Проведение государственной инвентаризации лесов дистанционными методами

Московский государственный  университет леса

Кафедра лесоустройства и охраны леса

РЕФЕРАТ

на тему:

«Проведение государственной инвентаризации лесов дистанционными методами»

                                                                             Выполнил: С.В.Федоров

                                                                            Проверил:  д. с-х. н. М.Д. Гиряев

Москва – 2012

Содержание

  Введение…………………………………………………………………....2

1. Методы учета лесов, используемые в России………………………….4

2. Космические снимки как новый вид информации о

российских лесах ……………………...……………………..………......6

3. Дистанционные методы в решении задач лесного хозяйства…….…...8

4. Заключение………………………………………………………………13

Список литературы…………………………………………………..…...14

Введение

Зарубежный опыт ведения лесного  хозяйства в условиях рыночных отношений  свидетельствует о необходимости  централизованного государственного управления лесами. Оно обеспечивает сохранение их экологического и ресурсного потенциала, разумное сочетание федеральных, республиканских и местных интересов, независимо от форм собственности на природные ресурсы. ЛК РФ устанавливает и регламентирует такое управление.

Лес — один из основных видов растительного  покрова Земли, источник Древесины, разнообразных растительных продуктов, среда обитания животных. Ему принадлежит огромная роль в поддержании гидрологического режима рек, в предупреждении эрозии и дефляции почв в борьбе с суховеями. Леса играют решающую роль в поглощении углекислоты из атмосферы, и следовательно, в установлении климатического баланса на планете, в создании необходимых условий жизни на Земле. Лес, особенно хвойный, выделяет фитонциды (летучие вещества, обладающие бактерицидными свойствами), которые убивают болезнетворных микробов.

Лес выполняет различные климаторегулирующие, средозащитные, почвозащитные, водоохранные, санитарно-оздоровительные функции, имеет большое значение при проведении мелиоративных работ и рекультивации земель.

Экономическое значение леса проявляется  в том, что он является источником древесины и другой лесной продукции, необходимой для удовлетворения потребностей народного хозяйства  и населения.

Юридическое понятие леса связано  с формированием лесного фонда  РФ. Его составляют: лесные насаждения с землями, на которых они произрастают, а также земли, предназначенные  для выращивания лесов, земли, необходимые  для нужд лесного хозяйства, и  расположенные среди этих земель болота, гольцы, каменистые россыпи, пески  и иные земли, не отнесенные к другим категориям земель. Различают лесные земли, покрытые лесом, а также не покрытые лесом (вырубки, гари, прогалины и другие) и нелесные земли (болота, пески, дороги и другие).

Не считаются лесами и не входят в лесной фонд небольшие совокупности деревьев, которые не находятся в сомкнутом состоянии и не имеют такого географического, климатического и иного значения, как леса, а именно: защитные лесные насаждения и другая древесная и кустарниковая растительность на землях сельскохозяйственного назначения; защитные лесные насаждения на полосах отвода железных, автомобильных дорог, а также каналов; лесные насаждения и группы деревьев и кустарников на землях поселений (городов, поселков, сельских поселений); деревья и группы деревьев и кустарников на приусадебных, дачных и садовых участках На данную растительность не распространяется правовой режим, установленный для лесов.

Лесной фонд находится в совместном ведении Российской Федерации и  субъектов Российской Федерации. Владение, пользование и распоряжение лесным фондом осуществляются в интересах как народов, проживающих на соответствующих территориях, так и всех граждан Российской федерации.

Границы лесного фонда не являются неизменными. Его территория может  расширяться за счет отвода под лесопосадки  новых земель, ранее входивших  в другие категории государственного земельного фонда. Возможно и сокращение территории лесного фонда в результате изъятия земель из его состава для иных государственных и общественных надобностей.

Деревья, произрастающие в лесах, признаются объектами права собственности и объектами самостоятельного регулирования лишь до тех пор, пока они произрастают на земле, пока сохраняется биологическая связь между деревьями и прочей древесной растительностью, с одной стороны, и землей — с другой. Срубленные деревья, не являются частью леса, а представляют собой самостоятельные объекты права собственности — древесину. Древесина, а также техническое и лекарственное сырье, кормовые, пищевые и другие продукты леса, добытые при пользовании лесным фондом, могут находиться в частной, государственной, муниципальной и иных формах собственности.

