Teledetekcja przyszłością geomatyki lasu

Znalezienie najlepszego zestawu środków do inwentaryzacji, które w pełni uwzględnią specyfikę środowiska leśnego, to w obliczu ciągłego postępu technicznego zadanie w dalszym ciągu aktualne. Do szczególnie dynamicznie rozwijających się metod inwentaryzacji obszarów leśny należy teledetekcja.

Geomatyka jest zwykle definiowana jako system środków technicznych i działań zorientowanych na pozyskanie, przetwarzanie i udostępnianie przestrzennie zorientowanych danych. Jeżeli w jakimkolwiek działaniu inwentaryzacyjnym zidentyfikujemy aspekt przestrzenny, będzie to wskazywało, że działanie to znalazło się w sferze zainteresowania, co najmniej jednej z technologii geomatyki.

Geomatyka tradycyjnie była dzielona na 5 głównych technologii, stosowanych niezależnie lub z określonym poziomem wzajemnej integracji w bardzo różnych skalach przestrzennych. Zakres tych skal obejmuje: pojedyncze drzewa lub nawet ich części, fragmenty drzewostanów oraz obszary odpowiadające jednostkom administracyjnym i przyrodniczym.

Rejestracja danych przestrzennych jest prowadzona z poziomów: naziemnego (informacje o nadziemnych częściach ekosystemów leśnych i środowisku glebowym), poziomu niskich wysokości (informacje pozyskiwane różnymi typami modeli latających), lotniczego i satelitarnego. W niedalekiej przyszłości rejestracja danych prowadzona będzie również z poziomu stratosferycznego.

Najczęściej wyróżnianymi głównymi technologiami geomatyki są:

• teledetekcja z fotogrametrią,
• satelitarne wyznaczanie pozycji,
• bezpośrednie pomiary przy pomocy metod geodezyjnych,
• numeryczny model powierzchni,
• systemy informacji przestrzennej.

Pierwsze trzy technologie są wykorzystywane przede wszystkim do inwentaryzacji danych przestrzennych. Dwie kolejne służą głównie do prezentowania, przeglądania i zarządzania danymi. Wymienione technologie nie wyczerpują zestawu środków technicznych, jakie aktualnie oferowane są do lokalizacji geograficznej, inwentaryzacji i analiz obszarów leśnych.

Współczesna geomatyka wykorzystuje własności cyfrowej formy informacji przestrzennych, co stwarza możliwość różnokierunkowego integrowania informacji. Integracja jest podstawową zasadą stosowaną we współczesnej geomatyce. Bazuje na pozytywnym, „wzmacniającym" działaniu informacyjnym zestawów różnych technik.

Postęp techniczny stwarza dużą swobodę w tworzeniu wariantów zastawu „narzędzi" geomatycznych. Wykorzystanie podejścia geostatystycznego do przetwarzania danych przestrzennych stwarza dodatkowe możliwości ich analiz.

Problemy o charakterze przestrzennym, którymi zainteresowana jest geomatyka, można zaklasyfikować do jednej z dwu grup. Pierwsza to problemy naukowe. Druga grupa to problemy zarządzania. Zakładamy, że będą to układy przestrzenne poznane wcześniej w leśnych i środowiskowych badaniach naukowych.

Wspomniane problemy mają aspekt praktyczny, znajdują się w gestii zainteresowania instytucji odpowiedzialnych za efektywne kształtowanie przestrzeni przyrodniczej kraju.

Obszar potencjalnego stosowania geomatyki dotyczy tych fragmentów przestrzeni przyrodniczej, w których dominującym czynnikiem systemotwórczym jest roślinność drzewiasta. Opracowane efektywne metody inwentaryzacyjne odpowiednie dla roślinności drzewiastej mogą być z powodzeniem stosowane dla szerokiego zakresu struktur przestrzeni przyrodniczej, wykraczających poza tradycyjnie rozumiane obszary leśne.

