Использование материалов аэро- и космической в лесном хозяйстве

В качестве пример рассмотрим технологию использования космических фотоснимков при инвентаризации защитных лесных насаждений (ЗЛН).

Технология инвентаризации ЗЛН предусматривает проведение на всю изучаемую территорию космической съемки, выборочной крупномасштабной аэрофотосъемки и выполнения относительно небольшого объема наземных работ.

Космические фотоснимки (КС) используются для следующих целей:

- выявления и определения геометрических параметров защитных лесных полос;

- определения вида ЗЛН и законченности систем;

- деления ЗЛН на однородные участки;

- выявления участков водной эрозии почв;

- составления рабочих маршрутов крупномасштабной аэрофотосъемки и наземных наблюдений;

- составления карты ЗЛН

Крупномасштабные самолетные аэрофотоснимки (КМС) масштаба 1:5000 используются для:

- определения таксационной и мелиоративной характеристики ЗЛН;

- проектирования хозяйственных мероприятий;

- составления альбомов ЗЛН.

При агролесомелиоративном дешифрировании ЗЛН следует в максимальной мере использовать материалы прошлого лесоустройства, результаты хозяйственной деятельности предприятий. При этом многие показатели (вид насаждений, возраст, состав, размещение, число рядов, ширина полосы и др.) могут быть занесены в карточку таксации по этим материалам.

1. Определение вида (категории) ЗЛН

Вид (категория) ЗЛН определяется по КС по месту положения защитных лесных полос. Так, полезащитные и стокорегулирующие лесные полосы расположены непосредственно на пахотных землях. Садозащитные - в садах, придорожные - вдоль дорог, а прибалочные и приовражные полосы располагаются по бровке, вершине и отвершкам оврагов и балок.

2. Измерение длины и ширины в полосных ЗЛН

Длина определяется с помощью измерительной линейки в целых метрах по формуле:

, где

l – длина полосы, измеренная по КС или КМС, мм;

m – линейный масштаб снимка.

Ширина полосы определяется с помощью лупы 10-кратного увеличения с измерительной шкалой точностью 0,1 мм по формуле:

, где

bl - ширина полосы, измеренная по КС или по КМС, мм;

m - линейный масштаб снимка.

3. Состав насаждений, размещение пород и другие особенности ЗЛН

Подсчет деревьев по породам ведется под стереоскопом с увеличением не менее 3,5 кратного на КМС по видимым кронам составляющих пород, по рядам в пределах фотопроб.

Каждая опознанная и взятая в перечень порода в массивных ЗЛН отмечается на КМС легким наколом тонкой иглы.

На каждую породу в разрезе групп возраста и полнот составляются графики зависимости процента видимых деревьев на КМС от истинных. Главная порода распознается на основе анализа совокупности признаков, нашедших изображение на КМС: различие в формах и размерах крон деревьев, их цвета, средних высотах составляющих пород, общем рисунке видимого полога.

Размещение в междурядьях определяется измерительной лупой с 10-кратным увеличением путем измерения расстояний между центрами крон деревьев на КМС.

4. Конструкция и число рядов

Эти параметры полезащитных и стокорегулирующих лесных полос определяются путем визуального анализа под стереоскопом перспективных КМС масштаба 1:2000-1:4000 по главной горизонтали. При этом учитывается вертикальная сомкнутость полога, биология древесных пород, расстояние между деревьями в ряду и между рядами, а также наличие в полосе кустарников. Защитные лесные полосы по конструкции подразделяются на плотные, продуваемые и ажурные. Следует учитывать, что приовражные и прибалочные защитные лесные полосы создаются плотной конструкции,и их конструкцию можно определить по КМС достоверно. Конструкция полезащитных и стокорегулирующих защитных полос должна быть продуваемой, а это по КМС установить трудно и поэтому эти полосы обычно требуют наземного осмотра .

5. Количество снеголома определяется в процентах от общего числа деревьев, подсчитанных на КМС. Указывается характер его размещения.

