Таксация леса с помощью аэрофотоснимков

Категория:
Лесоустройство


Таксация леса с помощью аэрофотоснимков

В лесном хозяйстве СССР широко применяется аэрофотосъемка с последующим дешифрированием аэрофотоснимков и глазомерная таксация леса с воздуха. Комплекс вопросов, характеризующий технологический процесс аэрофотосъемки, дешифрирование аэрофотоснимков, организацию аэротаксационных работ и т.д., детально рассматривается в специальном курсе “Лесная авиация и аэрофотосъемка”.

Лес фотографируют с самолета специальными аэрофотоаппаратами, которые фиксируют его изображение на ленте аэрофотопленки, вмещающей до 180 снимков. Проявляя пленку в химических реактивах, получают негативы, на каждом из которых ставят порядковый номер снимка и шифр, установленный для данного маршрута полета.

С негатива снимают на фотографическую бумагу копии — контактные отпечатки. Они являются основными аэросъемочными документами, используемыми при последующей наземной таксации леса.

По изображениям на контактных отпечатках устанавливают зону продольного и поперечного перекрытия снимков и накладывают один снимок на другой так, чтобы совпали перекрытые общие места. Последовательное наложение снимков, дающее изображение значительной территории, называется накидным монтажом.

Монтаж делают на больших фанерных листах, укрепляя кнопками снимки нескольких смежных маршрутов. На накидной монтаж, используя имеющиеся карты, наносят границы таксируемых лесных массивов и положение рамок трапеций международного разграфления. Затем фотографируют с соответствующим уменьшением изображения. Полученные фотоснимки называют репродукцией накидного монтажа. Они широко используются при последующих наземных таксационных работах.

Если в таксируемом лесном массиве отсутствует квартальная сеть, проект ее сначала следует нанести на репродукцию накидного монтажа. Применительно к этому проекту в последующем надо прокладывать просеки в натуре и уточненное положение отдельных просек наносить на контактные снимки.

Таким способом можно создать изображение всего лесного массива, состоящего из отдельных соприкасающихся друг с другом частей снимков. Перекрываемые края этих снимков обрезают. Оставшиеся части снимков вынимают и последовательно наклеивают на лист фанеры. Наклеенный монтаж из обрезанных снимков называется фотосхемой.

Контактные отпечатки, используемые для составления фотосхем, имеют различные масштабы. Объясняется это тем, что в процессе фотографирования самолет не сохраняет постоянной высоты полета и меняет угловое направление, отсюда плоскость снимка не всегда параллельна земной поверхности, и одному и тому же расстоянию на аэрофотоснимке могут соответствовать разные расстояния на сфотографированной местности. Фотосхема, таким образом, является промежуточной продукцией аэрофотосъемки и используется для проведения некоторых предварительных работ.

Для составления точного плана местности контактные отпечатки трансформируют, т. е. приводят к одной высоте полета и горизонтальному положению плоскости снимка. При трансформировании определяют координаты четырех опорных точек, расположенных на аэрофотоснимке не на одной прямой. Для этого используют проекционные приборы, называемые трансформаторами.

Монтажом смежных трансформированных снимков, выполненным с совмещением опорных геодезических точек, получают уже не фотосхему, а фотоплан, изготовленный в заданном масштабе.

Сравнив фотоплан с контактными отпечатками, на него переносят зарисовки рельефа и результаты дешифрирования. Таким образом получают полный топографический план в горизонталях. Этот план снова фотографируют. На полученных копиях обводят тушью лишь интересующие элементы, а все остальные детали смывают химическим составом. В результате получают план, мало отличающийся от обычного топографического.

При лесной аэрофотосъемке, которая является вспомогательным средством для таксации леса, обычно ограничиваются составлением накидного монтажа, фотосхем и использованием аэрофотоснимков (при разграничении территории на отдельные участки). Чтобы составить фотоплан, необходимо провести трудоемкие камеральные работы, используя сложные оптические приборы.

При полевых работах таксатор прежде всего делает накидной монтаж для выделенной ему части лесного массива, затем приступает к ориентированию аэрофотоснимков на местности. Сложность выполнения этой операции зависит от наличия в данном массиве квартальных просек и их состояния. Если лесной массив поделен на кварталы и просеки находятся в хорошем состоянии, ориентировать аэрофотоснимки на местности нетрудно. В этом случае расположение на них селений, рек, дорог, квартальных и граничных просек и резко обозначенных контуров внутриквартальных участков сличают с местонахождением этих же ориентиров на старых планах лесхозов и опознают на аэрофотоснимках отдельные кварталы. Обнаруженные на снимках просеки прочерчивают тушью пунктиром так, чтобы не закрыть изображения просек и иметь возможность проверять правильность их нанесения.

