Перспективы использования данных SRTM для решения лесных научно-практических задач

Фарбер Сергей Кимович; Кузьмик Наталья Сергеевна; Брюханов Николай Викторович

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДАННЫХ SRTM ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЛЕСНЫХ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Сергей Кимович Фарбер

ФГБУН Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 660036, Россия, Красноярск, Академгородок, 50, строение 28, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, тел. (391)249-46-35, e-mail: sokolovva@ksc. krasn. ru

Наталья Сергеевна Кузьмик

ФГБУН Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 660036, Россия, Красноярск, Академгородок, 50, строение 28, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории таксации и лесопользования, тел. (391)249-46-35, e-mail: natalia [email protected]

Николай Викторович Брюханов

Учреждение Филиал ФГУП «Рослесинфорг» Востсиблеспроект», 660062, Россия, Красноярск, ул. Н.К. Крупской, д. 42, инженер-таксатор, тел.: (391) 2-47-50-97, e-mail: [email protected]

Обсуждается область применения матрицы SRTM, связанная с картографированием лесных объектов.

Ключевые слова: матрица SRTM, ЦМР, программные средства ГИС,

картографирование лесных объектов.

PROSPECTS OF USE OF DATA OF SRTM FOR THE SOLUTION OF FOREST SCIENTIFIC AND PRACTICAL TASKS

Sergey K. Farber

V.N. Sukachev Institute of Forest SB RAS, 660036, Russia, Krasnoyarsk, Akademgorodok 50 Bldg. 28, Dr. of Sciences in Agriculture, tel. (391)249-46-35, e-mail: sokolovva@ksc. krasn.ru

Natalia S. Kuz’mik

V.N. Sukachev Institute of Forest SB RAS, 660036, Russia, Krasnoyarsk, Akademgorodok 50 Bldg. 28, Candidate of Sciences in Agriculture, Researcher of the Lab. of Forest Inventory & Forest Utilization, tel. (391)249-46-35, e-mail: [email protected]

Nikolay V. Brjuhanov

Branch of the Federal State Unitary Enterprise «Roslesinforg» «Vostsiblesproject», 660062, Russia, Krasnoyarsk, Krupskoy 42, engineer - forest estimator, tel. (391) 2-47-50-97, e-mail: [email protected]

Discusses the scope of application of the matrix SRTM, related to the mapping of forest objects.

Key words: SRTM, GIS software, mapping of forest objects.

SRTM (Shuttle radar topographic mission) - радарная интерферометрическая съемка поверхности Земли, осуществленная в феврале 2000 г радиолокационными сенсорами SIR-C и X-SAR с борта космического корабля

"Шаттл". Данные SRTM распространяются в виде сеток с размером ячейки 1 угловая секунда и 3 угловые секунды. Более точные односекундные данные (SRTM1) доступны на территорию США, на остальную поверхность Земли доступны только трехсекундные данные (SRTM3). Файл (SRTM3) представляют собой матрицу из 1201х1201 значений, которая может быть импортирована в различные программы построения карт и ГИС [1].

Погрешности матрицы SRTM. Критерием допустимости использования инструмента является сопоставление точности, с которой он работает, с ошибками результата. Согласно описанию [2] ограничения данных SRTM по абсолютным ошибкам планировались не превышающие: по высоте 16 м, в плане 15м. В действительности точность матрицы SRTM на практике оказалось выше значений рассчитанных теоретически. Для российского пользователя потенциальный интерес представляет территория Евразии. Здесь средние абсолютные ошибки в доверительном интервале 90 % составили: по высоте 6,2м, в плане 8,8 м.

Точность матрицы SRTM изучалась учеными разных стран. Так А. К. Корвэул, И. Эвиак [3] оценивают ошибку матрицы SRTM следующими величинами: для равнинной местности - 2,9 м, холмистой - 5,4 м. По их мнению, матрица SRTM подходит для создания горизонталей на картах масштаба 1:50 000 и мельче, а также может использоваться при создании ортофотопланов на основе космических снимков высокого разрешения. Примерно схожие результаты приводят и другие зарубежные исследователи. Проводилось тестирование матрицы SRTM и в РФ. Л. А. Муравьев [4] на основании изучения 3-х территориально разобщенных тестовых участков: ГРО «Катока» (Ангола), Фгеоконсалтинг (г. Тюмень), МП Электра (г. Южно-Сахалинск), приходит к выводу, что данные SRTM могут быть использованы для обновления топоосновы территорий, где отсутствуют детальные топографо-геодезические материалы. Ю. И. Карионов [5] также использовал территориально разобщенные участки: остров Ольхон на Байкале (горный рельеф), район города Саратов (равнинный рельеф), район города Сочи (высокогорный рельеф). Из материалов сравнения следовал вывод о соответствии точности матрицы SRTM и матрицы карты масштаба 1:100 000. По мнению автора, матрица SRTM может быть использована при создании ортофотопланов в масштабе 1:25 000 и мельче на районы с равнинным и всхолмленным рельефом. В районах с горным рельефом предварительно составлению ортофотопланов необходима дополнительная коррекция космических снимков, учитывающая условия съемки. В высокогорных районах для изготовления ортофотопланов масштаба 1:25 000 размер ячейки слишком велик.