В ст. 43 Лесного Кодекса сказано, что мониторинг лесов представляет собой систему наблюдений, оценки и прогноза состояния и динамики лесного фонда в целях эффективного управления в области использования, воспроизводства, охраны и защиты лесов  и повышения их природоохранных функций Структура, содержание и порядок осуществления лесного мониторинга устанавливается совместно федеральным органом управления лесным хозяйством и государственным органом охраны окружающей среды

1. Методы учета лесов, используемые в России

 
         Методы наземной таксации при лесоустройстве были и пока остаются основным методом таксации лесов в России. Эта методология была предложена и исходно применена в районах наиболее интенсивного лесного хозяйства и лесной промышленности. Базовые концепции лесоустройства практически не менялись за последние 50 лет, несмотря на тот факт, что лесоустроительные инструкции менялись за это время 13 раз. После утверждения Лесоустроительной инструкции 1952 года общее методологическое построение лесоучетных работ не менялось, несмотря на многочисленных технические и технологические изменения, произведенные в Инструкциях 1964, 1991 и 1995 гг. В целом можно утверждать, что разновременные данные  Государственных учетов лесного фонда представляют довольно надежный базис для оценки динамики лесов России в 1961-2003 гг.

Лесоустройство обычно осуществлялось в пределах отдельных лесных предприятий (лесхозов) через ревизионный период, равный согласно лесоустроительной  инструкции от 10 до 15(20) лет. Существует три разряда лесоустройства, зависящих  от уровня экономического развития региона  и ценности лесов. В целом, лесоустройство представляет детальное описание каждой первичной единицы учета лесов (включая лесные категории земельного покрова, состав древостоя, средний диаметр и среднюю высоту по составляющим породам, сумму площадей сечений, запас, товарность древесного запаса, ландшафтную характеристику выдела, информацию о недревесных лесных продуктах данного выде, описание нижних ярусов лесных экосистем (подрост, подлесок, живой напочвенный покров и т.д.). Размер таксационных выделов существенно варьирует – от 3-5 га в густо населенных территориях центра Европейской части России до 30–50 га и более в отдаленных лесах Европейского Севера, Сибири и Дальнего Востока. «Комбинированный» метод является основным методом таксации древостоев. Основой метода является глазомерная оценка таксационных показателей древостоев с элементами измерительной таксации базовых показателей (средних диаметра и высоты, суммы площадей сечения). Аэроснимки являются обязательной частью лесоучетных работ в целях проведения границ выделов и последующего картогрфирования лесов. Требования лесоустроительной инструкции в части точности оценки основных таксационных показателей достаточно высоки. Например, запас в каждом таксационном выделе в насаждениях, в которых предполагается главная рубка в течение следующих 10 лет, должен быть протаксирован со стандартной ошибкой ±10% (доверительный интервал 0.95). Для продуктивных лесов иных категорий, стандартная ошибка установлена 15-20% (вероятность 0.95), а для неуправляемых и неиспользуемых низкопродуктивных лесов – до 30%. Систематическая ошибка для лесов лесхоза также строго ограничена (порядка 2–3% общего запаса древесины по предприятию). 
        Несмотря на то, что первая инвентаризация лесов в России датирована 1790ми годами, только 248 x106 га (около одной пятой территории лесного фонда России) были устроены к 1948 г. К этому времени, примерно равная территория была обследована упрощенными и приближенными методами, в основном базируясь на использовании аэрофотосъемки. С тем, чтобы получить упрощенную, но относительно надежную оценку всей территории лесного фонда бывшего Советского Союза, в конце 1940х гг. были начаты обследовательские работы при помощи аэротаксации на обширной территории таежных лесов. Общая площадь лесного фонда, пройденная аэротаксацией в 1948-1956 гг.  составила 896.2 x106 га. Основные технологические приемы аэротаксации включали (1) аэрофотосъемку обследуемых территорий (масштаб 1:100 000 в северных и 1:25 000–30 000 в южных районах таежной зоны) и предварительное разграничение таксационных выделов на аэроснимках, (2) систему самолетных маршрутов, намечаемую в зависимости от особенностей ландшафтов и лесистости; среднее расстояние между соседними маршрутами было 2–4 км в зоне средней и южной тайги и до 4–8 (12) км в северной и редкостойной тайге и (3) a глазомерную таксацию каждого выделенного на аэроснимках полигона таксаторами с борта самолета. Площадь описываемых таксационных выделов была велика (от нескольких сотен до нескольких тысяч гектаров) и точность таксации оказалась невысокой. Тем не менее, таким образом была впервые получена характеристика всех лесов страны. 
      Начиная со средины 1970 х годов, неэксплуатируемые и отдаленные леса, оцененные ранее аэротаксацией, начались обследоваться дистанционными методами, используя дистанционные изображения как с самолетов, так и со спутников (фото-статистический метод). Обычно использовалась четырехступенчатая выборочная схема, а в районах с низкой лесистостью – упрощенная двух- или трехступенчатая. При полной схеме, на первом этапе контурно-аналитическое дешифрирование спутниковых изображений проводилось для всей территории обследуемого объекта. Для каждого отграниченного таксационного выдела определялась категория земель лесного фонда, и для покрытых лесом земель - преобладающая порода или группа пород, возрастная группа, и группа полнот. Таксационные выделы объединялись в страты, которые создавались по преобладающим породам, возрастным группам и типам ландшафтов. Используя показатели изменчивости внутри страт, планировалась выборочная схема с тем, чтобы оценить запас древесины для объекта учета с погрешностью не превышающей ±2% (вероятность 0.95) и систематическая ошибка не должна была быть выше ±3%. На втором этапе , производилась многоспектральная аэрофотосъемка примерно на 5% площади, в систематическом порядке в масштабе 1:7 000 до 1:10 000 и контурно-аналитическое дешифрирование проводилось для всей рабочей площади полученных снимков. Измерительное дешифрирование отобранных фотопроб являлось предметом третьего этапа. На четвертом, заключительном этапе, наземные измерения проводились на отобранных фотопробах (порядка 5- 10% общего числа фотопроб). Эти материалы использовались для разработки эмпирических моделей между таксационными показателями древостоев и дешифровочными признаками, получаемыми с дистанционных изображений. Метод обладал высокой точностью, общий запас древостоев в объекте учета определялся с погрешностью в пределах ±2%. 
        К 1990м годам, в целом 665.8 x106 га было устроено наземными методами (на некоторых территориях прошло по 4-5 циклов лесоустройства). В течение последнего десятилетия 20го века, площади лесоустроительных работ снизились значительно, и к 1998 году площадь пройденная лесоустройством увеличилась только до 670 x106 га, и 262.8 x106 га были обследованы с помощью дистанционных методов. Площади, которые были обследованы исходно при помощи дистанционных методов и не были впоследствии охвачены более точными методами таксации, составили к концу прошлого века 172 x106 га (главным образом в лесотундре и северной тайге). Современное состояние этих лесов известно очень приближенно, базируясь на результатах ряда проектов по исследованию применимости дистанционных методов для учета лесов Севера. Запас этих древостоев не превышает 1.5–2% общего запаса древостоев страны.

