книги из ГПНТБ / Инженерное дешифрирование аэроснимков при изысканиях полевых аэродромов

крон. Осенью хвойные и лиственные леса резко отличаются друг от друга по цвету (хвойные леса имеют зеленый цвет, березовые—

аэроснимкам. На черно-белых осенних аэроснимках лиственные леса имеют более светлый общий тон изображения, чем на летних.

Разумеется, описанные выше признаки могут варьироваться в определенных пределах в зависимости от типа, бонитета леса, при­ родных условий района и местоположения. Поэтому в процессе де­ шифрирования аэроснимков большое значение имеет определение

типа леса.

С другой стороны, признак местоположения в ряде случаев об­ легчает дешифрирование породы леса. Так, например, в некоторых районах Западной Сибири ельники приурочены только к поймам рек, а пихтовые леса — к склонам гор. В некоторых районах Даль­ него Востока елово-пихтовые леса в сочетании с березой приуро­ чены к речным долинам, смешанные леса с преобладанием бере­ зы —к средним частям горных склонов, хвойно-лиственные леса с преобладанием лиственницы — к вершинам нагорий и т. д.

Заболоченный лес отличается от тех же древесных пород сухо­ дольного леса изреженностью, меньшей высотой, обедненным раз­ витием кроны деревьев и в связи с этим более мелкой зерни­ стостью структуры изображения на аэроснимке.

Кустарники на аэроснимках дешифрируются по следующим признакам: 1

—округлой форме\рассредоточенных контуров;

—мелкозернистой структуре изображения;.

—ровному серому тону, более светлому, чем у леса;

—незначительной высоте (менее 6 м) кустов и короткой тени от них.

Расчленение кустарников на породы затруднительно. Обычно хвойные кустарники на черно-белых аэроснимках имеют более тем­ ное изображение. Деление кустарников на хвойные и лиственные может быть установлено по спектрозональным аэроснимкам. Из лиственных кустарников иногда возможно опознавание ивовых и ольховых зарослей. Для ивняков характерны расположение на низ­ менных поймах и по берегам рек, светлый тон и мелкокрапчатый рисунок изображения в результате группового расположения ку­ стов. Для ольховых кустарников характерны приуроченность к

склонам долин, высоким поймам, оврагам, выходящим к реке и т. д., еще более светлый тон изображения и однородная мелко­ зернистая структура вследствие плотной сомкнутости отдельных кустов.

Для того чтобы установить тактические и строительные харак­ теристики лесного массива, необходимо выявить и отдешифрировать внутри него участки, не покрытые древостоем.

Вырубки дешифрируются по светлому тону изображения, за­ метно отличающемуся от тона окружающего леса, прямоугольной

66

или квадратной форме контуров с четкими прямолинейными гра­ ницами. Внутри вырубленного участка обычно просматриваются куртины кустарников и поросли.. По аэроснимкам масштабов 1:5000 — 1: 10000 на свежих вырубках различаются стволы сруб­ ленных деревьев, штабели бревен, кучи хвороста, иногда отдель* ные пни в виде белых точек с короткими темными тенями. В по­ следнем случае непосредственным подсчетом может быть опреде­ лен объем корчевальных работ. Просеки в лесу хорошо дешифри­ руются по прямолинейной форме изображения.

Поляны от вырубок отличаются неправильной формой, более однородным тоном, большим количеством одиночных деревьев с

широкими кронами.

Гари дешифрируются по светло-серым контурам языковидной формы, вклинивающимся в лесную площадь более темного тона. Иногда гари ограничены рекой или болотом. Стереоскопическое рассматривание позволяет выявить обгорелые стволы деревьев на фоне выжженной земли.

Буреломы отличаются разорванными контурами и хорошо опо­ знаются при стереоскопическом рассматривании крупномасштаб­ ных аэроснимков по конфигурации поваленных и сломанных де­ ревьев. Стволы деревьев своими вершинами лежат р направлении действия ветра или ударной волны.

Сухостои опознаются по светлому тону изображения на черно­ белых аэроснимках и яркому зеленовато-синему цвету на спектро­ зональных аэроснимках, полученных с пленки СН-2, а также по. искаженной форме теней деревьев без листвы (хвои) на фоне зем­ ли. В стереоскоп хорошо просматривается земная поверхность.