В середине каждого опознанного на аэрофотоснимке квартала тушью надписывают его номер. Если часть просек не видна, то после отметки и опознавания видимых просек остальные наносят путем откладывания соответствующих расстояний по масштабу.

Масштаб аэрофотоснимка можно определить по расстоянию между видимыми на нем просеками или другими опознанными ориентирами, положение которых на местности отмечено на плане. Если плановых материалов нет, масштаб аэрофотоснимков принимается равным тому, в котором производилось фотографирование. Когда имеется план заснятой площади, но квартальная сеть не видна, часть квартальных и граничных просек следует наносить камеральным путем и затем проверить в натуре правильность их нанесения.

Работу организуют следующим образом. На накидном монтаже аэрофотоснимков находят селение, кордон лесника или иной жилой пункт. Далее по ориентирам, хорошо заметным на аэрофотоснимках, и по расположению их на плане определяют приблизительное положение ближайших квартальных просек и кварталов. В качестве ориентиров используют селения, дороги, характерные изгибы рек, границы земельных участков, резко отличающиеся от остальной заснятой на аэрофотоснимках территории. Положение квартальных просек отмечают на снимках мягким карандашом или рейсфедером, наполненным зубной пастой.

Рис. 1. Схема установления местонахождения просеки на аэрофотоснимке

Если хорошо заметных ориентиров недостаточно, сначала наносят четко определившиеся на аэрофотоснимках кварталы, затем соответственно положению этих кварталов и масштабу аэрофотоснимков отмечают невидимые квартальные и граничные просеки.

При достаточном количестве хорошо заметных ориентиров, по которым можно проверить, правильно ли указаны квартальные просеки, эти просеки необходимо нанести по всей части массива, закрепленной за таксатором. При недостатке же ориентиров этого делать не следует, так как ошибки в положении просек по мере удаления от опознанного ориентира могут настолько возрасти, что отмеченные на аэрофотоснимке просеки не будут даже примерно совпадать с действительными. Чтобы избежать этого, просеки следует наносить на аэрофотоснимки по частям, по мере продвижения в глубь лесного массива и уточнения при наземных работах положения ранее отмеченных на аэрофотоснимках граничных и квартальных просек.

Если квартальная сеть на аэрофотоснимках не видна и плановые материалы утеряны, работу по нанесению просек на снимки приходится целиком переносить в лес. Натурные работы начинают с хорошо заметного на аэрофотоснимке места (пересечения дорог, поворота реки, озера, кордона и т. п.). От этого ориентира выходят на ближайшую квартальную просеку и отыскивают на снимке хорошо заметные точки или отрезки осматриваемой в натуре просеки. Положение этих точек и отрезков отмечают на снимке проколом.

Проходя по просеке, выявляют расположенные вдоль нее резко заметные ориентиры (мелкие болотца, озерки, крупные деревья, полянки и т.д.) и находят изображение их на снимке. Соответственно фактическому расстоянию ориентиров от просеки и масштабу аэрофотоснимков отмечают местоположение просеки на снимке новым проколом.

Таким образом устанавливают все пересечения квартальных просек и отмечают их на снимке. Все проколы обводят кружками и на обороте снимка у каждого прокола делают соответствующую надпись. По этим проколам на снимках проводят квартальные просеки и надписывают номера кварталов.

Этот способ нанесения просеки на аэрофотоснимок показан на рис. 1.

В левой части рисунка пунктиром показано ориентировочное положение просеки на аэрофотоснимке, намеченное по короткому ее отрезку ab. Пройдя по просеке от точки Ъ расстояние в 250 м, таксатор обнаружил прогалину с, расположенную в 50 м вправо от просеки. Местоположение этой прогалины таксатор устанавливает на аэрофотоснимке. Зная масштаб снимка, он откладывает от левой границы прогалины отрезок, соответствующий 50 м, и в конце его делает прокол, обозначенный в правой части схемы буквой d, взятой в кружок.

Через 300 м слева, на расстоянии 30 м, таксатор обнаружил ручей, делающий резкий поворот. Соответственно масштабу снимка и расстоянию от ручья до просеки таксатор находит положение его на снимке и делает прокол в точке /. Все четыре прокола (точки а, Ъ, d, /) он соединяет сплошной линией (тушью). Эта линия обозначит на снимке одну из просек. Подобным образом он наносит остальные просеки.

