DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1987 str. 63 <-- 63 --> PDF |
IZLAGANJA NA ZNANSTVENIM I STRUCNTM SKUPOVIMA — CONFERENCE PAPERS UDK (630*95:528.7) 002 Sum. list CXI (1987) 61 PRIMJENA INFRACRVENIH KOLORNIH AEROSNIMAKA U ŠUMARSTVU** Zvonimir KALAFADŽIĆ* SAŽETAK. Metodama daljinskih istraživanja mogu se prikupiti informacije o stanju i rasprostranjenosti vegetacije relativno brzo, pouzdano i jeftino. Ukratko je prikazana remisija sunčevog zračenja s površine vegetacije, građa i snimanje infracrvenim kolornim (ICK) filmom, te dosadašnja primjena ICK aerosnimaka u šumarstvu u svijetu i Jugoslaviji. Iznose se rezultati istraživanja primjene ICK aerosnimaka za šumarske potrebe. Upotrebljeni su aerosnimci dijela šumskih sastojina južnih obronaka Medvednice, te dijela gradskog zelenila Zagreba. Mjerenjem prirasta, te ustanovljavanjem stanja hidrature konstatirana je ovisnost boje preslikavanja na aerosnimku o vitalitetu, odnosno stupnju oštećenja, pojedinih stabala. Predlaže se intenzivnija pri mjena ICK aerosnimka za ustanovljavanje stanja u SR Hrvatskoj. Ključne riječi: fotointerpretacija, daljinska istraživanja, infracrveni kolorni aerosnimci. oštećenja šumskog drveća i sastojina 1. UVOD Informacije o vrsti i stanju vegetacijskog pokrova, uključujući i šume, te o promjenama tijekom vremena, bile su od vajkada vrlo tražene, jer je vegetacija usko povezana s mogućnošću opstanka ljudi na Zemlji. Danas su one možda traženije više nego ikada u prošlosti, osobito u svjetlu ugroženosti vegetacije djelovanjem sve brojnije ljudske populacije na svoj okoliš. Naročito odumiranje i oštećivanje šumskog drveća i sastojina sve više direktno pogađa i zanima široki krug ljudi, stručnjaka i laika. Mnogo se govori i piše o »kiselim kišama«, koje kao negativan nuzproizvod razvitka civilizacije, stalnog porasta industrijske proizvodnje, prometa i standarda, prijete da unište šume, osobito u sjevernom pojasu Zemlje. Metode daljinskih istraživanja, kojima se željene informacije o objektima na površini Zemlje dobivaju bez direktnog kontakta s njima, na daljinu, *) Zvonimir Kalai´adžić, idpl. inž., Šumarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Šimunska c. 25. **) Predavanje održano na Savjetovanju povodom proslave 125 godina šumarske nastave u Hrvatskoj, Zagreb, 18. 12. 1986. |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1987 str. 64 <-- 64 --> PDF |
u svijetu su vrlo rasprostranjene, a sve više i kod nas. Njihova primjena je uopće moguća uz ispunjenje određenih ekonomskih, instrumentalnih, te osobito kadrovskih uvjeta, a do željenih informacija dolazimo relativno brzo, pouzdano i jeftino. Snimanja iz zraka se mogu vršiti iz suborbitalnih ili orbitalnih letjelica, klasičnom filmskom tehnikom, djelovanjem svjetla preko objektiva kamere na film ili skanerima, uređajima, koji elektromagnetičke valove što dospiju s Zemlje do njih. razlazu na uža područja spektra, pretvaraju u električne impulse i pohranjuju na magnetičkim vrpcama, za daljnju obradu. Smatramo da će suborbitalno snimanje, na klasičan način, filmom, biti još dugo vremena najvažnija metoda za pridobivanje snimaka za potrebe daljinskih istraživanja. 