¿Qué es la teledetección forestal?
(Fang Youqing)
Utilice instrumentos de detección remota ópticos y fotoeléctricos para recibir información de ondas electromagnéticas y otra información reflejada o emitida por objetos forestales desde el aire o desde un distancia, y luego transmitir y Un conjunto de tecnologías para procesar y extraer información como recursos forestales, medio ambiente forestal y desastres naturales forestales. La teledetección se puede dividir en teledetección espacial, teledetección aérea y teledetección terrestre según su medio de transporte. Los sensores remotos utilizados para la teledetección espacial se instalan en satélites, naves espaciales y transbordadores espaciales. La teledetección aérea tiene sensores remotos montados en aviones o globos. Los sensores remotos para la teledetección terrestre se instalan en automóviles o barcos. La teledetección forestal ha estado presente en todos los aspectos de la producción forestal. Las fotografías aéreas de los bosques se utilizan para observar y comprender el entorno forestal y comprender la situación real en el trabajo forestal, de modo que se puedan tomar medidas específicas para resolver muchos problemas que originalmente se pensaban insuperables para la mano de obra. La información sobre los recursos forestales es la información básica para la toma de decisiones forestales y requiere un estudio de los recursos forestales. Sólo aplicando la teledetección a los estudios modernos de recursos forestales se podrán obtener rápidamente datos precisos y fiables sobre los recursos forestales.
Descripción general del desarrollo
Desde la adopción de la fotogrametría aérea en la Primera Guerra Mundial, R. Hugershoff y otros han hecho muchos intentos de aplicar fotografías aéreas a los estudios forestales. Más tarde, alguien utilizó el trazador estéreo de fotogrametría aérea de precisión fabricado por Shewhoff para comprobar el área, la altura de los árboles, la densidad del dosel, el área de la sección transversal y el volumen. Utilizaron fotografías aéreas para observar e interpretar varios tipos de bosques en tres dimensiones, y realizaron un estudio. Encuesta en la misma área. Las comparaciones computacionales han despertado el interés de la gente en las aplicaciones de fotografías aéreas. En la década de 1920, Suecia comenzó a utilizar fotografías aéreas para estudios forestales. En la década de 1930, el Instituto Canadiense de Investigación Forestal estudió técnicas para medir la altura de los árboles a través de sus sombras en fotografías aéreas. Durante el mismo período, algunos académicos alemanes trajeron tecnología de teledetección a Asia, realizando fotografías aéreas en el Bosque de Ejercicios de la Universidad de Tokio en Japón en 1932 y probando la silvicultura en el Campo Experimental Forestal en 1933. Durante la Segunda Guerra Mundial y en los años posteriores a la guerra, un grupo de trabajadores forestales fueron reclutados para luchar en el esfuerzo bélico, trabajando en la interpretación militar de fotografías aéreas. Después de la guerra, se dedicaron al trabajo de interpretación forestal y contribuyeron a la formación gradual de varias técnicas de interpretación forestal. En este momento, no sólo se puede interpretar el tipo de bosque en las fotografías aéreas (delinear el contorno, medir el área), sino que también se pueden utilizar instrumentos y herramientas simples para estudiar la interpretación de los árboles, como medir la altura de los árboles y el ancho de la copa. , la densidad del dosel y el número de árboles por unidad de área de espera. Utilizar fotografías aéreas para compensar las deficiencias de los estudios forestales visuales. En la década de 1950, debido al rápido desarrollo de la tecnología de fotografía aérea, aparecieron películas en color natural y películas infrarrojas en color, que resolvieron el problema de la interpretación de películas en blanco y negro, haciendo que la tecnología de teledetección forestal no sólo se utilizara para el inventario de recursos forestales, sino también para diseño de estudios de forestación, estudio y diseño de ingeniería de transporte y recolección forestal, conservación de suelos y agua, estudios de fuentes de agua en zonas áridas y estudios de plagas y enfermedades forestales en grandes áreas. En los estudios de recursos forestales, las fotografías aéreas no son sólo un medio auxiliar de estudio, sino que también pueden utilizarse para mediciones indirectas. Por ejemplo, la altura de los árboles, el ancho de la copa y el número de árboles se miden en fotografías aéreas a gran escala (1: 500 ~ 1: 2000). En combinación con mediciones de muestreo en el suelo, se compila una tabla del volumen de los árboles en pie con fotografías aéreas para estimar. el volumen de almacenamiento de parcelas de fotografías aéreas. Además, basándose en la teoría de la estadística matemática, los estudios de muestreo forestal que utilizan fotografías aéreas como herramienta se han convertido en el principal medio del inventario moderno de recursos forestales. Después de la década de 1960, las computadoras completaron análisis y cálculos de datos complejos, lo que hizo que los estudios de muestreo forestal fueran más completos.
