На сайте "Лесной форум Гринпис России" в посте А. Ярошенко руководителя лесного отдела Гринпис России опубликована статья В. Архипова, инженера лесного хозяйства "Новая технология стереоскопической таксации лесов". Материал был впервые размещен в Лесной газете № 53 от 18 июля 2015 г. Полностью с публикацией можно ознакомиться по ссылке

Хорошо известно, что лесное планирование на региональном и локальном уровнях, а также текущая хозяйственная деятельность в лесах осуществляются на основе материалов лесоустройства. Также известно, что общий неудовлетворенный спрос на актуальные повыдельные лесотаксационные данные в настоящее время оценивается в 200 млн. га, этот спрос является постоянно растущим и традиционными наземными способами проблему такого дефицита решить невозможно. Страна остро нуждается в современной высокопроизводительной технологии таксации лесов.

Сегодня такая технология появилась. Специалистами ФГУП «Рослесинфорг» по собственной инициативе разработана и внедряется в лесоустроительное производство новая высокопроизводительная технология стереоскопической таксации лесов. Эта технология получила название «От съемки - к проекту» и состоит из трех крупных последовательных этапов:


Рис. 1 Основные этапы

В целом, приведенный алгоритм, не противоречит традиционному порядку камеральных работ на основе и с использованием методов лесотаксационного дешифрирования 1980-х гг. Отличия носят технологический характер и связаны, в первую очередь, с применением новых для отечественного лесоустройства материалов дистанционного зондирования и современного программно-аппаратного обеспечения для стереодешифрирования. Наиболее сложным элементом технологии, определяющим качество выпускаемой конечной продукции, является процесс создания таксационной информации о лесах – лесное повыдельное стереоскопическое дешифрирование.

На начальном этапе перед нами, специалистами «Рослесинфорга» (ФГУП), стояла задача выбора базового программного обеспечения для целей лесного дешифрирования. При этом мы руководствовались следующими основными критериями:

— возможностью стереоскопического просмотра материалов мультиспектральных (спектрозональных) съемок;
— принципиальной возможностью выполнения стереоизмерений основных таксационных показателей насаждений;
— возможностью организации сетевой работы;
— русификацией продукта.

В результате анализа установлено, что на рынке программ для обработки материалов дистанционного зондирования Земли не представлено ни одного специализированного продукта для лесного стереоскопического дешифрирования. Из имеющихся на рынке в качестве базового был выбран наиболее подходящий для этих целей отечественный цифровой фотограмметрический комплекс «Photomod» (модуль «StereoDraw») российской компании «Ракурс». После производственного тестирования и подготовки детального технического задания, на его основе компанией «Ракурс» был разработан новый модуль – «Photomod StereoMeasure» с добавлением необходимого для лесного стереодешифрирования функционала. Кроме того, программистами ФГУП «Рослесинфорг» разработана специальная программа «ForestDecrypt». Данная программа обеспечивает камеральный автоматизированный (интерактивный) анализ признаков лесного дешифрирования (ввод и автоматическую обработку формализованных и ранжированных признаков). Результатом такого анализа является получаемая в автоматическом режиме таблица признаков лесного дешифрирования для пошагового процесса распознавания древесных пород.

Для камерального стереоскопического дешифрирования были оборудованы автоматизированные рабочие места, в состав которых вошли рабочие станции (на базе процессора IntelCore i7, оперативная память 4 Гбайт, видеокарта nVidiaQuadroFX 4800, жесткий диск объемом 2 Тбайт), зеркальные мониторы Planar StereoMirror SD2220W и высокочастотные мониторы Samsung SyncMaster SA750 со стереоочками. На рабочие места установлено следующее программное обеспечение:

— ЦФС «PHOTOMOD» - модуль «Photomod StereoMeasure»;
— «ForestDecrypt»;
— ПК «ЕСАУЛ».

В 2013 г. на территории Приозерского лесничества Ленинградской области выполнена опытно-производственная проверка всего технологического цикла. Для этого по каждому из этапов были разработаны специальные методики проведения работ.