2. REMISIJA SVJETLA S VEGETACIJE Način preslikavanja objekata na snimcima, pa tako i šuma i šumskog drveća, ovisan je osobito o spektrofotometrijskim značajkama svjetla, koje odbijeno od njih dospije do uređaja za snimanje. Vegetacija dio sunčevog zračenja upije, dio propusti, a dio remitira (odbije). Remisija s zelene vegetacije je u vidljivom dijelu spektra relativno mala, do oko 20%, s minimumom u plavom (X = 400 nm) i crvenom (X = 670 nm), te s maksimalnom u zelenom (k = 540 nm) području. U bližem infracrvenom (IC) području (k = 700 — 1300 nm) povećanje remisije je znatno, do oko 70%, naročito s višestrukih slojeva lišća. U srednjem IC dijelu spektra remisija se smanjuje, s minimumima na 1400, 1900 i 2700 nm. Optička svojstva lišća u vidljivom području sepktra određena su koncentracijom klorofila i drugih pigmenata, u bližem IC području strukturom staničja u mezofilu, a srednje IC područje pretežno je utjecano optičkim svojstvima vode i njenim sadržajem u tkivu lišća. Razlike u remisiji za pojedine vrste drveća, te za individue unutar jedne vrste, su u vidljivom dijelu spektra minimalne, diferencijacija u bližem IC je naprotiv znatna. Te razlike, osim o vrsti drveća, ovise i o starosti, sezoni snimanja, o položaju stabla na terenu i na snimku. Vrlo markantne razlike u remisiji nastaju u ovisnosti od vitaliteta ili oštećenosti pojedinih stabala djelovanjem bolesti i onečišćenjem okoliša. (Kalafadži ć 1973. 1984, D on assy i dr. 1983) 3. INFRACRVENI KOLORNI FILM Razvoj proizvodnje fotomaterijala išao je u smjeru korišćenja za snimanje i ljudskom oku nevidljivog IC dijela sunčevog spektra, gdje su razlike u remisiji, pa zato i u načinu preslikavanja vegetacije najveće. Crnobijelim IC filmom poboljšana je doduše diskriminacija vegetacije, naročito listača četinjača, u odnosu na pankromatske crnobijele snimke, ali uvođenjem nove koordinate boje postižu se mnogo bolji rezultati, jer ljudsko oko može razlikovati samo 200 sivih tonova, a oko 20.000 boja i nijansi. Aerosnimci u normalnoj boji pokazuju doduše stvarne boje preslikane vegetacije, no male razlike u remisiji u vidljivom dijelu spektra ne omogućuju neku veću diferencijaciju. Mnogo više daju infracrveni kolorni (ICK) snimci, čija je |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1987 str. 65 <-- 65 --> PDF |
karakteristika senzibilizacija i na bliže IC područje spektra (X = 700 — 1000 nm). Ti snimci su efektno pomagalo za istraživanje vegetacije, osobito za ustanovljavanje oštećenja nastalih djelovanjem različitih biotičkih i abiotičkih agenasa okoliša, koji ne uvjetuju trenutno ugibanje i propadanje, nego postupno odumiranje vegetacije. Normalni kolorni film se sastoji od tri fotosloja, koji su osjetljivi na plavu, zelenu i crvenu komponentu sunčevog spektra. Kombinacijom ova tri fotosloja dobivamo snimak u boji manje više jednak sceni, koju smo snimili. Ideja ICK snimaka je u tome da se ljudskom oku nevidljive IC zrake prezentiraju u jednoj od boja kolornog filma. Izabrana je crvena boja. Proizveden je film, koji također ima tri fotoosjetljiva sloja, ali sa senzibilizacijom različitom od rezultrajuće boje. Plavi dio sunčevog spektra ne dolazi uopće do filma, nego se uklanja odgovarajućim filterom. Senzibilizacija crvenog sloja ICK filma je na IC zračenje, zelenog na crveni, a plavog na zeleni dio spektra. Objekti koji intenzivno remitiraju IC. a to je vegetacija, preslikavaju se na ICK snimcima pretežno crveno, crveni objekti zeleno, a zeleni bez IC remisije plavo. Film je i prvobitno nastao za vojne potrebe, u želji da se otkrije maskiranje zeleno obojenih, ali neživih vojnih objekata. Na ICK snimcima objekti su obojeni drugačije nego u