Чтобы облегчить ориентирование аэрофотоснимков на местности, перед аэрофотосъемкой иногда проводят подготовительные работы: устраивают маркировочные знаки в виде крестов в местах пересечения квартальных и граничных линий. В таких случаях квартальную сеть наносят на аэрофотоснимки, соединяя прямыми линиями изображения ближайших маркировочных знаков. После того как на монтаже аэрофотоснимков вычерчена квартальная сеть, по характерным ориентирам или путем осмотра в натуре устанавливают точный номер одного из кварталов. Номера остальных кварталов определяют по схеме их расположения, обычно имеющейся в леспромхозе.

В северных и восточных таежных районах довольно часто нет заранее проложенной в натуре квартальной сети. В этих случаях одновременно с таксацией леса по аэрофотоснимкам прокладывают квартальные просеки. Схему проекта квартальной сети разрабатывают до выхода таксаторов в лес. Ее наносят на репродукции накидного монтажа и переносят с них на снимки в виде пунктирных линий, вычерчиваемых мягким карандашом или зубной пастой. Разбивают квартальную сеть, начиная с прокладки двух взаимно перпендикулярных магистралей, расположенных обычно посередине лесного массива. Эти магистрали точно привязывают к аэрофотоснимкам. Снимки, дающие изображение пересекаемой магистралями территории, собирают по ближайшим к магистралям ориентирам, хорошо заметным на снимках (селения, реки, озера, гари, вырубки, болота, дороги и т. п.). По более мелким ориентирам (проселочным дорогам, мелким прогалинам или водоемам, характерным контурам разных участков) описанным выше способом устанавливают на аэрофотоснимках точки проложения магистрали на местности.

В северных и восточных, недостаточно освоенных лесах нередко встречаются однообразные насаждения, занимающие значительные площади. На снимках таких насаждений трудно определить размещение просеки и пересечение ее с другими просеками. В этих случаях положение просеки определяют промерами от хорошо видимых ориентиров. Кроме того, предварительно устанавливают положение просеки по планам и картам.

Аэрофотоснимки используют для таксации леса в том случае, если местоположение изображенных на них участков можно точно найти в натуре.

Закончив обход по квартальным просекам, приступают к таксации внутриквартальных участков. В соответствии с аэрофотоснимками намечают внутриквартальные таксационные ходы. Часть таксационного хода, пересекающая каждый выдел, должна равняться примерно среднему поперечнику участка. Кроме того, таксационные ходы должны быть проложены с таким расчетом, чтобы можно было привязать их к имеющимся внутри квартала линейным и точечным ориентирам и свести до минимума протяженность ходов по не покрытым лесом площадям. Если в квартале преобладают насаждения, не различающиеся по таксационным показателям, а число ориентиров недостаточное, необходимо прорубить таксационные визиры и вести с них таксацию внутриквартальных участков. Расстояние между прорубаемыми визирами должно быть таким, чтобы наземной таксацией был пройден каждый участок.

Линию внутриквартальных ходов наносят на аэрофотоснимки красной тушью. При таксации внутриквартальных участков точки, в которых производят описание леса, необходимо отмечать на снимках крестиками и проколами и делать соответствующую запись на обороте снимка. При прокладке дополнительных визиров уточняют и исправляют границы участков, выделенных камеральным путем, а в случае обнаружения новых участков наносят их границы.

Чтобы разграничить площадь квартала на отдельные участки по аэрофотоснимкам, надо установить различия в одном или нескольких признаках дешифрирования. Эти различия находят при стереоскопическом рассматривании аэрофотоснимков.

При стереоскопическом анализе таксационных участков под стереоскоп помещают два аэрофотоснимка — стереопару. Если границы участков резко заметны на снимке и не вызывают сомнений, их обводят черной тушью. Нанесение границ участков на аэрофотоснимки называется оконтуриванием.

Нередко наблюдается постепенный переход одного участка в другой, поэтому границы, установленные камеральным путем, могут быть при последующей наземной таксации изменены. В таких случаях следует границы обводить черным мягким карандашом.

Выделенные в квартале участки нумеруют арабскими цифрами, которые пишут на аэрофотоснимках черной тушью. Нумерацию участков начинают с северо-западного угла квартала. В карточке таксации каждый учаcток описывают под соответствующим номером. Для участков, покрытых лесом, указывают состав, класс возраста, среднюю высоту, бонитет, полноту и запас на 1 га.