В состав основных работ по апробации технологии входили:

— устройство объектов обучающей выборки;
— полевая тренировка таксаторов;
— таксация модельных участков наземным и дистанционным способами;
— контрольная таксация измерительно-перечислительным способом;
— оценка точности дешифрирования.

Всего на трех модельных участках Приозерского лесничества было выделено и протаксировано двумя способами 413 лесотаксационных выделов в 12 лесных кварталах. Контрольная таксация выполнена измерительно-перечислительным методом в 33-х выделах, отобранных случайным образом. Основой для выполнения контурного и аналитико-измерительного дешифрирования в программе «Photomod StereoMeasure» служили спектрозональные ортофотопланы, а также наборы стереопар, полученные средствами АФК «VisionMap A3Cir».

Контурное дешифрирование – установление границ лесотаксационных выделов в стереорежиме выполнялось одновременно с аналитическим дешифрированием. Критериями разграничения выделов служили различия по составу, высоте, форме и размерам крон, сомкнутости полога, условиям местопроизрастания и другим особенностям насаждений.

Эти особенности при дешифрировании анализировались и оценивались глазомерно (при контурном дешифрировании) сначала в обобщенной, а затем – в детальной форме и являлись основанием для проведения границ выделов. Затем, на стадии аналитического и измерительного дешифрирования перечисленные различия уточнялись и фиксировались при записи таксационных характеристик выделов в карточках таксации.


Рис. 2 Фрагмент спектрозонального ортофотоплана, созданного на основе материалов аэросъемки камерой VisionMap A3 – CIR, в масштабе 1:5000 (слева), 1:1000 (справа)

Сверхвысокое пространственное разрешение материалов съемки и возможность изменения масштабов при просмотре позволяют анализировать все группы признаков дешифрирования, как фотометрические и морфологические, так и ландшафтные. В процессе дешифрирования использовалась совокупность признаков дешифрирования. Часть таксационных показателей определялась измерительными методами, часть – на основе установленных взаимосвязей с другими показателями. Сравнение результатов дешифровочной и контрольной таксации показало, что ошибки определения основных таксационных показателей древостоев дешифровочным способом не превышают значений допустимых ошибок, установленных для дешифровочного способа таксации, а по ряду показателей не превышают и значения допустимых ошибок, установленных для глазомерного способа таксации действующей лесоустроительной инструкцией.

По результатам работ на модельные участки получен полный комплект выходных документов в соответствии с требованиями действующей Лесоустроительной инструкции. Кроме того, дополнительно были получены:

— геоинформационная база данных о лесах,
— фотопланшеты на бумажных и электронных носителях.


Рис. 3 Процесс проектирования мероприятий по охране, защите и воспроизводству лесов

Технология стереоскопической таксации лесов, состав и качество её выходных документов позволяют по новому подойти к решению важнейшей задачи лесоустройства – проектированию мероприятий по охране, защите и воспроизводству лесов. В первую очередь это касается лесовосстановления, ухода в молодняках и проведения санитарных рубок. Логика здесь такая. Объектами этих мероприятий являются земли, непокрытые лесной растительностью, молодняки, погибшие и усыхающие насаждения, а также насаждения с наличием сухостойных и усыхающих деревьев. Эти участки обычно располагаются по территории лесничеств мозаично, и их общая доля не превышает 10% площади лесничества. На современных высокоинформативных материалах ДЗЗ они имеют надежные признаки дешифрирования и поэтому, достоверно идентифицируются при стереоскопической таксации лесов. В совокупности все они представляют собой фонд проектируемых мероприятий по охране, защите и воспроизводству лесов, могут и должны передаваться в качестве результатов таксации в лесничества, в органы управления лесным хозяйством субъектов РФ, а также безвозмездно – лицам, использующим леса, в виде следующих выходных документов:

1. Фотопланы участковых лесничеств с территориальным местоположением лесотаксационных выделов, включенных в фонд проектируемых мероприятий.
2. Ведомости лесотаксационных выделов, включенных в фонд проектируемых мероприятий.
3. Фотоальбомы лесотаксационных выделов, включенных в фонд проектируемых мероприятий.


