НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОЙ ТАКСАЦИИ ЛЕСОВ "ОТ СЪЕМКИ - К ПРОЕКТУ"
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
ТЕХНОЛОГИИ
НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОЙ ТАКСАЦИИ
ЛЕСОВ «ОТ СЪЕМКИ — К ПРОЕКТУ»*
В.И. Архипов («Рослесинфорг»)
В 1976 г. окончил лесохозяйственный факультет СанктПетербургской лесотехнической академии
им. С.М. Кирова (в настоящее время — СанктПетербургский государственный лесотехнический
университет им. С.М. Кирова) по специальности «лесное хозяйство». После окончания академии работал
на СевероЗападном лесоустроительном предприятии. С 2011 г. по настоящее время — директор
Департамента науки и инноваций ФГУП «Рослесинфорг». Кандидат сельскохозяйственных наук.
В.И. Березин (Филиал ФГУП «Рослесинфорг» — «Севзаплеспроект», СанктПетербург)
В 1970 г. окончил лесохозяйственный факультет СанктПетербургской лесотехнической академии
им. С.М. Кирова по специальности «лесное хозяйство». После окончания академии работал на Северо
Западном лесоустроительном предприятии. С 2011 г. по настоящее время — заместитель начальника
отдела развития новых технологий филиала ФГУП «Рослесинфорг» — «Севзаплеспроект». Кандидат
сельскохозяйственных наук.
Д.М. Черниховский («Рослесинфорг»)
В 1996 г. окончил лесохозяйственный факультет СанктПетербургской лесотехнической академии
им. С.М. Кирова по специальности «лесное и садовопарковое хозяйство». После окончания института
работал на СевероЗападном лесоустроительном предприятии. С 2012 г. по настоящее время — ведущий
инженер Департамента науки и инноваций ФГУП «Рослесинфорг». С 1997 г. работает на кафедре лесной
таксации, лесоустройства и геоинформационных систем СанктПетербургского государственного
лесотехнического университета им. С.М. Кирова, в настоящее время — доцент. Кандидат
сельскохозяйственных наук.
В Российской Федерации с нения, что воздушная фотото ризуется многолетним застоем.
ее огромными лесными терри пография окажет немаловаж Технологии и инструменты для
ториями и слаборазвитой лес ную услугу и в таксационном лесотаксационного дешифри
ной инфраструктурой неизбеж деле…При необозримых прост рования не менялись с 1980
но дальнейшее развитие и до ранствах на миллионы квадрат х гг. Возможности материалов
минирование относительно де ных верст, занимаемых нашею цифровых аэрофотосъемок
шевых дистанционных методов Сибирскою тайгою, никакая для лесоучетных работ мало
лесоучетных работ. В отноше инспекция — ни проездами, ни изучены.
нии приоритетности дистан осмотрами — не может дать о Современные подходы к об
ционных методов перед назем ее истинном состоянии верных работке и применению данных
ными при изучении российских заключений, основанных на дистанционного зондирования
лесов никогда не потеряет сво фактических данных в соответ Земли (ДЗЗ), включая автомати
его значения замечательная ци ствующих широких размерах ческое дешифрирование и мо
тата из классического труда собранных» [1, с. 34]. делирование рельефа, до сих
Р.Ю. Тиле «Фототопография в Но по ряду причин примене пор не используются при лесо
современном развитии» ние дистанционных методов в учетных работах в РФ. В смеж
(1909 г.): «…вне всякого сом лесном хозяйстве РФ характе ных отраслях, таких как геоде
* Исследование проведено в рамках научноинновационного проекта ФГУП «Рослесинфорг» «Подготовка описания
технологического цикла «От съемки — к проекту» на основе использования фотограмметрического комплекса VisionMap A3,
модуля по стереоскопическому дешифрированию ЦФС PHOTOMOD и ПК «ЕСАУЛ». Опытная апробация технологического цикла
«От съемки — к проекту» на примере одного участкового лесничества» (рук. Д.М. Черниховский).
