Ústav pro hospodářskou úpravu lesů Brandýs nad Labem
Hodnocení zdravotního stavu lesa pomocí nových metod dálkového průzkumu Země
Petr Lukeš, Marek Mlčoušek, Štěpán Křístek a kol.
Hlavní cíl
1. Zpracování metodiky zjišťování zdravotního stavu lesů včetně praktického ověření a přípravu podkladů pro případnou novelizaci Vyhlášky č. 78/1996 Sb., o stanovení pásem ohrožení lesů pod vlivem imisí. Zadání úkolu MZe ze dne 8. dubna 2015 (čj. 13452/2015-MZE-16211) 2. Vybudovat komplexní nezávislý a objektivní systém monitoringu hodnocení stavu a vývoje lesa a to až na úroveň lesního porostu postaveného nad daty DPZ (např. projevy dopadů abiotických činitelů i ve vazbě na klimatickou změnu) .
Rozdíly v odrazivosti vegetace Blízké infračervené
Red edge
Zdravotní stav?
Střední infračervené
Rozdíly v odrazivosti vegetace 1.7
Rozdíl v odrazivosti mezi porosty ≠ rozdíl ve zdravotním stavu 20%
40%
Kapradí
Calamagrostis Borůvčí
30% Jehličnatý les
50% Listnatý les
5
Jan 1, 2007 Jan 9, 2007 Jan 17, 2007 Jan 25, 2007 Feb 2, 2007 Feb 10, 2007 Feb 18, 2007 Feb 26, 2007 Mar 6, 2007 Mar 14, 2007 Mar 22, 2007 Mar 30, 2007 Apr 7, 2007 Apr 15, 2007 Apr 23, 2007 May 1, 2007 May 9, 2007 May 17, 2007 May 25, 2007 Jun 2, 2007 Jun 10, 2007 Jun 18, 2007 Jun 26, 2007 Jul 4, 2007 Jul 12, 2007 Jul 20, 2007 Jul 28, 2007 Aug 5, 2007 Aug 13, 2007 Aug 21, 2007 Aug 29, 2007 Sep 6, 2007 Sep 14, 2007 Sep 22, 2007 Sep 30, 2007 Oct 8, 2007 Oct 16, 2007 Oct 24, 2007 Nov 1, 2007 Nov 9, 2007 Nov 17, 2007 Nov 25, 2007 Dec 3, 2007 Dec 11, 2007 Dec 19, 2007 Dec 27, 2007
Odrazivost [%]
Vývoj odrazivosti během roku
45
40
35
30
25
20
15
10 Listnatý les
Jehličnatý les
0
Vegetační index
NDVI
Hodnota odrazivosti v dané vlnové délce
blízkéIČ červené blízkéIČ červené
Vegetační index
Vegetační index
Analýza časových řad Vegetační index (NDVI)
0,8
rok X – rok Y
0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
Rok 2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
oNormalizace na shodnou dobu pozorování (vrchol vegetační sezóny), oVýpočet dlouhodobých trendů oKumulativní suma / rozdíl indexů místo absolutních hodnot
=
Časově konsistentní pozorování vegetačních indexů
Absolutní hodnoty indexu jsou závislé na struktuře a druhové skladbě, jejich rozdíly však nikoliv
2013
2014
2015
Vývojový diagram Vytvoření datového skladu satelitních produktů
Národní datový sklad Sentinel-2?