2. Космические снимки как новый вид информации о российских лесах

Наблюдаемый всплеск интереса к материалам космической съёмки лесов связан с активным включением российских лесных ресурсов в мировую  экономику, а также с активностью  международных и российских природоохранных  организаций. Характерными признаками глобализации можно считать приход на российских рынок крупных зарубежных лесопромышленных компаний, внедрение  международных стандартов сертификации, вовлечение России в процесс борьбы с нелегальными рубками, в том  числе, – в рамках «Большой восьмерки».

Практически все актуальные проблемы лесного сектора (развитие арендных отношений, сертификация, охрана старовозрастных лесов, борьба с  незаконными рубками) требуют для  своего решения самой актуальной и объективной информации о лесах. Источников такой информации – крайне мало. Топографические карты обновляются  реже, чем раз в 10 лет, и почти  не содержат информации о лесах, причём детальные карты масштаба 1:100 000 и  крупнее до сих пор «закрыты»  из-за секретности. Подробная лесоустроительная  информация по многим районам страны принципиально устарела, так как  даже во времена СССР лесоустройство проводилось раз в 10–20 лет. Сейчас во многих районах и эти сроки  превышены. Свежие данные лесоустройства (если оно проводилось недавно) мало доступны потребителям информации –  предприятиям лесного бизнеса, местным  органам власти, научным и природоохранным  организациям. Характерно, что даже органы управления лесами могут испытывать затруднения в получении данных лесоустройства (особенно в электронной  форме).