Определение количественных характеристик древостоя

Для оценки полосы воздушных подходов, занятой лесной расти­ тельностью, определения тактических свойств и строительных ха­ рактеристик леса, расположенного на приаэродромной территории; а также объема работ по вырубке леса необходимо установить, кроме породы, границы и площадь лесного массива, высоту и толшину деревьев, среднее расстояние между деревьями, густоту леса и сомкнутость крон деревьев.

Площадь лесного массива определяют по фотопланам или фото­ схемам при помощи планиметра, палеток или расчленением кон­ тура леса на простые геометрические фигуры и измерением пло­ щади каждой из них.

Высота деревьев и сомкнутого древостоя (на опушке леса) мо­ жет быть определена одним из следующих способов:

—измерением длины тени (сравнением или использованием зависимости длины тени от высоты солнца);

—измерением параллактического смещения вершины дерева относительно основания;

—стереоглазомерным способом (стереоскопическим сравне­ нием или при помощи вертикального масштаба стереомодели);

— стереоизмерительньш способом.

рева, высота которого определяется, сравнивается с тенью от ка­ кого-нибудь другого объекта, высота которого известна. Этот спо­ соб самый простой и наименее точный.

При использовании зависимости длины тени от высоты солнца высота дерева определяется по формуле

,1т

где Л —вТясота дерева, м;

I — длина тени дерева на аэроснимке, измеренная от види­ мого окончания ее до центра проекции кроны;

т — знаменатель масштаба аэроснимка; 1т—длина тени объекта в долях его высоты, значение кото­

помощи 8—10х измерительной лупы) и преимущественно у таких деревьев, которые растут на горизонтальной или слабонаклонной (5—10°) поверхности. В" противном случае в полученные результа­ ты необходимо вносить поправки, вызванные искажениями вслед­

Рассмотренный способ определения высоты деревьев применим только для аэроснимков, полученных в ясную погоду при фотогра­ фировании равнинной местности. Его целесообразно использовать

п а р а л л а к т и ч е с к о г о с м е ще н и я в е р ши н ы д е р е в а

68

спективные изображения высоких объектов,, что дает возможность

ностью, близкой к предыдущему способу, и также не требует спе­ циальных приборов.

аэроснимкам, полученным короткофокусными аэрофотоаппаратами с высоты до 2000 м), средние квадратические ошибки при надлежа­ щей тренировке наблюдателя достигают ±2,5 м, а максимальные отклонения 4 м. У хвойных пород ошибки больше. Точность изме­ рения высот древостоев с выравненным пологом стереоглазомерным способом выше, чем точность стереоглазомерных определений высот, отдельных деревьев.

4. О п р е д е л е н и е в ыс о т ы д е р е в ь е в и н с т р у м е н ­ т а л ь н ы м с пособом. Для измерения разностей продольных параллаксов и последующего определения высоты деревьев этим способом применяютсй приборы :'и приемы, описанные в § 12,

При использовании любых приборов ориентирование аэросним­ ков производят по начальным направлениям. Стереоскопическое наведение марок прибора на вершину дерева и на землю следует производить так, чтобы эти точки были расположены возможно ближе друг И другу. Вычисление высоты деревьев выполняется по формуле (2).

69

Использование точных приборов целесообразно при работе с аэроснимками, полученными с больших высот, при измерении объ­ ектов, имеющих малые разности продольных параллаксов. Наибо­ лее удобным прибором для точного измерения высот деревьев яв­ ляется топографический стереометр, имеющий в качестве измери­ тельной марки нить, проходящую через весь аэроснимок. Исполь­ зование нити особенно выгодно, когда поверхность земли не про­ сматривается вблизи объекта измерения.

Средние квадратические ошибки измерения высот деревьев по аэроснимкам, полученным короткофокусными аэрофотоаппаратами с высоты до [G00'Ж, при использовании простейшйх приборов и до­ статочной квалификации наблюдателя не превышают ±1,5 м и при использовании точных приборов ±1,0 ж.

Наиболее точно определяются высоты лиственных деревьев, имеющих плотную шарообразную крону. Высоты хвойных деревь­ ев, особенно ели, пихты, верх кроны которых зачастую стереоско­ пически не ощущается, определяются менее точно и, как правило, получаются преуменьшенными (с отрицательной систематической ошибкой).

