| Краткое содержание: | Розділ 1. Рівнинні букові ліси в контексті сталого ведення господарства. Зважаючи на багатофункціональність лісів необхідно здійснювати ефективне лісоуправління та застосовувати такі способи ведення лісового господарства, які забезпечували б їхнє біологічне різноманіття, життєздатність, продуктивність, здатність до відновлення і потенційну можливість виконання корисних для людини функцій. Стале управління лісами передбачає багатоцільове, неперервне та невиснажливе використання лісових ресурсів, функцій та корисностей лісів, які мають ринкову вартість (деревина, інша продукція рослинного світу в лісах), а також тих ресурсів і корисностей, які не достатньо оцінені (рекреаційні, санітарно-гігієнічні, водоохоронні, ґрунтозахисні функції тощо). На необхідність системного підходу оцінки та використання лісових ресурсів наголошують Ю.Ю. Туниця (1976), А.З. Швиденко (1981), В.І. Парпан (1994), П.І. Лакида (2002), Я.В. Коваль та ін. (2002), В.Ю. Юхновський (2003), Г.Т. Криницький та ін. (2004), інші дослідники.
Сучасні погляди на роль лісів не лише як на джерело деревини та лісової продукції, але і як на вагомий середовищетвірний, захисний та природоохоронний чинник, потребують перегляду існуючих та розроблення нових стратегічних підходів щодо організації та ведення лісового господарства. Важлива роль у вирішенні цих проблем належить рівнинним буковим лісам.
Особливості поширення лісів з участю бука європейського в Україні та їх екологічне значення детально проаналізовано у роботах М.Є. Ткаченка (1939), Г.Ф. Морозова (1949), М.Н. Косця (1947), С.С. П'ятницького (1960), В.І. Білоуса (1962, 1995), П.С. Погребняка (1963), К.К. Смаглюка (1964), С.В. Шевченка (1964), П.І. Молоткова (1966, 1972), О.І. Бутейко (1975), Ю.Р. Шеляг-Сосонко та Я.П. Дідуха (1978), С.В. Мальцева (1980), Г.Л. Тишкевич (1984), В.К. М’якушка та Х. Ахмада (1993), В.І. Парпана (1994), В.І. Парпана та С.М. Стойка (1995), І.М. Сопушинського (2001), І.М. Попадинця (2002), І.С. Ільківа (2004), Р.М. Вітра (2004), Г.Т. Криниць-кого та ін. (2004), О.М. Корінько (2004), В.М. Куриляка (2007). Автори наголошують, що у рівнинних умовах формуються високопродуктивні букові деревостани, а східна межа поширення бука зумовлюється його біологічними особливостями, антропогенними та кліматичними факторами. Рівнинні букові ліси різнобічно вливають на охоплену площу та навколишню територію. Вони затримують опади, регулюють стік води, скріплюють ґрунт та поліпшують його структуру, формують краєвид та клімат середовища тощо.
Зважаючи на цінність букових насаджень, їхнє господарське значення, роль у біосфері та поширення, необхідно опрацювати нормативи оцінки площ та запасів букових насаджень наземними та дистанційними методами, заходи щодо їхнього раціонального використання, збереження біорізноманіття, охорони та забезпечити стале ведення господарства в букових лісах.
Розділ 2. Методологічні та методичні аспекти збору та опрацювання експериментальних даних. Системний підхід передбачає необхідність комплексного вивчення букових насаджень та забезпечує вирішення дисертаційних проблем.
Не вникаючи в понад столітню дискусію наукових лісівничих та лісотаксаційних шкіл про переваги й недоліки типологічної та бонітетної основ оцінки та моделювання росту насаджень, у межах цієї роботи за методологічну основу досліджень взято твердження, що ріст і продуктивність насаджень, нагромадження фітомаси, захисні, охоронні, киснепродукувальні, вуглецедепонувальні та інші функції визначаються лісорослинними умовами.
Зважаючи на географічне поширення насаджень з участю бука у межах рівнинної частини України та завдання роботи, дослідження здійснено на основі матеріалів повидільної бази даних „Лісовий фонд України", тимчасових та стаціонарних пробних площ, моніторингових площадок, літературних джерел опису букових насаджень різними дослідниками.
Постійні та тимчасові пробні площі закладено за загальноприйнятою методикою (Н.П. Анучин, 1982; ОСТ 56-69-83). Лабораторні дослідження над зрізами зі стовбурів і гілок крони та таксацію компонентів фітомаси насаджень виконано за методикою П.І. Лакиди (2002).
Для успішної інвентаризації лісів на основі космічних знімків поєднано матеріали дистанційних методів з наземними дослідженнями. Сканерні космічні знімки Landsat-7 та Spot використано для дослідження букових насаджень рівнинної частини України.
Для дешифрування космічних знімків застосовано кілька методик: класифікація на основі тестових даних, класифікація на основі бази знань, сегментація або кластерний аналіз та ін.
