Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Диссертационная работа:

Акбари Хассан Хосейн джан. Оценка состояния лесов с использованием ГИС-технологий и данных дистанционного зондирования : На примере национального парка "Валдайский" : диссертация ... кандидата географических наук : 25.00.23.- Москва, 2006.- 169 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-11/162

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. Определение параметров состояния лесов на основе космических

технологийи цифровых моделей местности 8

1.1. Мониторинг лесов национальных парков 8

  1. Критерии и индикаторы устойчивого управления лесами 9

  2. Обоснование показателей космического мониторинга состояния лесов 10

1.2. Применение космических технологий в мониторинге состояния лесов 13

1.2.1. Современные средства космических съемок. Информативность в целях
изучения лесов 14

1.2.2. Возможности определения показателей состояния лесов по космическим
снимкам 18

1.3. Возможности выделения типов условий местопроизрастания древостоя на

основе цифровых моделей рельефа. 24

  1. Экосистемные территориальные единицы растительного покрова 24

  2. Лесотипологические территориальные единицы и их ландшафтная обусловленность 26

  3. Возможности автоматизированного выделения типов условий местопроизрастания древостоя 28

1 .ЗАСистема морфометрических величин и их геофизический смысл 29

Выводы 34

ГЛАВА 2. объекты исследований, Исходные материалы и методика работ 36

2. 1. Объекты исследований 36

  1. Общие сведения 3 6

  2. Комплексная физико-географическая характеристика национального парка 37

  3. Особенности ландшафтной структуры территории исследований 44

2.2. Методы исследований полевого этапа 47

  1. Таксационные нормативы определения параметров состояния леса 47

  2. Методика полевых ландшафтных и лесотаксационных исследований 49

2.3. Камеральные методы ГИС-технологий 52

  1. Подготовка, обработка и получения картографической информации. 52

  2. Получение цифровой модели местности. 53

  3. Классификация рельефа по морфометрическим величинам

распределения геофизических полей. 56

2.3.4. Корреляционная связь между классами растительности и ПТК. 57
Выводы 58

ГЛАВА 3. Дешифрирование структуры растительного покрова по данным

дистанционного зондирования. 59
3.1. Использование спектральных каналов LANDSАТ-7 для получения

пространственной структуры леса 59

3.2.Методы анализа дистанционной информации 69

3.2.1 .Методы неуправляемой классификации (классификация без учителя). 73

3.3. Дешифрирование растительного покрова 75

Выводы 82

ГЛАВА 4. Индикаторные свойства древостоя в ландшафтах краевой зоны

валдайского оледенения. 83

  1. Особенности методики исследования древостоя. 83

  2. Верификация дешифрирования структуры леса по результатам

лесотаксационной съемки 84

4.3. Ландшафтная интерпретация местообитаний древесных пород 94

  1. Характеристика условий местообитания ели. 94

  2. Характеристика условий местообитания сосны 97

  3. Характеристика условий местообитания мелколиственных пород. 102 Выводы 103

4.4. Пространственные особенности распределения запасов древостоя 103
Выводы 109

ГЛАВА 5. ландшафтные условия местопроизрастания древостоя 111

5.1. Выделения типов условий местопроизрастания древостоя на основе

анализа морфометрических величин 111

  1. Интерпретация распределения морфометрических величин 113

  2. Метод классификации поверхности рельефа. 122

5.2. Геофизическая дифференциации ПТК участка исследования 124

  1. Классификация ПТК участка исследования на основе геофизической интерпретации морфометрических величин 124

  2. Анализ связи структуры лесного покрова и рельефа по данным

цифровой модели местности и сканерной космической съемки 138

Выводы 141

Заключение 143

Литература 146

Приложения ^51

Введение к работе:

Леса являются одним из основных компонентов природной среды, обеспечивая естественное регулирование большинства протекающих в экологической системе Земли процессов, что предопределяет необходимость максимального сохранения природных свойств лесов. Без учета структуры и динамики изменения состава лесов России, а также анализа природных и антропогенных процессов, происходящих в лесах, невозможны реальные прогнозы глобальных изменений природной среды. В официальной «Концепции развития лесного хозяйства Российской Федерации на 2003-2010 гг.» (Концепция устойчивого развития, 2003) приоритетными признаны научные исследования, направленные на совершенствование программно-методического обеспечения мониторинга лесов и лесного хозяйства (разработка высокоэффективных технологий получения достоверной и оперативной информации о лесах, использование ГИС-технологий и т.п.). Одним из приоритетных направлений государственной экологической политики РФ в плане устойчивого развития и поддержания биоразнообразия является развитие системы особо охраняемых природных территорий. Национальные парки являются элементами сети особо охраняемых территорий для осуществления долгосрочного экологического мониторинга. В отличие от других природоохранных объектов, национальные парки совмещают широкий спектр задач - охрану природного и культурного наследия, организацию отдыха населения, поиск путей устойчивого развития территории - и являются наиболее массовой и распространенной в мировой практике формой охраны природы.