В сложившихся обстоятельствах  космическая съёмка оказалась самым  доступным и востребованным видом  информации.

Какие характеристики космических  снимков в первую очередь определяют их востребованность в современных  российских условиях?

Объективность. Каждый космический  снимок является документом. Он объективно отражает состояние местности на момент съёмки. Например, определяемые по снимку размер и направление лесосеки никак не зависят от материалов отвода в лесхозе. Подделать снимки практически  невозможно, так как съёмку осуществляют различные компании-операторы, и  попытки «изменения данных» будут  легко обнаружены. По сути, съёмка из космоса даёт возможность независимого и перекрёстного контроля процессов  в лесном хозяйстве со стороны  различных российских и международных  организаций, включая Росприроднадзор  и сам Рослесхоз.

Актуальность. Материалы  космической съёмки можно получить на различные даты. Как правило, давность архивных снимков среднего разрешения (примерно, масштаба 1:25 000) на лесные районы России не превышает 1–2 года. Съёмка по заказу со средним или высоким  разрешением обычно осуществима  в течение нескольких недель.

Масштабность. Современная  съёмка в обзорных масштабах позволяет  одновременно снять огромные территории с довольно высокой детализацией. Так, размер одного кадра нового спутника IRS-P6 составляет 740х740 км. Этот кадр покрывает  почти половину севера европейской  части России (рис. 1), а разрешение съёмки (о соответствии пространственного разрешения снимка и масштаба карты см. таблицу 1) в 55 м позволяет определить места рубок размером более 5–10 га (рис. 2).

Экстерриториальность. Участки  съёмки никак не привязаны к государственным  или административным границам; для  проведения съёмки не требуются какие-либо разрешения. Всё это позволяет  получать унифицированные данные по состоянию лесов в различных  лесхозах, субъектах федерации, «по  ту» и «по эту» сторону границ.

Доступность. Это, пожалуй, наиболее важная причина активного использования  космических снимков в последние  годы. (Во времена СССР снимки были доступны лишь узкому кругу закрытых организаций). В настоящее время все материалы  космической съёмки с пространственным разрешением 2 м и более являются совершенно открытыми.

Материалы аэро- и космической  съемки являются технической основой лесоинвентаризационных работ и одним из решающих факторов, влияющих на точность таксации лесного фонда. Приоритетным направлением усиления государственного управления лесным хозяйством является внедрение ГИС - технологий. ГИС позволяет автоматизировать рутинные учетные работы в лесничествах и арендных предприятиях; оперативно изготавливать любые тематические лесные карты по материалам лесоустройства; вносить текущие изменения в картографические материалы и поддерживать информационные базы о лесном фонде России в актуализированном состоянии.

3. Дистанционные методы в решении задач лесного хозяйства

Крупнейшие лесные державы  пришли к пониманию необходимости  дистанционного мониторинга лесов  несколько лет назад. Российское отставание в этой области – небольшое  и касается, главным образом, государственной  информационной политики. В Швеции и Финляндии съёмка всей территории страны со средним пространственным разрешением (10–30 м) осуществляется ежегодно за счёт госбюджета. Полученные данные эффективно используются в лесоустройстве, при учёте лесного фонда и для выявления нелегальных рубок. Так, применение ежегодной космической съёмки в Швеции (с 2000 года) позволило уменьшить число нелегальных рубок с 10 до 2%. Государство не только финансирует съёмку, но и активно способствует внедрению современных дистанционных методов и ГИС-технологий в лесное хозяйство, в том числе – путём обучения специалистов и владельцев леса. Отработанные и внедрённые в практику дистанционные «скандинавские технологии» с ещё большим успехом могут применяться в России, учитывая масштабы её лесной территории.

Действующая «Инструкция  по проведению лесоустройства в лесном фонде России» (1994) предусматривает  применение космических снимков  при решении широкого круга задач, особенно при устройстве малоосвоенных  лесов северных и восточных регионов России. За годы, прошедшие с момента издания этой инструкции, существенно возросли как технические возможности съёмочной аппаратуры, так и возможности дешифрирования. Методические разработки отечественных учёных (В. И. Сухих, В. М. Жирин и др.) по использованию космической съёмки в лесном хозяйстве не уступают зарубежным, однако в последние годы (в связи с отсутствием госзаказа на съёмку) эти работы, в основном, не выходили за рамки научно-экспериментальных. Ситуация стала меняться в начале 2005 года, когда по инициативе Рослесхоза началось внедрение космической съёмки в практику мониторинга нелегальных рубок.