17
ТЕХНОЛОГИИ зия, кадастр, маркшейдерия, шифрирования данных ДЗЗ от разрешением 0,50 м в целях вы экология, отмечается достаточ ражен в ряде публикаций полнения работ по государ но успешное их применение. [2–5]. Положительные резуль ственной инвентаризации ле Ключевой причиной отсутствия таты экспериментальных работ сов на труднодоступных терри производственных технологий по измерительному и аналити ториях [6]. автоматической обработки дан ческому дешифрированию ле ФГУП «Рослесинфорг» был ных ДЗЗ является невозмож сов в стереорежиме на основе приобретен аэросъемочный ность получения с их помощью фотограмметрического прог фотограмметрический комп стандартных выходных матери раммного обеспечения были лекс (АФК) VisionMap A3 алов повыдельной лесной так получены специалистами из (VisionMap, Израиль), позволя сации (таксационных описаний, России, Хорватии, Белоруссии, ющий выполнять высокопроиз ведомостей, лесных карт). Поэ Швеции. водительную аэрофотосъемку с тому при таксации лесов до сих Авторами статьи предложен пространственным разрешени пор используется исключитель алгоритм использования циф ем на местности 2 см (с высоты но визуальное (ручное) дешиф ровой фотограмметрической съемки 800 м), 2,5 см (1000 м) и рирование. системы (ЦФС) PHOTOMOD («Ра 25 см (10 000 м). Техникоэко Опыт использования цифро курс») для стереодешифриро номические особенности при вых фотограмметрических сис вания материалов стереосъем менения данного комплекса тем для выполнения задач лес ки с космического аппарата детально отражены в ряде пуб ного стереоскопического де GeoEye1 с пространственным ликаций [7–10]. Но возмож Рис. 1 Этапы лесотаксационных работ по технологии «От съемки — к проекту» 18
ТЕХНОЛОГИИ
полнялось одновременно с ана
литическим дешифрированием.
Критериями разграничения вы
делов служили различия по
составу, высоте, форме и раз
мерам крон, сомкнутости поло
га, условиям местопроизраста
ния и другим особенностям на
саждений. Эти особенности при
дешифрировании анализиро
вались и оценивались глазо
мерно (при контурном дешиф
рировании) сначала в обоб
щенной, а затем — в детальной
форме и являлись основанием
для проведения границ выде
лов. Затем, на стадии аналити
ческого и измерительного де
шифрирования перечисленные
различия уточнялись и фикси
ровались при записи таксаци
Рис. 2 онных характеристик выделов в
Образец заполненной карточки таксации карточках таксации.
Визуальное стереоскопи
ности и перспективы его при В целом, алгоритм, приве ческое дешифрирование ле
менения для решения лесо денный на рис. 1, не противо сов — сложный процесс, тре
учетных задач, особенно в час речит традиционному порядку бующий, помимо наличия ма
ти тематического лесного де камеральных работ на основе и териалов дистанционного зон
шифрирования, до недавнего с использованием методов ле дирования и средств их обра
времени оставались неясными. сотаксационного дешифриро ботки, привлечения квалифи
Актуальной задачей являлось вания 1980х гг. Отличия носят цированных специалистов —
интегрирование ряда програм технологический характер и дешифровщиков. Результата
мноаппаратных средств в еди связаны, в первую очередь, с ми работ по стереодешифри
ную технологию, ее опытно применением новых для отече рованию являлись векторный
производственная проверка на ственного лесоустройства ма слой с границами выделов и
реальном объекте и оценка териалов цифровой аэрофо набор заполненных карточек
трудозатрат. тосъемки и современного прог таксации каждого выдела
Авторами была разработана раммноаппаратного обеспече (рис. 2). Форма карточки так
технологическая схема такса ния для стереодешифрирова сации утверждена лесоустрои
ции лесов дешифровочным ния. тельной инструкцией (Приказ
способом с элементами инте Для камерального стерео Рослесхоза № 516 от 12 декаб
рактивного дешифрирования скопического дешифрирования ря 2011 «Об утверждении Ле
на основе АФК VisionMap A3, были оборудованы автоматизи соустроительной инструк
ЦФС PHOTOMOD, программного рованные рабочие места, в сос ции»). В зависимости от осо
