Публикации 2014-2023 гг.
1 Петрозаводский государственный университет
пр. Ленина, 33, Петрозаводск, Республика Карелия, 185086, Российская Федерация
2 Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С. М. Кирова
Институтский пер, 5, Санкт-Петербург, 194021 Российская Федерация
3 «Кареллеспроект» филиал ФГБУ «Рослесинфорг»
ул. Дзержинского, 9, Петрозаводск, Республика Карелия, 185035 Российская Федерация
E-mail: alexkabonen@mail.ru, ogavril@mail.ru, lesovod@bk.ru, pak.ka@roslesinforg.ru
Реферат
УДК 630.2
Кабонен А. В.1, Гаврилова О. И.1, Грязькин А. В.2, Пак К. А.3 Оценка естественного возобновления леса на гари с использованием данных, полученных с помощью беспилотного летательного аппарата // Сибирский лесной журнал. 2022. № 2. С. 11–20.
DOI: 10.15372/SJFS20220202
© Кабонен А. В., Гаврилова О. И., Грязькин А. В., Пак К. А., 2022
Анализ успешности лесовозобновления после пожара является важнейшей задачей лесного хозяйства. Для этих целей летом 2021 г. была проведена аэрофотосъемка с квадрокоптера Phantom 4 pro 15-ти летней гари (2006 г.) по северо-западной границе Ботанического сада Петрозаводского государственного университета (Республика Карелия). Дополнительно к этому было выполнено натурное обследование по учетным площадкам. До лесного пожара произрастал сосняк скальный из сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.). Работы производились с целью оценки состояния естественного возобновления после пожара по скальным выходам путем комбинирования обработки данных аэрофотосъемки с натурными обследованиями. В результате фотограмметрической обработки был реконструирован ортофотоплан с пространственным разрешением 4.6 см на пиксель, карта высот и трехмерные облака точек. Для анализа распределения породного состава растительности по территории было выполнено маркирование деревьев на ортофотоплане по учетным площадкам натурных обследований, в результате которого было определено количественное распределение древесных пород в соотношении 64 % сосна обыкновенная и 23 % береза повислая (Betula pendula Roth) (остальные виды не идентифицировались). Натурные обследования показали, что после пожара сформировался жизнеспособный молодняк смешанного состава с преобладанием сосны обыкновенной (71 % от общего количества древесных пород). Кроме сосны, на этой гари в формировании молодняков участвуют береза повислая (22 %), осина обыкновенная (Populus tremula L.) и ольха серая (Alnus incana (L.) Moench) (по 3.5 %). При сравнении высоты растений на трехмерных облаках точек с натурными измерениями, достоверно удалось определить только высоту растений для крупной общепринятой категории (> 1.5 м), при этом зависимость определения высот деревьев, полученными разными методами, оказалась весьма значительна (R2 = 0.95). Максимальная высота деревьев на исследуемом участке составила 6 м, а средние значения варьировались от 3.5 м до 4.5 м, что свидетельствует об успешности лесовозобновления после гари на скальных выходах.
Текст статьи
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)
Аковецкий В. Г., Афанасьев А. В. Методы и технологии интерпретации аэрокосмических мониторинговых наблюдений лесной растительности // Лесн. вестн. 2020. № 2. С. 29–36 [Akovetskiy V. G., Afanas’ev A. V. Metody i tekhnologii interpretatsii aerokosmicheskih monitoringovykh nablyudeniy lesnoy rastitel'nosti (Methods and technologies for interpreting aerospace monitoring observations of forest vegetation) // Lesn. vestn. (For. Bull.). 2020. N. 2. Р. 29–36 (in Russian with English abstract)].
Белова Е. И., Ершов Д. В. Опыт оценки естественного лесовосстановления на сплошных вырубках по временным рядам Landsat // Лесоведение. 2015. № 5. С. 339–345 [Belova E. I., Ershov D. V. Opyt otsenki estestvennogo lesovosstanovleniya na sploshnykh vyrubkah po vremennym ryadam Landsat (An experience in assessing natural reforestation in clearcut areas using Landsat time series) // Lesovedenie (For. Sci.). 2015. N. 5. Р. 339–345 (in Russian with English abstract)].
Беляева Н. В., Грязькин А. В., Калинский П. М. Точность учетных работ при оценке естественного лесовозобновления // Вестн. Саратов. гос. агр. ун-та им. Н. И. Вавилова. 2012. № 8. С. 7–12 [Belyaeva N. V., Gryaz’kin A. V., Kalinskiy P. M. Tochnost' uchetnykh rabot pri otsenke estestvennogo lesovozobnovleniya (Accuracy of accounting work in the assessment of natural reforestation) // Vestn. Saratov. gos. agr. un-ta im. N. I. Vavilova (Bull. Vavilov Saratov St. Agr. Univ.). 2012. N. 8. Р. 7–12 (in Russian with English abstract)].