prirodi, te se ti snimci često nazivaju i lažno obojeni ili pseudokolorni snimci. Na ICK snimcima zdrave, vitalne šume i stabla se preslikavaju u crvenim i crvenopurpunim tonovima, listače izrazito crveno, četinjače, radi smanjene IC remisije, nešto tamnije, s pomakom prema purpuru. Pojava izrazito purpurnih, purpurnoljubičastih i plavoljubičastih tonova znači smanjenje IC remisije, obično radi promijenjene fiziološke kondicije pojedinih individua. U bjelkastoj i žućkastoj boji se preslikavaju stabla s diskoloracijom lišća. Plava i plavozelena boja indicira jako oštećena i odumrla stabla. Potrebno je naglasiti da je naveden normalan slijed načina preslikavanja prema stupnju oštećenja, ali se za svaku seriju filma, snimanje i razvijanje, dobivaju specifični odnosi boja. tako da je potrebno izraditi novi interpretacijski ključ. 4. PRIMJENA INFRACRVENIH KOLORNIH AEROSNIMAKA 4.1 Dosadašnja istraživanja U svijetu se je počelo eksperimentirati s ICK snimcima u istraživanju vegetacije još početkom pedesetih godina. Pokusi postaju sve brojniji i na sve većim arealima, tako da primjena iz eskerimentalne faze prelazi u opeperativnu. Razvija se i odgovarajući film, na zapadu to je troslojni Kodak Aerochrome Infrared, u istočnim zemljama se primjenjuje dvoslojni «-spektrozonalni « film. U sjevernoj Americi i u srednjoj Evropi su uspješno kartira vegetacija i inventariziraju štete na šumama, ispočetka na relativno manjim površinama. U gradovima su inventarizirana oštećenja drvenaste vegetacije u parkovima i drvoredima. U novije vrijeme vrše se masovna snimanja, na velikim područjima, osobito u SR Njemačkoj, povezano se inventarizacijom i praćenjem oštećenja i odumiranja šuma. Godišnje se interpretira više tisuća snimaka. (K a 1 a f a d ž i ć 1984) 63 |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1987 str. 66 <-- 66 --> PDF |
U Jugoslaviji je ICK film knrišćen u SR Sloveniji za pokusno kartiranje oštećenja suma četinjača u okolišu industrijskih objekata (Sola r 1979). U SR Hrvatskoj su studirane mogućnosti primjene tih snimaka u svrhu proučavanja okoliša za prostorno planiranje (Tomašegović 1982). 4.2 Istraživanja u okviru teme 11-4-2 »Primjena infracrvenih kolornih snimaka u šumarstvu« U svrhu istraživanja načina preslikavanja šumskog drveća i sastojina, te promjene ICK aerosnimaka u šumarstvu, izvršeno je snimanje iz zraka dijela šumskih sastojina na južnim obroncima Medvednice, te dijela gradskog zelenila Zagreba, početkom kolovoza 1982. god. kada je vegetacija bila u punom naponu, filmom Kodak Aerochromne Infrared 2443. u približnom mjerilu 1 : 8000. Interpretacija originalnih dijapozitiva vršena je prvo vizuelno, zrcalnim stereskopom i lupama raznih povećanja (3x. 8x. 30x). Lupama srednjeg povećanja (oko 8 x) dobiva se dobar pregled detalja, uz dovoljno povećanje. Način preslikavanja analiziran je i mjerenjem gustoće slojeva ICK filma odgovarajućim denzitometrom. Šumske sastojine su se preslikavale u velikom rasponu boja, različitog tona. svjetline i zasićenja, te različitom teksturom, u ovisnosti o vrsti drveća. starosti, vitalitetu i zdravstvenoj kondiciji, geografskom položaju, položaju na snimku, te o bačenim samosjenama unutar krošenje. Poteškoće u interpretaciji vrsta drveća bile su uvjetovane sličnim preslikavanjem različitih vrsta drveća, te različitim preslikavanjem pojedinih stabala iste vrste. Na osnovi usporedbe izgleda stabala na terenu, obzirom na gustoću