Геоинформационные технологии. Рубрика в журнале - Лесохозяйственная информация
Статья научная
В статье рассмотрены различные методы тематического дешифрирования для получения информации о лесах на основе данных группировки спутников дистанционного зондирования Земли стран БРИКС. Представленное исследование является частью работы, выполненной в рамках соглашения между государственной корпорацией «Роскосмос», Индийской организацией космических исследований, Китайской национальной космической администрацией и Южноафриканским национальным космическим агентством. В рамках проекта предоставлена съемка со спутников Китая, Бразилии и Индии для территории пилотного полигона, расположенного на территории Шушенского и Ермаковского районов Красноярского края и Таштыпского района Республики Хакасия. Результаты исследования показали возможность определения лесных и нелесных территорий, количественных и качественных показателей лесов по спектрально-отражательным характеристикам насаждений съемки со спутников Метеор-М и Resourcesat/LIS.
Бесплатно
Статья научная
В статье отражены исследования возможностей применения данных съемки с метеорологического спутника Метеор-М для определения количественных и качественных характеристик лесов. Научные исследования основаны на значительном количестве экспериментального материала - данных 419 пробных площадей, заложенных на территории Архангельской, Вологодской, Костромской, Московской, Новосибирской областей, Удмуртской Республики, Алтайского края. Пробные площади представляют собой таксационно-дешифровочные участки (ТДУ) с координатной привязкой, на которых определены таксационные характеристики насаждений методами реласкопических площадок и площадок постоянного радиуса. В последующем по каждому ТДУ сформирована база данных спектральных характеристик насаждения, на основе которой статистическими методами определялись взаимосвязи породного состава, запаса, относительной полноты насаждения и количества деревьев со спектрально-отражательными характеристиками. Результаты исследований показали возможность использования данных зимней съемки с аппарата Метеор-М для определения породного состава насаждений, запаса, полноты, количества деревьев в пределах точности по третьему разряду лесоустройства. Учитывая данную особенность, применяемые в статье методы можно рекомендовать для оценки количественных и качественных характеристик лесов на труднодоступных территориях.
Бесплатно
Статья научная
Развитие методов машинного обучения способствует всё более широкому распространению данных дистанционного зондирования Земли в различных сферах деятельности, в том числе в лесном хозяйстве и в рамках лесоучётных работ, в частности. В исследовании проанализирована возможность применения методов машинного обучения для пространственного моделирования основных таксационных показателей лесов с использованием данных, полученных при государственной инвентаризации лесов, а также находящихся в открытом доступе космических снимков Landsat-8/9. Качественные показатели лесов (древесная порода и состав насаждения) определяли путём классификации спутниковых снимков методом RandomForest, а количественные – с помощью многофакторной линейной регрессии на основании спектральной яркости каналов зимних космических снимков. Для получения векторных границ сегментов (условных выделов) и расчёта для них медианных значений таксационных показателей использована сегментация спутниковых изображений. Средняя точность распознавания преобладающей породы в сегменте (условном выделе) по натурным данным составила 70%. При этом точность определения хвойных пород – 100%. Ошибки MAE (Mean Absolute Error) и RMSE (Root Mean Square Error) при прогнозировании основного количественного таксационного показателя – среднего запаса древостоя на 1 га – при наземной верификации смоделированных данных составили ±25,8 и ±32,2% соответственно.
Бесплатно
Статья научная
В работе приведены методология и результаты исследований зонирования таежной зоны европейской части России по режимам ведения лесного хозяйства в зависимости от комплексной доступности лесов, учитывающей плотность лесных дорог, особенности почв, потенциальную продуктивность лесных насаждений. Проведенные исследования базируются на актуализации сети дорог в пределах субъектов Российской Федерации по данным спутниковых съемок, в том числе с отечественных космических аппаратов. Представлены тематические карты-схемы зонирования территории исследований по доступности лесов и режимам ведения лесного хозяйства. Работа имеет важное значение для внедрения систем планирования и ведения лесного хозяйства, включая реализацию задач концепции интенсификации использования и воспроизводства лесов.
