей) не трансформированных снимков. Уточненную схему составляют из центральных частей трансформированных снимков. Трансформируют их по сети фототриангуляции (опорным знакам), снятым с топографических карт. Практически это упрощенный фотоплан, поскольку все фотоснимки, из которых он составлен, приведены к одному масштабу. Уточненные фотосхемы получили широкое применение в лесоустройстве 50-60-х гг. в качестве геодезической основы планшетов таежной зоны страны.

Цифровые карты. Использование новых цифровых съемочных систем, развитие компьютерных технологий и информационных систем обусловили развитие цифровой картографии, которая позволяет получать и хранить полученную информацию о местности в виде цифровых моделей. При необходимости цифровые модели могут быть представлены в визуализированном виде (на экране монитора или в графическом виде на бумаге). Графические планы и карты стали вторичными по отношению к цифровым моделям местности.

Цифровая модель местности (ЦММ) содержит информацию о рельефе и о ситуации. Она представляют собой массив чисел, каждым элементом которого являются три координаты (X. Y, Z) точки местности и зашифрованная цифровым кодом какая-либо тематическая информация об этой точке местности. Разделив эту информациию, получают цифровую модель рельефа (ЦМР) и цифровую модель ситуации. Под цифровой моделью рельефа понимают совокупность пространственных координат (X, Y, Z) точек земной поверхности. Цифровая модель ситуации содержит информацию о плановых координатах (X, У) точек, которые лежат на границах различных объектов. Это могут быть границы участков лесного фонда, категорий земель, лесотаксационных выделов и т.п.

Цифровые модели местности в виде цифровых (электронных) карт, фотопланов, контурных фотопланов, топофафических фотопланов, ортофотопланов, фотокарт и топографических планов являются базой для создания различной картографической продукции, используемой землеустроительными, лесоустроительными и другими организациями.

Цифровая (электронная) карта (ЦК) объединяет цифровую модель рельефа и цифровые модели ситуации. Каждая отдельная цифровая модель ситуации является слоем ЦК, которые накладываются на ЦМР. Цифровые карты значительно информативнее традиционных графических карт благодаря послойному их хранению.

Цифровые карты не имеют масштаба, в них используют географические координаты. При визуализации цифровая карта может быть представлена в любом масштабе, но не крупнее того, точность которого соответствует точности исходных данных для создания ЦК.

Цифровая модель рельефа - это плавная поверхность, проходящая через точки с известными высотами, описываемая некоторой функцией, оп-

ределяющей зависимость отметки точки местности от ее плановых координат. Вид функции в каждом случае определяют эмпирически.

Используемые для построения ЦМР отметки пикетов получают по данным полевых геодезических измерений, по топографическим картам, путем стереофотограмметрической обработки снимков. Различают регулярные, полурегулярные и структурные ЦМР в зависимости от расположения пикетов.

Более широко распространены регулярные ЦМР, в которых пикетные точки располагаются в узлах сетки квадратов, прямоугольников или равносторонних треугольников. Однако необходимо иметь в виду, что построение регулярных ЦМР может повлечь потерю информации о рельефе местности в связи с тем, что характерные точки и линии рельефа могут оказаться между узлами сетки и не отобразиться на ЦМР. Структурные ЦМР более точно описывают рельеф, так как их пикетные точки выбирают в характерных местах рельефа.

При проектировании линейных сооружений (дорог, различных трасс) создают полурегулярные ЦМР, в которых пикетные точки располагают на поперечниках к трассе в характерных местах рельефа или на определенном расстоянии друг от друга.

По ЦМР можно получить данные об отметке любой точки местности, что необходимо при цифровой фотограмметрической обработке одиночных как аэро-, так и космических снимков.

Поскольку техника и технология составления фотопланов, уточненных фотосхем и других картографических материалов являются прерогативой других дисциплин, то в данном курсе рассмотрим лишь вопросы, связанные с методологией составления простых фотосхем и тематических мелкомасштабных карт лесов.

8 . 2 Ф о т о с х е м ы

Изготовляют преимущественно одномаршрутные фотосхемы. Монтаж их может быть осуществлен или по соответственным точкам, или по начальным направлениям.

При монтаже по соответственным точкам могут быть применены два варианта - индивидуальной и совместной обрезки снимков. При индивидуальной обрезке вблизи средней линии продольного перекрытия стереопары снимков выбирают и накалывают две надежно распознаваемые точки, которые располагаются на возможно большем расстоянии друг от друга. Затем по прямой линии (по линейке) обрезают их. Последовательно обрезают аналогичным образом все снимки маршрута. Для совместной обрезки смежные снимки накладывают один на другой, добиваясь наилучшего совмещения элементов изображения вдоль средней линии перекрытия. Закрепленные грузиками два смежных снимка стереопары разрезают совместно по кривой или ломаной линии. Отрезанные средние части снимков наклеивают безводным клеем на плотную подложку.