На основании измерения высот отдельных деревьев может быть приближенно определена средняя высота леса. Средняя высота ле­ са, не тронутого рубкой, составляет примерно г,/о его наибольшей ■высоты. Для определения средней высоты леса необходимо изме­ рить в пределах данного участка высоту 10—15 (в зависимости от площади) самых высоких деревьев и среднее арифметическое из этих значений умножит на коэффициент 5/е-

Среднюю высоту леса можно приближенно <определить, ис­ пользуя корреляционные зависимости между высотой деревьев и диаметром их крон для той или иной породы (табл. 8). Изме­ рение отчетливо видимых диаметров крон деревьев при среднем значении 0 , = 4 ч -5 ж выполняется по аэроснимкам масштабов 1 :10000 — 1 :15000 со средней квадратической ошибкой ± 0 ,4 -ь

Толщину деревьев на высоте груди ( — 1,3 м) определяют, ис­ пользуя корреляционные зависимости между средней высотой де­ рева и его толщиной или между средним диаметром кроны и тол­ щиной дерева.

Для этого устанавливают по аэроснимку породу леса и сред­ нюю высоту древостоя (или средний диаметр кроны), после чего по табл. 8 находят среднюю толщину деревьев в лесу.

Следует иметь в виду, что корреляционная зависимость между средней высотой леса и средней толщиной деревьев более тесная и устойчивая, чем между средней высотой леса и средним диамет­ ром крон. Поэтому лучше пользоваться первой зависимостью.

70

Т а б л и ц а 8

Зависимость между средней высотой или диаметром кроны и толщиной деревьев в лесу*

В таблице приведены приближенные зависимости между такса- . ционными элементами для чистых лесов средних классов бонитета. При определении средней толщины деревьев смешанных лесов на­ до брать значение В т из табл. 8, как среднее для данного состава пород.

Средняя толщина деревьев на аэроснимках масштабов 1: 10000— 1 : 15000 определяется со средней квадратической ошиб­ кой примерно 3—4 см.

Если породу леса установить не удается, то среднюю толщину дерева в сантиметрах можно приближенно считать равной числу, выражающему среднюю высоту дерева в метрах.

При пользовании старыми аэроснимками в измеренные вы­ соту h и средний диаметр крон DK следует вносить поправку, вызванную ростом деревьев. В среднем прирост деревьев за 10 лет составляет по к—2,3 м, по Dm—3,2 см и по DK—0,42 м.*

* Указанные взаимосвязи известным образом изменяются для различных географических районов и для древостоев различных классов бонитета (особен­ но низких).

71

из намелённых участков леса, определяют расстояния от одного ка­ кого-нибудь дерева до 5—б других, наиболее близко расположен­ ных деревьев, а затем берут среднее арифметическое. Этот способ можно применять, для определения среднего расстояния между де­ ревьями во всех лесах.

2. И з м е р е н и е р а с с т о я н и й по о т д е л ь н ы м н а п р а в ­ л е ния м . JB пределах изучаемого участка леса с однородным изо­ бражением проводят несколько прямых линий в разных направле­ ниях и подсчитывают количество крон, попадаемых на каждую ли­ нию или касаемых ее. Разделив длину прямой (в м) на количество крон, получают среднее расстояние между деревьями по данному направлению. Среднее значение из расстояний, полученных по всем направлениям, и представляет собой среднее расстояние между де­ ревьями данного участка леса. Этот способ является приближен­ ным, так как вдоль прочерченных направлений обычно не просмат­ риваются все деревья. Расстояния между деревьями получаются преувеличенными.

Для получения более точных результатов необходимо как мож­ но точнее определять масштаб аэроснимка, а все линейные'измере­ ния производить в центральной части аэроснимка.

Данный способ целесообразно применять для определения среднего расстояния междучдеревьями в густых лесах и на мелко­ масштабных аэроснимках.

3. О п р е д е л е н и е р а с с т о я н и й по э т а л о н а м (клю­ чам). При этом способе, изображение данного участка леса срав­ нивают с эталонами (ключами), на которых изображены леса, имеющие различные расстояния между деревьями.

4. О п р е д е л е н и е р а с с т о я н и й по ш к а л е г у с т о т ы . При этом способе изображение данного участка леса сравнивают со шкалами, на которых представлена система равномерно располо­ женных точек с различным удалением друг от друга (от* 2 до

ные квадраты, подсчитывают в нескольких квадратах число де­ ревьев, находят из них среднее арифметическое, а затем опреде­

1 'Во всех случаях сначала производят глазомерное районирование леса по аэроснимкам «а участки с одинаковой густотой, в пределах которых и опреде­ ляют среднее расстояние между деревьями.