6. Оценка правильности заложения лесной полосы определяется по КС, на которые нанесена роза вреднодействующих ветров. Учитывается также расстояние между полосами, характер рельефа, наличие насаждений естественного происхождения.

7. Наличие и характер размещения отложений мелкозема в полосах, а также эрозионных процессов определяется визуально по КМС. Длина и ширина отложений мелкозема или участков эрозии измеряется на КМС с помощью измерительной линейки.

8. Рельеф описывают путем визуального анализа КС. Описание почвы проводится по почвенной карте. На основании анализа рельефа и почвы дается характеристика типа лесорастительных условий.

9. Возраст дешифрируют по КМС по формам и размерам крон деревьев, сомкнутости полога насаждений. При наличии первичных до­кументов возраст ЗЛН определяется по ним.

10. Защитная высота ЗЛН на плановых КМС определяется по средней высоте верхнего яруса путем измерения разности продольных параллаксов вершины и основания дерева на стереомодели по формуле:

, где

H – высота аэрофотосъемки, мм;

b – средний базис фотографирования стереопары, мм;

Δp – разность продольных параллаксов, мм.

Защитная высота на перспективных КМС определяется по формуле:

, где

l – длина дерева, измеренная на КМС, мм;

m – знаменатель масштаба горизонтали, проходящей через основание дерева;

α – угол отклонения оптической оси аппарата от вертикали.

11. Средний диаметр главной (преобладающей породы), а также сопутствующих пород по КМС определяется с помощью таблиц или графиков, составленных по одной из двух зависимостей:

d1.3 = f (h); d1.3 = f (Dk)

Наиболее тесная связь обеспечивается первой функцией.

Таблицы и графики должны составляться по породам отдельно для крайних и внутренних рядов защитных лесных полос.

12. На КМС общая сомкнутость крон многорядных лесных полос и массивных насаждений определяется с помощью точечных или линейных палеток. Сомкнутость в рядах определяется при помощи измерительных луп, которые накладываются на кроны каждого ряда. Отношение длины участков, занятых кронами к общей длине отрезка и будет сомкнутостью полога измеряемого ряда.

По взаимосвязи Р = f (Ps) определяется полнота.

Определение запаса на 1 гектар ЗЛН может проводиться:

- по таблицам хода роста или местным таблицам, по измеренным на КМС средневзвешенной высоте и полноте;

- по формуле:

, где

h - высота древостоя, м;

Ps - сомкнутость полога.

- по формуле:

, где

∑G - площадь сечения на высоте 1,3 м, м2;

Н - высота древостоя, м;

F - видовое число;

N - число деревьев, шт.

Санитарное состояние каждого выделенного участка ЗЛН по КМС определяется визуально по категориям состояния деревьев по шкале приведенной в табл. 2.

