Wykład 13. z 9 maja 2001Wykorzystanie zdjęć lotniczych w urządzaniu lasuW Polsce mamy niewielkie doświadczenia związane z zastosowaniem zdjęć lotniczych w urządzaniu lasu. Przyczyny: - przez wiele lat zdjęcia lotnicze traktowano jako materiał tajny,brak wyszkolonych ludzi = lęk przed „nowym", - relatywnie duży koszt wykonania zdjęć lotniczych.Zdjęcie lotnicze:- rzut środkowy (= zmienna skala w terenie zróżnicowanym wysokościowo),- format zdjęć - najczęściej 23x23 cm (rzadziej 18x18 cm),- ogniskowa kamery - 115-508 mm,- materiał zdjęciowy - czarno-biały (pan-, orfo- lub infrachromatyczny), barwny (w barwach naturalnych, w barwach umownych [uczulony na podczerwień] - szczególnie przydatny),- materiał do dalszego wykorzystania - pozytywy na materiale przezroczystym, pozytywy na papierze.Czego należy oczekiwać przy zamawianiu zdjęć lotniczych:- zdjęcia powinny być zamówione na jeden rok przed terminem rozpoczęcia prac taksacyjnych i wykonane w pełni poprzedniego sezonu wegetacyjnego (w związku z tradycją rozpoczynania prac taksacyjnych w kwietniu- ­maju i w związku z tym, że w Polsce liczba dni z pogodą umożliwiającą wykonanie zdjęć jest bardzo mata (kilka - kilkanaście)),.- wskazane jest użycie materiału filmowego barwnego uczulonego na podczerwień,- w kamerze powinien być zastosowany obiektyw normalnokątny,- pożądany jest kierunek nalotu wschód- zachód, - zdjęcia powinny być wykonane w kierunku pionowym, mieć pokrycie podłużne co najmniej 60% (umożliwiające obserwację stereoskopową), a poprzeczne co najmniej 30%;- skala zdjęć powinna zawierać się w granicach 1:5000-1:15000 (najlepiej około 1:8000) - zależy od tego w jaki sposób będziemy wykorzystywać zdjęcia,- ze względu na znaczny koszt wykonania zdjęć, przy odbiorze należy skrupulatnie skontrolować czy ich jakość jest zadowalająca i czy zgodnie z projektem cały obszar został sfotografowany.Wykorzystanie zdjęć lotniczych w cząstkowych zadaniach urządzania lasu w latach 70 w Niemczech (Schwill 1980)
Hildebrandt (1957): zastosowanie zdjęć lotniczych w normalnym (nizinnym) terenie powoduje ok. dwukrotne zmniejszenie kosztów prac taksacyjnych. Wynika to z ułatwionej orientacji w terenie, przyśpieszenia tworzenia wyłączeń drzewostanowych i mniejszych jednostek powierzchniowych, przyśpieszenia i ułatwienia popisania cech jakościowych drzewostanów (bez pomiaru zapasu).W terenach górskich ten zysk bywa jeszcze większy.Jeżeli doliczy się zysk z tytułu szybszych pomiarów granic i obiektów liniowych - ogólny koszt prac urządzeniowych zmniejsza się do 30-40%.Warunkiem niemal koniecznym przy korzystaniu ze zdjęć lotniczych w taksacji lasu jest umiejętność tworzenia modelu stereoskopowego bez użycia instrumentu.Ogólna technologia prac taksacyjnych z zastosowaniem zdjęć lotniczych:- przygotowanie kameralne (poprzedniego dnia, przegląd zdjęć, porównanie z mapą, wskazanie obszarów „problemowych"),- wykonywanie opisów taksacyjnych, sprawdzenie miejsc „problemowych", ostateczne ustalenie granic wyłączeń, szkic mapy.Rozpoznawanie cech taksacyjnych na zdjęciach lotniczych:- budowa pionowa (trudne), - budowa pozioma (łatwe),- skład gatunkowy (zależy od materiałów fotograficznych),- wiek (w przybliżeniu, łatwiej zróżnicowanie),

- pochodzenie (trudne, łatwe w młodych drzewostanach),

- zmieszanie (zależy od materiałów fotograficznych),

- jakość (b. trudne),

- wysokość (trudne, łatwiej zróżnicowanie),

- bonitacja (różnie),

- zapas (trudne),

- nasienniki i przestoje (niekiedy łatwe, ale zależy od wielu czynników).

Pomiar zapasu z wykorzystaniem zdjęć lotniczych

Wielkość nakładów niezbędnych do uzyskania określonej dokładności inwentaryzacji można zmniejszyć przez np. optymalizację wielkości jednostek próbnych i przez wybranie odpowiedniego schematu pobrania (losowania) prób. Jednak zmniejszenie tych kosztów jest na ogół niewielkie lub wymaga wielu dodatkowych informacji trudnych (a więc znów kosztownych) do zdobycia przed wykonaniem pomiarów.

Połączenie, w ramach metody reprezentacyjnej, pomiarów naziemnych z pomiarami wykonanymi na zdjęciu (obrazie) zmierza do obniżenia kosztów inwentaryzacji zasobów leśnych.

Połączenie takie powinno wykorzystać zalety obu rodzajów pomiarów, przy ograniczeniu ich wad, wychodząc z założenia:

- próby naziemne są dokładne, interesujące nas cechy często mogą być

mierzone „wprost", zróżnicowanie przestrzenne danej cechy jest trudne do określenia i wymaga dużej liczby prób, pomiar dużej liczby prób jest kosztowny,

- próby założone na zdjęciach (obrazach) z reguły dają niedokładny wynik, interesujące nas cechy nie mogą być mierzone „wprost" lecz drogą pośrednią, zróżnicowanie przestrzenne danej cechy lub cech pośrednich jest możliwe do określenia, przeciętny koszt pomiaru jednej próby jest znacznie mniejszy niż próby naziemnej.