En 1952, mi país estableció un equipo de reconocimiento forestal aéreo. En 1953, llevó a cabo un experimento de reconocimiento forestal aéreo en el área forestal de Dahailin en la provincia de Heilongjiang y completó un estudio forestal aéreo y un estudio de recursos de más. de 2.700 kilómetros cuadrados de la Oficina Forestal de Dalin. Desde 1954, año tras año se han realizado fotografías aéreas a gran escala en las principales zonas forestales del noreste, suroeste y noroeste. En 1964, se habían completado más de 400.000 kilómetros cuadrados, lo que proporcionó datos aéreos para el inventario de manejo forestal y el inventario de recursos forestales. Después de 1963, se utilizaron fotografías aéreas de mediana escala para realizar estudios de muestreo estratificado de los recursos forestales, y los resultados de las pruebas demostraron que la precisión era buena. 1972 utilizó interpretación de fotografías y métodos de estimación de regresión medida. En 1975, se compiló una escala cuantitativa de acumulación de masas forestales basada en muestras tridimensionales de interpretación forestal y fotografías aéreas. Desde 1975 hasta principios de la década de 1980, se trabajó mucho en producción e investigación científica aplicando directamente imágenes de escaneo multiespectral Landsat.
Tales como el inventario de recursos forestales en el Tíbet, la planificación y estudio de las bases forestales en la provincia de Liaoning, la preparación o revisión de mapas de distribución de recursos forestales 1:250.000 en algunas provincias, la planificación y estudio de sistemas forestales protectores en el norte y noroeste de China; y el noreste de China; y experimentos de monitoreo dinámico de recursos forestales a nivel provincial, etc.
Ámbito de aplicación
La aplicación de la teledetección en el estudio y gestión de recursos forestales incluye principalmente los siguientes aspectos:
Estudio de recursos forestales y preparación de mapas de distribución forestal
Utilizando imágenes y datos obtenidos mediante tecnología de detección remota, combinados con tecnología de muestreo estadístico matemático, procesamiento de imágenes por computadora y análisis y cálculo matemático, podemos obtener rápidamente resultados de inventario de recursos a gran escala, que pueden usarse para el sitio. investigación de condiciones y evaluación de recursos terrestres. Debido al rendimiento superior de la película infrarroja en color y la película compuesta en color multiespectral, la mayoría de los estudios de campo se pueden cambiar al trabajo en interiores. En la naturaleza, solo realizamos algunos estudios de muestreo relativamente precisos, observamos algunas condiciones ecológicas forestales típicas y realizamos interpretaciones y cálculos precisos en interiores. En el pasado, compilar mapas de distribución forestal a gran escala, especialmente mapas a pequeña escala que cubrían decenas de miles de kilómetros cuadrados, requería decenas de miles de fotografías aéreas a gran y mediana escala, lo que requería mucho tiempo y mano de obra. En la actualidad, se utilizan para dibujar fotografías infrarrojas en color a escala ultrapequeña de 1:80000 a 1:120000 tomadas desde vuelos a gran altitud (20 a 35 kilómetros), o fotografías Landsat multiespectrales en falso color para dibujar mapas de distribución forestal. a una escala de 1:100000.
Lista de verificación de manejo forestal
El segundo tipo de estudio de recursos forestales incluye un estudio de las condiciones de producción forestal, un estudio de clases pequeñas y un estudio profesional, todos los cuales se pueden realizar con la ayuda de empresas grandes y medianas. -fotografías aéreas a escala. Las fotografías aéreas se pueden utilizar para investigar los tipos de suelo y su humedad, proporcionando una base para la disposición racional de las especies de árboles de forestación y la mejora del suelo. Al mismo tiempo, también podrá aprender sobre el entorno ecológico de varios tipos de vegetación, así como las condiciones hidrológicas de las aguas superficiales y subterráneas poco profundas. Las fotografías aéreas se pueden utilizar para interpretar los factores del inventario de manejo forestal, como el origen del bosque, la estructura de la capa forestal, la composición de las especies de árboles, la edad, la densidad, el volumen del rodal y la clase de tipo de sitio, así como para medir la altura de los árboles y el diámetro de la copa, estimar la densidad de la copa y número de árboles en pie.
Detección de desastres forestales
Cuando el bosque sufre incendios, inundaciones, plagas y enfermedades, heladas y otros desastres, se puede utilizar tecnología de detección remota para detectar el desastre, que puede captar rápidamente la situación de desastre y proponer medidas efectivas de prevención y control. Por ejemplo, identificar la ubicación y distribución de tormentas e incendios forestales a partir de imágenes de satélite proporciona una base fiable para estudiar la lluvia artificial para extinguir incendios forestales. Otro ejemplo es el uso de escáneres infrarrojos de alta resolución y escáneres multiespectrales para detectar plagas y enfermedades en satélites, que pueden detectar plagas y enfermedades entre varios días y diez días antes que mediante la observación a simple vista.