комплекса «ЕСАУЛ» и аппарат тав которых вошли рабочие бенностей анализируемых вы
ных средств для стереодешиф станции (процессор IntelCore делов карточка таксации мо
рирования. Предложенная i7, оперативная память 4 Гбайт, жет содержать десятки раз
технология получила название видеокарта nVidiaQuadroFX личных характеристик, для оп
«От съемки — к проекту» 4800, жесткий диск объемом ределения которых необходи
(рис. 1). 2 Тбайт), зеркальные мониторы мо использовать совокупность
Для апробации технологии Planar StereoMirror SD2220W и нормативносправочной ин
по каждому из этапов были раз высокочастотные мониторы формации и знаний из ряда
работаны методики проведения Samsung SyncMaster SA750 со лесохозяйственных дисциплин
работ, выбрана модельная тер стереоочками. Контурное де (дендрологии, почвоведения,
ритория и выполнена опытно шифрирование — установле лесоводства, ботаники, гидро
производственная проверка ние границ лесотаксационных лесомелиорации и пр.). Боль
всего технологического цикла. выделов в стереорежиме — вы шой и разнообразный состав
19ТЕХНОЛОГИИ
Таксационные показатели и признаки их дешифрирования Таблица 1
Таксационные показатели Класс признаков дешифрирования
Категория земель Фотометрические и морфологические
Преобладающая порода Фотометрические, морфологические и ландшафтные
Состав насаждений Фотометрические, морфологические и ландшафтные
Возраст (класс или группа) Морфологические и фотометрические
Тип лесорастительных условий Ландшафтные, фотометрические и морфологические
Класс бонитета Взаимосвязи с другими показателями
Средняя высота (яруса, элемента леса) Измерительные методы, глазомерная оценка, взаимосвязи
с другими показателями
Средний диаметр элементов леса Взаимосвязи с другими показателями
Сомкнутость полога Измерительные методы, глазомерная оценка
Диаметр проекции крон Измерительные методы, глазомерная оценка
Количество проекций крон Измерительные методы
Относительная полнота Взаимосвязи с сомкнутостью, глазомерная оценка
Запас на 1 га Взаимосвязи с другими показателями
таксационных показателей, рана в северозападной части свежий, возраст 110 лет, сред
сложный порядок их опреде Ленинградской области на Ка няя высота яруса 26 м, относи
ления и заполнения в карточ рельском перешейке, на тер тельная полнота 0,7, запас
ке таксации — главное пре ритории Джатиевского участ 350 м3/ га) и рис. 4 (состав
пятствие для внедрения авто кового лесничества Приозер 6ОС3Е1С, класс бонитета 1, тип
матических методов лесного ского лесничества. Она вклю леса — осинник — кисличник,
дешифрирования. чала 12 лесотаксационных возраст 70 лет, средняя высота
При заполнении карточек кварталов общей площадью яруса 25 м, относительная пол
таксации в процессе дешифри 1040 га. нота 0,7, запас 280 м3/га).
рования использовалась сово Примеры ортофотопланов После завершения работ по
купность признаков дешифри
модельной территории, полу камеральному дешифрирова
рования (табл. 1). Для изуче
ченные по результатам аэросъ нию выполнялась проверка по
ния признаков дешифрирова
емки крупноформатной цифро лученных результатов по следу
ния и отработки приемов их
практического применения в вой камерой VisionMap A3 CIR, ющему алгоритму:
процессе таксации лесов де показаны на рис. 3 (состав — выбор выделов для про
шифровочным способом де 9Е1Б+С, класс бонитета 2, тип верки (контроля) с составлени
шифровщики проходили обяза леса — ельник — черничник ем схемы их размещения;
тельную тренировку на терри
тории объекта работ.
Ключевыми этапами работ,
определяющими качество ито
говых материалов таксации ле
сов, являются:
— специальная базовая под
готовка исполнителей;
— таксационнодешифро
вочная тренировка исполните
лей на территории объекта ра
бот.
В 2013 г. на модельной тер
ритории были выполнены ра
боты по апробации технологии Рис. 3
«От съемки — к проекту». Мо Ортофотоплан квартала № 123 (выдел № 5) в масштабе 1:5000 (слева) и
1:1000 (справа)
дельная территория была выб
20ТЕХНОЛОГИИ
ным способом не превысили
значений допустимых величин,
установленных для наземного
глазомерного способа такса
ции.