При осмотре участков в натуре в данные камерального дешифрирования можно внести поправки. Поэтому в карточке после характеристики каждого участка оставляют несколько незаполненных строк. Против характеристик, составленных на основе камерального дешифрирования, делают отметку “деш”.

После дешифрирования производят наземную таксацию, при которой проверяют, правильно ли нанесены контуры участков и даны их таксационные характеристики. Сначала обходят квартальные просеки. Участки, резко различающиеся по своим таксационным признакам, таксируют по просекам, не промеряя их длину.

Если на квартальных просеках обнаружены участки, не учтенные камеральным путем, но по своим таксационным особенностям требующие самостоятельного описания, делают промер до ближайшего пикетажного колышка и устанавливают границу между участками.

При маршрутной таксации по квартальным просекам описывают все участки, выходящие на просеки. Таксационную характеристику каждого участка записывают в карточку таксации под характеристикой, составленной путем камерального дешифрирования.

Если нет существенных изменений, то повторные описания. крупных выделов по таксационному ходу делают не реже чем через 500 м при III разряде и через 250 м при II разряде лесоустройства или путем захода в межвизирное пространство.

Точки, где сделано таксационное описание участков, отмечают на аэрофотоснимках крестиками и ставят номер пункта таксации. На основе описания участка и стереоскопического анализа аэрофотоснимка уточняют границы участков. Для небольших участков, которые не требуется дополнительно осматривать с внутриквартальных ходов, выводят окончательную таксационную характеристику.

Одновременно с таксацией по квартальным просекам на снимки наносят дороги, канавы, реки, ручьи и другие линии, пересекающие эти просеки. Если на снимках квартальные просеки не видны, правильность предварительного нанесения просек на аэрофотоснимки проверяют, выявляя ориентиры на местности и распознавая их изображения на снимках.

При устройстве лесов по I разряду необходимо осмотреть в натуре все внутриквартальные участки, чтобы впоследствии для каждого наметить лесохозяйственные мероприятия. Если лесоустройство проводится по II разряду, нужно таксировать лишь те участки, в которых на ближайшее десятилетие намечены лесохозяйственные мероприятия. В тех лесах, где лесоустройство проводят по III разряду, чаще всего применяют концентрированные рубки клетками, которые состоят из совокупности дре-востоев, различающихся по таксационным признакам. В таких случаях можно ограничиться обходом квартальных просек, нанесенных на аэрофотоснимок.

Осматривая и таксируя лес вдоль квартальных просек, их одновременно промеряют. На снимке отмечают начальный и конечный пункты каждого выдела и ставят номера пунктов таксации, под которыми затем записывают в карточку таксации характеристику выделов. Закончив таксацию просеки, тут же, не выходя из леса, соединяют все проколы прямыми линиями, а затем уже при камеральной обработке обводят их тушью.

Работа в лесу над данным кварталом заканчивается обходом всех квартальных просек, линейной таксацией их и уточнением па аэрофотоснимке положения каждой просеки.

Участки, расположенные внутри квартала и не выходящие на квартальные просеки, описывают по результатам камерального дешифрирования аэрофотоснимков. Поэтому их называют дешифрованными. Им присваивается таксационная характеристика ранее протаксированных наземным путем участков, имеющих аналогичное изображение на аэрофотоснимках. Надо иметь в виду, что в природе абсолютно одинаковых участков не существует. Если нет сходства протаксированных наземным способом участков с дешифровочными, описание их составляют по установленным признакам дешифрирования и особенностям характера данного лесного массива.

Камерально дешифрировать и описывать внутриквартальные участки надо в дождливые дни, когда нельзя работать в лесу, или зимой. В летнее время удается продешифрировать 25—30% участков. Перенесение дешифровочных работ на зиму не только обеспечит лучшее их качество (зимой экспедиция работает в постоянных помещениях, в более удобной рабочей обстановке), но и даст возможность удлинить полевой период работ.

При камеральном дешифрировании таксационные признаки внутриквартальных участков определяют с той же подробностью, которая принята для наземной таксации. При работе с аэрофотоснимками по всем разрядам таксационных работ на них наносят все объекты, которые должны быть перенесены на планшеты и планы лесонасаждений. При нанесении дорог надо отмечать, к какой категории они относятся, их направление, начальные и конечные пункты; на обозначениях рек следует указывать их наименование и стрелками — направление течения, а для озер — их название. На обложке карточки таксации необходимо отметить номера аэрофотоснимков (по стереопарам), которые использованы при его составлении.