Najważniejszymi strukturami przestrzennymi, w których występują ekosystemy z roślinnością drzewiastą są struktury tzw. krajobrazu ekologicznego. Jest to system, który zasięgiem przestrzennym wykracza zwykle poza obszary leśne. Po wprowadzeniu dyrektywy INSPIRE i programu GMES dane przestrzenne będą produkowane, użytkowane i upowszechniane przez różne podmioty, w tym Lasy Państwowe. Leśnictwo będzie, zatem mogło korzystać z różnorodnych tematycznie baz danych, co obniży koszty stosowania geomatyki w zarządzaniu lasami i strukturami poziomu krajobrazowego oraz poszerzy możliwości praktycznego stosowania tych metod.

Wyjątkową rolę w zastosowaniu geomatyki w leśnictwie może spełnić teledetekcja. Teledetekcja to system środków technicznych i działań umożliwiających pozyskanie w sposób bezkontaktowy informacji o obiektach i zjawiskach środowiskowych.

Rezultatem stosowania metod teledetekcji są różnie konstruowane obrazy obiektów i zjawisk przestrzeni przyrodniczej. Do ich tworzenia teledetekcja wykorzystuje długość fal elektromagnetycznych, możliwość ich polaryzacji i interferencji. Istnieje również możliwość wykorzystania własności fal akustycznych.

Informacja obrazowa posiada dwoisty charakter. Umożliwia, bowiem zarówno identyfikacje obiektów i zjawisk, jak i wyznaczanie miar geometrycznych obiektów w obrębie przestrzeni przyrodniczej. Tę dwoistość działania podkreśla często stosowana dwuczłonowa nazwa tej technologii geomatyki: teledetekcja i fotogrametria.

Typowa dla współczesnej geomatyki integracja danych dotyczy również danych obrazowych. Odbywa się ona zarówno w obrębie samej technologii teledetekcji, jak i w różnych wariantach łączenia obrazów z produktami pozostałych technologii geomatyki. Rezultatem są nowe produkty, z których przykładowo można wymienić coraz częściej stosowane w leśnictwie:

• ortofotomapy - tworzone z „wyostrzonych" wysokorozdzielczymi satelitarnymi obrazami panchromatycznymi satelitarnych obrazów wielospektralnych, co jest przykładem integracji różnych danych obrazowych,
• mapy obrazowe, łączące tło rastrowe pochodzące z obrazów teledetekcyjnych z danymi wektorowymi leśnej mapy numerycznej,
• trójwymiarowe wizualizacje rozmieszczenia lasów w krajobrazie będące rezultatem integracji obrazów teledetekcyjnych z modelem numerycznym terenu.

Teledetekcja jest jedyną technologia geomatyki, dostarczającą danych z pełnego pokrycia terenowego. Umożliwia pozyskanie informacji dla punktowych, liniowych i powierzchniowych warstw SIP. Pozyskanie informacji z obrazów może być realizowane poprzez interpretację osobową oraz efektywne techniki klasyfikacji komputerowej.

Dane teledetekcyjne, wykorzystując różne cechy nośnika informacji o zdalnie badanych obiektach (długość fali, własności polaryzacyjne i interferencyjne promieniowania elektromagnetycznego, własności fal akustycznych), są szczególnie łatwe do integracji metodami geostatystycznymi z wieloźródłowymi danymi środowiskowymi.

Teledetekcję winno się traktować jako ważne źródło informacji dla potrzeb pośredniego wyznaczania cech obiektów leśnych, dostarczając danych dla różnych sposobów modelowania matematycznego. Teledetekcja jest w stanie w pełni wykorzystać rozwiązania techniczne w zakresie rejestracji, przesyłania i przetwarzania danych, które są tworzone dla potrzeb rynku masowego odbiorcy.

Autor: Jerzy Mozgawa Wydział Leśny SGGW

Rys. 1. Ortofotomapa Tatr, rejon Morskiego Oka. W ramach pracy magisterskiej wykonał Sławomir Trybuś

Więcej w Las Polski nr17/2008