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
Vyhodnotenie zdravotného stavu a poškodenia lesných porastov na OZ Beňuš
• 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)
Vyhodnotenie zdravotného stavu a poškodenia lesných porastov na OZ Beňuš
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.
Vyhodnotenie zdravotného stavu a poškodenia lesných porastov na OZ Beňuš
• 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 .
Vyhodnotenie zdravotného stavu a poškodenia lesných porastov na OZ Beňuš
• 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
Vyhodnotenie zdravotného stavu a poškodenia lesných porastov na OZ Beňuš
• 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.
Vyhodnotenie zdravotného stavu a poškodenia lesných porastov na OZ Beňuš
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).
Vyhodnotenie zdravotného stavu a poškodenia lesných porastov na OZ Beňuš
Mapa ohnísk šírenia kalamitných škodcov
Vyhodnotenie zdravotného stavu a poškodenia lesných porastov na OZ Beňuš
Ohniská poškodenia
r. 2000 - 2002
r. 2002 - 2004
r. 2004 - 2006
r. 2006 - 2008
r. 2008 - 2010
r. 2010 - 2012
Vyhodnotenie zdravotného stavu a poškodenia lesných porastov na OZ Beňuš
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
Vyhodnotenie zdravotného stavu a poškodenia lesných porastov na OZ Beňuš
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!