LESNICTVí-FORESTRY, 44, 1998 (8) : 333-343
MODELOVÁNí VÝVOJE ZDRAVOTNíHO ·STAVU SMRKOVÝCH POROSTŮ KRKONOS S POUŽITíM SATELITNíCH SNíMKŮ THE NORWAY SPRUCE (P/CEA AB/ES) HEALTH STATE DEVELOPMENT MODELLING WITH SATELLITE DAT A IN THE KRKONOŠE MTS. K. Matějka l , S. Vacek2 ,
o. Schwarz3
ms, Plzeňská 86,
150 00 Praha 5 2V.ýzkumný ústa v lesního hospodářství a myslivosti, Výzkumná stanice, 51 7 73 Opočno 3Správa Krkonošského národníh o parku, Dobrovského 3, 543 II Vrchlabí I
ABSTRACT: T en pcrm ancnt stud y plots were selected in the area ol' thc Krkonoše Mo untain s in No rway spru cc stands. A com pari son ol' th e rcsults on terrestri all y assessed hea lt h state (on the bas is a ť deťo li a ti o n ) ať the stands and processed LANDS AT TM satell ite rcco rds o f rernote sensin g was carri ed a ul. Both th c series a ť defo li at io n assessments and thc su rro und ing within ras ters o f thc ťo res t conditio n indi ces (based on satellite imagery) are avail able by eac h sc lec tcd plot. Defo li ali on was evalu ated for all li vin g trees o l' the pl ot using six defoli ati on cl asses. Re lat io nshi p between de foli ati on and ťorest condit ion index was descri bed o n the basis of a regression model. There are so me rc latio ns o ť selected pa rameters - its pro perties change ťrom year to yea r. Norway spruce stand s: health state: defol iatio n: remete sensing: LAN DSAT TM ; mat hemat ical modell ing; transi ti ,?1l matrix
ABSTRAKT: Pro porovnání terénního še tře n í zdravotního stavu smrkových p o ro stů a vy hod nocen í stav u lesa ze satelitních s n í m ků LAN DSAT TM v Krkonoších by lo vybráno deset trvalýc h výz kumných ploc h. Jedná se o plochy, pro které jsou k dispozici údaje o defo liaci sm rku z pozem ního šetřen í a současně je j ej ich oko lí obsaženo ve vyhodn ocen i index u kond ice lesa ze sate li tn ího sní mkováni. Defoliace jednot li výc h s t ro m ů na plochách by la vyjád ře n a v šesti tř í dác h defo li ace. Vztah mezi deťo l iaci stromll a indexe m ko nd ice lesa by l vyjád ře n regres ní m mode lem. Z výs l ed k ů vy plývá. že ex istuje vztah mez i defo li ad II indexe m kond ice lesa. který však nen í j e dn oz n ač n ý a rok od roku se m č n í. smrkové porosty; zdravomi slav; defo liace: dálkový
p r ůzkum Země;
ÚVOD patří k typickému příkl a du úze mí centrální Evropy posti ženého ve lkoplošným globálním poš kozením lesa (T e s a ř et aL, 1982; V a c e k , L e p Š. 1987, 1996; V a c e k , 1989; V a c e k . V a š i n a, 199 1; V a c e k . 1995; L o k v e n c et aL. 1992 ; C h a I u p s k ý. 1992). To je jedním z dův odů , že pr ávě z toholo území je k dispozici velký objem dat o vývoji stav u les ních po ro s tů a dal šíc h e k osys té m ů (V a c e k , ed ., 1996). Při sledová ní les níc h ek osys t é mů nejde jen o s b ěr dat, ale také o jejich využ;tí , což souvisí s uspo· ř ádá ním a před z pr aco váním dat (v iz p ř íkl a d jednoho rozsá hl é ho proj e ktu z úze mí N ě me c k a - Br e d em e i e r et al. , 1995).
Krkonoše
čás ti s t řední
LESN ICTVf.FORESTRY, 44. 1998 (8): 333-343
LANDSAT TM ; mate mati cké modelováni:
p řec h od ové
matice
P řís p ěve k se snaží p ře d s tav it jede n možný po hl ed na zpracování dat o stav u l es ů na území Krko nošs kého národníh o parku. Tato data ji ž by la z urč it ýc h hled isek hod nocena, ne byla však zpracována ko mpl exně tak, aby by lo možné porovnat rů z n é datové zdroj e. Jedn á se pře devš ím o poro vnání terénn ího še t ře ní defo liace les níc h poros tů a vyhodnocení satelitn ích s n í m ků LAN DSA T TM. Pří s pě v e k ukazuj e vy užití dl ouh odobé ho teré nníh o sledování poškození lesních p oros tů na trvalých výzkum nýc h ploc hác h (TVP) pro ověře ní možnoslÍ modelování vývoje zdravo tníh o stav u p oros tů pomocí retros pekti vníh o vyhodn ocení satelitních s nímků . Úko l vy pl ynul z nutn os ti o mezit maxim ální m ě r o u na hodil é t ěž b y v Krk onoš ích a zárov e ň co nejdéle zachova t zejména les ní poros ty uznan é ke s běru osiva, které jso u č as t o
333
s ilně poškozené v důs ledku půso be ní fakt orů zn e čiště ní ovzdu ší. Ú kol by l reali zov án v rámci výzk umného projektu GA178/93 Rekonstru kce lesních ekosystém li KRNAP Prog ramu péč e o živo tní p ros tře d í. Pozorn ost byla o meze na na po rosly smrku fP icea abies ( L. )
malic (Va c e k , 1987) nebo Leslieho malic (Va c e k , L e p š, 199 1). V následujícím lexl u použilý model využívaj ící pra v d č p od o bn os tí přec h o du stromu vždy mezi poškození je rá m covč melodicky shod ný s první prací a je také urč it o u paralelou práce druhé.
