2022_003

УДК 630.5:630.6

ПОЛУЧЕНИЕТАКСАЦИОННЫХПОКАЗАТЕЛЕЙ ДРЕВОСТОЯМЕТОДОМЛАЗЕРНОГОСКАНИРОВАНИЯ

Мальцева А.П., Бойко Т.А., ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

Email: Asyamuh@yandex.ru

Аннотация. Изучение информационных систем (ГИС) позволяет расширить возможности выполнения научноисследовательских работ по кафедре. В работе рассматриваются основные направления по изучению таксационных характеристик лесного фонда. Приведены результаты сравнения таксационных показателей лесных насаждений методами натурной таксации и лазерного сканирования лесничеств Архангельской области и Пермского края. Подробно рассмотрены этапы проведения воздушного лазерного сканирования для получения данных по объектам исследования для определения показателей древостоя. Выделены и предложены преимущества лазерной технологии при использовании ее как геодезического инструмента. Описано использование ГИС-технологий в учебном процессе и научноисследовательской работе кафедры лесоводства и ландшафтной архитектуры ФГБОУ ВО Пермского ГАТУ.

Ключевые слова: информационные технологии, лазерное сканирование, таксационные показатели, древостой, цифровая модель, облако точек, Лидар.

ВВЕДЕНИЕ Использование современных передовых технологий ГИС,

GPS и RS позволяет охватить широкий спектр их применений, различающихся по степени сложности. Использование информационных технологий в лесном хозяйстве является актуальным и перспективным. Простые приложения могут включать определение местоположения участков, установление их границ, выявле-

270

ние незаконных рубок и мониторинг лесозаготовительной деятельности. Также информационные технологии позволяют определять профиль рельефа местности, таксационные показатели древостоя и его породный (видовой) составы, очаги лесных пожаров и многое другое. Наиболее сложные в выполнении приложения используют в основном преимущества аналитических возможностей в программном обеспечении ГИС и RS. Они охватывают классификацию растительности для прогнозирования, определения воздействий на объекты окружающей среды, моделирования водных объектов на лесных землях и т.д.

Входе научно-исследовательской работы кафедры лесоводства и ландшафтной архитектуры ФГБОУ ВО Пермского ГАТУ преподаватели и обучающиеся направлений Лесное дело (бакалавриат и магистратура) все чаще используют информационные технологии как инструмент получения необходимых данных об объекте исследования. Также изучение материалов по ГИС технологиям предусмотрено учебным планом и рабочими программами ряда дисциплин, преподаваемых на кафедре по направлению Лесное дело.

МЕТОДИКА

Впоследние годы проводились исследования по сравнению основных таксационных показателей древостоя, полученных по результатам воздушного лазерного сканирования (ВЛС) и наземной глазомерно-измерительной таксации лесного фонда. Предметом исследований являлись аэрофотоснимки и облако точек лазерных отражений, полученные при съемке лесного участка, а также материалы лесоустройства местности. Объектом исследований являлись пробные площади размером 50x50 м с количеством деревьев не менее 200 шт. Исследования в 2020-2021 годах проводились на территории лесничеств Пермского края и Архангельской области. Практические данные научноисследовательских работ были получены благодаря длительному сотрудничеству с ООО «Центр космических технологий и услуг» (город Пермь).

271

РЕЗУЛЬТАТЫ Целью исследования был анализ результатов таксационных

характеристик по данным наземных измерений и лазерного сканирования. Обработка данных аэрофотосъемки и воздушного лазерного сканирования включает в себя несколько этапов камеральной работы:

получение ортофотографического плана на базе аэрофотоснимков,

выполнение и преобразование облака точек в доступный

формат,

классифицирование используемых точек,

построение цифровых моделей как рельефа местности так и местности в целом,

моделирование высот древостоя (лесного полога);

обработка и анализ полученных данных [2, 4].

Первый этап лазерной таксации включал получение данных на тестовом лесном участке в Архангельской области и Пермском крае. В ходе работы был определен порядок работы на пробной площади и были рассмотрены наиболее типичные варианты порядка работ в зависимости от параметров исследуемых насаждений, в том числе в спелых насаждениях и молодняках. Для создания ортофотоплана использовалась программа AgisoftMetashape, которая позволяет создавать трехмерные модели высокого качества, реализует современные технологии опираясь на базу цифровых фотографий.

На втором этапе были рассмотрены особенности планирования полевого этапа сбора наземных данных для уточнения первоначальной интерпретации облака лидарных точек [3]. Также было изучено приложение ArboWebLidar, которое упрощает и повышает надежность сбора данных в лесу, объединяет полевые данные с данными лидарной съемки для определения таксационных характеристик насаждений.