i boju krošnje, pojavu suhih grana, s načinom preslikavanja na snimku, sačinjen je interpretacijski ključ, u kojem je došla naročito do izražaja zavisnost načina preslikavanja o stupnju vitaliteta, odnosno ošećenja pojedinih stabala. L i s t a č e. — Interpretirani su pitomi kesten, hrast kitnjak i ibukva. Jednoznačno se preslikavaju i bez većih poteškoća ieterpretiraju pojedini šušci, odnosno potpuno osušene sastojine pitomog kestena, napadnutog rakom kore (Endothia parasitica Murr.). Preslikavaju se u plavosivoj i plavozelenoj boji, uvjetovano gotovo potpnim odsustvom IC remisije, te se karakterističnom skeletnom teksturom. Mlade sastojine s izrazitom purpurnom bojom su sastojine pitomog kestena. U toj boji se je većinom preslikao pitomi kesten i u mlađim mješovitim sastojinama s hrastom kitnjakom. Čiste sastojine hrasta kitnjaka lako se interpretiraju po karakterisitčnoj teksturi. Boja im je tamnije smeđe crvena. Mogu se naći primjese pojedinačnih stabala i grupa preslikanih u purpuru. Interpretacija starijih, osobito mješovitih sastojina, s pridolaskom hrasta kitnjaka, pitomog kestena i bukve, je dosta otežana. Prema interpretacijskom ključu neoštećeni hrast i kesten se preslikavaju nešto više tamnije, u bukva jarko crveno. Slabijim oštećenjem opada intenzitet crvenog kod hrasta i kestena, bukva mijenja boju prema purpurnom i purpurnoljubičastom. U jačim stadijima oštećenja boje preslikavanja su za sve tri vrste vrlo slične, sa smanjenjem učešća crvene i povećanjem učešća plave boje. Uspjeh interpretacije ovisi o izvježbanosti interpretatora i o poznavanju stvarnih terenskih uvjeta. 64 |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1987 str. 67 <-- 67 --> PDF |
Mjerenjem prirasta stabala, koja su na osnovi boje krošnje na snimku klasificirana u različite stupnjeve oštećenja, konstatirano je da je prirast ovisan o boji preslikavanja, te da s klasifikacijom u veći stupanj oštećenja prirast opada. Tako je na pr. u jednoj čistoj sastojim bukve, staroj 110 godina, izmjeren metodom izvrtaka srednji periodički tečajni radijalni prirast za periodu od 1972. — 1982. godine, te je za stabla,, čije su krošnje na temelju snimaka klasificirane u drugi i treći stupanj oštećenja, ustanovljen za 12,4%, odnosno 16.9"» manji prirast od stabala klasificiranih u prvi stupanj: neoštećena stabla. Fiziološka kondicija stabala pitomog kestena, hrasta kitnjaka i bukve u trenutku snimanja ustanovljena je mjerenjem snage usisavanja žive kore žilišta metodom Šardakova. Snaga usisavanja je pokazatelj hidrature stabala, a ova opet fiziološke kondicije, odnosno zdravstvenog stanja. Povećanje koncentracije staničnog soka znak je smetnji u vodnoj bilanci, slabije fiziološke kondicije (S p a i ć 1964). Ustanovljena je za hrast kitnjak i pitomi kesten visoko korelativna (r = 0,90 i 0,89) statistički osigurana (Fc/Ft za 1%: 81, 81/8.30 i 21,54 7.06). zavisnost snage usisavanja izmjerene metodom Šardakova i zdravstvene kondicije stabala ustanovljene vizuelno na terenu iskazane kodnim brojem, koji je određen na osnovi boje lišća, nekroze lišća, gustoće krošnje i pojave suhih grana. Identifikacijom izmjerenih stabala na snimku i klasifikacijom prema boji preslikavanja ustanovljeno je da s klasifikacijom u veći stupanj oštećenja raste uglavnom i terestrički određen kodni broj. Dezintometrijska mjerenja gustoće pojedinih slojeva originalnih ICK dijapozitiva, za tri lokaliteta šumskih