d vě ma třídami
KARST. I.
V obou uveden ýc h
případ ec h
se jedn á o pravdi!poda h-
noslní model y založené na tzv. Markovových řetězcíc h ( např .
M a n dl , 1985).
ROZBOR PROBLEMATIKY
Využilí dálkového pruzkumu
Ze m ě
pro
ú če l y
delek-
METODIKA
ce poškození l es ů bý vá v so u č a s n os ti čas t o použív áno a p ř í s lu š né metodik y j sou pr ůběž n ě rozv íje ny
Základn í vy hodn ocení probíh alo na
zá k l a d č
porov-
(S c h a n d a . 1976; W i n k I e r , 1993; UNEP, 1995; S in g h. 1995 ; P a rl ow , 1996). Využil í GIS pro ú čc l y o bh os pod a ř ová ní lesu v Krkonoších rozebírají S c h w a r z ( 1995) nebo Em m e r (1 996). Metodik a modelování poš kození lesa byla vy-
nání v ýs l e dk ů pozemníh o sledování stavu s tro mů v poroslech Picea ab ies na vy bran ýc h výzk umn ýc h plochác h a zpracov an ýc h dat dru žicového snímkování
víj ena od začátku sledování taholO jevu v les ích ( např .
tzv. indexy kondice lesa.
B o s s e I el al.. 1985).
č aslo
se lalO problemalika
(užila dala LANDSAT TM). Na zá klad ě dal DPZ - scén z lel 1984. 1986, 1990 , 1992 a 1995 by ly vYPoč le n y
řeš il a
rozší ř e ním j iž připra ve n ýc h m o d e l ů vývoje lesa o složku popi sující vli vy související s poškozováním lesa. R.ešení probl ematik y modelování poškození lesa rov n ěž vede k z a č l e n ě ní tohoto procesu do systému globálníc h zm ěn
(S I e ff e n Cl al.. 1996). Mu že se slál i základem
pro precizní defini ci některýc h pojmů související ch S
poš kozo vá ním lesa (S l ov i k , I 996a,b). Cíl ené užití
modelování zdra vo tníh o sta vu p o ro s tů pro lesní hospodá řs l v í
popisují
n a př .
Saar e nma a cl al. ( 1994).
. Příkl ad apli kace m ode lů vývoj e stavu lesa na úze mí
Krkonoš
př ed s la v uj e na p ř .
V a c e k ( 1990). V návaz-
nos ti na charakt er použitýc h dat o zd ravotním stavu lesa (defoliacc jednotli výc h stro m ů hod nocená odhadem v lerénu) bylo zvo leno modelování pomocí maticových lineárních m o d e lů , kleré má j iž z n ač n o u tradi ci veko-
logií. To bylo použilO již dří ve pro sledování dynamik y poš kozovaného lesa - n a př . v p od ob ě přec h od o v ýc h
Y Y Z K UM N É PLOCHY A TERÉNN ! HODNOCEN! DEFOLlACE
Pro hodnocení bylo vybrán o desel Ir val ýc h výzkum ný ch pl och, pro kleré j so u k di spozici úd aj e o defa liac i smrku (pozemní še lře ní) a so u čas n ě j e j eji ch 'o kolí obsaženo ve vy hodnoce ní indexu kondice lesa ze satelitního snímkování. D efoliace j edn otli vých stromtJ byla odhadována na celé desítky procent a pos léze zařa ze na do šesti s tupňů d e ťo l i acc : O 0- 9 % 10-29 % 2 30- 49 % 3 50- 69 % 4 70- 99 % 5 100 % (odum ře l ý slrom).
