Дистанционное зондирование в защите здоровья леса

Дистанционное зондирование в защите здоровья леса

United States Department Of Agriculture

Forest Service United States Department Of Agriculture

Forest Service

Forest Health Technology Enterprise Team

Уильям М. Цисла, специалист защиты леса

Оригинал: http://www.fs.fed.us/foresthealth/technology/pdfs/RemoteSensingForestHealth00_03.pdf

Перевод выполняется с разрешения автора

Введение

Охрана здоровья лесных экосистем является важнешей функцией управления лесными ресурсами. Эффективная программа защиты лесов зависит от различной информации: необходима информация о состоянии лесов по ежегодному приросту, густоте древостоя, горючего материала, составе и возрасту. Также необходима актуальная информация о вредителях, болезнях и других негативных факторах, отрицательно повлияющих на способность лесов к получению запланированных товаров и услуг, экологических, социальных и экономических последствий этих факторов.

Эта информация используется для разработки альтернативных управленческих решений для улучшения санитарного состояния лесов, прогнозируя оптимальное решение и его преимущества. Когда решение принято, требуется дополнительная информация для оценки как позитивных, так негативных последствий решения. Таким образом, лесопатологический мониторинг развития вредителей, болезней и других факторов, влияющих на здоровье леса, является ключевой частью защиты здоровья леса.

Собирая данные для защиты здоровья леса, необходимо учитывать ряд вопросов, в том числе:

• Каково состояние леса? Повреждающие факторы достигли уровня, негативно влиющего на задачи управления? Что это за факторы и каково их воздействие на лесопатологическое состояние?

• Каков масштаб? Возникшая проблема должна иметь пространственную локализацию: административные единицы (штаты, округи и районы), землепользователи и ландшафтные особенности, такие как растительность и рельеф (высота, склон и перспектива).

• Насколько серьезны проблемы? Необходимы данные о площади и поврежденном древостое, может ли она охватить большую площадь.

• В чем первопричина проблемы? Вредители и болезни, наносящие огромный ущерб, часто являясь следствием более глубокой лесопатологической проблемы. Таким образом, необходимо изучить участок и текущие уловия, учитывая методы управления, климатические аномалии и других условия, которые могут способствовать распространению повреждающих факторов.

• Какова вероятность распространения проблемы? Текущие условия, такие как густота древостоя, возраст, состав насаждения или почвенные условия могут привести к ослаблению и быть благоприятным фактором для распространения в лесу различных вредителей. Лесная система управления рисками была разработана для ряда лесных экосистем и является полезной для прогнозирования опасности заблаговременно, там, где лечение может предотвратить повреждение.

О понятии дистанционное зондирование

Дистанционное зондирование является сбором и интерпретацией данных, основанных на измерении электромагнитной энергии, отраженной или испускаемой измеряемыми объектов (это определение принято в RSAC). Другим аспектом дистанционного зондирования является то, что данные об объектах получаются на расстоянии, не касаясь объектов. Человеческий глаз, в сочетании с человеческим мозгом, является одним из видов систем дистанционного зондирования. Каждый раз, когда мы смотрим на что-то на расстоянии и пытаемся интерпретировать то, что мы видим, мы дистанционно зондируем. Повседневная деятельность в защите здоровья леса связана с лесным дистанционным зондированием, включающим аэрофотосъемку для выявления и отображения масштаба лесных повреждений, вызванных насекомыми и болезнями, а также интерпретации аэрофотоснимков для выявления и классификации повреждений леса.

Хотя многие подходы к дистанционному зондированию все еще связаны с использованием человеческого глаза в качестве основного инструмента для получения информации, современные технологии создали множество инструментов сбора данных для решения широкого спектра вопросов и проблем, связанных с природными ресурсами. Они включают в себя целый ряд системы камер, сканеров и температурных датчиков. Они могут быть наземными, бортовыми, или же быть спутниками на околоземной орбите. Развитие компьютерных технологий позволило получить системы анализа, хранения и отображения больших объемов информации, полученных от с этих датчиков. Кроме того, имеются навигационные системы, которые позволяют определять расположение на поверхности Земли с высокой степенью точности и геоинформационные системы (ГИС), которые обеспечивают хранение и отображение пространственной информации дистанционного зондирования.

Почему дистанционное зондирование нужно в защите здоровья леса?

Повреждения леса, вызванные вредителями, болезнями и другими факторами, часто весьма заметны с большого расстояния. Некоторые типы повреждений леса, такие как изменение цвета крон и усыхание, на самом деле более заметны, если смотреть с низколетящего самолета или на аэрофотоснимок, чем при осмотре в густом лесу. Следовательно, крупные повреждения леса поддаются оценке и измерению с помощью дистанционного зондирования. Мало того, дистанционное зондирование проверенный и эффективный инструмент для сбора данных, он может производить сбор данных для огромных территорий, часто значительно отдаленных и труднодоступных лесных угодий быстро и при гораздо меньших затратах, чем при наземных обследованиях.

Многие инструменты дистанционного зондирования необходимы для мониторинга здоровья леса и лесопатологи широко используют эти инструменты на протяжении многих лет. Маршрутные облеты, например, стали неотъемлемой частью лесопатологической программы в Канаде и Соединенных Штатах с конца Второй мировой войны. Цветные и цветные инфракрасные (CIR) аэрофотоснимки также имеют широкий диапазон применения. Новые технологии, такие как воздушная видеосъемка, цифровое фотографирование и снимки со спутников на околоземной орбите были оценены как способные дать необходимую информацию.

Цели и содержание данной публикации

Это руководство разработано, чтобы служить всеобъемлющим справочником для лесных биологов (например, энтомологов, патологов и других специалистов, работающих в охране леса) при использовании дистанционного зондирования для получения информации о здоровье лесов и повреждений. Повреждающие факторы представлены вредителями, болезнями, токсичными химическими вещества и климатическими аномалиями. Здесь также представлено вызывающее повышенный интерес в последние годы обнаружение инвазивных растений в лесах, на пастбищах и полях и их последующее картографирование. Использование дистанционного зондирования для картирования и оценки лесных пожаров не представлено: это считается отдельной дисциплиной, с широким спектром специализированных методик и требует отдельного обстоятельного рассмотрения.

В последующих главах приводятся:

• описания сигнатур, представляющих интерес для специалистов по здоровью леса, которые можно увидеть с расстояния;

• рассказывается о том, как классифицировать, перечислить и оценить точность данных, полученных в результате дистанционного зондирования;

• современные средства дистанционного зондирования, используемые для лесопатологического мониторинга, и связанные с ними технологии, такие как геоинформационные системы (ГИС) и навигационных средств.

Кроме того, сюда включены примеры как успешного внедрения дистанционного зондирования в защиту здоровья леса, так и примеры, которые были менее успешны. В то время как упор делается на применения дистанционного зондирования в лесопатологии лесов умеренного климатического пояса Северной Америки (США и Канада), также в книге приводятся примеры для лесов из других частей света.

В конце книги размещены глоссарии используемых акронимов и аббревиатур, а также научные и обиходные названия растений, вредителей и патогенов из основного текста.