sastojina, izvršena su na instrumentu »Optronic Colormation«. Matematičko-statistička analiza tih mjerenja potvrdila je sazanja do kojih se je došlo vizuelnom interpretacijom, tako da se za ova istraživanja tom metodom vizuelna interpretacija neće naročito unaprijediti. Četinjače . — Na snimljenom području pridolaze umjetno uneseni borovi, pojedinačno ili u manjim kulturama. Preslikali su se u svjetlije ili tamnije sivom. Odsustvo izrazite crvene boje ukazuje na smanjenje vitaliteta. Interpretiraju se jednoznačno i lako se razlikuju od jako oštećenih, odumrlih listača. Gradsko zelenilo. — Interpretirana su stabla divljeg kestena u drvoredima Zagreba, koja su se preslikala u velikom rasponu boja, jedno pored drugo bitnog različito. Vizuelnom interpretacijom konstatirana je podudarnost između boje na snimku i u trenutku snimanja terenski procijenjenog zdravstvenog stanja na osnovi gustoće krošnje, boje i oštećenosti lišća, te pojavi suhih grana. Stabla manje više bez oštećenja su se preslikala crveno ili smeđecrveno, promjena boje purpurnog i ružičastog, preko svjetlijeg i tamnije ljubičastog, do stabala plave i plavozelene boje, uvjetovana je sve jačim oštećenjima, do potpunog odumiranja stabla. Prema fitopatološkom nalazu divlji kesten je bio napadnut gljivom Guinardia aesculi (P. K.) Stew. , što uz djelovanje onečišćivača zraka i tla uvjetuje zdravstveno stanje stabala u gradu, ali je teško odvojiti utjecaje pojedinih uzročnika. |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1987 str. 68 <-- 68 --> PDF |
5. ZAKLJUČAK Informacije o vegetacijskom pokrovu, naročito o šumama, obzirom na njihov sastav, stanje i promjene tijekom vremena, su u zadnjim godinama vrlo tražene, osobito u svjetlu njihove sve veće ugroženosti razvojem modernog društva. Ustanovljavanje pojave, prostiranja i stupnja oštećenja, te njihovog napredovanja, zadatak je svakog naprednog šumskog gospodarstva. Podaci inventarizacije šteta su osnova za donošenje mjera zaštite i obnove oštećenih sastojina, te podloga za ekonomko vrednovanje šteta. Istraživanja primjene ICK aerosnimaka za potrebe šumarstva,u okviru teme II-4-2, pokazala su da se na tim snimcima registriraju pojave na šumskoj vegetaciji vezane za fiziološku kondiciju, odnosno zdravstveno stanje stabala i sastojina. Promjene fiziološke kondicije utječu naime na promjene remisije sunčevog značenja s vegetacije, naročito u bližem IC području, a time i na različiti način preslikavanja vegetacije na ICK snimcima, koji su sensibilizirani na to, ljudskom oku inače nevidljivo zračenje. Mjerenjem prirasta stabala preslikanih u različitoj boji, te mjerenjem snage usisavanja žive kore žilišta metodom Sardakova, što su dobri indikatori kondicije stabala, provedenim u okviru navedenih istraživanja, ta svojstva ICK snimaka su također potvrđena. Aerosnimcima u IC koloru može se ustanoviti trenutačno stanje šuma, a ponovljenim snimanjem i promjene tijekom vremena. Predlaže se u slijedećem planskom razdoblju predvidjeti snimanje iz zraka ICK filmom naših najugroženijih šuma. Uz detaljna terestrička istraživanja, osobito na područjima koja na ICK snimcima budu detektirana kao prioritetna, dobit će s podaci o stanju naših šuma, te osnova za njihovu zaštitu i unapređenje. LITERATURA Donassy, V., M. Oluić & Z. Tomašegović, 1983: Daljinska istraživanja u geoznanostima. JAZU, Zagreb, 333. Kalafadžić , Z., 1973: Današnje mogućnosti primjene fotointerpretacije u za