I. Základn í charakteri stiky defoliace ( průměrné údaje v procentec h pro všec hn y stro my na pl oše; hodnoty jsou p r ů m čry či in terva ly pro období 1987- 1995) tl vývoje defoliace smrku na slcdovan yr.:h slUdijn íc h pl och5c h - Bask paramclers of tne Iree dc foli ati on (averagl! va] ues in per ce nt :lS mean ovcr all li ving Irces of the plot: valtlcs rcprescnl nvcrngcs Dr inte rvals in the period 1987- 1995) :Ind thc dcfo li'lIi on uevclo pmcnt
Defo liacc 2
Minirnálni dcColiacc J
Plocha l
Směrod at ná
od c h y l ka~
vývoj dcfoli acc \' obdob i 198 7- 1995'
(OEFOL)
interval(,
(min DEFOL)
inlerval fí
(sDEFOL)
kodicient7 (r)
k o re l ač n í
zlllé na defoliace za rok!>:
TVP 10
36.4
27.3-47.4
29. 1
2 1.6-40.6
14.6
-0.858
- 1.859
TVP II
42.5
38. 1- 51.1
34.0
30.3-42.4
[6.9
- 0 .622
- 0.865
TVP 12
40.2
33.4-48.4
32.0
23.9-40. 1
16.6
- 0.566
- 0.875
TVP 18
40.3
29.4--45.5
32. 1
19.8- 39. 1
16.3
-0.433
-0.783
TVP 19
34.0
24 .5-43.8
26.9
19.3-35.8
14. 1
-0.782
- 1.682
T VP 20
37.3
28.!l-45.8
29.7
19.5-37.5
15.2
-0. 778
- 1.430
TVP 2 1
30.8
24.0-:W.7
24.3
19.7- 33.3
13.0
-0.689
- 1.23 1
TYP 23
40.8
32.9-5 1.8
32.0
23.8-42. 4
17.6
- 0.839
- 1.779
TVP 24
29.3
23.0-36.5
22.2
165- 29.3
14. 1
-0.857
- 1.1 43
TVP 25
32.3
23.9-4 2.6
255
17.9- 35.7
13.6
-0. 785
- 1.684
Iplo l. 2defoli.u ion. ) minimal dc rolia.tion. 4s Iandard dcv ialion of de foliatio n. ~ defo li al ion dcvelopmcnl in 1987 - 1995. fíin terva l. 7,orn:lali on coefficien t. !>:change of defolialion per year
334
LESNICfY!-FORESTRY .44. 1998 (8): 333- 343
Rozbor p ro bl é m ů souvisejících s používáním defoliace pro c harakte ri stiku poškození stro mu a lesníh o poros tu by l podán na j in ýc h místec h více autory ( n a p ř. M a t ě j k a, 1993), prakticky shod ná metod ika je použita rov n ěž v mezin árod ním projek tu IC P-Forests (L o r e n z, 1995). Popis vybraných výzkumn ýc h pl oc h uvád í V a c e k (1996).
INDEX KONDI CE LESA
Index kond ice lesa je zpracová n na zá kl ad ě kombi nace jednotli výc h spektrá lních k a n á l ů s ním ků LA NDSAT TM tak, aby je ho hodn ota vy pov ídala o v it a litě lesního porostu v daném mí stě. Nižš í hodnoty mají odpovída t lepší kondí ci lesa. což by m ě l o plat it pouze pro srovnání j ed noho ko nkrétníh o roku. srov nání mezi lety nelze př ím o použít. Metod iku vý p očtu navrhl a provedl M. Síma (O RBITEC CONSULTING , Čes ké Budějo vice; podrobnost i S í 111 a , 1994). Původ ní hod noty index u ko ndice lesa pro finál ní mask u lesa byly vy p oč í tány j ako reálné hodn oty. Nejvyšš í hod nota index u ( 1,64) by la zjiš t ě n a ve scé n ě 9507 10. P řepoče t reá ln ých hodno t na ce l očíse ln é ( I až 255) byl proveden na zák l adč vy násobe ní reáln ýc h hodn ot konstantou 150 a zaokro uhl ením na celé čís l o . Tyto výpoč t y byly provedeny v pros t řed í systému pro dig itá lní zpracování obrazu Su nSparc IPX & EAS UPACE s nás ledn ým exporte m ras trů do fo rm átu TIFF (proved la firm a ORBITEC CONSUL TING). Data kondi ce lesa by la vy hodn ocena ve fo rm ě šedotónovýc h ras tr ů s hodn Ola mi ve škále I až 255 .
VZT AH MO DELU TER ESTRI C KIO HO HODNOCEN I DEFOLl ACE A MO DELU I N D EXŮ KON DI CE LESA
Model terestri c kého hod nocení de roli ace je indexem stav konkrétníh o porostu na zá kl adě hodnocení d eťo lia ce j edn otli vých stromu v poros tu : vyj adř uj í cí m
M, = D_A VG DEFOL + D_STD SDErOL (mo
nebo ;
M, = L FREQ, (F;)'lil
(model
frekvenční),
;= 0
kde : DEFOL je průměrna defo li acc (arilJnc ti cký průmě r ) všec h s t ro m ů na ploše (v proccntech). sOEFOL je s měrodatna odchylka de· foliace všech s t ro mů ml ploše (v procentech) a Fi je relativ ní frek · vcnce poč t u s t romů v třídě defoliace i. D_AVG. D_STD. resp. FREQi jsou volcm! konstanty (do poru če n a je jej ich volba v rozmezí - 1,0 až + 1.0) . Na z.ákl adé mode lu M l = DEFOL -O,~ sOEFOL je vyjádřena takzvaná minimal ni dcfoliacc (p růměrná dcfoliace nej · méně poškozených stromů v po rostu . označovaná v nasledujícím min OEFOL: viz Matčj k a. 1994) .