Проведенные исследования
на модельной территории пока
зали, что разработанная техно
логия таксации лесов дешиф
ровочным способом «От съемки
— к проекту» с методиками ра
бот по отдельным этапам позво
ляет получить полный комплект
выходных документов по такса
Рис. 4 ции лесов в соответствии с тре
Ортофотоплан квартала № 152 (выдел № 57) в масштабе 1:5000 (слева) и бованиями лесоустроительной
1:1000 (справа) инструкции.
Следует отметить следующие
— выполнение уточненной ву, возрасту, средним высотам новые возможности, предо
выборочноперечислительной и диаметрам элементов леса, ставляемые за счет применения
или выборочноизмерительной классам бонитета, полноте и за данной технологии:
таксации выделов контрольной пасу древесины. — работа с высокоинформа
выборки специалистами, не Результаты сравнения де тивными материалами аэро
участвующими в дешифрирова шифровочной и наземной вы съемки в виде ортофотоплана с
нии (точность определения за борочной перечислительной пространственным разрешени
паса не ниже 10%); таксации приведены в табл. 2. ем до 15 см на местности и ори
— сравнение полученных Они показали, что системати ентированных наборов стерео
результатов с данными такса ческие (S) и случайные (σ) пар;
ции дешифровочным способом ошибки определения основ — совмещения контурного
по основным таксационным по ных таксационных показате дешифрирования с созданием
казателям — породному соста лей древостоев дешифровоч векторного слоя с адресными
Результаты сравнения дешифровочной и наземной выборочной перечислительной
таксации
Таблица 2
Ошибки дешифровочной таксации для основного элемента леса
Возраст, лет Состав, единица Высота, % Диаметр, % Полнота, единица Запас на 1 га, %
состава полноты
S σ S σ S σ S σ S σ S σ
Сосновые насаждения (16 выделов)
1й исполнитель
4 7,6 0,6 1,0 –9,2 6,8 –18,7 9,8 –0,03 0,08 –7,7 19,7
2й исполнитель
13 9,8 0,1 0,8 –1,4 5,8 –9,3 8,3 –0,07 0,08 –9,5 4,0
Еловые насаждения (15 выделов)
1й исполнитель
–15 13,9 –0,7 1,5 –5,0 9,4 –13,1 13,2 –0,03 0,1 –8,7 15,2
2й исполнитель
–2 14,0 –1,0 1,0 0,2 11,5 –0,1 18,0 –0,02 0,1 –4,6 18,6
Примечание. Перечислительная таксация — метод таксации, при котором проводится сплошной перечет диаметров де
ревьев по элементам леса, по ступеням толщины и категориям технической годности с замером высот. Перечислительный
метод позволяет получить наиболее точные результаты таксации лесов, поэтому в данной работе он использовался для оп
ределения «истинных» таксационных показателей.
21ТЕХНОЛОГИИ
атрибутами, что ранее выполня шифровщиков высокого про Information Sciences, Volume XXXIX
лось раздельно; фессионального уровня на базе B8, 2012 XXII ISPRS Congress, 25
— выполнение работ по ви специализированных много August — 01 September 2012,
Melbourne, Australia.
зуальному (ручному) лесному функциональных учебномето
4. Толкач И.В., Бахур О.С. Изме
стереодешифрированию на дических центров. рение основных таксационноде
современном техническом По программе, составленной шифровочных показателей древос
уровне с применением интер в рамках разработки инноваци тоя с использованием цифровой
активных методов анализа онной технологии «От съемки фотограмметрической станции
признаков дешифрирования и — к проекту», в мае 2014 г. на (ЦФС) PHOTOMOD Lite 5.0 / Труды
процесса таксационного де базе филиала ФГУП «Рослесин БГТУ. Лесное хозяйство. — 2012.
шифрирования; форг» — «Севзаплеспроект» в — № 1. — С. 66–68.
— интеграции результатов 5. Трейфельд Р.Ф., Филип
течение двух недель прошли
пов Ю.В. Внедрение цифровых фо
стереодешифрирования в гео совместное обучение приемам тограмметрических систем в лесоу
информационные базы данных и методам лесного стереоско стройство // Геопрофи. — 2004. —
лесоустройства; пического дешифрирования № 2. — С. 38–41.