Рис. 4 Фотоплан участкового лесничества (фрагмент), масштаб 1:15000 (красным выделены лесотаксационные выделы, включённые в фонд проектируемых мероприятий




Рис. 5 Фотоальбом лесотаксационных выделов, включённых в фонд проектируемых мероприятий, масштаб 1:2000 (фрагмент)

Таксационно - дешифровочная характеристика. Квартал: 56. Выдел: 29. Площадь: 2,2 га. Категория земель: насаждение. Состав: 4Ос2Б4Е. Возраст - 70 лет. Высота - 24 м. Сырорастущий запас - 190 кбм/га. Захламленность - 80 кбм/га. Сухостой - 40 кбм/га. Вид проектируемого мероприятия: санитарная рубка.

Наличие таких высокоинформативных материалов позволяет оптимизировать порядок и повысить качество проектирования лесохозяйственных мероприятий, обеспечить надлежащий контроль за проектированием, а также значительно сократить трудовые и финансовые затраты на эти цели. Для этого необходимо и достаточно организовать в лесничествах текущую работу по наземной адресной таксации лесотаксационных выделов, включенных в фонд, с целью уточнения их таксационных характеристик и определения соответствующих параметров проектируемых лесохозяйственных мероприятий.

Опытно-производственная проверка новой технологии стереоскопической таксации лесов показала следующее:

— общая производительность одного комплекса Vision MapА3 + 100 АРМ таксатора составляет 5-7 млн. га в год;
— сезонная производительность одного таксатора-дешифровщика составляет от 20 до 100 тыс. га (в зависимости от средней площади выдела);
— стоимость таксации лесов – от 50 до 100 руб. за 1 га (в зависимости от средней площади выдела);
— технология позволяет выявить фонд и повысить эффективность проектирования мероприятий по охране, защите, воспроизводству лесов;
— точность определения основных лесотаксационных показателей выше установленной нормативной точности для дешифровочного способа таксации лесов.

Есть и другие очевидные достоинства новой технологии таксации лесов, а именно:

— таксация, после обязательной полевой тренировки исполнителей и оформления им допуска для работы, выполняется круглогодично, в комфортных кабинетных условиях, т.е. является всесезонной и всепогодной;
— при таксации особенно сложных лесных участков таксатор-дешифровщик, при необходимости, может проконсультироваться со своими коллегами-дешифровщиками или обратиться за помощью к эксперту;
— принципиально повышается эффективность контрольных процедур и, тем самым, персональная ответственность исполнителей. В отличие от традиционной «наземной» таксации с неадекватным ценообразованием, которая основана на доверии и, фактически бесконтрольна, чем многие беззастенчиво пользуются, таксация по технологии «От съёмки – к проекту» – прозрачна и ответственна, т.к. позволяет выполнить экспертную проверку таксации любого участка в любое время методом повторных контрольных измерений;
— наконец, технология дешифровочной таксации «От съёмки – к проекту» предусматривает после окончания дешифрирования оценку точности таксации объекта работ методом выборочной измерительно-перечислительной натурной таксации, случайным образом отобранных, лесотаксационных выделов.

В рамках развития технологии «От съёмки – к проекту» авторским коллективом (Архипов В.И., Басков В.И., Березин В.И., Белов В.А., Черниховский Д.М.) по собственной инициативе подготовлены проекты следующих нормативно-инструктивных документов, последовательно и детально определяющих процедуру лесного стереоскопического дешифрирования:

— Методика лесного стереоскопического дешифрирования аэро- и космических снимков (в качестве Приложения к лесоустроительной инструкции).
— Рабочие правила по таксации лесов дешифровочным способом (практическое пособие таксатору-дешифровщику).

Практическое пособие таксатору-дешифровщику, предназначенное для подготовки специалистов и выполнения таксации лесов Российской Федерации дешифровочным способом, было представлено на III Международном ГИС-форуме «Интеграция геопространства – будущее информационных технологий» (Москва, 15-17 апреля 2015 г.). Проект был высоко оценён международным экспертным сообществом и признан лучшим в номинации «Разработка уникальных технологий в области ДЗЗ и ГИС».

