Дистанционные методы в лесном хозяйстве современное состояние и перспективы

Существенную помощь при этом оказывает использование аэрофотоматериалов; в настоящее время интенсивно применяются космические снимки.

Изучение динамики геосистем требует организации стационарных наблюдений, включающих исследование балансов тепла и влаги, миграции химических элементов, биологической продуктивности. На стыке лантшафтоведения со смежными науками сформировалась особая отрасль географии -- геохимия ландшафта, разрабатываются основы физики (геофизики) ландшафта. В исследовании фаций как энергетических ячеек ландшафта и первичного звена в цепи географических взаимосвязей лантшафтоведение непосредственно соприкасается с биогеоценологией. Стационарные исследования сезонной динамики ландшафта создают предпосылки для развития ландшафтной фенологии.

К природным географическим компонентам относятся: массы твёрдой земной коры, массы поверхностных и подземных вод; воздушные массы; растения, животные, микроорганизмы - биота; органоминеральное тело - почва. Тесная взаимосвязь географических компонентов прослеживается в пространстве, и во времени. Если один элемент комплекса изменяется, то и другие составляющие будут претерпевать изменения и придут в соответствие друг с другом. Например, при изменении климата произойдут изменения в гидросфере, биоте, почвах, рельефе. Поскольку каждому компоненту в ответной реакции свойственна определённая инертность, то скорость их перестройки будет разной.

Ландшафт состоит из тех же частных компонентов, что и географическая оболочка. Внутри геосистемы компонентам присуще вертикальное, упорядоченное, ярусное расположение. Любой компонент геосистемы - также сложная система. В действительности жидкости гидросферы не являются химически чистыми веществами, а представляют собой сложные растворы и взвеси, так как взаимодействуют с другими компонентами. Атмосфера - не чистая смесь газов, а смесь, содержащая пары и твёрдые частицы. Литосфера подвергается механическому воздействию, химическому выветриванию, насыщается водой, газами, различными веществами. В каждом из компонентов содержатся вещества остальных элементов, что и придаёт им новые свойства. В результате природные тела на Земле приобрели и приобретают сложную форму организации. Поэтому следует различать компоненты природы и географические оболочки или сферы, называемые по преобладающему компоненту: литосфера, атмосфера, гидросфера, биосфера.

Одинаковость условий необходимо диктует появление сходных ландшафтов. Факторы, лежащие в основе формирования ландшафта можно расположить по их действенности: климат, геологическая основа и т.д. Ландшафту как региональной геосистеме, свойственен относительно однородный геологический фундамент и однотипные геоморфологические процессы, образующие один тип макрорельефа. В тех случаях, когда на однородном фундаменте образовались разные ландшафты, модифицирующую роль играли климатические различия. В рельефе важно различать морфоструктуру при анализе региональных и локальных геосистем, при этом ландшафт имеет самостоятельную морфоструктуру.

Определённую совокупность свойств и процессов атмосферы называют климатом. Воздушные границы ландшафта крайне неопределённы. Климат ранжируется в зависимости от территориальных масштабов климатических процессов и региональной или локальной дифференцией геосистем. Макроклимат отражает климатические черты высших региональных комплексов: области, зоны. Основная климатологическая единица ландшафта - климат ландшафта (собственно климат). Климат урочища как локальная вариация климата ландшафта - местный климат, мезоклимат. Климат фации - микроклимат. Климат ландшафта складывается из двух составляющих: фонового климата, отражающего общие черты макроклимата, и совокупности локальных климатов (мезо - и микро -). Наблюдения любой метеостанции характеризуют местный климат урочища, в котором расположена станция. Климат ландшафта определяется данными нескольких станций, расположенных в типичных урочищах. Все климатические показатели в пределах отдельного ландшафта варьируют в некотором диапазоне и должны выражаться в диапазоне значений. Нужно знать пределы территориальных колебаний разных показателей, например: количества осадков, испарения (физического, транспирации, суммарного, с водной поверхности), радиационного баланса, температуры воздуха и почвы.