Вогель Д. К., Юферев В. Г. Оценка лесных насаждений Волго-Ахтубинской поймы на основе фотограмметрической обработки данных цифровой аэросъемки // Изв. Нижневолжск. агр . ун-тск. комплекса. 2018. № 3 (51). С. 203–209 [Vogel D. K., Yuferev V. G. Otsenka lesnykh nasazhdeniy Volgo-Akhtubinskoy poymy na osnove fotogrammetricheskoy obrabotki dannykh tsifrovoy aeros’emki (Assessment of forest stands of Volga-Akhtuba floodplain based on photogrammetric processing of digital aerial survey data) // Izv. Nizhnevolzhsk. agr. un-tsk. kompleksa (Proc. Nizhnevolzhsk Agr. Univ. Complex). 2018. N. 3 (51). Р. 203–209 (in Russian with English abstract)].
Гаврилова О. И., Колганов Е. С., Пак К. А. Оценка успешности самовозобновления сосны на гари // Лесотех. журн. 2020. Т. 10. №. 4 (40). С. 142–149 [Gavrilova O. I., Kolganov E. S., Pak K. A. Otsenka uspeshnosti samovozobnovleniya sosny na gari (Evaluation of the success of self-renewal of pine in the burnt area) // Lesotekh. zhurn. (For. Engineer. J.). 2020. V. 10. N. 4 (40). Р. 142–149 (in Russian with English abstract)].
Галецкая Г. А., Вьюнов М. В., Железова С. В., Завалишин С. И. Возможности обработки и анализа данных сверхлёгкого БПЛА SenseFly eBee в лесном хозяйстве // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2015. № 4. C. 11–18 [Galetskaya G. A., V'yunov M. V., Zhelezova S. V., Zavalishin S. I. Vozmozhnosti obrabotki i analiza dannykh sverhlyogkogo BPLA SenseFly eBee v lesnom hozyaystve (Data processing and analysis capabilities of SenseFly eBee ultralight UAV in forestry) // Interekspo Geo-Sibir'. 2015. N. 4. Р. 11–18 (in Russian with English abstract)].
Горохова И. Н., Борисочкина Т. И., Шишконакова Е. А. Использование снимков с беспилотного летательного аппарата для оценки экологического состояния почвенно-растительного покрова урбанизированной экосистемы // Бюл. почв. ин-та. 2014. № 74. С. 77–89 [Gorokhova I. N., Borisochkina T. I., Shishkonakova E. A. Ispol'zovanie snimkov s bespilotnogo letatel'nogo apparata dlya otsenki ekologicheskogo sostoyaniya pochvenno-rastitel'nogo pokrova urbanizirovannoy ekosistemy // Byul. Pochv. in-ta (Bull. Soil. Inst.). 2014. N. 74. Р. 77–89 (in Russian with English abstract)].
Грязькин А. В. Патент 2084129 РФ. МКИ С 6 А 01 G 23/00. Способ учета подроста // Бюлл. Роспатента. 1997. № 20. 3 с. [Gryazkin A. V. Patent 2084129 RF. MKI S 6 A 01 G 23/00. Sposob ucheta podrosta (Method for accounting undergrowth). Bull. Rospatent. 1997. N. 20. 3 p. (in Russian)].
Грязькин А. В. Влияние факторов внешней среды на структуру и состояние подроста // Изв. СПб лесотех. акад. Вып. 8 (166). 2000. С. 19–25 [Gryazkin A. V. Vliyanie faktorov vneshney sredy na strukturu i sostoyanie podrosta // Izv. St. Peterburg. lesotekh. akad. (Proc. St. Petersburg For. Engineer. Acad.). Iss. 8 (166). 2000. Р. 19–25 (in Russian with English abstract)].
Дайнеко Д. В. Применение беспилотных летательных систем в лесной отрасли // Применение беспилотных летательных аппаратов в географических исследованиях. Мат-лы Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск: Ин-т геогр. им. В. Б. Сочавы СО РАН, 2018. С. 59–62 [Dayneko D. V. Primenenie bespilotnykh letatel'nykh sistem v lesnoy otrasli (The use of unmanned aerial systems in the forest industry) // Primenenie bespilotnyh letatel'nyh apparatov v geograficheskih issledovaniyah. Mat-ly Vseros. nauch.-prakt. konf. (The use of unmanned aerial vehicles in geographical studies. Proc. All-Rus. Sci.-Pract. Conf.). Irkutsk: In-t geogr. im. V. B. Sochavy SO RAN (Sochava Inst. Geogr. Rus. Acad. Sci. Sib. Br.), 2018. Р. 59–62 (in Russian)].
