Общее собрание членов Ассоциации лесных образовательных учреждений, научно- исследовательских институтов и организаций, обеспечивающих решение задач развития лесного образования 5 марта 2014 года, г. Москва Архипов В.И. директор Департамента науки и инноваций, ФГУП «Рослесинфорг» Учебные программы и пособия по дистанционным методам в лесном хозяйстве
Проблема Существующий спрос на актуальные результаты таксации лесов составляет около 300 млн. га и является: НЕУДОВЛЕТВОРЕННЫМ РАСТУЩИМ 1
Зона таксации лесов (леса, находящиеся в хозяйственном обороте) п\п Наименование Общая площадь лесов, млн. га В том числе «зона таксации лесов» По 1 таксационному разряду, млн. га По 2 таксационному разряду, млн. га Итого, млн. га % от общей площади лесов 1Северо-Западный ФО Центральный ФО Приволжский ФО Южный ФО Северо-Кавказский ФО Уральский ФО Сибирский ФО Дальневосточный ФО Всего млн. га 22 млн. га 3 млн. га 2 млн. га 39 млн. га 47 млн. га 66 млн. га 39 млн. га
Мировые тенденции Государственная программа таксации лесов Финляндии дистанционным способом (технология «Лазер-фото-плот»)
Комплексное решение 4 Разработка высокопроизводительной технологии таксации лесов дешифровочным способом на основе использования новейших достижений в области ДЗЗ Создание целостной системы подготовки специалистов по лесному дешифрированию Разработка современного программного обеспечения по обработке и поддержанию в актуальном состоянии повыдельных лесотаксационных данных
Технология таксации лесов «От съемки к проекту» 3. Формирование ГИС 2. Дешифрирование 1. Аэросъемка Планирование, заказ, выполнение, получение материалов цифровой аэросъемки Создание ортофотопланов (Средствами «VisionMap A3») Создание цифровой картографической основы Выполнение контурного, аналитического и измерительного дешифрирования Векторизация границ выделов (Средствами специального модуля «Photomod Stereo Measure») Ввод карточек таксации Формирование геоинформационной базы данных Печать стандартных лесных карт, ведомостей, отчетов (Средствами ПК «ЕСАУЛ», ПК«ArcGIS» и др.) Основные этапы 5
Состав комплекса: Средняя годовая производительность 1-го таксатора-дешифровщика составляет 60 тыс.га; Общая производительность 1-го комплекса АФК«Vision Map A3» АРМ таксатора в среднем составляет 6 млн.га в год; Стоимость таксации лесов – от 60 до 80 руб. за 1 га; Основные характеристики технологического комплекса «От съемки к проекту» Точность определения основных лесотаксационных показателей: АФК «Vision Map А3» АРМ таксатора 6
Кадровое обеспечение 7 Задача Таксация лесов дешифровочным способом требует специальной подготовки и высокой квалификации исполнителей – таксаторов-дешифровщиков Проблема Отсутствие системы по подготовке специалистов по дистанционным методам (таксация лесов, лесные мониторинги, ГИЛ, ГЛР) в лесном хозяйстве Отсутствие высококвалифицированных специалистов по лесному дешифрированию Решение Совершенствование имеющихся и разработка новых современных учебных программ и пособий по дистанционным методам в лесном хозяйстве Организация специализированных многофункциональных центров по развитию дистанционных методов в лесном хозяйстве
Учебная нагрузка для подготовки специалистов-дешифровщиков на базе создаваемого учебно-методического центра по развитию дистанционных методов в лесном хозяйстве Российской Федерации 8 ПрограммаКатегории обучаемыхЗадачи обученияВиды занятий Программа 1 (192 ч ) молодые специалисты, пришедшие на работу в филиалы после окончания лесохозяйственных факультетов вузов или техникумов; опытные специалисты лесного хозяйства, перешедшие на работу в филиалы из смежных организаций (лесничеств, органов управления лесами); специалисты с непрофильным образованием (выпускники биологических, географических, сельскохозяйственных направлений), пришедшие работать в филиалы на должности таксаторов знакомство с базовыми положениями лесного дешифрирования, обучение принципам и алгоритмам дешифрирования, изучение особенностей практической таксации лесов дешифровочным методов, знакомство с современными цифровыми материалами ДЗ, программно-аппаратным обеспечением для лесного стереодешифрирования и технологиями лесоучетных работ с применением дистанционных методов лекции (32 ч), лабораторные (64 ч), учебная практика на полигоне (96 ч) Программа 2 (72 ч ) опытные специалисты в области производственной таксации, не имеющие опыта лесного дешифрирования (утратившие опыт); опытные специалисты- дешифровщики, не имеющие опыта работы с геоинформационными технологиями, применяемыми в лесоустройстве. повышение квалификации специалистов в области лесного дешифрирования и геоинформационных технологий, обучение технологиям лесоучетных работ с применением дистанционных методов, современных материалов ДЗЗ и программно-аппаратного обеспечения лекции (16 ч), лабораторные (32 ч), учебная практика на полигоне (24 ч). Программа 3 (40 ч ) опытные специалисты в области производственной таксации, лесного дешифрирования и геоинформационных технологий лесоустройства обучение технологиям лесоучетных работ с применением дистанционных методов, современных материалов ДЗЗ и программно-аппаратного обеспечения Виды занятий – лекции (8 ч), лабораторные (16 ч), учебная практика на полигоне (16 ч).