Гидросфера ландшафта представлена большим разнообразием водных природных и искусственных скоплений: текучие, стоячие, поверхностные, подземные, грунтовые и все семейства. Воды отличаются режимами, интенсивностью круговорота, минерализацией, химическим составом и др. Они зависят от соотношения зональных и азональных условий, внутреннего строения самого ландшафта, состава его компонентов, морфологии.

Растительный мир представлен в ландшафте в отличие от фации различными растительными сообществами. Например, в ландшафте таёжной зоны встречается растительность лесного, болотного, лугового, тундрового и других типов. И наоборот, одно растительное сообщество может размещаться в разных ландшафтах. Границы распространения животного населения совпадают с природными ландшафтными границами.

Различного типа, вида и разновидности почвы образуют в ландшафте сложные территориальные комбинации и зависят от его морфологического строения. Каждый ландшафт содержит закономерное территориальное сочетание в распространённости факторов и условий почвообразования, плодородия почв.

Компоненты ландшафта разделяются на три группы с учётом их функций в геосистеме. Инертные - минеральная часть и рельеф (фиксированная основа геосистемы), мобильные - воздушные и водные массы (выполняют транзитные и обменные функции), активные - биота (фактор саморегуляции, восстановления, стабилизации геосистемы). Абиогенные компоненты составляют первичный материал геосистемы. Живое вещество - важный ландшафтообразующий фактор, так как биологический круговорот преобразует атмосферу, гидросферу и литосферу. Современная воздушная оболочка, толща осадочных пород, газовый и ионный состав вод, почва формируются при участии биоты. Все большее значение приобретает техногенный фактор воздействия на биосферу. Особенно велико антропогенное воздействие непосредственно на среду обитания человека, что многократно усиливает ее изменение.

Ландшафтообразующий фактор и компонент ландшафт - разные понятия. Фактор - движущая сила какого-либо процесса или явления, обладающая энергией, определяющая его характер или отдельные его черты. Ландшафт, являющийся вещью, обладает свойствами и подвержен воздействию различных факторов, обеспечивающих дифференциацию и интеграцию, развитие, размещение и т.д. Они могут быть внешними и внутренними, активными или пассивными. Компоненты - ландшафта, являющиеся его элементами, подвергаются воздействию, претерпевают изменения, обуславливая изменение, развитие ландшафта. Ни один его компонент нельзя заменить другим, каждый из них играет определенную роль, обуславливая сложность и неповторимость ландшафта. К определяющим факторам относятся: вращение Земли, тектонические движения, неравномерный приток солнечной радиации, циркуляция атмосферы и др. Ландшафтообразующие факторы целесообразно связывать с внутренними и внешними энергетическими воздействиями, потоками вещества, процессами.

Дешифрирование АФС -это распознавание объектов на АФС. Дешифрирование бывает контурной и таксационное. Контурное дешифрирование предусматривает отграничение на снимке белой гуашью различных категорий площадей с целью их картографирования и последующего описания.

Сплошные вырубки опознают на аэрофотоснимках без особых затруднений по геометрическим контурам площадей, наличию семенников, трелевочных волоков и других признаков, характерных для лесозаготовительного процесса. Тон изображения вырубок на панхроматических аэрофотоснимках светло-серый, на спектрозональных--светлый сине-зеленый.

О составе возобновления вырубок на цветных спектрозональных аэрофотоснимках можно судить по цвету:

хвойные породы--зеленый, лиственные--оранжево-красный. Но даже и эти аэрофотоснимки не обеспечивают достоверность дешифрирования состояния возобновления на вырубках, так как в начальный период при небольшой его высоте и малой сомкнутости травостой можно принять за возобновление хвойными породами, и наоборот.