Таблица 2. Шкала категорий состояния деревьев

Категория деревьев	Основные признаки	Дополнительные признаки
Хвойные породы
1 - без признаков ослабления	Хвоя зеленая блестящая, крона густая, прирост текущего года нормальный для данной породы, возраста, условий места произрастания и времени года
2 - ослабленные	Хвоя часто светлее обычного, крона слабоажурная, прирост уменьшен не более чем наполовину по сравнению с нормальным	Возможны признаки местного повреждения ствола и корневых лап, ветвей
3 - сильно ослабленные	Хвоя светло-зеленая или сероватая матовая, крона ажурная, прирост уменьшен более чем наполовину по сравнению с нормальным	Возможны признаки повреждения ствола корневых лап, ветвей, кроны, могут иметь место попытки поселения или удавшиеся местные поселения стволовых вредителей на стволе или ветвях
4 - усыхающие	Хвоя серая, желтоватая или желто-зеленая, крона заметно изрежена, прирост текущего года еще заметен или отсутствует	Признаки повреждения ствола и других частей дерева выражены сильнее, чем у предыдущей категории, возможно заселение дерева стволовыми вредителями (смоляные воронки, буровая мука, насекомые на коре, под корой и в древесине)
5 - сухостой текущего года (свежий)	Хвоя текущего года серая, желтая или бурая, крона сильно изрежена, мелкие веточки сохраняются, кора сохранена или осыпалась лишь частично	Признаки предыдущей категории; в конце сезона возможно наличие на части дерева вылетных отверстий насекомых
6 - сухостой прошлых лет (старый)	Хвоя осыпалась или сохранилась лишь частично, мелкие веточки, как правило, обломились, кора осыпалась	На стволе и ветвях имеются вылетные отверстия насекомых, под корой - обильная буровая мука и грибница дереворазрушающих грибов
Лиственные породы
1 - без признаков ослабления	Листва зеленая, блестящая, крона густая, прирост текущего года нормальный для данных породы, возраста, условий местопроизрастания и времени года
2 - ослабленные (сухокронные 1/4)	Листва зеленая; крона слабоажурная, прирост может быть ослаблен по сравнению с нормальным, усохших ветвей менее 1/4	Могут быть местные повреждения ветвей, корневых лап и ствола, механические повреждения, единичные водяные побеги
3 - сильно ослабленные (сухокронные до 1/2)	Листва мельче или светлее обычной, преждевременно опадает, крона изрежена, усохших ветвей от 1/4 до 1/2	Признаки предыдущей категории выражены сильнее; попытки поселения или удавшиеся местные поселения стволовых вредителей, сокотечение и водяные побеги на стволе и ветвях
4 - усыхающие (сухокронные более чем на 1/2)	Листва мельче, светлее или желтее обычной, преждевременно отпадает или увядает, крона изрежена, усохших ветвей от 1/2 от 3/4	На стволе и ветвях возможны признаки заселения стволовыми вредителями (входные отверстия, насечки, сокотечение, буровая мука и опилки, насекомые на коре, под корой и в древесине); обильные водяные побеги, частично усохшие или усыхающие
5 - сухостой текущего года (свежий)	Листва усохла, увяла или преждевременно опала, усохших ветвей более 3/4, мелкие веточки и кора сохранились	На стволе, ветвях и корневых лапах часто признаки заселения стволовыми вредителями и поражения грибами
6 - сухостой прошлых лет (старый)	Листва и часть ветвей опали, кора разрушена или опала на большей части ствола	Имеются вылетные отверстия насекомых на стволе, ветвях и корневых лапах, на коре и под корой грибница и плодовые тела грибов

Захламленность определяется путем подсчета упавших деревьев на фотопробах. К ликвидному валежу относятся деревья с не опавшей хвоей (листвой).

Отмечаются гнездовья птиц, поселяющихся в виде колоний на деревьях.

13.По материалам дешифрования КС и КМС дается лесоводственно-мелиоративная оценка ЗЛН, а по КС определяется взаимосвязанность систем. Оценка дается по пятибалльной шкале.

14.При дешифровании выделы, точность определения агролесомелиоративной характеристики которых подвергается сомнению, намечаются к натурной проверке. Агролесомелиоративное описание таких выделов составляется только после проведения натурной проверки.

15. Оценка точности определения агролесомелиоративных показателей методом дешифрования проводится путем сопоставления с данными наземной таксации.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРУПНОМАСШТАБНЫХ АЭРОФОТОСНИМКОВ ДЛЯ ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЯ (ОБСЛЕДОВАНИЯ) МЕСТ РУБОК спелых и перестойных насаждений

1. В результате дешифрирования крупномасштабных аэрофотоснимков (КМС) должны быть получены следующие данные:

- фактическая схема разработки лесосек и соответствие ее с действующими правилами заготовки древесины;

- состояние возобновления,в том числе оставленного подроста и молодняка;

- масса оставленной древесины на вырубках, на складах и путях транспорта;

- площадь и запас недоруба, площадь переруба;

- объем и виды работ по лесовосстановлению.

Для каждой лесосеки определяются следующие виды нарушений:

· Уничтожение подроста и молодняка;

· Неудовлетворительная очистка мест рубок от порубочных остатков;

· Рубки семенников, семенных куртин и полос;

· Рубка за пределом отведенной лесосеки;

· Площадь и запас недоруба сплошного или пройденного выборочной рубкой;

· Оставление на лесосеках отдельных деревьев и курти* подлежащих рубке;

· Оставление заготовленной деловой и дровяной древесины у пня • в штабелях;

· Оставление на летний период заготовленной неокореннэ хвойной деловой древесины;

· Оставление завышенных по высоте пней.