В последние десятилетия многие исследователи пришли к выводу, что экологические и социальные функции лесов, структуру лесного фонда, рост и производительность лесов наиболее целесообразно рассматривать в пределах природно-территориальных комплексов -географических ландшафтов. Каждый ландшафт имеет относительно однородное геологическое строение, на основании которого в процессе длительного развития сформировался определенный, свойственный только ему набор форм рельефа, климата, почв, растительности, и состоящее из свойственных только данному ландшафту закономерно повторяющихся в пространстве основных морфоструктурных единиц ландшафта. Здесь происходят более упорядоченные процессы формирования, роста и развития древостоев, отмечается значительное снижение значений варьирования основных таксационных показателей.

ПТК различного уровня располагаются внутри ландшафта в строго определенном порядке. В совокупности они образуют определенную структуру (расположение составляющих частей), которая и называется морфологической структурой ландшафта. Принято считать, что это одно из важнейших свойств ландшафта, поскольку зная

закономерности расположения ПТК разного ранга внутри ландшафта, можно более целенаправленно и с минимальными затратами изучать земную поверхность для практических лесохозяйственных целей. Данные особенности строения географических ландшафтов оказывают существенное влияние на формирование породнотипологической структуры лесного фонда, рост и производительность древостоев. Вышеуказанные закономерности сказываются и на пространственном размещении древостоев в пределах ландшафтов.

Непосредственно для целей лесного хозяйства важнейшее значение имеет наличие нескольких свойств ландшафта, а именно:

внутриландшафтная повторяемость составляющих ландшафт морфоструктурных единиц, дающая возможность методом экстраполяции распространять изученные свойства фаций, урочищ и местностей с участков, на которых они были изучены, на всю территорию ландшафта;

закономерное примыкание ПТК друг к другу с образованием цепей с ритмичным и аритмичным чередованием, позволяющее на основе изучения этих закономерностей, применяя дистанционные методы, производить учет растительности с более высокой достоверностью;

закономерная вложенность ПТК друг в друга, на основании которой можно заранее знать, из каких морфоструктурных единиц состоит рассматриваемый ПТК более высокого ранга.

При применении ландшафтного подхода в лесном хозяйстве важнейшим понятием является тип условия местообитания. Пространственная структура типов условий местообитания обусловлена рельефом местности Рельеф ключевой компонент ландшафта и главный фактор разнообразия ландшафтной структуры и неоднородности внутри самого ландшафта. Рельеф является матрицей перераспределения на поверхности тепла и влаги. Пространственно-территориальные единицы ландшафта, характеризующие^ однородным V соотношением тепла и влаги, образуют определенный экотоп - набор условий для формирования растительного покрова. Внутри экотопов условия произрастания растительности могут значительно варьировать, что связано с неоднородностью литогенной основы. Так на хорошоувлажненных суглинках формируются папоротниковые ельники, а на песках сосняки-черничники. Внутри однородного поля распределения тепла и влаги могут формироваться несколько эдафотопов - типов условий местообитания растительности.

Типы условий местообитания растительности довольно строго и четко вписываются в ландшафтные границы, так как они существуют внутри ландшафта и подотчетны морфологической структуре природного ландшафта. Очень тесно типы условий местообитаний

перекликаются с такими понятиями как биогеоценоз, введенным в географию Сукачевым, и означающим однородный по своему составу, строению и структуре биоценоз в пределах однородной морфологической единицы.

К сожалению, ландшафтные закономерности в лесохозяйственной практике России до сих пор фактически не нашли широкого применения.

Актуальность темы. Для национальных парков России, расположенных преимущественно в лесной зоне, мониторинг лесов занимает главное место среди других видов экологического мониторинга - почв, подземных вод, воздушной среды и др. Лесной кодекс РФ (1997 г.) определяет мониторинг лесов как "систему наблюдений, оценки и прогноза состояния и динамики лесного фонда в целях государственного управления в области использования, охраны, защиты лесного фонда и воспроизводства лесов и повышенияих экологических функций". Единой законодательно утвержденной методики ведения экологического мониторинга лесов на территориях национальных парков России пока не существует, ее разработка находится на стадии экспериментальных исследований (Малышева, и др, 2002.). Многочисленные исследования, посвященные выработке критериев и показателей состояния лесов на основе аэрокосмических технологий, проводятся преимущественно для лесных территорий интенсивного хозяйственного использования или малоосвоенных, труднодоступных лесов Сибири и Дальнего Востока и ориентированы в основном на выявление участков с концентрацией промышленных рубок, гарей, техногенного загрязнения, погибших насаждений. В последнее время широкое распространение получили методы изучения растительного покрова на основе различных индексов (вегетационного, зеленой листовой площади растительного покрова, фотосинтетически активной радиации, поглощаемой растительностью и др.), представляющих собой результаты специальной обработки материалов многозональных съемок, в целях глобального мониторинга биомассы экосистем в связи с изменениями климата Земли. Разработки в области фонового мониторинга состояния лесов дистанционными средствами на региональном и локальном уровнях (для отдельных природоохранных территорий или массивов девственных лесов) не столь многочисленны.