Матеріали дистанційних методів спостережень дають змогу штучно створити додаткові канали. Це важливо для роботи зі сканерними знімками системи SPOT, де через невелику кількість зон знімання (3 зони) виникає потреба у використанні додаткової інформації, яку створюють шляхом алгебраїчних комбінацій каналів зображення. Найпоширенішим і найпридатнішим для диференціації рослинного вкриття є використання вегетаційного коефіцієнта NDVI, додаткового каналу, створеного на підставі червоної та інфрачервоної зон спектра. Створення додаткового каналу для підвищення інформативності зображення є важливим і необхідним етапом попередньої підготовки зображення для подальшого його опрацювання. Він дає змогу посилити корисні ознаки і цим значно підвищити точність автоматизованої цифрової класифікації.
Для отримання тематичної карти („лісової маски”) на першому етапі досліджень відокремили лісові ділянки, вкриті лісовою рослинністю, від невкритих шляхом класифікації зображення на основі бази знань, яка поєднує візуальне дешифрування з тестовими даними (рис. 1).
Рис. 1. Алгоритм інвентаризації лісових насаджень за матеріалами ДЗЗ.
Виділення „лісової маски” можна виконувати з попередньою сегментацією космічного знімка. Для класифікації лісових ділянок без попередньої сегментації користувач формує алгоритм рішення, яким визначає гіпотезу, правило та умови, за яких буде справджуватися гіпотеза.
Перевірку результатів дешифрування лісових ділянок здійснено за топографічними картами масштабу 1:100000.
На основі створеної „лісової маски”, після її відображення на космічному зображенні, виконано автоматизовану інтерпретацію зображення двома методами: контрольованої та неконтрольованої класифікації.
Для дешифрування космічних знімків методом контрольованої класифікації здійснено попередню оцінку представлення типів земної поверхні на зображенні за створеними класовими ознаками, які сформовано на основі наземних даних, картографічних матеріалів, фотоінтерпретації тощо. Класові ознаки призначені для визначення спектральних властивостей об’єктів кожного класу і є в основі дешифрування зображення. Залежно від розмірів космічного знімка, який аналізується, тренувальні дані мають становити до 5% всіх пікселів.
Програмний продукт ERDAS Imagine дає змогу оцінити створені класові ознаки різними способами, а найуживанішими є способи на основі спектральної відстані між класами (Евклідова відстань, просте чи трансформоване відхилення, відстань Дженіфер-Матушица тощо) та випадкової матриці. Чим більше абсолютне значення відстані між класами, тим краще вони класифікуються.
Оцінювати точність виконаної класифікації можна на основі наявних картографічних матеріалів. Результати перевірки представляють у вигляді матриці помилок, яка порівнює дані картографічних матеріалів лісовпорядкування та проведеної класифікації. Матрицю помилок використано для обчислення показників точності 1 і 2, які визначають відсоток правильно дешифрованих пікселів ознаки серед однорідних та неоднорідних ознак та повної точності класифікації.
Під час iєрархiчної класифікації зображень крупніші категорії розділено на дрібніші за схемою: лісовий фонд – землі лісогосподарського призначення – вкриті лісовою рослинністю лісові ділянки ‑– насадження за групами порід – насадження за групами віку.
Для виконання досліджень використано програмні засоби, призначені для опрацювання зображень на персональних комп’ютерах: Erdas Imagine з основними модулями (Erdas OrthoBase, Virtual GIS та ін.) та програмне забезпечення ARC/Info, ARC/VIEW, ARC/GIS.
Розділ 3. Лісівничо-таксаційна характеристика експериментальних даних. Досліджено насадження рівнинної частини України з участю бука європейського, що ростуть у Вінницькій, Волинській, Житомирській, Закарпатській, Івано-Франківській, Київській, Львівській, Рівненській, Сумській, Тернопільській, Хмельницькій, Черкаській та Чернівецькій областях. Дослідженнями охоплені природні і штучні, корінні та похідні букові насадження, що ростуть на східній межі природного поширення бука європейського та острівні місцезнаходження.
Дослідження базуються на 26840 таксаційних описах насаджень із повидільної бази даних „Лісовий фонд України", 8 постійних та 46 тимчасових пробних площ, на яких зрубано та обміряно 196 модельних дерев. Для виділення вкритих лісовою рослинністю лісових ділянок використано матеріали 120 моніторингових пробних площадок, у яких відстань між сусідніми площадками (растр) становить близько 8×8 км.
За даними обліку лісового фонду станом на 1 січня 1996 року, площа рівнинних насаджень з участю бука європейського дорівнює 165905,7 га (табл. 1). Переважають природні насіннєві насадження, частка яких за площею становить 79,2% рівнинних насаджень з участю бука європейського, а площа лісових культур з участю бука становить 17,3%. Площа насаджень, де бук переважає у складі, становить 104816,7 га, з них понад 73,6% – насадження природного насіннєвого походження. У рівнинних умовах на значних площах ростуть насадження з невеликою часткою бука європейського в складі, зокрема 18,2% площ становлять деревостани з однією одиницею бука в складі (рис. 2). Майже удвічі меншу площу охоплюють чисті букові насадження. Понад 57,5% насаджень мають у складі 5 та більше одиниць бука.
|
