Использование полусфероидальных фотографий для определения сомкнутости крон древостоя экотона «лес-тундра» полуострова Таймыр и плато Путорана

Сомкнутость крон древесного яруса – одна из важнейших его характеристик, отражающих особенности вертикальной и горизонтальной структуры. Она четко коррелируется с количеством света, проникающего на землю через древесный ярус. Количественный показатель сомкнутости крон в долях единицы обычно определяется глазомерно, но для более точных оценок используются фотографические методы, получивший широкое распространение после появления сверхширокоугольных объективов (объективов типа «рыбий глаз»).
Полусферические фотографии, позволяют с высокой точностью получить показатели, связанные с характером поглощения и отражения солнечной энергии различными типами подстилающей поверхности. Их использование наряду с наземными спектрометрическими измерениями позволит выйти на новый качественный уровень интерпретации материалов дистанционного зондирования, в особенности гиперспектральных данных.
Исследования проводились экспедицией географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова на полуострове Таймыр и плато Путорана в рамках реализации одного из проектов Международного Полярного Года. Объектом исследований послужила переходная зона тайга-тундра.
Для определения сомкнутости крон нами были проведены работы по фотографированию небесного свода по линиям профилей и на пробных площадях приуроченных к переходной зоне тайга-тундра, - экотон «лес-тундра».
Работы проводились полнокадровой цифровой фотокамерой аппаратом Nikon D70s с объективом типа «рыбий глаз» Nikon DX AF Fisheye-Nikkor 10.5mm f/2.8G ED.
Для каждой модельной территории (полуостров Таймыр и плато Путорана), на основе проложенных профилей, на которых через каждые 25 метров профиля было сделано по 3 снимка по отрезку, перпендикулярному линии профиля (один на линии профиля и два на расстоянии 5 метров от нее) были сформированы наборы полусферических фотографии. Эти данные, наряду с другими материалами полевых исследований, отражают изменение градиента сомкнутости крон в экотоне «лес-тундра».
На пробных площадях, размерностью 50х50 метров, приуроченных к характерным зонам экотона, работы выполнялись по сетке с шагом 5 метров. При такой схеме работ, каждая точка площадки, находящаяся на высоте более 2 метров от поверхности, попала в центральную зону хотя бы одного кадра.
Таким образом, для разных типов переходных границ экотона, было получено около 500 полусферических фотографий характеризующих параметр сомкнутости крон.
На основе использования модели камеры, были убраны все свойственные для данного объектива искажения, в результате чего были получены плановые изображения, что позволило использовать их для количественной характеристики изучаемого параметра.
В совокупности с морфометрическими характеристиками деревьев, геоботаническими и почвенными описаниями, данными по глубине сезонно-талого слоя, температурами грунта, спектрометрирования позволяет провести комплексную географическую оценку изучаемых территорий.
Полученные количественные результаты сопоставлены с инструментально измеренными проекциями крон, а также с результатами автоматизированного выделения крон деревьев на основе свехвысокодетальных космических снимков. Сравнение результатов показывает, что параметр сомкнутости крон, полученный разными способами в целом сопоставим.
Использование полусферических фотографии дает более точную информацию, использование которой может быть ориентированно на дешифрирование гиперспектральных данных дистанционного зондирования.
Полученные результаты позволяют судить о градиенте параметра сомкнутости крон в экотоне «лес-тундра» полуострова Таймыр и плато Путорана. Такой подход может быть использован для мониторинга переходной зоны и выявления его динамики.