Pro každou sledovan ou plochu (TVP) by ly vy t voře ny mati ce II x II pi xe lu , obsahující hodn oty index u kondi ce lesa ve s t ředu p ř í s lu š n é studij ní pl ochy a v je ho okolí. S tř ed ploc hy j e vždy ve s tředu mati ce. Ve likos t pi xe lu je 25 x 25 m e trů . Sm ě r ř ád k u , res p. sloupce LESN ICTV I-FORESTRY. 44 , 1998 (8): 333- 343
mati ce je totož ný se s m ě re m výc hod-západ, res p, sever-jih v Gau ss- Krti gerově zobrazení. Pokud se v další m mlu ví o velikosti oko lí centrá ln ího pixelu, pak j e uvažována š í ře pásu (vyj ádře n á p oč te m p ixe l ů) tvořící ho okolí CJ, ntráln ího pixe lu : okolí ve li kosti O odpovídá vlastnímu ce ntrá lnímu pi xelu , okolí veli kos ti I je p řed stavováno maticí dim enze 3 x 3 a okolí ve likosti 5 pak celou mati cí dimenze II x ll . Model ind exů kondice lesa j e indexem snažící m se podat odh ad poš kození les níh o poros tu v ur č it é m hodnoce ném okolí s tře du studijní pl oc hy na zá kl ad ě zpraco vání obrazu p o ří ze néh o skenerem LANDSAT TM :
kde : rs j e aritmcti cký prům ě r hodnot indexu kondice lesa v uva· žovaném okoli s tředu studijn í plochy a srs je s měrodatn a odchy lk a hodnot index ů kondice lesa v uvažované m okoli s t ředu studijní plo· chy. RS_AVG a RS_STD jsou vole né konstnn ty (opět volené z intc rvnlu - 1.0 nž +I,() .
Vztah mezi defoliací s t ro m ů hodn ocenou teres tri ckým pozorová ním a vý pověd n í hod notou modelu indexu kondice lesa byl vyj ádře n reg res ním modelem Mk = a + b M f'
který byl pos uzován na zá kl a d ě vý p oč tu index u lin eární kore lace (r). M ode lování bylo provede no pomocí n ově sestaveného programu KRKPRO.
PROGNÓZA VÝVOJ E LESA
Pokus o předp ověď dalšího vývoje lesa by l proveden na zá klad ě zař aze ní jednot li výc h stro mů do tříd defoli ace a z m ěny tohoto zařazen í v průbě hu sledování. Pro dva po so bě nás ledující roky tak bylo možné sestavi t pro každou sledova nou ploc hu přec h o d ovo u mat ic i, ze které vypl ývá, j ak se z m č nil o zařaze n í hodn oce ných s t ro m ů. Pro bíhá- Ii v po so b ě nás led ujících letec h vývoj vyj ad řují cí obd obn ý tre nd a příli š se n e m ě n í pod mínky pros t ředí , lze předp o kl ádat , že p řec h o d ové mati ce budou mít obdobnou strukturu i v nás ledující blízké budouc nos ti . Proto byla rozli še na r e l a ti v n ě homogenní ob· dob í vývoj e stav u lesa a by ly vy p oč ít á n y " prum ěrn é p řec h o d ové matice" jako mati ce, jejíž prvky jsou aritmetický m prům ě re m p ř í s lu š n ýc h pr v ků origi náln íc h matic. Lze pře dpo kl ád at , že na zák lad ě těc h to matic lze dále poč ít a t pravd ě p od o bn ý vývoj poros tu v da lším období. P řed c h OZ Í pos tup um ožní odh ad vývoj e v konkrétním porostu . ne lze j ej však použít k celopl oš nému odhad u v území Krkonošs ké ho národníh o parku - ne lze na jeho zákl adě pře dpovědět rozlože ní lo kalit, kde m ů že me v budouc nu očekáva t n ej výraz n ěj š í zhoršování zdravot níh o stav u lesa. Je mož né p ř edpok l ádat. že odhad t ěc ht o .,pro blematic kýc h" míst lze provés t na zá kl ad ě z m ě n y index u kondi ce lesa mezi d vě m a lely v posledním obd o bí s led ová ní. To to porov ná ní by lo vy hodn oce no na z ákl a d ě barev né sy ntézy d vo u rastrových obrazu s pixe ly v úrov níc h šedi odpov ídajícíc h index u kond ice lesa. 335
A
I. '60~
•i
'.0,0
"00
•
100,0
..."'.
• •
•
••
I
•
a
I
1990
1992
•
• "'.
