Способ лесотаксации территории



Способ лесотаксации территории
Способ лесотаксации территории
Способ лесотаксации территории
Способ лесотаксации территории
Способ лесотаксации территории
Способ лесотаксации территории

 


Владельцы патента RU 2565280:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ЭКОЛОГИИ И ЭВОЛЮЦИИ им. А.Н. СЕВЕРЦОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПЭЭ РАН) (RU)

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к дистанционным методам таксации лесов на обширных площадях. Способ характеризуется тем, что осуществляют дистанционное зондирование таксируемой территории с разрешением 2-40 м по трем-десяти спектральным каналам в диапазоне 0,45-90 мкм. Составляют цифровую модель рельефа. Зондирование таксируемой территории осуществляют в различные сезоны. Цифровую модель рельефа разделяют на иерархические уровни. Полученные данные формируют в виде базы данных со строчной структурой и пространственной привязкой, в каждой строке которой размещают набор спектральных характеристик по каждому каналу за каждый период и набор иерархических уровней рельефа с их характеристиками, которую классифицируют по итеративной процедуре K-средних при К=2. Сравнивают спектральные характеристики в полученных классах с заранее заданными устойчивыми спектральными образами типов ландшафтного покрова. Выделяют основные соответствия полученных классов заданным типам ландшафтного покрова. Выделяют классы, имеющие лесохозяйственную ценность. В каждом классе, имеющем лесохозяйственную ценность, определяют число контрольных точек по соотношению Li=wlog2mi, где mi - частота класса i во всей выборке, w - коэффициент точности в зависимости от распространенности типа ландшафтного покрова, a Li - количество контрольных точек внутри класса i. Контрольные точки размещают внутри выделенных классов. На контрольных точках проводят лесотаксационные полевые описания. Полученными в результате описаний лесотаксационными характеристиками дополняют базу данных. Для каждой лесотаксационной характеристики осуществляют интерполяцию ее состояний на всю таксируемую территорию. Определяют точность интерполяции. Выделяют гомогенные участки относительно интерполированных состояний лесотаксационных характеристик. По заданному порогу сходства гомогенные участки меньше принятых минимальных размеров лесотаксационного выдела объединяют с соседними, наиболее близкими по состоянию, участками. Способ обеспечивает точность лесотаксации при минимальных трудозатратах. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к дистанционным методам таксации лесов на обширных площадях.

Известны способы оценки состояния насаждений при наземной (натурной) таксации лесов: визуальный (глазомерный); выборочно-измерительный; перечислительный [см., например, Справочник, «Общесоюзные нормативы для таксации лесов», изд-во «Космос», М., 1992 г., стр.180-185, таблицы 60-63 «Шкала оценки категорий состояния деревьев» и «Характеристики категорий состояния насаждений».

Известен способ натурной таксации путем индивидуального пересчета деревьев на пробных площадках, по которому разбивают площадь лесного массива на мозаику участков, проводят измерения таксационных параметров на пробном (ключевом) участке (см., например, Анучин Н.П. Лесная таксация, 5-е издание. - М.: Лесная промышленность, 1962 г., стр.248-250).

Известен способ оценки состояния лесов, по которому осуществляют дистанционные спектрометрические измерения с борта орбитальной станции коэффициентов спектральной яркости зондируемой лесной площади в синем В, зеленом G и красном R участках видимого спектра, затем рассчитывают значения хроматических коэффициентов жизненности (патент RU №2038001).

Наиболее близким к предложенному техническим решением является способ экологического мониторинга лесов, включающий дистанционную регистрацию полей яркости лесной растительности аэрокосмическими средствами, причем дистанционную регистрацию полей яркости лесной растительности осуществляют путем зондирования много- или гиперспектральным датчиком в зеленой G (450-550 нм), красной R (550-670 нм) и ближней инфракрасной БИК (670-950 нм) зонах спектра с одновременным получением цифровых изображений для каждой зоны и проводят математическую обработку полученной информации (патент RU №2406295). Оперативность, производительность и глобальность контроля состояния лесных массивов обеспечивается особенностями космической съемки. Недостатком способа является малая точность получаемых карт пространственного распределения состояний лесотаксационных переменных и отсутствие прямых оценок состояния леса (возраст, запас, высота и т.д.). Поэтому точная лесотаксация на основе предложенных выше способов невозможна.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение точных карт пространственного распределения состояний лесотаксационных переменных при минимизации трудозатрат.