Большинство общедоступных материалов космических съемок имеет малое и среднее разрешение, которое не позволяет получать развернутые характеристики состояния лесов в полном объеме. Ряд исследований продемонстрировали возможность заметного увеличения достоверности дешифрирования и получения более развернутых характеристик лесного покрова на основе применения априорной инфрормации, содержащейся в топографических и физико-географических материалах. Например, использование параметров цифровых моделей рельефа при автоматизированных формальных процедурах дешифрирования позволяет повысить достоверность классификации на 20-25% (Пузаченко, Козлов 2005).

В связи с быстрым прогрессом аэрокосмических технологий и важностью организации наблюдений за состоянием лесных экосистем на всей природоохранной территории разработка приобретает насущную необходимость. Поэтому выбор показателей для мониторинга состояния лесных экосистем, разработка геоинформационных технологий их определения по аэрокосмическим снимкам и увеличить степени достоверности дешифрирования и степени детальности является актуальной задачей

Цель диссертациии: разработать методику оценки состояния лесов на основе космических снимков с привлечением априорной информации цифровых моделей местности для национального парка «Валдайский».

В соответствии с целью основными задачами работы являются:

  1. Обосновать показатели состояния леса, которые можно получить с использованием космических съемок. Выбрать источники космической информации с достаточной разрешающей способностью для целей лесного мониторинга охраны природы.

  2. Разработать методику обработки космических изображений для автоматического построения карт пространственных характеристик состояния лесных угодий на основе стандартных и общедоступных прикладных программ математического обеспечения, а также методику повышения оценки информативности данных дистанционного зондирования.

  3. Провести верификацию проведенного автоматического дешифрирования параметров состояния лесных угодий на основе полевых лесотаксационных исследований.

  4. Разработать методики использования цифровых моделей местности для повышения качества дешифрирования параметров состояния лесов на основе моделирования потенциальных типов условий местообитания древесной растительности.

  5. Получить показатели состояния лесов для Национального парка "Валдайский" на основе классификации космического спектрозонального снимка и цифровой модели местности.

Работа прошла апробацию на Четвертой Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: "Шевченковская весна" КНУ им. Т.Г. Шевченко, г. Киев, март 2006 ("Выявление потенциальных типов условий местообитания лесной растительности на основе цифровой модели рельефа"); на XI ландшафтной конференции, Москва, МГУ, август 2006 ("Исследование структуры южно-таежного лесного покрова краевой зоны Валдайского оледенения на основе данных космической съемки Landsat"); в статье Akbari Н. Н. Role of forests in a filtration of polluted air. //Scientific Journal of the Islamic Associations of Iranian Students in Moscow. M.: № 9, Summer 2004. p. 45-48; в статье "Индикационные свойства древостоя в ландшафтах краевой зоны валдайского оледенения".//Вестник Московского университета, серия "География", № 6, 2006 г. (в печати).

Подобные работы
Дьяченко Владимир Викторович
Геохимия и оценка состояния ландшафтов Северного Кавказа
Салов Геннадий Вячеславович
Эколого-географическая оценка состояния месторождения сульфидных грязей оз. Большой Тамбукан
Яралидарани Набиоллах
Динамика и современное состояние хвойно-широколиственных лесов Московской области (На примере Наро-Фоминского района)
Барталев Святослав Сергеевич
Разработка методики региональной экологической оценки состояния лесов по данным спутниковых наблюдений
Санжеев Эрдэни Доржиевич
Экономико-географические основы совершенствования природопользования в национальных парках (На примере Республики Бурятия)
Занданова Баярма Андреевна
Культовые места как элементы культурных ландшафтов : на примере национального парка "Тункинский"
Холоденко Анна Викторовна
Ландшафтно-экологическая оптимизация природопользования в природных парках степной зоны : на примере Волгоградской области
Зарубина Наталья Владимировна
Комплексная рекреационная оценка Тункинского национального парка
Юшкова Ольга Викторовна
Комплексная оценка состояния окружающей среды по параметрам функционирования паразитарной системы

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net