Состав разработанных учебных пособий для подготовки специалистов по лесному дешифрированию 9 1.Лекции (32 ч, 10 тем) 2.Лабораторные занятия (64 ч, 12 тем) 3.Учебная практика на учебно-тренировочном полигоне (96 ч, 4 темы) 4.Комплект наглядных учебных пособий (классификаций, эталонов и образцов, специальных бланков и ведомостей) для практических занятий по лесному дешифрированию на основе и с применением различных материалов ДЗЗ и современных программно-аппаратных средств
Лекции 10 Темы лекцийКол.час. 1 Дистанционные методы в лесоучетных работах. Электромагнитный спектр и особенности использование его диапазонов для съемки различных объектов. Летательные аппараты, их классификация и особенности применения 4 2Съемочные системы и технические процессы дистанционных методов. Условия съемки 4 3Характеристика материалов дистанционных съемок. Основы фотограмметрии 2 4 Дешифрирование объектов ландшафтной оболочки Земли по материалам дистанционных съемок. Информационные свойства материалов дистанционных съемок. Оценка достоверности результатов дешифрирования и пути ее повышения 2 5Основные положения теории элемента леса. Закономерности строения древостоев4 6Методика контурного и таксационного дешифрирования аэроснимков4 7 Признаки дешифрирования и информативность материалов ДЗЗ. Методы изучения признаков дешифрирования. Выбор наиболее информативных признаков. 4 8Использование современных программно-аппаратных средств и методов ДЗЗ 4 9Технология «От съемки к проекту» 2 10Технологии использования материалов дистанционных съемок и ГИС в лесоучетных работах 2
Лабораторные работы 11 Темы лабораторных работ Учебная нагрузка, час 1Накидной монтаж АФС с использованием традиционных методов и компьютерных технологий, оценка фотографического и фотограмметрического качества снимков. Знакомство с эталонами (фототекой) 4 2Геометрия изображений, получаемых в результате дистанционного зондирования земной поверхности 4 3Дешифрирование топографических объектов по черно-белым, цветным спектрозональным, многозональным и гиперспектральным материалам дистанционного зондирования 4 4Изучение ландшафтных признаков дешифрирования4 5Дешифрирование таксационных показателей насаждений по материалам дистанционного зондирования визуальными и измерительными методами, а также с использованием современных компьютерных технологий 4 6Оценка вероятностей появления признаков с составлением таблиц пошагового процесса дешифрирования преобладающих и сопутствующих пород. Установление взаимосвязей между таксационными и дешифровочными признаками. Построение графиков и номограмм 4 7Программно-аппаратное обеспечение для стереодешифрирования. Подготовка снимков для дешифрирования. Измерения высот и других показателей полога древостоев 8 8Стереодешифрирование материалов аэросъемки на экранах мониторов. Векторизация границ выделов с заполнением карточек таксации. Экспорт результатов дешифрирования в ГИС. Контроль и исправление топологических ошибок 12 9ПК ЕСАУЛ. Общее представление о системе. Нормативно-справочные таблицы. Ввод карточек таксации. Контроль атрибутивной базы данных – 6 ч 6 10Основы создания лесных карт средствами ГИС-технологий: основы работы с готовым проектом, создание нового проекта, трансформация растровых изображений, создание векторных слоев 6 11Совмещение картографической и атрибутивной баз данных. Выполнение контролей, исправление ошибок, перенесение и увязка площадей 4 12ПК ЕСАУЛ. Получение выходных документов таксации лесов. Внесение текущих изменений в геоинформационные базы данных 4
Состав и содержание занятий по учебной практике на учебно-тренировочном полигоне 12 Тема занятийСодержание Коли- чество часов Результат 1. Прохождение тренировки на объектах учебно- тренировочного полигона. наземные работы по изучению: - закономерностей строения и морфологической структуры полога древостоев, биологических особенностей древесных пород; - особенностей таксационных показателей и признаков дешифрирования. Измерение таксационных и дешифровочных показателей полога древостоев. Наземный анализ признаков дешифрирования с использованием материалов ДЗЗ 32 Получение навыков наземных работ по изучению таксационных показателей и признаков дешифрирования 2. Лесное стереодешифрирование цифровых изображений в камеральных условиях. - контурное дешифрирование лесотаксационных