В процессе полевых работ были заложены пробные площади на территории Архангельской области. Всего было обследова-

272

но 3421 дерево. В результате проведения исследований в рамках внедрения технологии таксации леса с использованием ВЛС были получены характеристики насаждений. Значительные расхождения отмечаются при определении таких показателей, как высота насаждений, бонитет, полнота, что ставит под сомнение применение лазерного сканирования для определения таксационных показателей древостоя.

3-5 этапы лазерной таксации рассмотрим на примере исследований участков леса Добрянского лесничества Пермского края.

Проведение обработки данных лазерного сканирования на третьем этапе проводилось с использованием программы

Microstation CONNECT Edition с модулями Terrasolid. По сред-

ствам модуля TerraScan облако точек возможно разбить на несколько классов: земля, растительность, шум, а также, если есть такие объекты, как линии электропередач, различные строения и другие высокие объекты, их классификация и отделение от класса растительности дают более точные результаты. В свою очередь, стоит отметить и некоторые проблемы с классификацией земли в сбоях получения данных, наличие низкой растительности и уравнение ее с земной поверхностью. Также единичные ложные отдельные точки приводят к искривлению рельефа, а увеличение количества измерений – к искаженным данным земляного покрова.

Для решения этих проблем были использованы инструменты «тонкие и сглаживающие точки» для сглаживания и утончения точек земли для равномерного отображения рельефа. Инструменты «низкие точки» и «изолированные точки» удалили ложные обозначения. Используя настройки параметров земли «угол фильтрации» и «расстояние итерации», был выделен и сформирован в программе исследуемый рельеф (рисунок 1).

Четвертый этап характеризуется построением цифровой модели рельефа и поверхности земли. В тех же программах создается модель рельефа местности, классы «земля» и «высокая

273

растительность», которые востребованы для формирования модели поверхности с достаточной высотой полога леса.

Рис. 1. Пример профиля леса и земли участка леса

На протяжении пятого этапа для построения модели отмечались высоты древостоя (полога леса). Для дальнейшего анализа и наглядности визуального восприятия всех моделей использовалась программа Arcgis 10.4.1. Настройка отображения показателей в ней по высоте имеет шаг 5 метров, цветовая схема от зеленого к красному, как представлено на рисунке 2.

Далее в программе «LIDAR360» были определены таксационные признаки древостоя для сравнения с аналогичными показателями наземной съемки. Результаты наземной таксации одной из пробных площадей Добрянского лесничества Пермского края представлены в таблице [1].

Рис. 2. Цифровая модель растительности с классами по высоте

Различия между данными сплошного переч та и по LIDAR360 составляет 181 дерево, что в 2 и более раза меньше достоверных данных сплошного переч та. Также ПО LIDAR360 было определено смещение координат деревьев. Данные отклонения и различия существенно сказываются на завышенных запасах у лесного фонда.

ВЫВОДЫ Таким образом, использование лазерного сканирования при

получении таксационных характеристик не всегда эффективно в точных данных. Но можно и выделить преимущества лазерной технологии при использовании ее как геодезического инструмента:

1.Простота технологического использования, альтернативой которой является короткий цикл операционных действий.

2.Точность измерений, сопоставляется с наземными измерениями по ряду показателей.

3.Возможность использования при любом освещении в течении суток и в любое время года.

275

4.Полученные материалы уже полностью согласованы на момент возникновения и не требуют каких-либо дополнительных мер по коррекции или преобразованию координат.

5.Высокая производительность и экономическая эффективность. С увеличением размеров объекта исследования и объединением диагностируемых территорий стоимость обработки данных на гектар значительно снижается.

6.Широкий спектр применения.

Полученные данные подтверждают, что использование результатов лазерного сканирования становится перспективной альтернативой трудоемкой технологии обследования, что позволяет геопространственно ускорить процесс сбора данных на обширных территориях. Сегодня сканирование является важным геодезическим и картографическим инструментом в получении данных по лесному хозяйству, а лидар – средством съемки и источником пространственных данных, а значит и инструментом для таксации леса в современном мире.

Данное исследование показало, что есть перспективы развивать данное направление с целью автоматизации и облегчения работ в труднодоступных участках местности с целью увеличения производительности, а также качества материалов. Важным остается и наземная таксация, точность которой выше лазерного сканирования.

Данный опыт зависит от квалификации и компетенции сотрудников, проводящих ВЛС, а также качества камеральной обработки, от чего напрямую зависит результат. Эта проблема, в свою очередь, решается разносторонним подходом в образовательной программе обучающихся по направлениям Лесное дело, формировании у них профессиональных навыков и умений в области ГИС технологий.

Литература

1. Приказ Минприроды России от 29.03.2018 N 122 (ред. от 12.05.2020) Об утверждении Лесоустроительной инструкции (Зарегистрировано в Минюсте России 20.04.2018 N 50859) -Лесоустроительная инструкция. Режим доступа: https://sudact.ru/law/prikaz-minprirody-rossii-ot-29032018-n-122/

276

2.ГОСТ Р 56122-2014 Воздушный транспорт. Беспилотные авиационные системы.Общиетребования. Введ. 2014-18-09. М., 2000. 11с.