Průměry
index u kondice les
s t ředu
•
studijnf ploc hy definovaného jedním (A), resp. pěti (B) pixely v závis losti
••
dition index (rs) with surrounding af the
na roku snímáni - A ver
••
central pi xe l width a f one (A) and five (B ) pi xels accord ing to the ye3r
20,0 0,0
".,
... ,...
,
19..
...,
... ". ,
I
B
,"'. 1060.0
"0.
•
I
"".
•
: ••
•
•
•t
• I
I I I
00,0 60,0 " ,O 20,0 0,0
".,
... ,...
,
. ...,
"
1990
1992
I I I
. ".
"
2. Frekvence pixe l ů pod le indexu kondice lesa (rs) II jednot livých letec h sledovoíní T OI:ll frequencies af pi xel s accordi ng 10 the v.a lue Df forest condi lion index (rs) ac-
3000
2,..
cording
10
Ihe year
j-,... '000
,.. 50
""
'50
200
250
19&4 .. .. · 1986 - - - 11190 .. .. . '"2
336
LESNICfVf-FORESTRY, 44. 1998 (8): 333-343
160,0
160.0
•
150,0
•
1. 0,0
\.
130,0
•
•
120,0
•
110,0
•
100,0
•
• • •• • • • • '. •• • •• • •• •
,• • .. -- • •• ••
•
150,0
•
' .0,0 130,0
•
• • • •
•
•• • • • ••
120,0
•
110,0 100,0
-1·-•••
•
-~ -
• •• •
'
.
80_
80,0
2500
20))0
30,00
3500
4000
''))O
15,00
50))0
20,00
25,00
3. R ozdě leni studijnic h pl oc h (uvažovány všechny roky sledování) v závislosti na prumě rné defoliac i (DEFOL) a průměru index u kondice lesa (rs) oko lí středu studijni pl oc hy. de fin ované ho jedním pixelem. Sest nejv íce vzdálených bodů v levé ho rní čás ti g rafu odpovídá pl ochám TVP 24 a TVP 25 v roce 1990, resp, TVP 18, TVP 19. TVP 24 a TVP 25 v roce 1995 - Scattergram of the s tudy pl ots (all yenrs) according to the average defoliation (DEFOL) and average value of fo rest condition index (r s; bo und of I pixel width) . The most distnnt points in lef! upper part of the graph represent pl ots TVP 24. TVP 25 (in 1990) and TVP 18, T VP 19. TVP 24, TVP 25 (in 1995)
f
~
•
•• t
"I
•
O ~ w 30 1
o
20
•,•
20
t • * : • • : t I •• • • • , : • • f • •* • • • • • * • • •
•
40,00
35,00
4. Rozdě lení studijních ploclI (uvažovány všechny roky s ledování) v závislos ti na průměrné minimá lní de fo liac i (mi n DEFOd a průměru index u kondice lesa (r s) o koli s tředu studijni plochy. definovaného jedním pixe lem. Sest nejvíce vzdálených bodÍ! v levé horní část i g rafu odpovídá plochám TVP 24 a TVP 25 v roce 1990, resp. TVP 18, TVP 19, TVP 24 a TVP 25 v roce 1995 ~ Scanergrarn ar Ihe study plots (all years) according to the minimal defoliatio n (minOEFOl) and avcrage value of forest condition index (rs; bound af I pixel width) . The most distant poinls in left upper part af Ihe graph represent plats TVP 24. TVP 25 (in 1990) and TVP 18. T VP 19. TVP 24. TVP 25 (in 1995)
I
SO i
30,00
mlnOEFOL
IB'OL
40
• " • ••
•••
••
90,0
90,0
60
• •
.4
.