Аэрофотосъемка лесосек проводится в течение 20 дней со дня окончания срока вывозки древесины, но обязательно в период после схода снежного покрова до распускания листьев у лиственных пород.

Аэрофотосъемка проводится одновременно двумя аэрофотоаппаратами. Первым аэрофотоаппаратом фотографирутся вырубка и прилегающая к ней территория в масштабе 1:4000 - 1:6000. Вторым фотоаппаратом аэрофотосъемка ведется в масштабе 1:700 - 1:1500.

2. Дешифрирование площадей

Площадь вырубок, недорубов и перерубов определяется по КМС более мелкого масштаба. На эти же КМС наносится контур, покрываемый крупным масштабом. Вырубки, недорубы, неэксплуатируемые участки и перерубы оконтуриваются. С помощь планиметра или палеток вычисляются площади этих категорий.

На КМС крупного масштаба оконтуриваются временные склады, погрузочные и разгрузочные площадки, дороги, трелевочные волока.

3. Учет сохранности подроста и молодняка

Дешифрирование проводится при стереоскопическом рассматривании КМС под увеличением не менее 3,5 - кратного.

Учет подроста проводится на учетных площадках размером 2х1 кв.м, располагаемых по линиям, покрываемым поперек пасек. В пасеке закладывается три площадки - одна посредине и две - по краям. Общее количество площадок должно охватывать 1-2% площади вырубок.

В пределах площадок подрост учитывается по группам пород (хвойные, лиственные) группам высоты (средней от 0.6 до 1.5 м и крупной - более 1.5м). К категории крупного подроста относится также сохраненный молодняк. Высота подроста определяется путем измерения. По густоте подрост разделяется на: редкий - до 3 тыс. шт/га, средний - 3-8 тыс. шт/га, густой- 8-13 тыс. шт/га.

Площадь пасек с сохранившимся подростом должна составлять не менее 75% от общей площади делянки, а сохранность подроста и молодняка в лесах со склонами до 10 градусов должна составлять: при заготовке зимой 70 % , летом - 60%. Процент сохранности подроста вычисляется от учтенного при отводе лесосек.

4. Очистка мест руСок

Очистка мест рубок от порубочных остатков оценивается визуально при стереоскопическом рассматривании КМС по характеру расположения веток, сучьев и т.д. с учетом назначенного способа очистки. Площадь участков, не очищенных от порубочных остатков, определяется с помощью палетки. Если границы этих участков не четкие, то предварительно проводится их оконтуривание.

5. Учет перерубов

Все вырубки за пределами границ отведенных лесосек считаются перерубами. По КМС палетками определяется их площадь. После этого, по данным таксации при отводе или по данным предыдущего лесоустройства, определяется количество древесины с распределением ее по группам крупности и начислением суммы неустойки.

Если невозможно по данным отвода или глазомерной таксации определить массу переруба, то проводится дешифрирование смежных с перерубом древостоев по методике, изложенной в разделе 5 с использованием признаков дешифрирования (приложение 4).

6. Учет сплошных и куртинных недорубов, не тронутых или расстроенных выборочной рубкой

Под куртинами подразумеваются обособленные в пределах вырубки, не примыкающие к лесным массивам участки леса.

Дешифрирование недорубов проводится в следующей последовательности :

- на КМС под стереоскопом оконтуриваются недорубы;

- путем тщательного наблюдения стереомодели недорубы разделяют на расстроенные и не расстроенные выборочной рубкой;

- по каждому контуру недорубы разделяют на куртинные и сплошные, не начатые рубкой и расстроенные выборочной рубкой;

- проводится камеральное дешифрирование древостоев в недорубах;

- проводится материально-денежная оценка недорубов.

