Исследования лесных насаждений с применением беспилотных дистанционно-пилотируемых летательных аппаратов (БДПЛА) | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Экология

Опубликовано в Молодой учёный №13 (72) август-2 2014 г.

Дата публикации: 05.08.2014

Статья просмотрена: 101 раз

Библиографическое описание:

Николаев А. И. Исследования лесных насаждений с применением беспилотных дистанционно-пилотируемых летательных аппаратов (БДПЛА) // Молодой ученый. — 2014. — №13. — С. 113-115. — URL https://moluch.ru/archive/72/12278/ (дата обращения: 22.07.2018).

В соответствии с действующим лесным законодательством Российской Федерации современное лесоустройство является одновременно элементом государственной информационной системы и основой организации использования лесов [1,2,3].

При проведении лесоустроительных работ в качестве информационной основы для таксации лесных насаждений применяются аэрофотоснимки и космические снимки поверхности Земли, имеющие ряд отрицательных моментов применения.

В отношении аэрофотоснимков — это их высокая стоимость и длительный по времени процесс обработки исходных данных и подготовки конечных снимков для работы. Применение космических снимков ДЗЗ[1] экономически более обоснованно, но снимки имеют более мелкое разрешение по сравнению с аэрофотоснимками, и съемка более зависима от внешних метеорологических условий. Обработка полученных снимков при обоих указанных выше способах вносит определенную долю субъективности ошибок оператора.

Полученные фотопланы местности используются таксаторами как ориентиры при наземных работах, а также при определении категории земель, примерных площадей лесоучетных единиц, преобладающей древесной породы и иных таксационных показателей, устанавливаемых Лесоустроительной инструкцией [3].

В настоящее время наиболее актуальной является задача по повышению качества лесоустройства, а, именно, получения информационной основы лесоустройства наименее затратными способами, основным преимуществом которых должны являться возможность оперативной съемки местности при невысоких финансовых вложениях.

Для получения фотопланов местности по цене ниже, чем космоснимки и по качеству выше, чем аэрофотоснимки, предлагается использовать возможности БДПЛА[2] с полезной нагрузкой (далее по тексту ПН), позволяющей производить съемку местности под любым необходимым ракурсом и очень большим диапазоном разрешений, зависящим от ПН и высоты съемки.

Обработка данных, полученных с применением БДПЛА, обеспечивается специально разработанным для этих целей пакетом программного обеспечения, что позволяет перейти на новый уровень в научных натурных обследованиях и лесоустройстве, а также при обработке информации с целью построения моделей развития лесных экосистем.

Суть метода дистанционного зондирования и анализа территории с помощью БДПЛА заключается в применении авторской методики оптико-проекционных построений и моделирования на основе голографического принципа и вспомогательных вычислений.

На рис.1. представлено проекционное преобразование оптических показателей с фото-видеокамеры (далее точка обзора или ТО)[3].

Рис. 1. Схема оптико-проекционного анализа

Путем лазерного проецирования с ТО на наземную поверхность нивелируется положение ТО по вертикальному и горизонтальному направлению на объект с определенным размером L5. По углам расхождения от точки лазерного наведения высчитывается высота нахождения ТО относительно земной поверхности h2 с точностью ± 20 см в момент совершения съемки по значениям L4, L4’ и угловому промеру а3. Угловые и линейные параметры до взятого в качестве примера ствола дерева h1 рассчитываются по уже имеющимся высчитанным данным в зависимости от каждого конкретного случая. Так L2’ и L2’’ определяют значение L2 и одновременно служат основой расчета диаметра ствола дерева. Высота дерева h1 может определяться по видимой вершине как L1 и угла а4, либо по голографическому принципу через продолжение прямой расстояния до ствола L3 и угла a5. Угол a6 =const 90o.