~
15
O ~ w
• • ••
I •• •
o
•
•
10
•
•• • I •
•
1
••
i
•
•
••
••• ••• • •
• : •
••• ••
• •*
•••
10
o, 1987
1989
1991
1993
1995
1987
Rok
5. vývoj defoliacc (DEFOL) v posle dnirn období zlepšování stavu poros t ů ( 1987- 1995) - Development of the average defoliation (DE-
FOL) during the la:;t period af heahh state improv ing ( 1987- 1995)
VÝSLEDKY A DISKUSE STAV POROST Ů NA STUDlJNtCH PLOCHÁCH
Pro každou výzkumnou plochu a každý rok byla vyp oč ít á na : průmě rn á
defoliace (DEFOL) jako aritmetický prů hodnot defohace všec h stromů v procentech Uako s třed třídy podle klas ifikace přís lu š n ého stromu ; obr. 5); s měrodatná odchylka defoliace (sOEFOL) - ta je pří slušnou stati stikou statistického výběrového souboru jako v před c ho z í m případě (obr. 6); mě r
LESNl crvt-FORESTRY. 44.1998 (8): 333-343
1989
1991
1993
1995
Rok
6, vývoj
s m ěrodat né odchylky defoliace (sDEFoll v pos ledním období z lepšování s tavu poro s tů ( 1987- 1995) - Development of the standard dcviation a r de foliati o n (sOHOL) during the laSl period a f hea1th state improving ( 1987- 1995)
od had min imální defo liace (min OEFOL) jako hodn ota DEFOL - (0.5 sOEFOL); frekve nce po č tu s tromů v jednot livých stupních defoliace (tab. II ). Popi s proce sů poškozování s ledovaných p oros tů uv ádí např, Va c e k ( 1996), Va c e k , Lep š ( 1996) , Po zpracování dat bylo zjištěno , že na všech ploc hách probíhal vývoj defo li ace obdob n ě. Do roku 1987 probíhalo zhoršování zdravotního stavu lesa (zvyšování defo li ace), Od této doby dochází k pravidelnému zlepšování stavu tě c h t o po r ostů - prům ě rná defoliace se ročně průměrně sníž il a o 1,5 %. Vzh ledem k této s kut eč n os ti nelze použít výs l edků ze s ledovaných výz kumn ýc h
337
II. K o re lačn í koeficienty (r ) pro hodnocení Vltahu mezi poze mn ím šcltením defoliace s t romů s mrku a indexem kondice lesa poéitaným zc satelitnich s nímků ( průměr pro okolí centr5.lniho pixelu plochy t voře n é š í ři jednoho pixelu) - Corrcluti on coefficients ( r ) o f Ihc rc lati on between parame ters of terre strial asst:ss rnent of dcfo li ntio n and index of fores t cond itiao based on s:ltcl!itc dala (as averagc ovc r J x 1 pixcl s. one of 25 m io sizc ) Hodnocení na základě fre kvence jednotlivýc h s lupňú ddol iace {Fu je frek ve nce s tro mů ve t řídě defoli ace O. atd .)1 Modd l Rok":
Fu+ F t
Fu + t't + F 2
F" + F" + F~
F 4 + F~
Fs
Fil + F l - F 4 - F s
1984
-0.725
- 0.7 14
0.714
0.69,
0.748
- (J.D6
1986
-0.613
- 0.692
0.692
0.764
0.780
0.751
1990
0.64
0.512
-O.5n
-0.556
- 0.565
0,621
199,
-0.807
- 0.741
0.74 2
0.792
0.782
- 0.807
1995
-0. 106
- 0.44 1
0.44 1
0502
0.407
- (},115
Hodnocení na zák l adě modelu prlllněru defoli:lce" Mode ll Rok·l:
Index vicenásobné korclnce5 ( r 2)
DEFOI.
sDEFOL
1984
0.57 1
0.401
0.611
O..s:~
1986
0.597
0.401
0.609
0.172
rninDEFOL
I
1990
- 0.568
-0.04,
-0.,96
0.455
1992
0.80 1
-0.651
0,825
0.7 12
1995
0.,96
0.721
-0. 1"
0.138
leva luat ion on thc bnsis of defol iati on frequency classes (Fu re presen ts Ihe Irce frequency class 4evalu alion on Ihc basis of defolialio n :I"cragcs. Smult iple corrcl ntion index
ploch pro přím o u predikci výskytu ri zika zvyšov ání poškození poro s tů v následujícíc h letech , Zde je nutn é také upozo rnit na s kut eč n os t , že relativní zle pšová ní stavu porostu je čas t o násled kem o dumře n í nejvíce poškozených s tromů , kleré nejso u při nás led ujícím poč í tání průměrné de foli ace brány v úvahu . Pro hodnoce ní výs l ed ků je rov n ěž důl ež ité uvažovat zj i š tě n o u záv is los t mezi průměrnou dcfo liací a s m ěro datnou odchy lkou deťo li ace na ploše (r = 0,562 při p oč tu případů fl = 149 ), které lze popsat regres ními rov ni cemi
=7.363 + 0,2156 DEFOL DEFOL = 14. 149 + 1.4623 sOEFOL
SDEFOL
n.