Tvorba konzistentní časové řady
Analýza časové řady vegetačního (vegetačních) indexů
Mapa zón zhoršení zdravotního stavu lesa
Validace
Nalezení vhodných vegetačních indexů
Index listové plochy Defoliace a barevné změny Objem nahodilé těžby
4 třídy ohrožení katastr aktualizace 1x za rok
DATOVÉ ZDROJE MODIS
Sentinel-2
Dvojice satelitů – TERRA (2000) a AQUA (2002)
Nový přelomový satelit ESA, vypuštěn v červnu 2015, data od prosince 2015
Dvě pozorování denně
Vysoké prostorové rozlišení 10m a 20m
Kompozitní produkty-nejlepší pozorování v 8 a16 denních, měsíčních a ročních intervalech
Časové rozlišení 10 dní, v roce 2016 bude vypuštěn Sentinel-2b, poté méně než 3 dny
Prostorové rozlišení 250m – 5.6km Data dostupná zdarma
Speciální kanály pro monitoring vegetace Data dostupná zdarma
DATOVÉ ZDROJE: Retrospektivní analýza MODIS 2002 - 2015
DATOVÉ ZDROJE: Retrospektivní analýza MODIS 2002 - 2015
DATOVÉ ZDROJE: Retrospektivní analýza MODIS 2002 - 2015
DATOVÉ ZDROJE – Výhody Sentinel-2
022 DATUM
122 DATUM + 3
079 DATUM + 6 DNÍ
DATOVÉ ZDROJE – Výhody Sentinel-2
Snímek Sentinel-2 v pravých barvách, nejlepší pozorování vegetační sezóny 2015
DATOVÉ ZDROJE – Výhody Sentinel-2
Vegetační index lesů ČR vypočítaný nad daty Sentinel-2, maximum vegetačního indexu
DATOVÉ ZDROJE: Validace metodiky • Index listové plochy z digitálních hemisferických fotografií (ÚHÚL) • Data lesní výroby o nahodilých těžbách (Lesy ČR)
• Statistické údaje Lesní ochranné služby (VÚLHM) • Defoliace z monitoringu ICP Forest (VÚLHM)
DATOVÉ ZDROJE: Digitální hemisférické fotografie
DATOVÉ ZDROJE: Digitální hemisférické fotografie - výsledky 0,8 0,7 Jehličnaté R² = 0.36
NDRS index
0,6 0,5
0,4 0,3
Re ddedge SWIR1 NDRS Re dedge SWIR2
0,2 0,1 0 0
1
2 Index listové plochy
3
4
DATOVÉ ZDROJE: Data lesní výroby – nahodilá těžba
ČASOVÝ HARMONOGRAM 2015 Název úkolu / časové rozpětí [1] Zpracování dat NASA-MODIS [2] Vývoj metodiky pro analýzu čaosvých řad z dat NASA-MODIS [3] Validace indikátorů získaných z časových řad oproti datům pozemního šetření [4] Tvorba datového skladu Sentinel-2 [5] Vývoj metodiky pro analýzu časových řad z dat Sentinel-2 [6] Klasifikace lesních porostů do jednotlivých tříd zdravotního stavu
I
II
III
2016 IV
I
II
III IV
2017 I
II
III
IV
Komplexní systém monitoringu z DPZ
Celorepublikové mapové produkty: • Vrstva krajinného pokryvu (landcover)
• Vrstva dřevinného pokryvu (okraje lesa) • Vrstva detekce těžeb (plošné těžby a proředění) • Vrstva druhové skladby (jehličnatý, listnatý, drobná vegetace mimo les, mladé do 8m) • MODIS_NDVI_VEGMAX - maximum indexu NDVI ve vegetační sezóně • MODIS_NDVI_KUMULSUM - kumulativní suma vegetačního indexu • MODIS_NDVI_ANOMALIE - detekce anomálie vegetačního indexu, možno volit období pro výpočet anomálie a dlouhodobého trendu • SENTINEL2_NDVI_VEGMAX - maximum indexu NDVI ve vegetační sezóně, • SENTINEL2_NDVI_ANOMALIE - detekce anomálie vegetačního indexu, možno volit období pro výpočet anomálie a dlouhodobého trendu • SENTINEL2_ZDRAVOTNI_STAV - mapy zdravotního stavu dle popisu metodiky http://geoportal.uhul.cz/dpzmap/ postupně na eAGRI
Závěr Kontakty: Petr Lukeš:
[email protected] Tel: 774 223 173
Marek Mlčoušek:
[email protected] Tel.: 606 631 027 Štěpán Křístek:
[email protected] Tel: 720 504 271 Děkuji za pozornost