Для решения этой технической задачи предлагается способ лесотаксации территории, по которому осуществляют дистанционное зондирование таксируемой территории в различные сезоны с разрешением 2-40 м по трем-десяти спектральным каналам в диапазоне 0,45-90 мкм, составляют цифровую модель рельефа, разделенную на иерархические уровни, полученные данные формируют в виде базы данных со строчной структурой и пространственной привязкой, в каждой строке которой размещают набор спектральных характеристик по каждому каналу за каждый период и набор иерархических уровней рельефа с их характеристиками, которую классифицируют по иерархической итеративной процедуре К-средних при К=2, с последовательным выделением 2, 4, 8, 16… классов, которые соответствуют типологическим категориям состояния леса на соответствующем иерархическом уровне, полученные классы сравнивают по спектральным характеристикам с заранее заданными устойчивыми спектральными образами типов ландшафтного покрова, выделяют основные соответствия полученных классов заданным типам ландшафтного покрова, выделяют классы, имеющие лесохозяйственную ценность. В каждом классе, имеющем лесохозяйственную ценность, определяют число контрольных точек по соотношению Li=wlog2mi где mi - частота класса i во всей выборке, w - коэффициент точности в зависимости от распространенности типа ландшафтного покрова, a Li - количество контрольных точек внутри класса i, контрольные точки размещают внутри выделенных классов, на контрольных точках проводят лесотаксационные полевые описания, полученными в результате описаний лесотаксационными характеристиками дополняют базу данных, для каждой лесотаксационной характеристики, на основе значений мультиспектральных характеристик и характеристик рельефа, статистическими методами осуществляют интерполяцию ее состояний на всю таксируемую территорию, рассчитывают среднеквадратическую ошибку интерполяции, выделяют по принятой точности гомогенные участки с площадью большей или равной минимальному выделу, определяемому разрядом лесотаксации, для каждого гомогенного выдела рассчитывают среднее значение и среднеквадратическую ошибку каждой лесотаксационной характеристики. Иерархические уровни рельефа получают спектральным анализом цифровой модели рельефа, коэффициент точности выбирают исходя из 3-5 описаний на наиболее распространенный класс и не менее одного на наименее распространенный. Контрольные точки размещают внутри соответствующих выделенных классов с учетом транспортной доступности и удаленности от других точек в том же классе, для участков с неоднозначностью интерполяции лесотаксационных характеристик больше заданного порога проводят дополнительные полевые измерения, интерполяцию и оценку точности интерполяции производят дискриминантным анализом, интерполяцию лесотаксационной характеристики с непрерывным распределением осуществляют построением регрессионной модели зависимости реальных измеренных значений описываемой переменной от осей дискриминантного анализа и рассчитывают их значения для всей области интерполяции.

Реализация предлагаемого способа лесотаксации территории, т.е. получение карт пространственного распределения состояний лесотаксационных переменных, поясняется чертежами и описанием операций в соответствии с предлагаемым способом.

На фиг.1 показана карта распределения запаса древесины в метрах кубических на гектар, на фиг.2 - гистограмма ошибок распознания запасов древесины на территории, на фиг.3 - карта распределения запаса ели в метрах на гектар (в спелых лесах более 450 м3 на 1 га), на фиг.4 - гистограмма ошибок распознания запасов ели, на фиг.5 - карта распределения высоты древостоя (м) по территории, на фиг.6 - гистограмма ошибок распознания высоты древостоя.

Проведена таксация трех лесотаксационных параметров: общий запас древесины, запас древесины конкретной породы (ель), высота древостоя. Таксация проведена на территории Нелидовского района Тверской области. В работе использовались две сцены LANDSAT за апрель и май с агрегированным до 1 га разрешением. Первоначально была произведена опорная классификация методом k-средних. На основе этой классификации были размещены точки полевых описаний в соответствии с методикой. Для удобства точки были размещены в основном на территории Центрального лесного биосферного заповедника и его окрестностей. На каждой точке проводилось определение формулы древостоя и суммы площадей поперечных сечений стволов на 1 га при помощи полнотомера Биттерлиха (использовался прибор Masser Rc3h), а также измерялась высота древостоя (использовалась функция высотометра того же прибора). Всего было сделано 760 полевых описаний. Интерполяция полевых измерений проводилась по снимкам Landsat с помощью дискриминатного анализа. В результате дискриминантного анализа был получен набор дискриминантных осей для каждой таксируемой характеристики. По осям были построены регрессионные модели таксируемых переменных. Таким образом получено континуальное отображение запасов древесины и высоты древостоя. Средняя погрешность в доверительном интервале 0.95 составила: 12% для общих запасов, 23% для запасов ели, 10% для высоты древостоя. Средний запас по району составил 217 м3/га, средний запас ели - 30 м3/га, Средняя высота древостоя составила 19.5 метра. Общий запас древесины по району составил 324551629 м3, запас сосны - 45780478 м3. Запасы спелых участков (более 400 м3/га) составили в целом 20369358 м3, а ели - 5952244 м3. На чертежах приведены пространственные распределения соответствующих лесотаксационных характеристик территории Нелидовского района. Для наглядности запасы древесины и высота древостоя разбиты на группы. Группы общих запасов, имеющие лесохозяйственную ценность, начинаются от ~200 м2/гa, остальные территории обобщены в группу с условно нулевым запасом.