Gestión de la producción forestal
La aplicación de la tecnología de teledetección puede investigar rápidamente el crecimiento de los bosques, estudiar la fenología de la vegetación forestal, recopilar información económica forestal y desempeñar un papel rector en la producción forestal. Por ejemplo, las imágenes de satélite se utilizan para estudiar los cambios fenológicos estacionales en la cubierta vegetal. Si las hojas de las plantas están marchitas y amarillas, es la estación para que maduren las semillas del bosque si el suelo está cubierto de hielo; y nieve, es la temporada para utilizar hielo y nieve para la recolección y el transporte de madera. Otro ejemplo es que el límite entre lo seco y lo húmedo en las imágenes de teledetección es muy obvio. Si se indica que la hidrología del suelo es deficiente, el riego debe realizarse de manera oportuna. Para aquellas áreas donde se conocen el contenido de humedad del suelo y las condiciones de drenaje, la información de teledetección puede proporcionar la distribución de los recursos hídricos superficiales y la dirección del flujo de aguas subterráneas poco profundas, lo que tiene importancia orientadora para el manejo de viveros, el cuidado de los bosques jóvenes y la dirección del flujo de los ríos madereros. Otro ejemplo es el uso de fotografías aéreas para inspeccionar caminos forestales, investigar canales de circulación de madera y calcular la cantidad de madera que reciben los sitios de almacenamiento de agua, lo que puede reducir una gran cantidad de trabajo de campo y mejorar los beneficios económicos.
Investigación sobre el entorno ecológico forestal
Utilizar métodos de teledetección para explorar las leyes objetivas de la formación ecológica forestal, con el objetivo de estudiar las condiciones necesarias en el proceso de crecimiento y desarrollo de los bosques y aprovechar las potencial de la producción forestal. Sus contenidos principales son: observar el flujo de radiación solar, estimar el potencial fotosintético de las plantas; observar las características espectrales de los objetos terrestres, medir las curvas características espectrales de la vegetación, el suelo, los desiertos, los ríos, los lagos y otros elementos ambientales geográficos importantes, y observar e interpretar los cambios meteorológicos; investigar la superficie de la tierra Agua y aguas subterráneas poco profundas, monitorear la calidad del agua, el tipo y la humedad del suelo, así como la contaminación ambiental en áreas forestales, y proporcionar datos básicos para estudiar la ecología forestal.
Procesamiento de información de teledetección forestal
Utilizar métodos de teledetección para recopilar sistemáticamente una gran cantidad de datos sobre recursos forestales e información del entorno ecológico, establecer, analizar y procesar imágenes, gráficos y bases de datos estadísticas de recursos forestales e investigación La relación entre el medio ambiente natural y la gestión de la producción forestal, y la exploración del potencial del desarrollo y utilización de los recursos forestales y el desarrollo dinámico de los recursos. Además, las cintas de teledetección también se utilizan para registrar datos, procesar imágenes digitales de teledetección forestal y dibujar diversos mapas forestales. Al integrar la base de datos de información ambiental y de recursos forestales mencionada anteriormente y la información de imágenes de teledetección, se puede establecer un sistema de información forestal regional para analizar y procesar información forestal regional y servir a la toma de decisiones forestales.
Perspectivas
Debido al alto costo y al largo ciclo fotográfico de la fotografía aérea, no se puede aplicar de manera oportuna. Sin embargo, las imágenes de teledetección satelital tienen un gran alcance fotográfico. refleja cambios dinámicos rápidamente y tiene una recopilación de datos ilimitada. En comparación con el primero, tiene perspectivas de desarrollo más amplias. La resolución de imagen del cuarto y quinto lote de Landsat Thematic Mapper (TM) en los Estados Unidos es de 30 m × 30 m, y el satélite francés SPOT la ha mejorado a 20 my 10 m. Utilizando imágenes de satélite Landsat TM y SPOT, ahora es posible dibujar mapas topográficos a escala 1:100.000 y mapas temáticos a escala 1:50.000. Las imágenes de satélite SPOT también se pueden componer en imágenes tridimensionales para observación estereoscópica, y un área determinada se puede fotografiar repetidamente en un plazo de 1 a 5 días para monitoreo dinámico local y de período corto. Estas características son muy propicias para el seguimiento dinámico de los recursos forestales y su aplicación en la producción forestal. La nueva generación de imágenes satelitales ya puede mostrar las características de textura de las imágenes forestales, interpretar las especies de árboles, la edad de los bosques y determinar los métodos de manejo. Su resolución real es cercana a la de las fotografías aéreas de pequeña y mediana escala. Es previsible que con la mejora de la resolución de los satélites, el avance de las imágenes y el desarrollo de la tecnología de bases de datos, los datos de la teleobservación espacial desempeñen un papel importante en los estudios forestales y la vigilancia dinámica de los recursos forestales.
Bibliografía
Sociedad Americana de Fotogrametría, Handbook of Remote Sensing, 2ª ed. Sheridan Press, Estados Unidos, 1983.