Область применения в лесной отрасли. По материалам лесоустройства изготовляются планово-картографические материалы, обычно начиная с масштаба 1:25 000 (планшеты). В масштабе 1:50 000 и мельче изготовляются планы и укрупненные планы лесонасаждений. Масштабный ряд лесоустроительных материалов сложился исторически, и нет оснований

считать, что для организации лесопользования, и пространственного отображения лесных объектов для большинства научно-практических задач, необходим более крупный масштаб. Поскольку масштаб плановокартографических материалов лесной тематики напрямую зависит от уровня генерализации объектов картирования (например, лесотаксационных выделов), то масштаб опосредовано отражает также и требования к точности их отображения. Укрупнение масштаба автоматически повышает; и наоборот, уменьшение масштаба - эти требования понижает.

Сопоставляя вышеприведенные данные о точности матрицы SRTM и рекомендации авторов по их использованию, следует вывод об ее применимости для решения значительного количества лесных научно -практических задач. В равнинных условиях ограничений по масштабу практически нет, в горных условиях и тем более высокогорных - следует более осторожно формулировать требования к точности пространственного отображения лесных объектов.

Матрица SRTM представляет собой цифровую модель рельефа (ЦМР), которая далее средствами ГИС может подвергаться пространственному анализу и интерпритации. Несомненное преимущество использования программных средств ГИС - это автоматизация контурного дешифрирования объектов исследования, которая не только уменьшает трудозатраты, но также практически исключает субъективный (человеческий) фактор. Для лесных научно-практических задач это особенно актуально, поскольку они, как правило, связаны со значительными площадями и большими объемами эмпирических данных. Перечислим несколько, по нашему мнению, наиболее значимых научно-практических задач, которые могут решаться с использованием матрицы SRTM и далее посредством манипулирования данными ЦМР средствами ГИС:

- уточнение границ таксонов лесорастительного районирования;

- предварительная стратификация территории для лесоустройства, ГИЛ, а также инвентаризации других природных ресурсов (например, для землеустройства, охотустройства);

- картирование типов условий произрастания по показателям рельефа местности и далее типов леса;

- реконструкция истории лесов;

- картирование ареалов отдельных видов растительного и животного мира;

- выявление лесов высокой природоохранной ценности;

- ведение экологического мониторинга за деятельностью лесопромышленных предприятий.

Следует заметить, задачи из этого списка достаточно сложны и решаются исследователями далеко не в единственном методическом варианте. Большое значение имеет «школа», т.е. приверженность автора определенному научному направлению. При этом представляется очевидным, что пополнение научного арсенала исследователя еще одним инструментом - возможностью интерпретации матрицы SRTM вне зависимости от научного стиля

исследователя позволит получать объективный результат и выйти на более высокий уровень обобщения эмпирических данных.

Заключение. Сформулированный в работе перечень лесных научнопрактических задач может быть продолжен, что позволяет оценить сферу применимости матрицы SRTM в лесной отрасли как очень значительную. Разумеется, что все такого рода задачи решаются на основе специальных материалов и сведений, но привлечение программных средств анализа рельефа местности внесет важные дополнительные преимущества, среди которых особо следует выделить объективность контурного дешифрирования объектов изучения и частичную автоматизацию картографических работ.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. The shuttle radar topography mission. / Farr Tom G., Hensley Scott, Rodriguez Ernesto, Martin Jan, Kobrick Mike. // CEOS SAR Workshop. Toulouse 26-29 Oct. 1999. Noordwijk. 2000. С. 361-363.

2. [Электронный ресурс]. Режим доступа:gis-lab.info/qa/srtm.html).

3. A. K. Karwel, I. Ewiak, Estimation of the accuracy of the SRTM terrain model on the area of Poland, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol. XXXVII. Part B7. Beijing 2008. - pp. 169-172.

4. Л. А. Муравьев Высотные данные SRTM против топографической съемки. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: geo.web.ru/db/msg.html?mid=1177761.

5. Карионов Ю. И. Оценка точности матрицы SRTM. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.racurs.ru/?page=506

PROSPECTS OF USE OF DATA OF SRTM FOR THE SOLUTION OF FOREST SCIENTIFIC AND PRACTICAL TASKS

Текст научной работы на тему «Перспективы использования данных SRTM для решения лесных научно-практических задач»