Гари на цветных спектрозональных аэрофотоснимках изображаются разным цветом -- от синеватого до оранжевого, в зависимости от характера оставшегося древостоя и травяного покрова. Границы гарей неровные, резко изорванные. Сухостой на спектрозональных аэрофотоснимках имеет преимущественно ярко-синий или зеленовато-синий цвет (надежно дешифрируется и в насаждении). На панхроматических аэрофотоснимках гари имеют светлый тон, на инфрахроматических--темновато-серый. Без особых затруднений они дешифрируются по любому типу аэрофотоснимков, но степень возобновления и его качественный состав по спектрозональным аэрофотоснимкам дешифрируются с большей достоверностью. Однако, как и на вырубках, ход естественного возобновления в начальный период на гарях камеральным дешифрированием может быть определен с грубыми ошибками.

Прогалины на цветных спектрозональных аэрофотоснимках могут иметь разный цвет, в зависимости от характера и мощности травяного покрова. Они имеют неправильную форму и по своему изображению сходны с сенокосами, особенно суходольными, расположенными вдали от берегов рек и ручьев, если на последних нет стогов сена.

Болота на черно-белых и спектрозональных аэрофотоснимках определяют без особых затруднений по характеру изображения. Низинные болота при отсутствии древесной растительности на черно-белых аэрофотоснимках изображаются однообразным темно-серым цветом без выраженного рисунка, на спектрозональных--светло-оранжевым. Древесная растительность имеет вид разбросанных по общему фону пятен, цвет которых зависит от породы. Верховые болота создают на аэрофотоснимках своеобразный рисунок, состоящий из чередования извилистых полосок светло-серого и серого тонов на панхроматических аэрофотоснимках, светло-оранжевого и светло-зеленого -- на спектрозональных. Переходные болота могут быть безлесными или покрытыми древесной растительностью. Напочвенный покров представлен преимущественно осоками и сфагнумом. Изображения сильно увлажненных переходных болот сходны с изображениями низинных болот; на них обычно заметны темные пятна, мочажины. Цвет изображения переходных болот обусловлен цветом изображения древесной растительности и напочвенного покрова. Как правило, цвет изображения переходного болота более интенсивен, чем верхового. При дешифрировании типов болот учитывают характер древесной растительности и рельеф.

Сенокосы по аэрофотоснимкам определяют по форме и тону (цвету). На спектрозональных аэрофотоснимках сенокосы при скошенной траве светло-зеленые, при наличии травы -- светло-оранжевые или салатовые.

5. Авиадесантный метод энтомологического обследования лесов

Лесопатологические экспедиции выполняют следующие виды лесопатологического обследования: наземное, авиадесантное, дешифрирование АФС с элементами наземных работ, экспертное.

Авиадесантное лесопатологическое обследование проводят в труднодоступных лесах с целью своевременного выявления очагов наиболее опасных хвое-листогрызущих вредителей выявления площадей массового усыхания леса, разработки проектов авиаборьбы, назначения надзора за вредителями (болезнями), санитарных рубок и других оздоровительных мероприятий.

6. Особенности использования АФС при устройстве и реорганизации пригородных, рекреационных лесов и лесопарков

