- Центр защиты леса Иркутской области

Применение данных дистанционного зондирования и современных ГИС
технологий в Центре защиты леса Иркутской области – ФБУ
«Рослесозащита»
Сергей Анатольевич Тащилин
ЦЗЛ Иркутской области – ФБУ «Рослесозащита», г.Иркутск, Россия, tashchilin72@mail.ru
Юрий Зиновьевич Михайлов
ЦЗЛ Иркутской области – ФБУ «Рослесозащита», г.Иркутск, Россия, Fedor_irk@rambler.ru
Развитие геоинформационных технологий в мире и России за последние пять лет
существенно изменило требования к организации и визуализации пространственных
данных, какими являются данные о лесопатологическом состоянии лесов. Изменилась, вопервых, концепция приложений - геоинформационных систем (ГИС). ГИС приложения
стали открытыми для разработчиков и пользователей ГИС. Во-вторых, развитие интернеттехнологий позволило создавать на основе открытых ГИС технологий картографические
ВЕБ сервисы с поддержкой бесплатных систем управления базами данных (СУБД)
пространственных данных. Рынок данных дистанционного зондирования (ДДЗ)
стремительно развивается, и на сегодняшний день в лесопатологическом мониторинге
возможно применение спутниковых данных с пространственным разрешением от 30
метров в пикселе и выше с достаточно хорошей периодичностью получения данных. При
этом данные предоставляются пользователям оперативно, абсолютно откалиброванными
как радиометрически, так и пространственно. Кроме этого ДДЗ мультиспектральные, что
позволяет проводить надежное дешифрирование участков лесопатологических изменений
на основе визуального дешифрирования, а также разрабатываемых автоматических и
полу-автоматических алгоритмов.
Актуальность применения ДДЗ и ГИС технологий в плановых работах ЦЗЛ
Иркутской области заключается в том, что на сегодняшний день в проведении
лесопатологического мониторинга ГИС технологий и ДДЗ
лежат в основе
информационной поддержки для принятия обоснованных решений по защите лесов от
вредителей и болезней, сохранению их устойчивости и продуктивности, предотвращению
ущерба с учетом экологической и экономической целесообразности.
Основные задачи, которые решаются с помощью ДДЗ в ЦЗЛ Иркутской области:
1. Дешифрирование очагов болезней и вредителей леса и участков с
лесопатологическими изменениями;
2. Назначение проведения лесопатологической таксации по результатам
обработки дистанционного лесопатологического мониторинга;
3. Получение многолетних спутниковых данных и результатов их обработки с
целью их анализа и сопоставления с наземными наблюдениями;
4. Составление атласа спутниковых изображений, в котором показаны, как
выглядят лесопатологические изменения в различных спектральных
диапазонах длин волн на различных приборах и пространственном
разрешении на местности;
5. Проверка эффективности уже разработанных алгоритмов ] дешифрирования
лесопатологических
изменений
с
целью
создания
алгоритма
автоматического распознавания изменений;
6. Обеспечение информацией в виде спутниковых изображений в КПК или
GPS проведения наземных работ инженерами-лесопатологами.
Основные задачи, которые решаются с помощью ГИС в ЦЗЛ Иркутской области:
1. Временной и пространственный анализ результатов обработки спутниковых
данных;
2. Верификация спутниковых данных с наземными обследованиями;
3. Ведение геопространственной базы данных об участках лесопатологических
изменений, проведенных видах работах по лесопатологическому
обследованию и визуализация их на картах - схемах;
4. Создание публикаций, отчетов о проведенных работах в лесу и контроль за
сроками и исполнением их проведения.
5. Доступ работников ЦЗЛ к геопространственной информации через ГИС
сервер с помощью внутренней сети или Интернет.
6. Обеспечение информацией в виде спутниковых изображений и карт-схем в
КПК или GPS для проведения работ в лесу инженерами-лесопатологами;
Приведем некоторые примеры по всем видам проводимых работ.