выделов; - камеральный автоматизированный анализ признаков дешифрирования на основе ПО ForestDescript; - камеральная таксационно-дешифровочная тренировка, контрольное дешифрирование, допуск исполнителей к лесному дешифрированию; - повыдельное дешифрирование таксационных показателей насаждений по материалам дистанционного зондирования визуальными и измерительными методами с использованием современных компьютерных технологий 40 Получение навыков лесного стереодешифрирования на учебных объектах 3. Выполнение глазомерно- измерительной таксации выборочных выделов. наземная глазомерно-измерительная таксация выборочной совокупности выделов 16 Обучение наземному контролю результатов дешифрирования 4. Сравнение результатов дешифровочной и глазомерно-измерительной таксации в камеральных условиях. камеральная оценка точности результатов дешифровочной и глазомерно-измерительной таксации (по основным таксационным характеристикам - породному составу, возрасту, средним высотам и диаметрам элементов леса, типам леса, классам бонитета, полноте и запасу древесины) на основе опрорной таксационно-дешифровочной базы-обучающей выборки полигонов. 8Оценка точности результатов дешифровочной и глазомерно-измерительной таксации, подведение итогов обучения
Наглядные учебные пособия для выполнения практических занятий 13 1.Карточка реласкопической таксации выдела 2.Карточка анализа признаков дешифрирования 3.Карточка анализа признаков дешифрирования (образец заполнения) 4.Региональные таблицы видовых высот по разрядам высот для древостоев Ленинградской, новгородской, Псковской и Мурманской областей 5.Карточка анализа признаков дешифрирования отдельного дерева 6.Кодовая таблица признаков дешифрирования 7.Таблица шифров признаков дешифрирования 8.Классификация форм крон деревьев 9.Требования к работе с АФС и КФС при фотостатинвентаризации лесов (полевые работы) 10.Последовательный анализ признаков дешифрирования спектрозональных аэроснимков масштабов 1:10000 и 1:5000 (образец заполнения) 11.Последовательный анализ признаков дешифрирования аэроснимков разных масштабов 1:10000 и 1:5000 (образец заполнения) 12.Анализ распознавания пород 13.Анализ признаков дешифрирования и определени их информативности 14.Элементы внешнего ориентирования снимков 15.Линейные смещения точек на аэроснимке за рельеф 16.Измерение высоты деревьев по аэроснимкам в горных условиях
Программа производственно-технической подготовки специалистов 14
Ожидаемые преимущества: соответствие точности определения основных лесотаксационных показателей насаждений (состав насаждений, средняя высота, запас и др.) нормативной точности глазомерно-измерительного способа таксации лесов, установленной лесоустроительной инструкцией; более высокая производительность (в 2-3 раза выше) в сравнении с глазомерно-измерительным способом таксации; снижение общей стоимости работ (в 2-3 раза) в сравнении с глазомерно- измерительным способом таксации. Ожидаемые перспективы: В результате разработки современной технологии таксации лесов дешифровочным способом «От съемки к проекту» будет обеспечена полная готовность предприятия ФГУП «Рослесинфорг» к выполнению Федеральной программы периодической таксации лесов России в объеме от 20 до 30 млн. га в год на высоком организационно-техническом уровне. Ожидаемые преимущества и перспективы таксации лесов дешифровочным способом 15
РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТ ПО 1-му этапу (промежуточные): 1.Разработаны технические требования к материалам аэро- и космических цифровых стереоизображений для целей таксации лесов; 2.Выполнен анализ и обоснован выбор оптимального аппаратно-программного обеспечения для целей дешифрирования таксационных характеристик лесных насаждений; 3. Выполнен анализ информационных возможностей современных материалов космических изображений (цифровых, стереоскопических) для целей получения таксационных характеристик лесов (исследования продолжаются) ГЛАВНЫЙ ВЫВОД Новые возможности в развитии дистанционных цифровых съемок и программно- аппаратные средства нового поколения по их обработке позволяют разработать современную технологию таксации лесов дешифровочным способом, по точности определения основных таксационных показателей древостоев (состав, средняя высота, запас и др.) не уступающей нормативной точности наземного глазомерного способа таксации. 17