На графиках фиг.2, 4, 6 приведены гистограммы ошибок распознания соответствующих лесотаксационных характеристик. Наибольшие ошибки (0.2-0.4) принадлежат областям с небольшой высотой древостоя (до 10 м) и низкими запасами (до 50 м3), а также областям с отсутствующим древостоем. В целом погрешности согласуются с допусками лесотаксации первого разряда для территорий имеющих лесохозяйственную ценность.

1. Способ лесотаксации территории, по которому осуществляют дистанционное зондирование таксируемой территории в различные сезоны с разрешением 2-40 м по трем-десяти спектральным каналам в диапазоне 0,45-90 мкм, составляют цифровую модель рельефа, отличающийся тем, что зондирование таксируемой территории осуществляют в различные сезоны, цифровую модель рельефа разделяют на иерархические уровни, полученные данные формируют в виде базы данных со строчной структурой и пространственной привязкой, в каждой строке которой размещают набор спектральных характеристик по каждому каналу за каждый период и набор иерархических уровней рельефа с их характеристиками, которую классифицируют по иерархической итеративной процедуре K-средних при К=2, с последовательным выделением 2, 4, 8, 16… классов, которые соответствуют типологическим категориям состояния леса на соответствующем иерархическом уровне, полученные классы сравнивают по спектральным характеристикам с заранее заданными устойчивыми спектральными образами типов ландшафтного покрова, выделяют основные соответствия полученных классов заданным типам ландшафтного покрова, выделяют классы, имеющие лесохозяйственную ценность, в каждом классе, имеющем лесохозяйственную ценность, определяют число контрольных точек по соотношению Li=wlog2mi, где mi - частота класса i во всей выборке, w - коэффициент точности в зависимости от распространенности типа ландшафтного покрова, a Li - количество контрольных точек внутри класса i, контрольные точки размещают внутри выделенных классов, на контрольных точках проводят лесотаксационные полевые описания, полученными в результате описаний лесотаксационными характеристиками дополняют базу данных, для каждой лесотаксационной характеристики, на основе значений мультиспектральных характеристик и характеристик рельефа, статистическими методами осуществляют интерполяцию ее состояний на всю таксируемую территорию, рассчитывают среднеквадратическую ошибку интерполяции, выделяют по принятой точности гомогенные участки с площадью большей или равной минимальному выделу, определяемому разрядом лесотаксации, для каждого гомогенного выдела рассчитывают среднее значение и среднеквадратическую ошибку каждой лесотаксационной характеристики.

2. Способ лесотаксации территории по п.1, отличающийся тем, что иерархические уровни рельефа получают спектральным анализом цифровой модели рельефа.

3. Способ лесотаксации территории по п.1, отличающийся тем, что коэффициент точности выбирают исходя из 3-5 описаний на наиболее распространенный класс и не менее одного на наименее распространенный.

4. Способ лесотаксации территории по п.1, отличающийся тем, что контрольные точки размещают внутри соответствующих выделенных классов с учетом транспортной доступности и удаленности от других точек в том же классе.

5. Способ лесотаксации территории по п.1, отличающийся тем, что для участков с неоднозначностью интерполяции лесотаксационных характеристик больше заданного порога проводят дополнительные полевые измерения.

6. Способ лесотаксации территории по п.1, отличающийся тем, что интерполяцию и оценку точности интерполяции производят дискриминантным анализом.

7. Способ лесотаксации территории по п.1, отличающийся тем, что интерполяцию лесотаксационной характеристики с непрерывным распределением осуществляют построением регрессионной модели зависимости реальных измеренных значений описываемой переменной от осей дискриминантного анализа и рассчитывают их значения для всей области интерполяции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к защитному лесоразведению и лесному хозяйству и может быть использовано при механизированной уборке порубочных остатков из лесных полос при проведении рубок ухода.

Изобретения относятся к области видеонаблюдения. Способы определения оптимальной конфигурации и настройки системы видеомониторинга характеризуются тем, что собирают множество параметров, относящихся к характеристикам точек видеомониторинга и характеристикам территории их размещения.
Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано в районах с недостаточным атмосферным увлажнением при массивном облесении площадей с тяжелыми почвами, недоступными или ограниченно доступными для корней растений грунтовыми водами.