Денисов С. А., Домрачев А. А., Елсуков А. С. Опыт применения квадрокоптера для мониторинга возобновления леса // Вестн. ПГТУ. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2016. № 4 (32). C. 34–46 [Denisov S. A., Domrachev A. A., Elsukov A. S. Opyt primeneniya kvadrokoptera dlya monitoringa vozobnovleniya lesa (Experience of using a quadcopter to monitor reforestation) // Vestn. PGTU. Ser.: Les. Ekologiya. Prirodopol'zovanie (Bull. Povolzhsky St. Univ. Technol. Ser. For. Ecol. Nat. Manag.). 2016. N. 4 (32). Р. 34–46 (in Russian with English abstract)].
Кабонен А. В., Ольхин Ю. В. Дешифрирование форм и морфологических особенностей древесных растений на снимках, полученных с помощью беспилотных летательных аппаратов // Экосистемы. 2019. Вып. 20 (50). С. 197–202 [Kabonen A. V., Ol'khin Yu. V. Deshifrirovanie form i morfologicheskikh osobennostey drevesnykh rasteniy na snimkakh, poluchennykh s pomoshch'yu bespilotnykh letatel'nykh apparatov (Decryption of the forms and morphological features of woody plants in images obtained with the help of unmanned aerial vehicles) // Ekosistemy (Ecosystems). 2019. Iss. 20 (50). Р. 197–202 (in Russian with English abstract)].
Кабонен А. В., Ольхин Ю. В. Цифровое моделирование природно-ландшафтных комплексов по данным, полученным с помощью беспилотных летательных аппаратов // Лесохоз. информ. 2020. № 3. C. 101–110 [Kabonen A. V., Ol'khin Yu. V. Tsifrovoe modelirovanie prirodno-landshaftnykh kompleksov po dannym, poluchennym s pomoshch'yu bespilotnykh letatel'nykh apparatov (Digital modeling of natural landscape complexes based on data obtained with the help of unmanned aerial vehicles) // Lesokhoz. inform. (For. Inf.). 2020. N. 3. Р. 101–110 (in Russian with English abstract)].
Куликов В. С., Куликова В. В. Докембрийская геология территории ботанического сада // Hortus Bot. 2001. Т. 1. С. 19–24 [Kulikov V. S., Kulikova V. V. Dokembriyskaya geologiya territorii botanicheskogo sada (Before-Cambrian geology on the territory of the botanic garden) // Hortus Bot. 2001. V. 1. Р. 19–24 (in Russian with English abstract)].
Лесовосстановление гари на скалах. 3D Model. Scetchfab, 2022. https://skfb.ly/oqFWB
Никифоров А. А., Мунимаев В. А. Анализ зарубежных беспилотных летательных аппаратов, применяемых в лесном секторе // Тр. лесоинж. ф-та Петрозавод. гос. ун-та. 2010. № 8. C. 97–99 [Nikiforov A. A., Munimaev V. A. Analiz zarubezhnykh bespilotnykh letatel'nykh apparatov, primenyaemykh v lesnom sektore (Analysis of foreign unmanned aerial vehicles used in forestry sector) // Tr. lesoinzh. f-ta Petrozavodsk gos. un-ta (Proc. Fac. For. Engineer. Petrozavodsk St. Univ.). 2010. N. 8. Р. 97–99 (in Russian)].
Осипенко А. Е., Коукал Я., Панин И. А., Иванчина Л. А., Залесов С. В. Опыт применения квадрокоптера для создания трехмерной модели лесных насаждений // Леса России и хозяйство в них. 2017. № 4 (63). C. 16–22 [Osipenko A. E., Koukal Ya., Panin I. A., Ivanchina L. A., Zalesov S. V. Opyt primeneniya kvadrokoptera dlya sozdaniya trekhmernoy modeli lesnykh nasazhdeniy (Experience in using a quadrocopter to create a three-dimensional model of forest stands) // Lesa Rossii i khozyaystvo v nikh (Forests of Russia and Their Manag.). 2017. N. 4 (63). Р. 16–22 (in Russian with English abstract)].