Недорубы, расстроенные выборочной рубкой, определяются по КМС по видимым местам повала, оставленным хлыстам, сучьям, пням, повреждениям крон у стоящих деревьев, следам от - прохода тракторов. Площадь вычисляется планиметром или палеткой с учет масштаба КМС.

Дешифрирование куртинных и сплошных недорубов площадью до 3 га проводится путем сплошного подсчета числа стволов по породам.

В сплошных недорубах плошадыо более 3 га, расстроенных выборочной рубкой, дешифрирование проводится выборочно на круговых площадках размером 0.1- 0.2 га с равномерным их размещением и охватом площади не менее 10% от площади недоруба.

7. Учет срубленной и оставленной на лесосеке древесины

Для учета срубленной древесины на КМС равномерно по площади вырубки отграничиваются ленточные перечеты или учетные площадки; размером 30 х 30м. Площадь перечетов в лентах или площадках должна составлять не менее 15 % от площади вырубки.

В пределах лент (площадок), отграниченных тушью или шаблоном, под стереоскопом при увеличении не менее 3,5- кратном, проводится подсчет оставленной древесины с подразделением на следующи категории: хлысты, бревна, откомлевки, вершинки, хлысты спиленного сухостоя. Считаются находящимися на площадке (ленте) бревна, лежащие половиной и более их длины на пробе, неразделенные стволы учитываются только те, у которых комель располагается на площадке. Деревья, поваленные с корнями в процессе рубки, учитываются как хлысты. Разделение хлыстов на деловые и дровяные проводится визуально по видимым искривлениям ствола, переломам, а бревен - по длине: если длина менее 2 м, бревна относятся к дровяным, при длине от 2 до 6.5 м в зависимости от видимых признаков (толщина, спил торца, наличие искривлений и сучьев) бревно относят или к деловым или дровяным. Все бревна длиной более 6.5 м без видимых дефектов относят к деловым. Все откомлевки, вершинки и хлысты спиленного сухостоя считаются дровяными. Дешифрировочные признаки различных категорий порубочных остатков приведены в приложении 5.

Для выше перечисленных категорий, у 30-ти экземпляров, средних по длине и толщине проводится измерение длины и толщины: у хлыстов - на расстоянии 1 м от комля, бревен - верхнем отрубе, откомлевок и дровяных бревен - по середине. Измерение длины и толщины проводят лупой , параллаксометром.

На основании измерений вычисляется средняя длина и толщина по каждой категории. По средним величинам числу экземпляров, определенным при подсчете, используя массовые таблицы, определяют объем на площади перечета с последующим переводом на всю вырубку.

Разделение деловой древесины по классам крупности проводится по тем же товарным таблицам, которые использовались при отводе.

Учет оставленной древесины в штабелях проводится подсчет бревен по комлям.

У бревен параллаксометром замеряются диаметры 10-15 стволов в верхнем отрубе, а у хлыстов на расстоянии 1 м от комля. Вычисляется средний диаметр. Измерительной лупой определяется средняя длина бревен (хлыстов) с последующим вычислением объема древесины в штабеле по количеству хлыстов (бревен), среднему диаметру и средней длине.

Учет единичных деревьев, подлежащих рубке, проводится на площадках (лентах) путем их подсчета, замера высот праллаксометром у 10-15 деревьев, определение d1.3 по зависимости d1.3 = f (h), с последующим вычислением запаса по числу стволов, среднему диаметру и средней высоте.

Для учета срубленных семенников в куртинах и полосах под стереоскопом просматриваются и выделяются куртины, где имеются нарушения. Затем при увеличении 3.5-4 - кратном по видимым пням, местам повала и порубочным остаткам подсчитывается количество срубленных семенников. Их объем исчисляется по среднему объему ствола из данных отвода.

Сохранность единичных семенников определяется путем сличения числа оставшихся семенников, учтенных при дешифрировании с данными перечета при отводе.

8. Учет завышенных по высоте пней

Процент завышенных пней оценивается визуально при увеличении под стереоприбором не менее 3.5 - кратного. Для контроля измеряются высоты отдельных пней (через разность продольных параллаксов). Высоту пня можно определять также и по длине тени.

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5