Лазерная локация и цифровая аэросъемка – подспутниковый компонент в системе инвентаризации и мониторинга лесов

Авиационная лазерная локация и цифровая аэросъемка являются составной частью новейших методов и технологий геоинформатики и цифровой фотограмметрии в системе подспутниковых (воздушных) съемок и наблюдений и находят сегодня применение во многих отраслях, а также в решении задач информационного обеспечения инвентаризации и мониторинга лесов, разрабатываются во многих странах и по показателям точности и экономической эффективности превосходят другие, известные на сегодняшний день, дистанционные методы изучения и измерения параметров лесной растительности. Современные авиационные лазерно-локационные и цифровые аэрофотографические системы стремительно развиваются и на сегодняшний день имеют частоту сканирования более 200 тыс. импульсов (измерений) в секунду. Наибольшая плотность точек сканирования при этом составляет 1 точка на 5–7 см поверхности, а точность измерения геометрических параметров наземных объектов и морфоструктурных элементов растительности в плановой и профильной проекциях составляют порядка +/- 5–10 см. Точность геопозиционирования контуров линий и границ лесных выделов, пробных площадей, отдельных деревьев и морфоструктурных элементов их стволов и крон, в том числе и в подкроновом пространстве, практически не ограничена и определяется техническими характеристиками приборов спутникового позиционирования. Средствами пространственного и детального отображения контуров и рельефа земной поверхности с представленной на них растительностью и основой для предварительного трассирования маршрутов авиационной лазерной и цифровой аэрофотосъемки могут также являться спутниковые изображения, получаемые в системах Ресурс, Landsat, Ikonos, Quick Bird II, Orbview GeoEye и/или других системах высокого и сверхвысокого разрешения и дешифрированные по основным параметрам и характеристикам растительного покрова. Вместе с тем, структура, объемные показатели деревьев и древостоев, их фито-масса наиболее достоверно и точно определяются по лазерно-локационным данным («лазерным портретам»), интегрированным с цифровыми геотрансформированными аэрофотоснимками и видеоизображениями, на основе цифровой модели местности (ЦММ) и поля распределения лесного полога, которые генерируются из исходных данных лазерной локации способом фильтрации импульсов сканера, отраженных от зем-ной поверхности и растительности, путем интерполяции точек земли, с последующей триангуляцией точек растительности в системах дифференциального спутникового позиционирования GPS, ГЛОНАСС. При обработке и анализе лазерно-локационных данных и цифровых аэрофотоснимков используются методы математической морфологии, оперирующей понятиями теории множеств и нечетких множеств.
Цифровая (лазерно-локационная) модель земной поверхности и лесной растительности позволяет получать детальные координаты и морфоструктурные характеристики рельефа местности и лесных насаждений средствами трехмерной компьютерной графики и визуализации с использованием программных продуктов Altexis 2.0, ArcView Spatial & 3D Analyst, или другими, известными на сегодняшний день программными средствами. Наши исследования, проведенные в Красноярском крае, показывают, что наиболее адекватно и эффективно структура элементов земной поверхности и растительного покрова с использованием цифровых моделей местности, получаемых на основе лазерной и цифровой аэросъемки, определяются по характеристикам рядов распределения деревьев по основным морфометрическим признакам – диаметру и высоте, вертикальной и горизонтальной протяженности крон, которые, в свою очередь, взаимосвязаны и тесно коррелированны. При этом объемные и весовые показатели деревьев и древостоев с высокой точностью аппроксимируются аллометрическими функциями через их морфоструктурные признаки Результаты практической апробации метода авиационной лазерной локации в сочетании с цифровой аэросъемкой, спутниковой навигацией и геопозиционированием, интегрированных в геоинформационных системах, свидетельствуют о высокой перспективности его использования для целей анализа и моделирования структуры и нарушенности растительного покрова, инвентаризации и оперативного экологического мониторинга лесных земель и контроля лесопользования. Метод обеспечивает дистанционную оценку состояния и динамики лесных ресурсов с высокой эффективностью, при минимуме наземных работ и значительной экономии времени и финансовых средств.