В современных условиях, когда ежегодно таксируются десятки миллионов гектаров леса, в основе таксации должны лежать результаты аэрофотосъемки.

За 40-летний период применения аэрофотосъемки в лесу наметились различные методы ее использования. В числе их следует отметить метод эталонов, сущность которого заключается в следующем. На контактных аэрофотоснимках намечают несколько однородных участков. Эти участки (эталоны) отыскивают в натуре и тщательно таксируют; лучше всего проводить таксацию путем закладкибольших пробных площадей и сплошного перечета деревьев с последующим определением всех таксационных признаков. Подбирая для каждой разновидности аэрофотоснимков эталоны, можно дать им определенную таксационную характеристику.

При нанесении контуров на участки во время подбора эталонов широко используют стереоскопы. В лесной обстановке наиболее удобны стереоочки, так как их можно подобрать соответственно остроте зрения. При помощи стереоочков обнаруживают просвечивающие сквозь полог леса ложбины, бугры, мелкие ручьи, не покрытые лесом незначительные площади, резко выделяющиеся на общем фоне крупные деревья (маяки) и т.д. Все эти выявленные характерные особенности местности отыскивают затем в натуре и таким путем надежно привязывают сфотографированные контуры к их местоположению в натуре.

Увязка аэрофотоснимка с натурой облегчает таксацию леса, так как контур участка устанавливают по однородности фотоизображения, а таксационную характеристику дают при натурном осмотре леса. Таксация леса в натуре в сочетании со стереоскопическим анализом фотоизображения повышает точность таксационных работ и производительность труда.

При использовании результатов аэрофотосъемки для таксации леса осложняющим моментом является привязка снимков к местоположению заснятых участков. Аэрофотосъемку часто проводят в массивах, не имеющих квартальной сети. В этих случаях раньше рекомендовалось устраивать маркировочные знаки на местности. В намеченных к съемке массивах через определенные расстояния прорубали крестообразные просеки длиной 40—60 м и шириной 4—6 м. Эти просеки, полученные на аэрофотоснимках в виде хорошо заметных крестов, облегчали ориентировку по снимкам и увязку их с натурой. Чтобы устроить маркировочные знаки, требуются значительные затраты труда на рубку деревьев и расчистку просек. Кроме того, в этом, как оказалось впоследствии, нет особой надобности. Углубленный анализ фотоизображения позволяет получать необходимые сведения с достаточной точностью.

В любом лесном массиве имеются не покрытые лесом площади: поляны, болота, водные пространства, гари, возвышенности, впадины, резко выделяющиеся крупные деревья и др. Их отмечают в натуре и затем, рассматривая стереопары аэрофотоснимков, находят на них указанные ориентиры. Отметив булавочными проколами положение нескольких ориентиров, промеряют расстояние между ними и устанавливают уточненный масштаб снимка. Это помогает определить местоположение таксационных участков, на которые расчленена заснятая территория.

Необходимо иметь в виду, что однотипные участки леса получают одинаковое изображение на аэрофотоснимках лишь в том случае, если они сняты все в продолжение одного аэрофото-съемочного маршрута и одновременно отпечатаны при одинаковом фотолабораторном режиме. Поэтому метод дешифрирования при помощи эталонов не следует переоценивать: его можно применять только в сочетании с натурными работами.

Использование аэрофотосъемки позволяет при той же точности таксации в 2 раза увеличить расстояние между ходовыми линиями и, следовательно, почти во столько же раз сократить их общее протяжение.

Соответственно этому производительность таксационных работ при наличии материалов аэрофотосъемки возрастает в 1,5—2 раза.

С 1956 г. для таксации леса стали применять вертолеты. Опыт показал большое преимущество вертолетов по сравнению с другими типами летательных машин как в отношении качества таксации, так и в отношении экономической эффективности. Средняя производительность таксации с вертолета при лесоустройстве по III разряду 2000—2200 га за один летный час. Лучшие результаты получают при полетах на высоте 50—60 м и скорости 30—40 км.

В качестве геодезической основы при таксации леса с вертолетов используют фотопланы или фотосхемы с отмеченными на них контурами выделов. На фотопланы наносят контуры выделов с отдешифрированных через стереоскоп аэроснимков, полученных способом контактной печати.

Дальнейшее совершенствование вертолетов открывает большие перспективы для применения их при лесоустройстве.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум