Мониторинг лесных массивов по данным дистанциионного зондирования
Осуществление мониторинга лесов требует привлечения широкого спектра средств получения информации, важное место отводится космическим системам дистанционного зондирования. Количественные и качественные характеристики лесов непрерывно изменяются в процессе естественного развития биогеоценозов и под воздействием различных антропогенных и природных факторов: его состав меняется, границы мигрируют.
Особую опасность представляет деградация лесов в качественном отношении, поскольку на участках гарей, образовавшихся в результате пожаров и впоследствии очищенных от горелого леса, во многих случаях возникают малоценные пустыни или прогалины. Эта проблема является наиболее актуальной для Алтайского края, так как здесь леса играют ведущую роль в защите территории от пыльных бурь, замедляют процессы эрозии и дефляции. Кроме того, ленточные боры, протянувшиеся через всю территорию Алтайского края в северо-восточном направлении, являются реликтовыми, так как они произрастают на песчаных отложениях древней долины стока, где процессы опустынивания и господствующие ветры привели к образованию эоловых форм рельефа (дюн), которые очень хорошо дешифрируются внутри лесных массивов на космических изображениях благодаря характерной волнистой структуре и серповидной форме. Исследование заключается в оценке возможности выявления и картографической регистрации последствий крупных лесных пожаров с вычислением их параметров по материалам дистанционного зондирования. Решение этой проблемы другими средствами (наземными и аэровизуальным) связано со значительными затратами на получение необходимых данных. Космическая информация дает возможность оперативно решать экологические и природоохранные задачи.Отличительной особенностью изложенной в данном исследовании методики регистрации площадей крупных лесных гарей является максимальная автоматизация обработки информации, в основу которой положена цифровая обработка полутоновых и контурных изображений с использованием картографической и тематической информации, позволяющей выполнить геометрическую коррекцию возникающих из-за нелинейности развертки искажений выделенных контуров гарей и определить их площадь.
на сухих почвах легкого механического состава с относительно близким залеганием грунтовых вод (на рис. 8.46 -- область 1).
Рис. 8.46. Космический снимок территории Алтая, «Салют-1»
Древостой из сосны высотой от 17 до 21 м, имеющий разные возрастные характеристики, образует единственный сомкнутый ярус, подлесок не выражен. Разреженный травяной покров слагается несколькими видами степных и лугово-степных растений, хорошо развит лишайниковый ярус. Помимо ленточных боров на территории степных равнин встречаются колочные и байрачные березовые леса, небольшие по площади, приуроченные к западинам и крутым склонам балок северо-восточной экспозиции. На северо-востоке исследуемой территории в районе г. Барнаула появляются смешанные леса, сочетающие в себе поросли сосны и березы (2). В низкогорных районах распространены сосновые, березово-осиновые, пихтово-осиновые (3), в горных -- пихтовые и кедровые леса (4). Большое влияние на изменение породного состава и типов леса в пределах горных лесов оказывает экспозиция склонов. Типы леса хорошо различаются на космических снимках, так как изменение лесорастительных условий проявляется в целом комплексе природных компонентов, включающем рельеф, условия грунтового увлажнения, почвы, травянистый покров. Об этом свидетельствует пример хорошего разделения на космических снимках («Салют- 1», 1971 г.), представленных на рис. 8.46-8.47, сухих сосновых лесов с лишайниковым покровом или остепненным разреженным травостоем на повышенных участках среди ложбин древнего стока (4) и влажных березовых травяных и березово-осиновых, часто заболоченных, занимающих понижения рельефа (3).
Рис. 8.47. Космический снимок лесного массива Алтая
Достоверность выделения различных пород в ленточных борах подтверждается результатами дешифрирования спектрозонального изображения (рис.
8.48).
Рис. 8.48. Спектрозональное изображение ленточного бора.
ИСЗ «Ресурс-Ф1М», 1984 г.