Изобретение относится к лесному хозяйству и может найти применение при планировании мероприятий по озеленению городских территорий. Способ включает составление каталога древесных пород обследуемого городского поселения с известной экологической обстановкой и соответствующей ему территории эталонного участка.

Изобретение относится к технологиям лесного хозяйства и лесозаготовительной отрасли. Способ включает измерение длины и диаметров стволов в коре по длине стволов и в комлевых сечениях.

Изобретение относится к области инженерной биологии и биоиндикации окружающей среды. Способ включает взятие листьев от учетных деревьев.

Изобретение относится к инженерной биологии и сравнительной биоиндикации окружающей среды. Способ включает взятие листьев от учетных деревьев березы и проведение измерений каждого взятого листа.

Изобретение относится к экологическому мониторингу территорий с травяным покровом. Способ включает выделение на малой реке или ее притоке визуально по карте или натурно участка пойменного луга с травяным покровом.

Изобретение относится к инженерной биологии и индикации окружающей среды. Способ включает выбор учетных деревьев березы.

Изобретение относится к области лесного хозяйства, а именно к лесоводству и лесной промышленности, и может быть использовано при проведении машинизированных выборочных рубок леса.

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано для подавления корнеотпрысковой и порослевой способности мягколиственных древесных пород. Спиливание деревьев производят бензопилой, предварительно залив масляно-арборицидную смесь в емкость для масла, предназначенную для смазки цепи бензопилы, при этом возможно нанесение вертикальных пропилов на периферийную поверхность образованного пня в районе камбия для лучшего проникновения арборицида в проводящую систему спиленного дерева. Способ обеспечивает повышение производительности и увеличение площади обработки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл., 1пр.
Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано при посадке сеянцев хвойных пород в зоне радиоактивного загрязнения. Выращивание сеянцев осуществляют в плодородном субстрате конусообразной формы, армированном водорастворимой пленкой для получения сеянцев с закрытой корневой системой. Субстрат промораживают, а посадку подготовленных таким образом сеянцев производят после снеготаяния во влажную почву путем сбрасывания их с летательного аппарата. Способ обеспечивает расширение технологических возможностей за счет использования его при посадке сеянцев хвойных пород в зоне радиоактивного загрязнения.

Изобретение относится к лесной промышленности и лесному хозяйству и может быть использовано для заготовки хвойной лапки непосредственно на лесосеке. Устройство содержит транспортер, очесывающий барабан с предохранительным кожухом и выходной люк. Тяговый орган транспортера выполнен в виде набора параллельно установленных пильных цепей. У очесывающего барабана на держателях последовательно друг за другом смонтированы ножи в виде отрезков пильных цепей. Ножи смонтированы параллельно друг другу по всей ширине держателей. При таком выполнении повышается качество обработки хвойной лапки, обеспечивается снижение трудоемкости работ и повышение производительности труда. 2 ил.

Изобретение относится к области лесного и сельского хозяйств, в частности к мелиорации и эрозии почв. В способе семена трав, кустарников или древесных пород смешивают с субстратом из мелкозема, перепревшего навоза, торфа или компоста и лесной почвы, отобранной в сосново-березовом лесу, в соотношении 1:1:1 (по объему). Полученную смесь помещают в двухслойные марлевые мешочки, которые увлажняют до сырого состояния и разбрасывают по поверхности склонов. По труднодоступным местам склонов смесь разбрасывают с применением авиации, например вертолетов. Способ обеспечивает создание устойчивого растительного покрова на склонах для стабилизации и замедления выветривания. 1 табл.