CIC. ). 2mode l a f dcfoli:n ion . .\year.
MODELOV ÁN I VÝVOJE L ESA NA ZÁKLADÍl PŘECHODOVÝ C H M ATI C
Ní že j so u uvede ny Iři pří k l ady vývoje hypotet ické ho porostu s převah o u s t ro mů v první a druhé tříd ě de ťo l iace. Po čát eč n í prům ě rn á defo liace byla 32.7 %. P ře cll 0dové matice byly konstruovány na zá k l adě všec h dese ti sledova nýc h pl oc h, rozd íl y se týka ly období. v rúmci kterýc h by ly průmě rn é přechodové mati ce p oč ítán y. Limitním ro ke m pro stan o vení období by l ro k 1987. v n ě m ž se m ě nil chara kter vývoje p oros tů . Model by l p oč ít á n pro období dese ti let. Je zřej m é, že při všec h scé n á ř íc h vývoje porostu se jeho slav zhoršuje, avšak s růz n o u · ryc hl ostí. Mode l n
Model I. Všec hny plochy. všec hny roky sledovaní ( 198 1- 1995) Pnimě rn j
o, O.S'
338
prechodová malice:
Frekvence slrom(1 ve lř id :ic h defoliace () nž 5:
- 0.15 - 0.0 1 - O.DO - O.DO - O.DO
rok O:
10 - 50 - 50 - 20 - O - O
I: 0.00 - 0.72 - 0.26 - 0.00 - 0.00 - 0.00
rok I :
8 - 46 - 54 - 15 -4-2
2, 0.00 - 0. 14 - 0.13 - 0.09 - OJII - O.DO
rok 2:
7 - 43 - 55 - 11 - 5 - 6
, , 0.00 - 0.0 1 - 0.20 - 05 1 - 0.18 - O.OS
rok 1:
6 - 4 1 - 55 - 11 - 6 - 10
4' 0.00 - 0.00 - 0,02 - 0.07 - 0.47 - 0.42
rok 4 :
5 - 19 - 54 - 12 - 6 - 14
5 : 0.00 - 0.00 - 0.00 - 0.00 - 0.00 - 0.99
rok 5:
4 - 18 - 53 - 12 - 6 - 18
rok 6:
4 - 16 -52 - 12 - 6 - 2 1
rok 7:
, - 35 - 'O - I I - 5 - 25
rok 8:
1 - 14 - 49 - 11 - 5 - 29
rok 9:
2 - 12 - 47 - II - 5 - 12
rok JO :
2 - 1 1 - 46 - II - 5 - 35
LESNICfVI-FORESTRY.44. 1998 (8): 333-343
Model ll. Všechny plochy, obdob i do roku 1986 Průměrna pře c hod ovj
m:lIice:
třida c h
Frekvence stromu ve
defoliace O až 5:
O' 0.70 - 0.28 - 0.0 1 - O.DO - O.DO - O.DO
rok O:
10-50-50-20-0-0
I: 0.00 - 0.77 - 0.2 1 - 0.00 - 0.00 - 0.00
rok 1:
7 - 44 - 54 - 18 - 5 - 2 5 - 39 - 55 - 17 - 7 - 6
2: 0.00 - 0,04 - 0.83 - 0, 10 - 0.01 - 0.00
rok 2:
3: O,DO - O,DO - O.OS - 0,62 - 0.22 - 0.09
rok 3:
4 -34 - 55-17 - 9 - 12
4: 0.00 - (I,(XI - O.DO - 0,0 I - 0.52 - 0.46
rok 4:
3 - 30 - 54 - 17 -9 - 18
S: O,DO - O,DO - 0,00 - 0.00 - O.DO - 0.99
rok 5:
2 - 26 - 52 - 17 - 9 - 23
rok 6 :
1 - 23-50- 16 -9- 29
ModelU!.
V~echny
rok 7:
1 - 2 1 - 48 - 16 - 9 - 35
rok 8:
1- 19 - 45- 15-9- 41
rok 9:
1 - 17 - 42 - 15 -9- 47
rok 10:
() - 15 - 40 - 14 - 9 - 52
plochy, obdobi 1987- 1995 třídác h
defoliacc O až 5:
Prumerna prechodová mati ce :
Frekvence stromll ve
O: 0,94 - 0,0) - O,lll - O,lX) - O,DO - 0,00
rok O:
10 - 50 - 50 - 20 - O - ()
I: O.()() - 0,68 - 0,30 - O,DO - 0,00 - O.DO
rok 1:
10 - 47 - 55 - 13 - 4 - 2
2: O,DO - 0,24 - O,6S - 0,07 - 0,00 - 0,0 I
rok 2:
9 - 46 - 55 - 1() - 4 - 5
3: 0,00 - 0.02 - 0.33 - 0,41 - 0. 15 - 0,07
rok 3:
9 - 46 - 54 -9- 4 - lJ
4: 0,00 - 0,00 - 0,03 - 0.13 - 0,43 - 0.38
rok 4 :
8 - 45 - 53 - 9 - 4 - II
5: 0.00 - 0,00 - 0,00 - 0,00 - 0,00 - 0,98
rok 5:
8 - 44 - 52 - 9 - 3 - 14
rok 6:
8-43-50-8-3- 17
rok 7:
7 - 42 - 49 - 8 - 3 - 19
popisuje s iln ě se zhoršující stav porostu (odumře 40 % z po čáteč ního po č tu stromů a průměrná defoliace se zvýš í na 44,9 %). Model III (odpovídající poslednímu období) vykazuje nejni žš í zhoršo vání - malý poč e t odumřelých stromů (20 %) a stabilní průměrn o u defoliaci (32,8 %). Model I je kombinací modelu II a III. Při ne z měněných podmínkách prostředí lze očeká vat, že lesy odpovídající sledovaným poro s tům se budou nadále vyvíjet podle scénáře popsaného modelem posledním . Předpokladem však je, že v příštím období nedojde ke krizovým situacím, jakými mohou být například
nepříznivé meteorologické podmínky v konkrétním roce (s ucho, teplotní výkyvy proti normálu, inverzní situace kombinované se zvýšením podílu škodlivin v ovzduší) ; - výskyt hmyzích škůdců, houbo vých patogenů apod. Takové faktory by zřejmě způsobily výraznou odchylku od modelovaného vývoje směrem ke zhoršení zdravotního stavu porostů . Je nutné upozornit, že pravděpodobn os t výskytu těchto faktorů v Krkonoších je značně vysoká.