При работе с гидростабилизированными снимками равнинной местности можно использовать в целях сокращения объема работ только четные или

нечетные снимки (монтаж через снимок). При этом линии порезов пройдут примерно в середине оставшегося 20 % продольного перекрытия.

Более сложен и менее производителен монтаж по начальным направлениям, но он позволяет сохранить прямолинейность фотосхемы при прямолинейном съемочном маршруте. Суть технологии следующая. На всех снимках накалывают рабочие центры - четкие точки изображения, которые могут быть надежно опознаны на смежных снимках и располагаются на расстоянии не более 0,05/от главной точки снимков. Выбранные рабочие центры накалывают также и на смежных снимках. Исходящие из собственного рабочего центра направления на снимках на рабочие центры, перенесенные со смежных снимков, называют начальными.

Выбирают и накалывают вспомогательные точки К1 и К2 (рис. 8.1), которые должны располагаться вблизи от пересечения начальных направлений со средними линиями перекрытия снимков. Точки опознают и накалывают на смежных снимках. Если разность расстояний между собственным и перенесенным рабочими центрами каждой пары смежных снимков не превышает 1 мм, то пуансоном пробивают отверстия на всех наколотых точках. При разности, превышающей 1 мм, отверстия пробивают на вспомогательных точках всех снимков и на рабочих центрах четных или нечетных снимков. На остальных снимках через рабочие центры вдоль начальных направлений прочерчивают штрихи длиной 5 мм.

Подготовленные таким образом снимки укладывают последовательно один на другой так, чтобы отверстия на вспомогательных точках К1 и К2 совпадали, а несовмещения на вспомогательных точках отверстий были направлены по начальному направлению. Обрезку снимков по данному способу выполняют по кривым или ломаным линиям. Качество монтажа фотосхемы оценивают с помощью обрезков с целью выявления наличия вырезанных и дублирующих участков изображения

Рисунок 8.1 - Порядок подготовки снимков для монтажа фотосхемы по начальным направлениям

В этих целях на каждой линии разреза берут один из двух обрезков и прикладывают его к порезу, совмещая элементы изображения на нем так, чтобы они как можно точнее совпали с элементами вмонтированного в фотосхему фрагмента того же снимка. Иглой вдоль пореза через 2...3 см накалывают четкие точки изображения. Сняв обрезок, измеряют отклонения нако-

лов от точек, которые накалывают на обрезке. Аналогично выполняют контроль по другим порезам. При этом составляют корректурный лист в виде уменьшенного схематического изображения фотосхемы с примерным сохранением формы порезов (рис. 8.2).

Рисунок 8.2 - Корректурный лист

Масштаб фотосхемы можно определить сопоставлением ее с топографической или иной картой, масштаб которых не мельче масштаба фотосхемы или по средней высоте съемки использованных при изготовлении фотосхемы снимков и фокусному расстоянию съемочной камеры.

Геометрические свойства фотосхемы в пределах вмонтированных в нее рабочих площадей снимков остаются теми же, что и для отдельных снимков. Измерения небольших расстояний и площадей через порез могут содержать дополнительные погрешности, о размере которых можно судить по результатам оценки качества монтажа. С увеличением измеряемых на фотосхеме расстояний и площадей точность результатов их измерения будет выше. Площади участков лесного фонда по фотосхемам можно определять в условиях равнинного или всхолмленного рельефа, при корректном определении их среднего масштаба, с достаточно высокой точностью.

8 . 3 М е л к о м а с ш т а б н ы е т е м а т и ч е с к и е к а р т ы л е - с о в

Назначение карт и их топографическая основа. На территории лес-

ного фонда функционируют многочисленные организации, выполняя различные виды работ. Всем им нужна информация о лесном фонде для прогнозирования, планирования, проектирования и осуществления той или иной деятельности. При этом во многих случаях необходима генерализованная обобщенная информация в виде мелкомасштабных (1:200000-1:1000000 и мельче) карт различного содержания: лесного и лесоэксплуатационного фондов; современного и перспективного использования земель, в том числе рекреационного; ландшафтов; групп типов условии местопроизрастания; гори-

мости лесного фонда; гидролесомелиоративных; естественных кормовых ресурсов; санитарного состояния лесов и др.