štiti šuma. Šumarski list, 97, (5—6), 149—165. Kalafadžić , Z., 1984: Ugotavljanje in spremljanje poškodovanosti gozdnih sa stojev z metodami fotointerpretacije. Zbirka referatov s seminarja Daljin sko pridobivanje podatkov o stanju in razvoju gozdnih sestojev in gozdnega prostora, Ljubljana, 157—170. Solar , M., 1979: Gozdarska imisijska problematika v S. R. Sloveniji. Zbor nik X srečanja IUFRO S2.09, Ljubljana, 41—72. Tomašegović , Z., 1982: Mogućnost primjene pseudokolornih aerosnimaka u proučavanju okoliša radi prostornog planiranja. Bilten Savjeta za daljinska istraživanja i fotointerpretaciju JAZU, No 3, 7—12. S p a i ć, I., 1964: Predispozicija jasenovih stabala za napadaj malog jas. potkor njaka Hylesinus fraxini Panz. Šumarski list. 88, (1—2), 10—21. The Application of Colour Infrared Aerial Photography in Forestry Summary The information about the condition and the spreading of the vegetation, for which allways a great interest occured, could be to day collected relatively 66 |
| ŠUMARSKI LIST 1-2/1987 str. 69 <-- 69 --> PDF |
fast, accurate and cheap using remote sensing. First a brief description of the remission of the sun radiation from the vegetation canopy, the construction of and the photography with the colour infrared (CIR) film and the use so far of CIR imagery in forestry in the world and in Yugoslavia is given. The way of image formation on the photographs is mostly influenced by the characteristics of the radiation remitted from the surface of the objects on the Earth. The CIR film enables the reproduction of the differences in remmision in the invisible near infrared part of the spectrum, which are considerably greater then those in the visible part. The variabilities in colour on CIR photos are influenced not only by the tree species but especially by the differences in vitality, respective by the damage of individual trees of the same species. An investigation in application of CIR areal photographs (AP-s) for forestry purpose was performed on imagery taken from the forest stands on southern slopes of Medvednica mountain and from town vegetation of Zagreb, Yugoslavia. The pictures were taken at beginning of August at the scale 1:8000, with Kodak Aerochrome Infrared 2443 film. The AP-s were interpreted visually using magnifiers and mirror stereoscope. The forest stands and trees were classified by their colour and other pictorial characteristics after an interpretation key by ground observations has been establish. The key has four classes according the vitality, respectively the grade of the damage of the trees. The interpretation was complemented by densitometric measurements, but an essential improvement was not achieved. The beech (Fagus sylvatica L.), chestnut (Castanea sativa Mill.) and sessiel oak (Quercus petraea Liebl.) in the forest stands and horse chestnut (Aesculus sp.) in the avenues were interpreted. The dependance of the colour on the images on the vitality of the trees has been proved by increment measurements and by the determination of the hydrature condition of the trees using the Shardakow´s method for measurement of the sucking power high of the root swelling living bark. In the conclusion it is proposed to intensify the application of CIR AP-s for the determination of the condition of the forests in S. R. Croatia. KEY WORDS: fotointerpretation, remote sensing, colour infrared aerial photographs, damage of forests. |