národné lesnícke centrum, Ústav pre hospodársku úpravu lesov zvolen

Vyhodnotenie zdravotného stavu a poškodenia lesných porastov

na OZ Beňuš

(vyhodnotenie poškodenia a ohrozenia porastov z leteckých multispektrálnych snímok - Marek Garčár a kol.)

Národné lesnícke centrum, Ústav pre hospodársku úpravu lesov Zvolen

Využitie DPZ pri hodnotení stavu a rozpadu smrekových porastov

• Na rýchle veľkoplošné vyhodnotenie aktuálneho stavu lesa a jeho zmien je vhodné využiť údaje a metódy diaľkového prieskumu Zeme (DPZ).- vizuálna interpretácia zdravotného stavu lesov z leteckých snímok (RAČKO 1996, GROSS et al. 2000),- digitálna klasifikácia leteckých snímok (BUCHA 2008),- digitálna klasifikácia satelitných snímok.

• Rovnaké, resp. podobné metódy sme použili aj pri predchádzajúcich dielach pre Lesy SR, š.p. (OZ Liptovský Hrádok v r. 2010, OZ Čierny Balog, OZ Námestovo v r. 2011, OZ Košice a OZ Rožňava v r. 2012) aj iné subjekty.

Vyhodnotenie zdravotného stavu a poškodenia lesných porastov na OZ Beňuš

Vstupné údaje riešenej úlohy

• Letecké multispektrálne snímky zhotovené prístrojom UltraCamX, štandardne dodávané s rozlíšením 0,5 x 0,5 m, v kanáloch R - G - NIR (červený - zelený - blízky infračervený), pre ďalšie spracovanie prevzorkované na 2 x 2 m


• Ortorektifikácia s použitím digitálneho modelu terénu (DMT) v súradnicovom systéme S-JTSK. Tieto boli následne spojené do mozaiky bez úpravy hodnôt odraznosti.

• Odstránenie údajov nevhodných na spracovanie - údaje ovplyvnené hlbokým zatienením a oblačnosťou. Tieto časti snímok by následne ovplyvňovali klasifikáciu poškodenia lesných porastov.

Predspracovanie vstupných údajov (snímok)


Klasifikácia poškodenia lesných porastov

• Na stanovenie miery poškodenia lesných porastov sme použili metódu dvojfázového regresného výberu.

• 1. fáza - vizuálne posúdenie leteckých snímok, odhad poškodenia porastov, výber porastov (stromov) pre hodnotenie defoliácie v teréne tak, aby sme pokryli celý rozsah poškodenia.

• 2. fáza – hodnotenie defoliácie (straty asimilačných orgánov - SAO) ako základného vizuálneho symptómu zdravotného stavu drevín na vybraných plochách v teréne. Strata asimilačných orgánov sa hodnotila odhadom v percentách so zaokrúhlením na 5 %, v zmysle metodiky medzinárodného UN-ECE ICP Forests programu.

• Tieto údaje sme použili na transformáciu hodnôt spektrálnej odraznosti, z ktorých následne odvodzujeme mieru poškodenia porastov.

• Pomocou lineárnej viacrozmernej regresie medzi údajmi prvej (letecká snímka) a druhej fázy (terénne zisťovanie) sme odvodili model, pomocou ktorého sme priradili mieru poškodenia porastu pre každý obrazový prvok (pixel) prvej fázy.

Výsledný regresný model pre odvodenie defoliácie bol v tvare:

SAO = A - a x R + b x G + c x NIR

kde A, a, b, c sú koeficienty rovnice a R, G a NIR sú hodnoty odrazivosti v daných kanáloch.

• Správnosť a presnosť klasifikácie je možné posúdiť na základe dosiahnutých parametrov regresnej analýzy (korelačný koeficient, stredná chyba regresnej priamky).

Korelačný koeficient r = 0,86 , čo svedčí o výraznej miere súvislosti medzi prepájanými veličinami.