3.Малеванная М.С., Рыльский И.А. Наземные лазерные методы — новые подходы к информационному обеспечению географических исследований // Геодезия и картография. М., 2014. T. 5, № 4. С. 23–34.

4.Наземное лазерное сканирование : монография / В. А. Середович, А. В. Комиссаров, Д. В. Комиссаров, Т. А. Широкова. – Новосибирск : СГГА, 2009. – 261 с.

OBTAINING TAXATION INDICES OF FORST STAND BY THE

METHOD OF LASER SCANNING

Maltseva A.P., Boico T.A.,

Perm State Agro-Technological University, Perm, Russia

Email: Asyamuh@yandex.ru

Abstract. The study of information systems (GIS) allows expanding the possibilities for research work at the Department. The results of comparing the taxation indicators of forest plantations of the Arkhangelsk Oblast and the Perm Krai are presented by the methods of full-scale taxation and laser scanning of forest areas. The stages of aerial laser scanning to obtain data on the objects of study are considered in detail in order to determine the forest stand indicators. The advantages of laser technology when it is used as a surveying instrument are highlighted and proposed. The application of GIS-technologies in education process as well as scientific and research work of the Forestry and Landscape Architecture Department of the Perm State Agro-Technological University is described.

Key words: information technologies, laser scanning, taxation indicators, forest stand, digital model, point cloud, Lidar.

277

УДК 632:633.11”321”(470/53)

КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ПРЕДУРАЛЬЕ

Новикова Т.В., Фомин Д.С., Фомин Дм.С., ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ; Пермский НИИСХ – филиала ПФИЦ УрО РАН, г. Пермь, Россия

Email: fufel1997@yandex.ru

Зубарев Ю.Н., ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

Аннотация. Одним из основных способов борьбы с вредными объектами в посевах сельскохозяйственных культур является применение средств защиты растений. В настоящее время на сельскохозяйственный рынок России поступает широкий ассортимент пестицидов зарубежного и отечественного производства, поэтому изучение эффективности их применения в конкретных почвенно-климатических зонах с уч том местных ландшафтов является актуальным и имеет большое практическое значение. В статье показаны особенности влияния гербицидов, фунгицидов и инсектицидов на урожайность яровой пшеницы в Среднем Предуралье. Рассмотрены различные виды гербицидов, фунгицидов и инсектицидов. Изучается их совместное применение. За время проведения исследований определено, что химическая прополка всеми сочетаниями гербицидов привела к гибели сорной растительности на 81-89 % и снижению е количества ниже ЭПВ. Стоит отметить относительно низкую степень воздействия гербицида «Магнум» и баковых смесей гербицидов «Магнум» и «Балерина» на подмаренник цепкий. После обработки инсектицидами посевов препаратом «Эфория» отмечена высокая эффективность действия данного препарата, но как установлено, длительности (до 21 дня) защитного действия данного препарата не хватает для того, чтобы защитить растения в фазе созревания от другого опасного вредителя посевов яровой пшеницы - пшеничного трипса.

278

Проведение сравнительной оценки средств защиты растений на яровой пшенице позволило выявить большую эффективность фунгицида «Виал ТрасТ», и комплекс гербицидов «Ланцелот» + «Аксиал» + «Альто супер», и инсектицида «Эфория». Применение указанных пестицидов позволяет поддерживать фитосанитарное состояние посевов яровой пшеницы в пределах ЭПВ.

Ключевые слова: гербициды, инсектициды, яровая пшеница, фунгициды, фитопатогены.

При возделывании сельскохозяйственных культур, предприятия сталкиваются с экономическими, экологическими и энергетическими проблемами. Для достижения экономической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур применяют комплексные мероприятия, направленные на повышения урожайности, к ним относятся удобрения, регуляторы роста, применение пестицидов и многое другое [5]. Важную роль играет грамотно разработанная интегрированная система защиты растений, включающая в себя: районированный сорт растения (выбирается более устойчивый к повреждениям, вредителям и болезням); проверку и подготовку посевного материала, что позволяет сократить риск в период вегетации для ограничения распространения и развития вредителей, поражения болезнями и снизить применение пестицидов [8].

За последние 10 лет рынок пестицидов в России, в отличие от других стран, растет, в среднем увеличиваясь на 11 % в год.

На урожайность яровой пшеницы оказывает влияние, в первую очередь, потенциально плодородие почв и количество применяемых удобрений, но зависимость не строго пропорциональная, т.к. много факторов оказывают влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. Во все фазы развития растений применение агротехнологических и химико-биологических мер защиты от вредоносных организмов являются важным поддерживающимфакторомдляувеличенияурожайностияровойпшеницы[2].

279