По указанной схеме проецируется положение рядом стоящих деревьев с целью вычисления горизонтальных расстояний между ними и определения их пространственного размещения и таксационных характеристик (рис.2) с предложенным экологическим параметром — Площадь горизонтально-угловой просматриваемости. Данный параметр позволяет определять таксационные-ландшафтные характеристики лесных насаждений и прогнозировать устойчивость экосистем.

Рис.2. Схема спроецированного пространственного размещения деревьев и формируемая площадь горизонтально-угловой просматриваемости

Зная угол обзора ТО и коэффициент корректировки положения ТО возможно рассчитывать пространственные характеристики лесного насаждения без необходимости съемки конкретного участка на другой фокусный объект.

Разработанный алгоритм позволяет вести лесоучетную деятельность и проводить экологические исследования лесных насаждений с визуализацией и детализацией до отдельного дерева, отслеживать изменения лесных насаждений, происходящих в них процессов, уточнять на региональной основе таблицы ходов роста и др. справочной информации. Появляется возможность моделировать антропогенное и природное воздействие на лесные насаждения, что может оказать огромную помощь в планировании ведения лесного хозяйства РФ и обосновании принятия тех или иных управленческих решений, для сохранения экологических и ресурсных функций лесных экосистем.

Проверка точности полученных результатов проводилась путем ручного обмера насаждений на пробных площадях, разница в полученных результатах не превысила 5 % по совокупности основополагающих параметров, что в рамках допустимых законами погрешностей проведения лесоустроительных работ позволяет приравнять предложенный способ к ландшафтной наземной инструментальной таксации.

Основные положительные стороны применения БДПЛА в исследованиях лесных насаждений:

1.      Широкий диапазон разрешений съемки местности за счет различной ПН и варьирования высоты полета аппарата.

2.      Отпадает необходимость облета всей площади исследуемого участка, благодаря программному алгоритму, рассчитывающему все показатели под любым углом съемки.

3.      Визуализации лесных насаждений в масштабном 3D- проектировании.

4.      Определение ландшафтных показателей лесных насаждений.

5.      Прогнозирование экологических показателей лесных насаждений.

6.      Моделирование антропогенного воздействия на лесные насаждения, и природных явлений.

7.      Снижение стоимости работ и оптимизация трудозатрат.

8.      Возможность отслеживания изменения лесных насаждений в любой момент времени как с возвратом в прошлое, так и ходом в будущее на основании моделирования (преемственность в лесоустройстве).

9.      Возможность составления электронной отчетности и электронного документооборота с шифрованием данных и персональной ответственностью работника.

10.  Сокращение цикла обработки и документирования лесотаксационных данных и подготовки картографической базы данных по объекту таксации лесов.

Литература:

1.      Лесной кодекс Российской Федерации. — Федеральный закон от 04.12.2006. — № 200-ФЗ.

2.      Методические рекомендации по проведению государственной инвентаризации лесов. Утверждены приказом Рослесхоза от 10.11.2011. — № 472.

3.      Лесоустроительная инструкция. — Утверждена приказом Рослесхоза от 12.11.2011. — № 516.



[1] Дистанционное зондирование земли.

[2] Беспилотные дистанционно пилотируемые летательные аппараты.

[3] Угол обзора ТО (av) = 170o.

Основные термины (генерируются автоматически): насаждение, голографический принцип, показатель.


Похожие статьи

Использование голографической интерферометрии при оценке...

В основе разнообразных методов голографической интерферометрии лежит принцип сравнения двух волновых фронтов, причем один из них или оба записывают и восстанавливают голографическим методом.

Особенности материалов для голографических носителей

В статье приведены основные проблемы голографических носителей, рассмотрены современные материалы, использующиеся при разработке, и их особенности. В работе получены показатели минимальных требований...

Обзор методов сценарного подхода, применяющихся при...

В данной статье приведен обзор наиболее используемых методов сценарного подход, а также рассмотрена проблема использования диверсионного анализа применительно к информационным технологиям с целью повышения надежности.

Современные способы озеленения в ландшафтном дизайне

Современным способом решить проблему нехватки зеленых насаждений в подобных районах является создание вертикального озеленения.