Stredná chyba regresnej priamky = 6,7 %. To znamená, že odvodená defoliácia vo výstupnom spojenom zobrazení sa môže v závislosti od konkrétneho územia od skutočnej defoliácie odlišovať v rozpätí ± 6,7 % pri 68 % spoľahlivosti a ± 13,4 % pri 95 % spoľahlivosti .


• Mapový výstup zobrazuje stratu asimilačných orgánov v rámci 4 tried poškodenia podľa veľkosti defoliácie v obrazových prvkoch (pixeloch).

Strata asimilačných

orgánov

0 – 30 %

31 – 60 %

61 – 90 %

91 – 100 %

holiny


• Hodnotenie zdravotného stavu bolo zamerané na drevinu smrek – porasty so zastúpením sm >= 40 % a vekom >= 40 rokov (tomu zodpovedá aj hodnotenie SAO v teréne pre drevinu smrek).

• Z hodnotenia zdravotného stavu bola pomocou rôznych metód klasifikácie vylúčená prevažná časť listnatých stromov a smrekovca (snímkovanie august až september).

• Vyhodnotenie odkrytých plôch (holín) na základe odraznosti snímok bolo doplnené vložením odkrytých plôch zo stereoskopickýho vyhodnotenia LMS.

• Klasifikácia suchárov je ovplyvnená spodnými etážami vegetácie, preto sa spresnila klasifikáciou zo segmentácie obrazu na pôvodných snímkach.

• Vo výrazne medzernatých porastoch (preriedených) môžu vykazovať medzery medzi korunami po klasifikácii vysoké poškodenie.

• Zaradenie stromov (porastov) do tried poškodenia je aktuálne k termínu snímkovania, t.j. 25.8. – 11.9. 2012 .

• Stupeň poškodenia porastov je potrebné aktualizovať s ohľadom na ďalší vývoj škodlivých činiteľov.


Interpretácia výsledkov

Aplikácia pre podporu rozhodovania

• Identifikácia ohnísk šírenia škodlivých činiteľov s použitím kompozície satelitných snímok LANDSAT s rozlíšením 30 x 30 m.

• Vhodnou kombináciou jednotlivých kanálov satelitných snímok z porovnávaného obdobia dosiahneme zvýraznenie silne poškodených alebo odstránených porastov (červená farba).


Mapa ohnísk šírenia kalamitných škodcov


Ohniská poškodenia

r. 2000 - 2002

r. 2002 - 2004

r. 2004 - 2006

r. 2006 - 2008

r. 2008 - 2010

r. 2010 - 2012


Mapa zón ohrozenia lesných porastovZóna

biotického ohrozenia

A

B

C

odkryté plochy

• Zóny biotického ohrozenia lesa (so zameraním na smrekové porasty) sme vymedzili na základe doterajšieho postupu poškodenia lesa, aktuálneho zdravotného stavu a s ohľadom na miestne podmienky.

• Zaradenie JPRL do príslušnej zóny biotického ohrozenia je vyjadrením jeho stupňa ohrozenia.

• Vylíšili sa 3 zóny biotického ohrozenia


Zóna A - ohnisková porasty zničené a vo vysokom štádiu rozpadu, ohniská šírenia s predpokladanou dobou dožitia smrekových porastov 1 - 4 rokov

Zóna B - šírenia nepoškodené, slabo a stredne poškodené smrečiny v bezprostrednom okolí rozpadajúcich sa porastov a ohnísk podkôrneho hmyzu s predpokladanou dobou dožitia smrekových porastov 5 – 12 rokov (najintenzívnejšie obranné a ochranné opatrenia),

Zóna C - pozaďová zdravé a slabo poškodené smrekové porasty bez ohnísk podkôrneho hmyzu s predpokladanou dobou dožitia vyššou ako 12 rokov.

Ďakujem za pozornosť!

národné lesnícke centrum, Ústav pre hospodársku úpravu lesov zvolen

Documents