Для дешифрирования очагов болезней и вредителей леса и участков с
лесопатологическими изменениями в основном используются мультиспектральные
данные с ИСЗ Landsat 5(ТМ) и Landsat 7 (ETM+) с сервера USGS (США). Архив
изображений на территорию Иркутской области охватывает временной интервал с 1989
года по 2011 гг. Путем сопоставления разновременных изображений и применением
визуального дешифрирования выделяются участки, на которых произошли изменения в
растительном покрове. Контуры участков векторизуются, сохраняются в проекции, а
затем сопоставляются пространственно с повыдельной информацией, и для них с
использованием информации в виде таксационных описаний
рассчитываются
интересующие параметры, такие как площадь повреждений, вероятный тип повреждений,
повреждаемые породы.
После определения вероятного типа повреждения, такого как ветровал, пожар,
повреждение насекомыми вредителями, болезни леса, формируется типовое изображение
для атласа – справочника лесопатологических изменений, и сохраняется метаинформация
о спектральных характеристиках выделенного объекта. На сегодняшний день такие
изображения есть на объекты вызванные болезнями леса, такими как рак-водянка, а также
очагами насекомых – вредителей.
С использованием данных из ИСДМ (Рослесхоз) о зарегистрированных пожарах по
спутниковым данным составляются ежегодные карты-схемы с нанесенными очагами
лесных пожаров на территорию Иркутской области и оконтуренных гарей по снимкам
спутника Landsat.
В 2012 году в работу ЦЗЛ внедряется информация, получаемая в картографическом
сервисе «ВЕГА» («Лесопатолог»), разработанная в Институте космических исследований
Российской академии наук. Для работы используются данные прибора MODIS со
спутников серии EOS с пространственным разрешением 250 метров в элементе
изображения. Анализ динамики вегетационных индексов NDVI с 2000 по 2011 года в
районах Присаянья позволил показать динамику расширения участков с
лесопатологическими изменениями, и впоследствии определить тип и причину
повреждения такого так сибирский коконопряда и гибелью от черного пихтового усача.
Все результаты обработки спутниковых данных представляются в виде растровых
или векторных слоев для дальнейшего экспорта в ГИС. В ЦЗЛ Иркутской области для
работы используются как коммерческие продукты из линейки ПО ARCGIS, так и
открытые ГИС с открытым исходным кодом. К последним относится настольная ГИС QGIS и серверное приложение (картографический сервер) работающее на ядре
«Mapserver» c интерфейсом представления информации PMAPPER. Все сотрудники ЦЗЛ
имеют регистрацию на картографическом сервере, и могут самостоятельно генерировать
карты – схемы по всем направлениям работ, которые проводятся в каждом отделе ЦЗЛ
включая работы по Единому генетико семенному комплексу (ЕГСК) включая плюсовые
деревья, питомники, плантации и.т.п, расположению объектов лесопатологического
обследования, пунктов постоянного наблюдения, очагам вредителей и болезней,
информационно-аналитическим сведениям, включая ежегодные результаты по
санитарному обзору такие как удельная гибель по всем видам лесопатологии, а также
распределение лесных пожаров.
На сегодняшний день ведутся работы по наращиванию функциональных
возможностей картографического сервера. Планируется автоматизировать экспорт данных
с навигационных приборов для построения маршрутных ходов инженеров лесопатологов,
автоматизации построения карт-схем для предоставления различных видов отчетов.
Основным направлением по наращиванию функционала нами видится в организации
связи картографического сервера с базой данных (МаxImfo) всех видов работ по
наземному лесопатологическому обследованию и наглядной визуализации в виде картсхем.
Аннотация
В публикации рассматривается практическая схема применения результатов
обработки спутниковых данных и визуализация спутниковых и наземных данных на
картографическом сервере в работе регионального Центра защиты леса – ФБУ
«Рослесозащита». Показано применение открытых ГИС. Перспективы направления в
данной области работы филиала.