Использование выявленных принципов и способов озеленения в ландшафтном дизайне в ходе профессиональной подготовки будущих...

Самодельная голографическая 3D-пирамида

В фантастических фильмах мы часто видим яркие, полупрозрачные интерфейсы, которые управляются при помощи жестов и голосовых команд. Называют подобные интерфейсы, голограммами, а саму технологию ‒ голографией.

Деревья решения для задач построения рейтинга коммерческих...

В основе любого дерева решения лежит принцип бинарного разделения объектов на две группы исходя из байесовского принципа

Матрица показателей или формула, указывающая объект для описания способа печати. Y. Вектор-ответ, результирующая переменная.

Зелёные насаждения как метод защиты от шума и вредных...

В статье рассмотрены способы борьбы с шумовым загрязнением и вредными выбросами двигателей внутреннего сгорания в загородной среде. Рассмотрены различные виды растений, способствующих уменьшению загрязнений данного вида.

Применение модели градиентного бустинга для прогнозирования...

Алгоритм градиентного бустинга (Gradient Boosting) используется в задачах обучения с учителем. Данный тип задач отличается от задач обучения без учителя тем, что на этапе обучения построенной модели мы имеем метки классов для объектов из обучающей выборки...

Метод дистанционного зондирования растительности.

Этот показатель получают путем деления разницы между коэффициентом отражения вблизи инфракрасного излучения (NIR) и коэффициентом отражения красного света (RED) на сумму этих двух

Состояние природных экосистем и зеленых насаждений в городах Башкортостана.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Использование голографической интерферометрии при оценке...

В основе разнообразных методов голографической интерферометрии лежит принцип сравнения двух волновых фронтов, причем один из них или оба записывают и восстанавливают голографическим методом.

Особенности материалов для голографических носителей

В статье приведены основные проблемы голографических носителей, рассмотрены современные материалы, использующиеся при разработке, и их особенности. В работе получены показатели минимальных требований...

Обзор методов сценарного подхода, применяющихся при...

В данной статье приведен обзор наиболее используемых методов сценарного подход, а также рассмотрена проблема использования диверсионного анализа применительно к информационным технологиям с целью повышения надежности.

Современные способы озеленения в ландшафтном дизайне

Современным способом решить проблему нехватки зеленых насаждений в подобных районах является создание вертикального озеленения.

Использование выявленных принципов и способов озеленения в ландшафтном дизайне в ходе профессиональной подготовки будущих...

Самодельная голографическая 3D-пирамида

В фантастических фильмах мы часто видим яркие, полупрозрачные интерфейсы, которые управляются при помощи жестов и голосовых команд. Называют подобные интерфейсы, голограммами, а саму технологию ‒ голографией.

Деревья решения для задач построения рейтинга коммерческих...

В основе любого дерева решения лежит принцип бинарного разделения объектов на две группы исходя из байесовского принципа

Матрица показателей или формула, указывающая объект для описания способа печати. Y. Вектор-ответ, результирующая переменная.

Зелёные насаждения как метод защиты от шума и вредных...

В статье рассмотрены способы борьбы с шумовым загрязнением и вредными выбросами двигателей внутреннего сгорания в загородной среде. Рассмотрены различные виды растений, способствующих уменьшению загрязнений данного вида.

Применение модели градиентного бустинга для прогнозирования...

Алгоритм градиентного бустинга (Gradient Boosting) используется в задачах обучения с учителем. Данный тип задач отличается от задач обучения без учителя тем, что на этапе обучения построенной модели мы имеем метки классов для объектов из обучающей выборки...

Метод дистанционного зондирования растительности.

Этот показатель получают путем деления разницы между коэффициентом отражения вблизи инфракрасного излучения (NIR) и коэффициентом отражения красного света (RED) на сумму этих двух

Состояние природных экосистем и зеленых насаждений в городах Башкортостана.

Задать вопрос