При составлении тематических мелкомасштабных карт лесов наибольший эффект достигается при использовании в качестве основы материалов космических съемок. При этом применяют обычно двухили трехступенчатый метод получения информации:

I ступень - космическая, по материалам ее составляют топографическую основу карт и выполняют сплошное тематическое дешифрирование (автоматизированное - в интерактивном режиме) картографируемой территории;

П ступень - самолетная, используется (при необходимости и наличии возможностей) для выборочных аэровизуальных обследований или аэрофотосъемки, по которым уточняют результаты дешифрирования космических снимков и получают недостающие данные, которые по космическим снимкам не были получены. При наличии фондовых лесо-инвентаризационных материалов аэровизуальные обследования могут быть заменены камеральным уточнением и дополнением данных дешифрирования космических снимков по материалам лесоинвентаризации.

III ступень - наземная, предназначена для изучения закономерностей структуры лесного фонда и дешифровочных возможностей космических снимков, контроля точности дешифрирования и картографирования, а также сбора фондовых лесой нвентаризационных и иных материалов, характеризующих лесной фондПри сверхмелкомасштабном картографировании (1:5000000 и мельче) наземная ступень может быть заменена фондовыми лесоинвентаризационными материалами в сочетании с другими материалами.

Для лесных мелкомасштабных карт в качестве топографической основы применяют фотопланы, ортофотокарты, топокарты, масштаб которых близок к масштабу составляемых карт. Предпочтительнее фотопланы и ортофотокарты, составленные по материалам космических съемок (в этом случае при интерактивном режиме обработки информации упрощается процесс переноса ситуации с космических снимков на топографическую основу и повышается точность).

Специальное содержание карт. Одним из основных этапов работы по созданию карты является составление ее специального содержания и оформление. Сначала определяют содержание (легенду) карты, исходя из ее назначения, масштаба и детальности начальной информации. На карте должна быть отграничена территория лесного фонда. В ее пределах выделяются покрытые лесом земли и основные категории не покрытых лесом лесных, а также нелесных земель, которые подразделяются на замкнутые генерализованные выделы (участки) в соответствии с легендой и масштабом составляемой карты.

Легенда карты лесов может отображать в пределах каждого генерализованного выдела следующие основные данные, которые могут быть отдельными слоями ГИС:

преобладающую лесообразукнцую породу (например, кедр, сосна, лиственница, ель, пихта, кедровый стланик, береза, осина, саксаул) или группу пород - показывается цветом;

сопутствующие преобладающие породы. В генерализованных выделах,

вкоторые вошли участки леса с преобладанием различных пород, доминирующая по площади (занимающая, например, более 55 % площади выдела) преобладающая порода на карте обозначается цветом, а сопутствующая преобладающая порода - условным знаком, принятым легендой. Вместо сопутствующих (по площади) пород могут быть показаны сопутствующие в составе насаждений древесные породы;

вгенерализованных, покрытых лесом выделах с наличием значительных площадей мозаично размещенных гарей, вырубок, других, не покрытых лесом и нелесных земель дополнительно к цвету преобладающей породы могут проставляться условные знаки гари, вырубки и других категорий земель;

группы возраста (молодняки и средневозрастные, приспевающие, спелые и перестойные насаждения);

группы запасов древесины на 1 га (для приспевающих, спелых и перестойных насаждений). Градации групп запасов и их количество определяются по регионам в зависимости от диапазона запасов. Например, до 100 м3, от 101 до 200 м3 и свыше 200 м3. Группы запасов древесины на карте могут обозначать штриховкой. Одновременно штриховка показывает, что в этих контурах произрастают приспевающие, спелые и перестойные насаждения, а

внезаштрихованных - насаждения, отнесенные к группе молодняков и средневозрастных;

группы полнот насаждений (указываются только на картах М 1:200 000): низкополнотные (0,3-0,5), среднеполнотные (0,6-0,7) и высокололнотные (0,8 выше). Обозначаются арабскими цифрами (1,2, 3);

не покрытые лесом земли: редины, гари, погибшие насаждения, выруб-

ки;

нелесные земли: сенокосы, пашни, болота, тундры, воды, гольцы, пески

и др.;

площади, не выражающиеся в масштабе карты, но необходимые для характеристики картографируемой территории (например, участки хозяйственно ценных лесов среди малоценных, мелкие колки лесов в малолесных районах, отдельные группы и полосы деревьев, площади, занятые кустарниками, фруктовые сады, вырубки, гари и т.п.) - показываются условными значками или цветом;

границы лесохозяйственных предприятий, участков лесного фонда переданных в аренду, категорий лесов, заповедников, национальных парков, картографируемых выделов;

дороги лесохозяйственные, общего пользования; конторы лесохозяйственных и лесозаготовительных предприятий, ин-

фраструктуры целлюлозно-бумажных, деревообрабатывающих иных производств.

Тематическое содержание карт групп типов леса, лесоэксплуатационного фонда и других должно отражать в пределах каждого генерализованного выдела свои специфические данные.