72

ляют число, деревьев на единицу площади (обычно на 1 га). В про­ цессе работы полезно использование специальных палеток, еостоящих из ряда кружков, имеющих определенную площадь. Это наи­ более точный способ, но громоздкий.

2. О п р е д е л е н и е по п р и б л и ж е н н о й ф о р м у л е * . Оп­ ределив в пределах квадрата средние расстояния между деревья­ ми, использует формулу

(7)

где Л' —число деревьев в пределах квадрата; ^ — сторона квадрата лесного массива, мм;

I — среднее расстояние между деревьями на аэроснимке, мм. Приме р . Сторона квадрата лесного массива на аэроснимке

С известной степенью приближения для определенных значе­ ний I (в м) густоту леса можно найти по табл. 9.

Густота леса с достаточной точностью может быть определена лишь по крупномасштабным аэр'оснимкам (примерно 1:4000 — 1 :6000), причем видимость деревьев зависит от времени дня аэро­ фотосъемки и биологических особенностей самих древостоев. При аэрофотосъемке рано утром, т. е. при низком стоянии солнца, часть деревьев закрыта падающей от соседних деревьев тенью. Ви­ димость деревьев на аэроснимках увеличивается по мере увели­ чения возраста насаждений, уменьшения сомкнутости крон, сниже­ ния класса бонитета. В целом на аэроснимках масштаба 1: 5000 в проекции полога древостоя находится от 70 до 90% видимых де­ ревьев. На аэроснимках более мелких масштабов более значитель­ ная часть деревьев не просматривается, а многие деревья сли­ ваются в одну общую крону.

нородным изображением проводят две—три взаимно-перпендику­ лярные прямые линии и измеряют на них суммарную длину изо­

1 По формуле (7) или по таблице, составленной по этой формуле, зная гу­ стоту леса Л/, можно решить и обратную задачу — найти среднее расстояние между деревьями I.

73

Поскольку густота леса N зависит от среднего расстояния меж-' ду деревьями I, то для. приближенного определения сомкнутости крон можно использовать корреляционную зависимость между ними, а также между ними и средним расстоянием между крона­

ми, выраженными в долях кроны, ДDK— ———- (табл. 9).

нивают по сомкнутости крон с эталонами (ключами), для которых известна величина С с достаточной точностью.

При определении сомкнутости крон по аэроснимкам необходи­ мо учитывать, что часть крон деревьев нижнего яруса может ока­ заться в тени верхнего яруса и сомкнутость крон поэтому будет ка­ заться преуменьшенной. Точность определения примерно равна

10—15% (по аэроснимкам масштабов 1:10000— 1:15000).

Оценка по аэроснимкам тактических свойств и строительных характеристик леса

На основании полученных количественных характеристик лес­ ного массива можно оценить его тактические свойства и строи­ тельные возможности.

Маскирующие свойства леса от воздушного наблюдения про­ тивника оценивают главным образом по сомкнутости крон, густо­ те древостоя с учетом состава пород.

Густой лес при сомкнутости крон более 0,5 обладает хорошими маскирующими свойствами. Такой лес на аэроснимках масштабов I : 10000— 1: 15000 обычно не просматривается до земли под сте­ реоскопом и обеспечивает надежную естественную маскировку во­ енных объектов от воздушного наблюдения. Лес средней густоты с сомкнутостью крон 0,5—0,25 обеспечивает маскировку военных объектов, но при частичном использовании искусственных масок и подручных средств. Лес малой густоты с сомкнутостью крон 0,25—0,1 обеспечивает маскировку объектов с .обязательным приме­ нением масок средних и малых размеров. В редком лесу с сомкну­ тостью крон 0,1—0,03 для маскировки объектов необходимо при­ менение масок крупных размеров. При сомкнутости крон менее ОфЗ условия маскировки такие же, что и на открытой местности.

В табл. 10 приведена классификация леса по маскирующим свойствам с указанием значений С, ADK, N и /, которые легко могут быть получены по аэроснимкам.

Маскирующие свойства леса зависят от породы древостоев, ко торые по своей сомкнутости крон и густоте отличаются друг от Друга.

75