Kombinowany sposób pomiaru cech obrazujących stan lasu ma zastosowanie przede wszystkim tam, gdzie chodzi o uzyskanie dla rozległego obszaru danych pochodzących z jednego terminu (a więc w inwentaryzacjach wielkoobszarowych lub o charakterze wielkoobszarowym).

Koncepcje wykorzystania zdjęć i obrazów lotniczych lub satelitarnych do oceny zasobności

Pierwsza koncepcja:

- oszacowanie zasobności drzewostanu na podstawie stereoskopowej obserwacji zdjęć lotniczych (jest pokrewna naziemnemu szacunkowemu (wzrokowemu) sposobowi określenia zapasu - należy więc do grupy metod szacunkowych, a nie reprezentacyjnych).

- wynik jest uzyskiwany przez określenie gatunku drzewa, wieku, klasy bonitacji, zadrzewienia i odpowiednie obliczenie w oparciu o tablice zasobności drzewostanów.

Druga koncepcja:

- na zdjęciach lub obrazach - najczęściej wykonanych w drobnej skali - wyróżnia się drzewostany (także większe płaty, kępy) i przydziela do warstw (grup stratyfikacyjnych),

- jedna warstwa grupuje drzewostany oznaczające się zbliżonymi cechami taksacyjnymi,

- po utworzeniu granic, w celu określenia zapasu warstw jak i całego inwentaryzowanego obszaru leśnego, mierzone są próby naziemne,

- miejsca lokalizacji prób naziemnych nie są narzucone w następstwie pomiarów lub obserwacji zdjęć (obrazów) - mają tylko znaleźć się we wskazanej warstwie,

- warstwy mogą być tworzone na podstawie oszacowanej zasobności (np. przez utworzenie klas: <100 m³/ha, 100-200 m³/ha ...).

Trzecia koncepcja:

- wykorzystanie zdjęć (obrazów) lotniczych lub satelitarnych do oszacowania podziału obszaru leśnego na warstwy (grupy stratyfikacyjne),

- jeżeli wykorzystuje się zdjęcia lotnicze, to często wykonane są w ramach równoległych pasów (nie pokrywają całego obszaru leśnego),

- na zdjęciach (obrazach) systematycznie lub losowo rozmieszcza się próby; są to próby pierwszej fazy inwentaryzacji,

- stratyfikacja polega nie na realnym przeprowadzeniu granic warstw, ale na określeniu - na podstawie numerycznych danych pomiarowych lub interpretacyjnych - przydziału próby do odpowiedniej warstwy. Umożliwia to określenie udziału powierzchniowego wyróżnionych warstw,

- w każdej z warstw spośród prób pierwszej fazy losuje się część z nich; po ich zlokalizowaniu w terenie stanowią próby drugiej fazy inwentaryzacji; ich pomiar umożliwia, po odpowiednich obliczeniach, ocenę zasobności warstw i całego obszaru leśnego we wskazanych granicach,

- pożądane jest, aby miejsce lokalizacji danej powierzchni próbnej zgadzało się z miejscem określonym na podstawie zdjęcia,

- w wypadku trudności dokładnej lokalizacji musi być pewne, że dana próba naziemna w całości wchodzi do wskazanej warstwy.

Czwarta koncepcja:

- połączenie prób założonych na zdjęciach (obrazach) lotniczych lub satelitarnych (pierwsza faza inwentaryzacji) z próbami naziemnymi (druga faza),

- pomiar prób pierwszej fazy służy określeniu cech pomocniczych - takich jak wysokość drzew, stopień zwarcia (pokrycia), udział gatunków lub grup gatunków, długość koron, średnica koron, liczba widocznych drzew, wiek,

- pomiar prób drugiej fazy - z reguły wielokrotnie mniej licznych niż pierwszej - służy określeniu zasobności,

- oblicza się równania regresji ujmujących zależność zasobności (określonej na ziemi) od cech pomocniczych (określonych na zdjęciach lub innych odwzorowaniach),

- na podstawie równania regresji, w oparciu o cechy pomocnicze, oblicza się zasobność dla prób pierwszej fazy; dzięki temu, że są one relatywnie liczne, uzyskuje się dość dużą dokładność inwentaryzacji wskazanego obszaru leśnego,

- próby pierwszej fazy mogą także służyć do przeprowadzenia stratyfikacji; wówczas otrzymuje się wynik nie tylko dla całego obiektu, ale także dla poszczególnych warstw drzewostanów.

Przy stosowaniu sposobu z użyciem regresji konieczne jest spełnienie następujących wymagań:

- cechy pomocnicze muszą być w łatwy i powtarzalny sposób mierzone lub interpretowane,

- korelacja między zasobnością a cechami pomocniczymi musi być silna (przyjmuje się, że współczynnik korelacji powinien być większy niż 0,8)

- powinna istnieć duża zgodność miejsca lokalizacji próby w pierwszej i w drugiej fazie,

- koszt pomiaru cech pomocniczych na zdjęciach (obrazach) powinien być znacznie mniejszy niż koszt pomiaru zasobności na naziemnych powierzchniach próbnych.

URZĄDZANIE LASU WYKŁADY 2000/2001

Strona 1 z 6

---