Петушкова В. Б., Потапова С. О. Мониторинг и охрана лесов с применением беспилотных летательных аппаратов // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. 2018. № 9. C. 717–722 [Petushkova V. B., Potapova S. O. Monitoring i okhrana lesov s primeneniem bespilotnykh letatel'nykh apparatov (Monitoring and protection of forests using unmanned aerial vehicles) // Pozharnaya bezopasnost': problemy i perspektivy (Fire safety: problems and prospects). 2018. N. 9. Р. 717–722 (in Russian)].
Распоряжение Правительства Российской Федерации от 11 февр. 2021 г. № 312-р «Об утверждении Стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 года» [Rasporyazhenie Pravitel'stva Rossiyskoj Federatsii ot 11 fevr. 2021 g. № 312-r «Ob utverzhdenii Strategii razvitiya lesnogo kompleksa Rossiyskoy Federatsii do 2030 goda» (Decree of the Government of the Russian Federation of 11 Feb. 2021 N. 312-r «On approval of the Strategy for development of forest complex of the Russian Federation until 2030» (in Russian)].
Скуднева О. В. Беспилотные летательные аппараты в системе лесного хозяйства России // ИВУЗ. Лесн. журн. 2014. № 6 (342). С. 150–154 [Skudneva O. V. Bespilotnye letatel'nye apparaty v sisteme lesnogo hozyaystva Rossii (Unmanned aerial vehicles in the forestry system of Russia) // IVUZ. Lesn. zhurn. (For. J.). 2014. N. 6 (342). Р. 150–154 (in Russian with English abstract)].
Cмирнов А. А., Богачев П. В., Смирнов А. П. Естественное возобновление на вырубках Карелии в связи с плодородием и увлажнением лесной почвы // Изв. СПб. лесотех. ун-та. 2020. Вып. 232. С. 20–32 [Smirnov A. A., Bogachev P. V., Smirnov A. P. Estestvennoe vozobnovlenie na vyrubkah Karelii v svyazi s plodorodiem i uvlazhneniem lesnoy pochvy (Natural regeneration in the clearings of Karelia due to the fertility and moisture of forest soil) // Izv. St. Peterburg. lesotekh. un-ta. (Proc. St. Petersburg For. Engineer. Univ.). 2020. Iss. 232. Р. 20–32 (in Russian with English abstract)].
Фетисова А. А., Грязькин А. В., Ковалев Н. В., Гуталь М. Оценка естественного возобновления хвойных пород на сплошных вырубках в условиях Рощинского лесничества // ИВУЗ. Лесн. журн. 2013. № 6. С. 15–17 [Fetisova A. A., Gryaz'kin A. V., Kovalev N. V., Gutal' M. Otsenka estestvennogo vozobnovleniya hvoynykh porod na sploshnykh vyrubkakh v usloviyakh Roshchinskogo lesnichestva // IVUZ. Lesn. zhurn. (For. J.). 2013. N. 6. Р. 15–17 (in Russian with English abstract)].
Эпов М. И., Злыгостев И. Н. Применение беспилотных летательных аппаратов в аэрогеофизической разведке // Интерэкспо Гео-Сибирь. Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология». Сб. мат-лов в 2 т. Т. 2. 2012. С. 27–32 [Epov M. I., Zlygostev I. N. Primenenie bespilotnyh letatel'nykh apparatov v aerogeofizicheskoy razvedke (The use of unmanned aerial vehicles in airborne geophysical exploration) // Interekspo Geo-Sibir'. Mezhdunar. nauch. konf. «Distantsionnye metody zondirovaniya Zemli i fotogrammetriya, monitoring okruzhayushchey sredy, geoekologiya». Sb. mat-lov v 2 t. (Interexpo Geo-Siberia. Int. Sci. Conf. «Remote methods of Earth sensing and photogrammetry, environmental monitoring, geoecology». Proc. in 2 vols. V. 2. 2012. Р. 27–32 (in Russian with English abstract)].
Dandois J. P., Ellis E. C. Remote sensing of vegetation structure using computer vision // Rem. Sens. 2010. V. 2. Iss. 4. P. 1157–1176.
Neuville R., Bates J. S., Jonard F. Estimating forest structure from UAV-mounted LiDAR point cloud using machine learning // Rem. Sens. 2021. V. 13. Iss. 3. Article N. 352. 18 p.
Uutera J. Impact of regeneration method on stand structure prior to first thinning: Comparative study in North Karelia, Finland vs. Republic of Karelia, Russian Federation // Silva Fen. 1995. V. 29. N. 4. P. 267–285.