Бесплатно
Статья научная
Сформулированы требования к данным дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), обеспечивающие максимальную эффективность нейросетевых моделей при оценке состояния лесов. Показано, что в настоящее время наиболее оптимальным является использование данных ДЗЗ с космических аппаратов серии Sentinel, хотя в перспективе необходимо предусматривать участие отечественной космической группировки. Для применения свёрточных нейронных сетей рекомендовано применять мультиспектральную космическую съёмку минимум в четырех спектральных каналах – красный, зелёный, синий и ближний инфракрасный (RED-GREEN-BLUE-NIR). Допускается расширение набора данных за счёт каналов SWIR и Red-Edge, что позволит сформировать более информативные композиты и расширить возможности для расчёта вегетационных индексов. Разработаны требования к космической съёмке: определены сроки, погодные условия, методы обработки данных ДЗЗ и правила синтеза каналов для диагностики повреждений лесных насаждений. Обосновано использование свёрточной нейронной сети YOLO (You Only Look Once) для выявления изменений состояния лесов по данным ДЗЗ из космоса. Рассмотрены возможности привлечения дополнительных массивов данных (лесоустроительная документация, результаты государственного лесопатологического мониторинга, государственного мониторинга воспроизводства лесов, лесопатологических обследований, мониторинга пожарной опасности в лесах и лесных пожаров) для минимизации погрешностей при распознавании целевых объектов. Предложен пошаговый алгоритм работ по использованию свёрточных нейронных сетей для выявления изменений состояния лесов по данным ДЗЗ из космоса.
Бесплатно
Методические аспекты оценки запаса воды в снеге на основе данных со спутника Канопус-B
Статья научная
Рассмотрены методические подходы к оценке запаса воды в снеге на основе результатов лесотаксационного дешифрирования, полученных по данным съемки со спутника Канопус-В. Исследования базируются на результатах экспериментальных работ по снегосъемке на территории Истринского стационара Федерального бюджетного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства» (ФБУ ВНИИЛМ), а также данных таксации 28 пробных площадей. Запасы воды в снеге определены на основе взаимосвязи данного показателя с полнотой, запасом, возрастом и количеством деревьев в насаждении. Результаты исследований имеют важное значение при расчете запасов воды в снеге с использованием спутниковой съемки в летний и зимний периоды для определения основных таксационных характеристик насаждений. По итогам проведенной работы выполнено зонирование территории изучаемого района по запасам воды в снеге в феврале-марте 2021 г.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются методы лесотаксационного дешифрирования данных радиолокационной съемки со спутника Sentinel-1. Применяемые алгоритмы лесотаксационного дешифрирования основаны на комплексном подходе к анализу территории с учетом особенностей роста и продуктивности лесных насаждений, а также определения степени воздействия различных факторов на рост леса и лесообразовательные процессы. Разработанные методы лесотаксационного дешифрирования основаны на математических моделях, верифицированных на значительном объеме таксационных данных сети пробных площадей.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен краткий обзор современного состояния и перспектив применения методов автоматизированного дешифрирования оптических спутниковых снимков для получения характеристик лесных на‑ саждений в специфических природных условиях – в зоне редкостойной тайги и притундровых лесов европейской части России. Рассмотрены ограничения, связанные с дефицитом эталонных данных. Проанализированы классические алгоритмы, ансамблевые модели и архитектуры нейронных сетей (включая U‑Net). Уделено внимание нормативным аспектам, интеграции с дополнитель‑ ными источниками данных (LiDAR, SAR и др.), оценке качества и учёту неопре‑ делённости результатов. Показано практическое применение алгоритмов в зависимости от региональных условий; предложенные решения могут быть внедрены в системы государственного мониторинга и лесоустройства.
Бесплатно
Статья научная
Представлены общие сведения о принципах работы, структуре и основных видах свёрточных нейронных сетей (СНС), об их обучении и оптимизации. Показаны основные метрики, используемые для оценки интерпретации результатов работы моделей СНС. Описаны наиболее распространённые архитектуры свёрточных нейронных сетей применительно к решению практических задач по классификации и сегментации изображений, обнаружению объектов. Приведены примеры использования свёрточных нейронных сетей для дешифрирования данных дистанционного зондирования Земли при решении практических задач по оценке изменений лесного покрова, лесотаксационных показателей и состояния насаждений при воздействии различных факторов.
Бесплатно
Противопожарное обустройство лесов южной тайги, лесостепи Западной Сибири и Урала
Статья научная
Одной из важнейших проблем современного лесного хозяйства является охрана лесов от пожаров. К сожалению, несмотря на предпринимаемые усилия, показатели фактической горимости лесов не имеют тенденции к снижению. Основная доля пройденной огнем площади приходится на верховые пожары. Проанализированы возможности перевода верховых лесных пожаров в низовые путем создания искусственных противопожарных барьеров из мягколиственных древесных пород. Ширина противопожарных лиственных полос зависит от интенсивности пожара и состава насаждений, в котором он развивается. Для условий подзоны южной тайги и лесостепи Западной Сибири и Урала предложены типы создаваемых противопожарных барьеров, обеспечивающих перевод верховых лесных пожаров в низовые. Особое внимание уделено противопожарному устройству наиболее опасных в пожарном отношении хвойных молодняков и лесных культур, а также повышению их противопожарной устойчивости.
Бесплатно