Специальное содержание карты групп типов леса включает всю основную информацию, имеющуюся на карте лесов, за исключением сопутствующих пород, групп возраста, запасов и полноты. Дополнительно в легенду карты типов леса включаются группы типов леса - обозначаются цветом (преобладающие породы на карте типов леса - значками) и классы бонитета или их группы - обозначаются штриховкой.

Специальное содержание карты эксплуатационного фонда включает всю основную нагрузку карты лесов. Дополнительно на ней дается информация о территориях, исключенных из главного пользования, недоступных для лесоэксплуатации, запасах и товарной структуре эксплуатационного фонда, лесозаготовительных и лесоперерабатывающих предприятиях.

На карте гидролесомелиоративного фонда дополнительно к информации, имеющейся на карте лесов, должно быть показано расположение гидролесомелиоративного фонда с подразделением его по группам эффективности и группам очередности осушения, а также территория, где осушительные работы проведены.

Легенды карт другого тематического содержания определяются требованиями заказчика и возможностями получения требуемой информации по космическим снимкам и имеющимся фондовым материалам изученности картографируемой территории.

Хранение послойно информации в цифровом виде в ГИС позволяет оперативно использовать ее в различном сочетании при составлении карт различного тематического содержания.

Содержание легенд карт определяется их программой и может быть изменено как за счет включения в них дополнительных характеристик, так и исключения излишней информации.

Контрольные вопросы:

1.Дайте определение фотоплана.

2.Отличительные особенности фотоплана от фотосхемы.

3.Назначение карт и их топографическая основа.

4.Методология составления простых фотосхем по аэрофотоснимкам.

5.Методология составления лесных тематических мелкомасштабных карт по космическим снимкам.

6.Дайте понятие цифровых карт.

ЛЕКЦИЯ 9 - АВИАЦИОННАЯ ОХРАНА ЛЕСОВ ОТ ПОЖАРОВ (2 ЧАСА)

9.1Структура, цели и задачи авиационной охраны лесов от пожаров

9.2Авиационное патрулирование лесов

9.3Парашютная десантно-пожарная служба

9.4Контроль за действующим пожаром

9 . 1 С т р у к т у р а , ц е л и и з а д а ч и а в и а ц и о н н о й о х - р а н ы л е с о в о т п о ж а р о в

Охрана лесов от пожаров в России осуществляется как наземным способом, так и с помощью авиации. На долю наземной охраны приходится около 27 % территории лесного фонда и лесов, не входящих в лесной фонд (в том числе с авиапатрулированием - около 10 %), авиационной охраны - 47 %

и26 % территории лесного фонда от пожаров активно не охраняется. При этом доля неохраняемой части лесного фонда имеет тенденцию роста. В последнее время успешно развивается способ обнаружения пожаров и контроля за их динамикой с помощью искусственных спутников Земли, но полностью заменить авиацию, а тем более наземные службы он не может. В составе государственного органа лесного хозяйства России функционирует специализированная служба авиационной охраны лесов от пожаров. Возглавляет ее Федеральное государственное учреждение (ФГУ) Центральная база авиационной охраны лесов «Авиалесоохрана», расположенная в г. Пушкино Московской области. В ее состав на начало XXI столетия входило 23 региональные (территориальные) базы авиационной охраны лесов - авиабазы, одно авиазвено на правах авиабазы и одно авиапредприятие. В состав авиабаз, в свою очередь, входят авиазвенья, авиаотделения. Авиацию подразделения «Авиалесоохраны» применяют в целях: а) патрулирования территории лесного фонда для обнаружения и определения местоположения очагов загораний

ипожаров, установления их типов и интенсивности, направления движения огня, картографирования выгоревшей площади; б) активной борьбы с пожарами непосредственно с воздуха или доставкой пожарных команд и средств тушения к месту пожара. Авиационные службы охраны лесов от пожаров используют оба этих направления, как правило, одновременно. Так, в 2002 г. с применением авиации на охраняемой с ее применением территории в 734 млн. га обнаружено 8337 лесных пожаров (43,7 % от всех зарегистрированных) и потушено 6318 на площади 919,7 тыс. га.

Каждое авиаотделение (авиагруппа) обслуживает определенную территорию лесного фонда (до 6 млн. га), укомплектовывается личным составом парашютистов и десантников-пожарных, другими категориями работников, полевым снаряжением, средствами пожаротушения, связи, транспортом. За авиаотделением закрепляются воздушные суда.

Парашютисты и десантники - пожарные объединяются в группы по 5-6 человек, несколько групп объединяются в команды до 30 человек во главе с инструктором команды. Группы выполняют все работы, связанные с тушени-