Переход к регулярной космической  съёмке лесов России со средним и  высоким разрешением позволит на новом уровне решать многие из задач  лесного хозяйства. Среди них:

- контроль за процессами лесозаготовок (включая контроль нелегальных рубок); 
- оценка последствий лесных пожаров; 
- лесопатологический мониторинг; 
- инвентаризация лесного фонда, сертификация лесных участков; 
- оценка лесовозобновления.

Особо следует подчеркнуть, что решение всех этих задач может  осуществляться независимо на федеральном, региональном уровне, а также на уровне крупных лесных компаний-арендаторов.

Материалы аэро- и космической  съемки являются технической основой лесоинвентаризационных работ и одним из решающих факторов, влияющих на точность таксации лесного фонда. Приоритетным направлением усиления государственного управления лесным хозяйством является внедрение ГИС - технологий. ГИС позволяет автоматизировать рутинные учетные работы в лесничествах и арендных предприятиях; оперативно изготавливать любые тематические лесные карты по материалам лесоустройства; вносить текущие изменения в картографические материалы и поддерживать информационные базы о лесном фонде России в актуализированном состоянии.

В отличие от 60-70-ых годов  прошлого века современные ДМ базируются  на  использовании  принципиально  новых  изображений,  методов  их  обработки, анализа и представления.

Современные цветные спектрозональные аэрофотоснимки высокого разрешения, выполненные в М 1:10000 – 15000, позволяют решить практически все задачи инвентаризации, проектирования и оценки эффективности гидролесомелиорации.  Нет  ограничений  и  на  применение  цветных  синтезированных КС высокого разрешения, а также стандартных КС, получаемых при реализации программ “Landsat – TM”, SPOT и др.

Заключение

В  современных  условиях  необходима  объективная  и  непрерывная оценка лесных ресурсов на землях, отданных под управление лесной службе России.  Особое  внимание  необходимо  уделить  методике  и  технике  комплексной  оценки  лесных  земель.

Разработанная  на  основе  анализа  строения  и  динамики  этих  сравнительно простых  с  точки  зрения  таксации  объектов  методика  может  быть  использована для дешифрирования и других категорий земель лесного фонда.  

Полученные результаты внесут вклад в разработку методов непрерывной инвентаризации  земель  лесного фонда, объективной оценки  законности производства  и  потребления  лесных  ресурсов, охраны  лесов,  сохранения  и улучшения  окружающей  среды.

Список литературы

1. Маслов А.А. - доктор биологических наук, ИТЦ «Сканекс», Космический мониторинг лесов России: современное состояние, проблемы и перспективы – Лесной бюллетень, [электронный ресурс], http://www.forest.ru, Москва.

2. Ум Токи Жозеф, Дистанционные методы оценки таксационных показателей насаждений на переувлажненных почвах с использованием ГИС-технологий – Автореферат, СПбГЛТА: СПб, 2009., 22 стр.

3. Самойлов, Г. Г. Применение аэрофотосъемки и авиации в лесном хозяйстве (аэрофотосъемка лесов и лесная авиация). - М., 1964; Обучающе-контролирующий комплекс «Физические основы и технические средства дистанционного дешифрирования аэрокосмических изображений леса» / В. И. Сухих [и др.]. - Ин-форм.-библ. фонд, № ОФАП-2018

4. Мониторинг биологического разнообразия лесов России: методология и методы. Под ред. А. С. Исаева. ЦЭПЛ РАН. М.: Наука, 2008. 453 с.

5. Сухих В. И., В. М. Жирин, Т. А. Зиемелис, А. В. Шаталов. Оценка информативности космических снимков высокого разрешения для инвентаризации лесов. «Исследование Земли из космоса», 1996. 2, с. 45-56.

6. Федосимов А.Н. Инвентаризация  леса выборочными методами.-М.: Лесная  промышленность, 1986.-192 с.

7. Данюлис Е.П., Осипенко  Г.С. Стратификационно-выборочный  метод инвентаризации лесов по  аэрофотоснимкам // Лесное хозяйство.-1979.-№  7. 42-44 с.