Рекреационные леса по их народнохозяйственному значению, местоположению и выполняемым функциям подразделяются на несколько категорий. Пригородные леса, городские лесопарки, Историко-мемориальные объекты и памятники садово-паркового искусства. В отдельные категории рекреационных лесов выделяют национальные парки, лесные массивы вокруг курортов, домов отдыха, санаториев, пионерских лагерей. Эти леса предназначены для создания благоприятных условий для отдыха и выполняют, кроме того, защитные санитарно-гигиенические функции. В зависимости от хозяйственного назначения объекта устройство его включает различные задачи. Например, устройство объектов с ведением хозяйства по насаждениям может характеризоваться следующим составом полевых работ и изысканий: съемочно-геодезические работы, уточнение геодезической основы планово-картографических материалов, ландшафтная таксация, почвенно-типологическое обследование, изыскания с целью проектирования элементов благоустройства в рекреационных лесах. Хозяйство в парковых и особо ценных мемориальных объектах ведется на подеревной основе садово-парковыми приемами. Устройство этих объектов характеризуется следующим составом натурных изысканий: съемочно-геодезические работы М 1:500-1:2000, инвентаризация древесно-кустарниковой растительности, включающая описание отдельных деревьев (порода, возраст, санитарное состояние, декоративные показатели) и групп кустарников, почвенное обследование, изучение геологических и гидрологических условий, оценка хозяйственного состояния существующих на территории объекта архитектурных и инженерных сооружений, технико-экономические исследования. Наиболее распространенными в практике устройства рекреационных лесов являются плановые аэрофотосъемки . Масштаб фотографирования для объектов с ведением хозяйства по насаждениям -1:5000-1:10000, а для объектов с подеревным ведением хозяйства-1:500-1:1500. При съемке используют топографические аэрофотоаппараты с fк 200-500 мм. Для таксации и определения санитарного состояния насаждений съемку ведут в летний период на спектрозональную аэрофотопленку. При устройстве объектов, где требуется составление или значительное обновление планово-картографических материалов, аэрофотосъемку выполняют весной, до распускания листьев, или осенью, после листопада. Съемку проводят в солнечную погоду или при легкой слоистой облачности верхнего яруса на черно-белую аэрофотопленку. В этом случае перед съемкой обязательна наземная маркировка геодезических знаков, имеющихся в объекте. Целесообразна и маркировка отдельных мемориальных деревьев, если намечается их картирование. При устройстве объектов с ведением хозяйства по насаждениям основные сведения о лесном фонде дает таксация. Требуются сведения для решения вопросов архитектурно-планировочной и ландшафтной организации устраиваемого объекта, для чего устанавливают ряд дополнительных показателей, т. е. ландшафтную характеристику таксационного выдела. Ландшафтную таксацию лесных и нелесных участков выполняют при натурном осмотре с предварительно подготовленным абрисом. Обычно абрисом служит спектрозональный аэрофотоснимок М 1:5000-1:10000. Аэрофотоснимки позволяют определять и некоторые показатели непосредственно по снимкам на основе аналитического и инструментально-измерительного дешифрирования. Среднюю высоту деревьев или среднюю высоту полога древостоев определяют путем измерения разности продольных параллаксов с помощью универсального стереоприбора, интерпретоскопа или зеркально-линзового стереоскопа с параллаксометром, сомкнутость полога - с помощью точечных палеток или по протяженности проекций крон и промежутков между ними, а состав древостоев - по количеству видимых деревьев с помощью кружковых или точечных палеток. Для распознавания пород деревьев пользуются таблицами дешифровочных признаков и снимками из фототеки. Степень усыхания насаждений устанавливают на основе процентного соотношения числа деревьев, отнесенных к категории жизнеспособных, усыхающих и усохших деревьев. На спектрозональных аэрофотоснимках изображение здоровых, ослабленных, усыхающих и усохших деревьев различают по цвету. Для характеристики типов ландшафтов определяют в натуре или при стереоскопическом рассматривании сомкнутость полога насаждений, а также размещение деревьев. Основная цель ведения хозяйства в лесах рекреационного назначения - формирование жизнеустойчивых высокопродуктивных насаждений, обладающих хорошими эстетическими и декоративными качествами. Поэтому перед лесоустройством ставится задача разработки схем рационального размещения древесных пород в лесорастительных условиях, максимально отвечающих их биолого-генетическим свойствам. Почвенное обследование М 1:10000 является составной частью участкового метода устройства на почвенно-типологической основе, который предусматривает направленное проектирование всех лесохозяйственных мероприятий на целевую древесную породу. Для обследования применяют плановые спектрозональные аэрофотоснимки М 1:10000. В процессе подготовительных работ по снимкам дешифрируют границы таксационных выделов. На снимки наносят контуры изученных ранее почв, а также выходов и названий почв смежных землепользователей. Затем с учетом дешифрированных участков на снимках составляют проект заложения почвенных разрезов и прикопок. Полевое почвенное обследование выполняют с заложением разрезов и взятием образцов для химических анализов по генетическим горизонтам. После получения результатов химического анализа почв окончательно редактируют полевую почвенную карту, вычисляют площади контуров почвенных участков, составляют окончательный систематический список почв и изготавливают почвенно-типологическую карту.