Редколесья на космических снимках опознаются как осветленные пятна плавных очертаний среди массивов ленточных боров (2). В ложбинах древнего стока такие пятна, как правило, приурочены к повышенным местам, на которых произрастают сухие низкобонитетные сосняки относительно малой полноты. Для гарей (1), образовавшихся в результате лесных пожаров в период с 1930 по 1971 г. и отображающихся на космическом снимке и радиолокационном изображении (синтез Chv, Lhh, Lhv), характерны вытянутость в направлении господствующих ветров с юго-запада на северо-восток, плавная неизвилистая, но нечеткая, слегка смазанная линия границ (рис. 8.49, 8.50).
Рис. 8.49. Космический снимок лесного массива с гарями (1)
Рис.8.50. Радиолокационное изображение лесного массива с гарями (1)
Обработка изображений проводилась методом эквализации гис
тограмм, контрастирования. Границы выделов отделялись методом
экведенсит. Сравнительный анализ космического снимка и спектрозо
нального изображения показал, что на повышенных участках после
повреждения древостоя в результате пожаров лесовозобновление со-
сны затруднено. Современные гари пожаров 1997 г. выделялись на синтезированных сканерных изображениях МСУ-Э, МСУ-СК (системы «Ресурс» и «Мир-Природа») и AVHRR NOAA. На рис. 8.51 приведен пример дешифрирования гарей в Сузунском и Ларичихинском лесхозах по данным МСУ-СК от 22.05.98 г.
Рис. 8.51. Дешифрирование гарей в Сузунском и Ларичихинском лесхозах. ИСЗ «Ресурс», МСУ-СК, 22.05.98 г.
Вырубки лесных массивов на космических снимках изображаются, как правило, в виде прямоугольников и хорошо распознаются. Пример дешифрирования вырубок в приобском бору по материалам «Ресурс-Ф1М» и SIR-C\L-SAR (1, 2, система «SPACE SHUTTLE», синтез Lhv,Chv, Ltp) приведен на рис. 8.52, 8.53. В период, прошедший между съемками, произошло зарастание вырубок деревьями лиственных пород (как правило, береза и осина), которые хорошо распознаются на радиолокационном изображении (на рис. 8.52 лиственным породам соответствует зеленый цвет, хвойным — розовый).
Между Барнаульской лентой бора и р. Алей, западнее г. Рубцовска по материалам дистанционного зондирования дешифрируется обширная область сплошной вырубки лесного массива «Склюихинский борок», который имел протяженность около 30 км. Лес был полностью сведен в период расцвета горного производства на Алтае.
Рис. 8.52. Пример дешифрирования вырубок в приобском бору (по материалам «Ресурс-Ф1М» и SIR-C\L-SAR)
РЕСУРС-Ф1М, 1935 г.
3IF.-CVL-SAR, 7.10.94
Рис. 8.53. Пример дешифрирования вырубок в приобском бору (по материалам «Ресурс-Ф1М» и системы «SPACE SHUTTLE»)
В настоящее время эта территория представляет собой волнистую песчаную поверхность, на которой произрастает кустарниковая
растительность. Подобные области на территории Алтайского края находятся также в бывших Андроновской (район с. Баево) и Чупин- ской (район с. Усть-Порозиха) лентах бора. В Чупинской ленте в настоящее время идет восстановление леса. На рис. 8.54 изображен Склюихинский борок по данным сканера МСУ-Э (система «Космос»,
синтез 3 каналов), радиолокатора с синтезированной апертурой «Алмаз» (S-диапазон, HH-поляризация) и сканера МСУ-СК («МирПрирода», синтез 3 каналов).
Рис. 8.54. Склюихинский борок
"АЛМАЗ", 26.10 Pl
В лесоустройстве территории Алтайского края большое значение имеют защитные лесополосы, которые препятствуют распространению пылевых бурь, замедляют процессы эрозии и дефляции почв. Все лесополосы имеют искусственное происхождение. Самая крупная из них, шириной около 825 м и посаженная в начале 50-х гг., протянувшаяся через весь Алтай от р. Чарыш до Омской области, представлена на изображении МСУ-Э «Ресурс» от 01.08.98 г. (рис. 8.55).
Рис. 8.55. Самая крупная защитная лесополоса Алтайского края
8.4.