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано для борьбы с сорной травянистой растительностью в лесных насаждениях после их посадки. Способ включает залужение междурядий путем посева семян многокомпонентной естественной степной травосмеси, полученных на участках целинной степи. Семена травосмеси получают из травостоя, произрастающего в естественных условиях на том же типе почвенного покрова, где располагают насаждение. После посева семян травосмеси, до начала всходов, почву в междурядьях лесонасаждения уплотняют до плотности, соответствующей плотности почвы естественно произрастающей травосмеси на участках целинной степи. Способ обеспечивает улучшение эффективности уничтожения сорной травянистой растительности в междурядьях посаженных лесных насаждений путем создания благоприятных условий для образования долговечного противосорнякового покрова из многокомпонентной естественной степной травосмеси. 1 табл.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам выращивания полезащитных лесонасаждений на склонах. Способ включает закладку лесонасаждений, состоящих из чередующихся рядов деревьев и кустарников, размещаемых поперек основного направления склонов или по горизонталям местности. При закладке лесонасаждений со стороны южной и западной границ полей и далее в пределах самого поля лесополосы формируют в количестве не более 2-3 рядов в каждой из них, а при закладке лесонасаждений со стороны северной и восточной внешних границ полей лесополосы формируют в количестве не менее 5 рядов в каждой из них. Причем при закладке лесополос в пределах поля с северной стороны склона частоту их размещения уменьшают по сравнению с южным склоном не менее чем в два раза, принимая ширину межполосного пространства кратной ширине прохода почвообрабатывающей и уборочной техники. При этом закладку лесополос по внутренним границам полей осуществляют с восточной или с северной стороны полевых или проселочных дорог. Способ позволяет сформировать равномерный снеговой покров в зимнее время, обеспечивает равномерное физическое поспевание почв весной, создание условий для формирования экологических коридоров и зооценозов, снижение непроизводительного расхода саженцев и семян деревьев. 2 ил.

Изобретение относится к лесной промышленности и может быть использовано при производстве лесосечных работ. Способ включает наводку харвестерной головки на ствол дерева, его захват в комлевой части, спиливание и валку дерева харвестером, обработку дерева, включающую обрезку сучьев и раскряжевку на сортименты, укладку сортиментов на землю. После захвата дерева харвестерную головку по стоящему стволу дерева перемещают к вершине, спиливают, сталкивают вершинную часть на землю, раскряжевывают ее на сортименты, а затем снова наводят харвестерную головку на оставшуюся комлевую часть, спиливают ее, сталкивают с пня и раскряжевывают на сортименты. Способ обеспечивает уменьшение повреждения растущих деревьев, максимальное зависание дерева при валке и значительное уменьшение нагрузки на харвестерную головку, на элементы манипулятора и на шасси харвестера. 2 ил.

Изобретение относится к способам маркировки лесоматериалов, позволяющим идентифицировать промаркированные единицы лесоматериалов. При маркировке каждой единицы лесоматериалов по случайному закону выбирается участок ее поверхности, на котором наносится специальный оптический маркер, за счет чего определяется область поверхности, для которой на основании количества и/или перечня относительных координат пересечений заранее определенного количества воображаемых линий, имеющих заранее определенное относительно оптического маркера местоположение, и элементов уникальной природной структуры выделенного участка поверхности древесины формируется и сохраняется для дальнейшего использования набор данных, уникальным образом идентифицирующий промаркированную единицу лесоматериалов. При идентификации единицы лесоматериалов определяется местоположение на ее поверхности оптического маркера, с помощью которого определяется область поверхности, для которой аналогичным способом формируется набор идентифицирующих данных и производится идентификация единицы на основании совпадения сформированного набора данных с одним из сохраненных ранее наборов. Изобретение обеспечивает возможность идентификации каждой единицы промаркированного лесоматериала на основании данных, характеризующих естественную природную структуру области, выделенной на ее поверхности специальным оптическим маркером, а также минимизирует объем данных, необходимых для проведения идентификации и ускоряет процедуру идентификации. 16 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области лесного хозяйства. Способ включает исследования основных параметров женской генеративной сферы сосны обыкновенной, характеризующих морфогенез шишек и их семенную продуктивность. Полученные данные анализируют в сравнении с аналогичными параметрами, определяемыми в чистой зоне. При этом выбранные основные параметры оптимизируют формированием двух групп признаков, мерных и расчетных, определяют численные значения признаков. Причем изменения абсолютных значений параметров, полученных в результате анализа, учитывают при определении качества женской генеративной сферы сосны. В группу мерных признаков входят: масса шишки, ее длина и средний диаметр, масса семенных чешуй, общее количество семенных чешуй, количество семенных чешуй фертильного яруса, количество полнозернистых семян, количество пустых семян. В группу расчетных признаков входят: коэффициент формы шишки, расчетная масса 1000 семян. Способ позволяет повысить достоверность оценки качества состояния генеративной сферы сосны с учетом воздействия факторов окружающей природной среды. 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к способам выявления признаков природных катастроф, в частности к оценке опасности поражения территорий. Способ включает выявление фитоиндикатора. При этом определяют верхнюю границу новообразованных протяженных зарослей ивы Salix spp. С помощью высотомера проводят измерение высоты над уровнем моря верхней границы зарослей ивы. Измеряют докатастрофическую высоту над уровнем моря тальвега долины. По разности этих величин определяют высоту каменно-ледового завала после остановки лавинообразного потока. Способ позволяет повысить эффективность оценки опасных природных явлений. 2 ил., 1 пр.
Наверх