В объектах с подеревным ведением хозяйства для картографирования элементов внутренней ситуации и инвентаризации древесно-кустарниковой растительности применяют аэрофотоснимки, выполненные в весенний или осенний период, когда листопадные породы находятся в безлиственном состоянии. В зависимости от уровня подготовки исполнителей и сложности объекта работ намечают предварительное камеральное дешифрирование рабочих аэрофотоснимков или же весь объем работ выполняют в полевой период. Если проводится камеральное дешифрирование, то дешифровщики должны располагать фототекой типичных изображений дешифрируемых элементов внутренней ситуации и пород деревьев, а также пройти соответствующую тренировку. Полевое дешифрирование проводят непосредственно при натурном обследовании объекта. Спектрозональные снимки М 1:500-1:1000 могут быть использованы для ландшафтно-исторического анализа мемориальных объектов и оценки планировочной и композиционно-пространственной структуры парковой территории. Классификация ландшафтов основана на характере размещения деревьев и определения сомкнутости древесного полога.

Значение сомкнутости полога можно определить двумя автоматизированным способом на экране компьютера двумя способами:

а) измерением ширины крон и просветов между ними на прямых взаимно перпендикулярных линиях;

б) измерением площадей, занятых проекциями крон деревьев.

В результате составляют схему распределения территории объекта на закрытые, полуоткрытые и открытые ландшафты. Материалы спектрозональных крупномасштабных аэрофотосъемок, выполненных в летний период М 1:500-1:1000, могут быть использованы для определения жизнеустойчивости деревьев. К основным признакам дешифрирования ослабленных и сильноослабленных деревьев относятся: наличие в кроне сухих ветвей, нарушенность формы кроны, изменение густоты кроны, изменение цвета и цветовой структуры кроны. Крупномасштабные аэрофотоснимки используют для составления планово-картографической документации. Наиболее доступный и дешевый в изготовлении вид топоосновы - это фотосхема. Фотосхему равнинной местности можно рассматривать как приближенный фотоплан. Точность фотосхемы существенно зависит от углов наклона аэрофотоснимков, колебаний высоты полета, погрешностей монтажа аэроснимков. Фотосхемы, составленные из контактных снимков, используют для иллюстративных целей. Более точной считается уточненная фотосхема, составленная из аэрофотоснимков, полученных с применением гиростабилизирующей установки и приведенных к заданному масштабу. Уточненные фотосхемы можно использовать как для проектирования, так и для наглядного оформления проектных решений. Фотоплан - основной измерительный фотограмметрический материал. Учитывая, однако, довольно значительную стоимость составления фотопланов, их использовали как топографическую основу при проектировании новых лесопарков или при разработке проектов реставрации особо ценных мемориальных объектов. В большинстве случаев на объекты рекреационного устройства имеется планово-картографическая документация прошлых лет. В этом случае в задачу устройства входит только внесение текущих изменений в плановые материалы. Дополнительно могут быть составлены иллюстративные фотосхемы в разных масштабах. Однако внедрение в практику устройства рекреационных лесов, как и лесоустройства, современных ГИС-технологий позволяет автоматизировать весь процесс работы с аэрофотоснимками и составления самых разнообразных планово-картографических материалов, всесторонне характеризующих объект устройства, в том числе и фотосхем и фотопланов. Использование крупномасштабных аэрофотоснимков при устройстве объектов рекреационного значения существенно повышает уровень выполняемых работ, расширяет круг решаемых задач. Немаловажное значение имеют наглядность и иллюстративные качества предоставляемого заказчику материала. В этом отношении иллюстративные фотосхемы, изготавливаемые из цветных или спектрозональных аэрофотоснимков, удовлетворяют самым высоким требованиям заказчика. Перспективными при устройстве рекреационных лесов, в том числе парков следует считать и космические снимки сверхвысокого пространственного разрешения.

Размещено на Allbest.ru