Вместе с тем результаты опытно-производственной проверки указывают на то, что важнейшим звеном всей технологической цепочки, на которое необходимо обратить особое внимание при производственном внедрении и которое определяет качество лесотаксационных работ, является полевая таксационно-дешифровочная тренировка исполнителей в объекте работ, включающая полевой и камеральный анализ признаков дешифрирования, изучение характерных особенностей изображения полога лесных насаждений на материалах ДЗЗ, изучение и установление взаимосвязей между таксационными и дешифровочными показателями лесных насаждений, выполнение таксационно-дешифровочных лесоизмерительных работ на объектах обучающей выборки (таксационно-дешифровочных пробных площадях, выделах с выборочной измерительно-перечислительной таксацией, выделах маршрутного тренировочного таксационно-дешифровочного хода).

Необходимым условием эффективного производственного внедрения дистанционных методов в лесном хозяйстве является создание целостной системы подготовки специалистов – дешифровщиков профессионального уровня. Основными элементами такой системы должны стать:

— организация специализированного учебно-производственного центра по развитию дистанционных методов в лесном хозяйстве;
— совершенствование имеющихся и разработка новых современных учебных программ и наглядных практических пособий по дистанционным методам в лесном хозяйстве.

Авторским коллективом в содружестве с сотрудниками «Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета имени С.М. Кирова» (ФГБОУ ВПО «СПбГЛТУ») и «Поволжского государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «ПГТУ») разработаны и подготовлены учебные программы и пособия (лекции, лабораторные работы, наглядные пособия и эталоны аэрокосмических изображений) по дистанционным методам в лесном хозяйстве.

Разработанные учебные программы и учебные пособия по основам применения современных технических средств и методов ДЗЗ в теории и практике лесоучетных работ используются при обучении (производственно-технической подготовке) специалистов филиалов ФГБУ «Рослесинфорг» приемам и методам лесного стереоскопического дешифрирования для целей таксации лесов дешифровочным способом. В 2014-2015 гг. прошли обучение 28 специалистов филиалов «Севзаплеспроект», «Дальлеспроект», «Кареллеспроект».

Следующим этапом развития технологии предполагается размещение в открытом доступе в сети Интернет результатов дешифровочной таксации, а также наборов стереопар на модельную территорию для того, чтобы желающие могли с ними ознакомиться. При наличии необходимого программного обеспечения (АРМ таксатора-дешифровщика) специалисты смогут на основе исходных стереопар самостоятельно выполнить таксацию лесов дешифровочным способом и оценить полученные результаты.

На состоявшемся 18 декабря 2014 года в г. Пушкино заседании Рабочей группы по устойчивому лесному хозяйству Российско-Финляндской Межправительственной комиссии по экономическому сотрудничеству специалистами ФГУП «Рослесинфорг» было доложено о разработке, производственной проверке, основных технических характеристиках и внедрении в лесоустроительную практику технологии дистанционной таксации «От съемки – к проекту».

Российская сторона предложила представителям Финляндии провести в 2015 году совместную работу по сравнительному анализу эффективности (перечень определяемых таксационных показателей, точность, производительность, стоимость) применяемой в Финляндии технологии дистанционной таксации лесов «Laser-Photo-Plot» и российской технологии «От съемки – к проекту» на модельной территории в юго-восточной части Финляндии.

По нашему мнению новая технология стереоскопической таксации лесов имеет хорошие перспективы для широкого внедрения в российскую лесоустроительную практику и, кроме того, является вполне конкурентоспособной на международном рынке лесотаксационных услуг.

Компания «Ракурс» входит в группу «Проект поддерживают» портала ГИС-Ассоциации

Компания «Ракурс» 20 успешно работает на российском и мировом рынках геоинформатики. Основные направления деятельности компании: разработка и реализация цифрового фотограмметрического комплекса PHOTOMOD, фотограмметрическая обработка данных дистанционного зондирования, консалтинг в области использования и обработки данных ДЗЗ. «Ракурс» также является официальным дилером программных продуктов КБ «Панорама» и дистрибьютором компаний DigitalGlobe, Airbus Defence and Space, ИТЦ «СКАНЭКС». Компания выступает организатором ежегодной Международной научно-технической конференции «От снимка к карте: цифровые фотограмметрические технологии».
Выбери нужный «Ракурс»!
Официальный сайт компании http://www.racurs.ru/