— высокая сезонная произ цифровых изображений с полу 6. Черниховский Д.М., Бере
водительность и приемлемая чением повыдельной таксаци зин В.И. Опыт лесного стереоде
точность. онной характеристики лесов шифрирования с применением спе
Вместе с тем, результаты работники «Севзаплеспроект» циального программноаппаратного
опытнопроизводственной про и «Дальлеспроект» (Хаба обеспечения и ГИСтехнологий для
целей выполнения работ по государ
верки однозначно указывают, ровск).
ственной инвентаризации лесов в
что важнейшим звеном всей Разработанная в ФГУП «Рос объектах с наличием труднодоступ
технологической цепочки, на лесинфорг» технология такса ных территорий / Экономическое
которое необходимо обратить ции лесов дешифровочным развитие Сибири и Дальнего Восто
особое внимание при произ способом «От съемки — к про ка. Экономика природопользования,
водственном внедрении и кото екту» может быть вполне кон землеустройство, лесоустройство,
рое определяет качество лесо курентоспособной на рынке ле управление недвижимостью: Сб. ма
таксационных работ, является соучетных работ как в странах териалов IX Междунар. науч. конгр.
полевая таксационнодешиф «Интерэкспо ГеоСибирь», т. 4. —
СНГ, так и в государствах Юго
Новосибирск: СГГА, 2013.
ровочная тренировка исполни Восточной Азии, Южной и Се 7. Райзман Ю.Г., Гозес A. A3 EDGE
телей на объекте работ, вклю верной Америки, на территории — новая аэросъемочная камера
чающая полевой и камераль которых располагаются значи компании VisionMap // Геопрофи.
ный анализ признаков дешиф тельные лесные массивы. — 2014. — № 1. — С. 41–44.
рирования, изучение характер Список литературы 8. Райзман Ю.Г. Планирование
ных особенностей изображе аэросъемки в эпоху цифровых ка
1. Тиле Р.Ю. Фототопография в мер или от поперечного перекры
ния полога лесных насаждений
современном развитии. Т.III. Воз тия к уклону зданий // Геопрофи.
на материалах аэрофотосъемки, душная фототопографическая — 2012. — № 2. — С. 17–20.
изучение и установление взаи съемка. — СПб.: Изде Риккера, 9. Печатников М.Я., Райз
мосвязей между таксационны 1909. — 262 с. ман Ю.Г. Аэросъемка с АФК
ми и дешифровочными показа 2. Balenovic I., Seletkpvic A., VisionMap А3 // Геопрофи. — 2009.
телями лесных насаждений, вы Pernar R., Marjanovic H., Vuletic D., — № 1. — С. 44–47.
полнение лесоизмерительных Benko M. Comparison of Classical 10. Печатников М.Я., Райз
работ на объектах обучающей Terrestrial and Photogrammetric ман Ю.Г. Общее назначение и тех
Method in Creating Management нические характеристики АФК
выборки (таксационнодешиф
Division / Proceedings of 45th VisionMap А3 // Геопрофи. — 2008.
ровочных пробных площадях, International Symposium on Forestry
выделах с выборочной измери — № 3. — С. 28–31.
Mechanization «Forest Engineering:
тельноперечислительной так Concern, Knowledge and
сацией, выделах маршрутного Accountability in Today's RESUME
A technological scheme of for
тренировочного таксационно Environment», 8–12 October 2012,
Dubrovnik (Cavtat), Croatia. est inventory is given together
дешифровочного хода). with the elements of interactive
Необходимым условием эф 3. Bohlin J., Wallerman J.,
Ollson H., Fransson J.E.S. Species interpretation based on the aerial
фективного производственного survey photogrammetric complex
specific forest variable estimation
внедрения технологии такса VisionMap A3, DPW PHOTOMOD, PC
using nonparametric modeling of
ции лесов дешифровочным multispectral photogrammetric
«ESAUL» and the hardware sys
способом «От съемки — к про tems for stereo interpretation.
point cloud data / International
екту» является создание цело The scheme is called «From survey
Archives of the Photogrammetry,
to the project».
стной системы подготовки де Remote Sensing and Spatial
22Вы также можете почитать