-
rok 8:
7 - 42 - 48 - 8 - 3 - 22
rok 9:
7 - 41 - 47 -8-3- 24
rok 10:
7 - 40 - 46 -8-3-26
INDEX KONDICE LESA
Na základě posouzení dat indexu kondice lesa je nutné kon statovat následující skutečnosti: - Indexy kondice lesa v rů z ných letech nejsou přím o porovnatelné, - Byl indikován nárůst rozpětí intervalu hodnot indexu kondice lesa (zvyšuje se zjišťované maximum v hodnocené scéně), - Existuje porucha v rozdělení frekvencí hodn ot podél osy 1-255 v oblasti 150 (resp. 1,0 při vyjádření v původních reálných hodnotách). Z předaný c h dat nelze usuzovat na způsob vzniku této poruchy. Je možné několik způsobů vysvětlení: • pixely s odpovídajícími hodnotami (které nejsou přítomny ) byly odstraněny na zá kladě použité masky lesa; • těchto hodnot nel ze dosáhnout na základě použitého algoritmu pro výpočet indexů kondice lesa; • jedná se o chybu , která je determinována použitým systémem SunSparc IPX & EASIIPACE. Frekvence hodnot indexu kondi ce lesa v rámci ce lého území Krkono š jsou znázorněny na obr. 2, rozdíly
LESNICTVf-FORESTRY, 44, 1998 (8 ): 333-343
339
45 ] 40
•• ••• •
35 'T • 30
~
O
~
w
25
'E
20
cc
f
d o bn ě
: •• :•*
I
•
•• : •
••
•• •
• •
••
•••
i •
• :
15 -
•
•
••
••
•
!
•• ••
10
1987
1991
1989
1993
1995
Rok
7. vývoj min imál ni defoli ace (min DEFOL) v pos led ním období zlepšováni stav u porostlI ( 1987-1995) - Devd opme nt of Ihe minimal dcfoli ati on (min DEF01) during the laS l pe riod of hcnlth slnle i mproving ([987- 1995)
j sou pat rn ěj š í p ř i užití kl ouzavých prů m ě r ů ťrek ve n ce. Sledované scény z pě ti let lze charakteri zovat n ás l e d ov n ě: - ro ky 1986 a 1990: ind ex kond ice lesa nabýv al ni žšich hodn ot: - ro k 1986 : fr e k ve n č ní k ř i v k a má odli š ný charakt er od všec h nás ledujíCÍc h (v iz zvýšení fr ek ve ncí tJ vyšš ích hodn ot index u ko ndi ce lesa), což ukazuj e na možnos \ vli vu n ěj ak é h o externíh o fa klOru na celou hodnocenou scénu ;
-
ro ky 1984 a 1992: d osaže no pr ů m ě rn ě vyšš ích hod not ind ex u ko ndi ce lesa, ni žš í vari abilita tohoto in dex u a s ou č a s ně nejvyšš í ma xim a fre k ven č ní křivk y; ro k 1995: max imální variabilit a ind ex u ko ndi ce lesa a so u čas n ě d osažen o nejni žš íh o ma xima fr e k ve n č ní k ř i v k y.
S rov nám e-Ii rozd ě l e ní prům ěrn ýc h hodn o t inde xu ko ndi ce les a v oko lí ce ntrálního pixe lu studijníc h pl oc h (o br. 1), j e patrná vzáj emn á odli šnos t všec h sledovaných lel. Pře d po v ě d" roz mí s t ě ní oblas tí kriti ckýc h z hl edi s ka možného zhoršo vání stav u p o r os tů s mrku lze pra v d ě p o-
provés t na z á klad ě srovn ání ind ex ů ko ndi ce lesa v pos ledních le tec h. T Ole poro vnání by lo provedeno nn z ákl ad ě bare v né sy nt ézy pro d vojice le t 1990- 1995 čl 1992- 1995. Při to m je nutn é pod otkn out. že: rok 1990 by l atypi c ký z hl edi s ka vztahu še tř e ní pozemníh o a dá lkovéh o pr ůz kumu Z e m ě; proto dan é porovn ání není možné d o poru č it k dal šímu po užití hez kritického zhodnoce ní opírajícího se o nová data: - o ba obrazy vy padají o bd o bn ě ; pi xely s rů z ným charaktere m se vys kytuj í v mozaice, u které lze jen t ěž k o najít ur č it o u pra vid e ln os t, patrná j e však akumulace pix e l ů indikujícíc h pote nc iální rizik o zh o ršová ní zdr a vo tníh o s tav u les a v mís tech n ě kt e r ýc h poros ln íc h s t ě n . R oz d ě l e ní pixelů indikujícíc h po t.e nc iá lní ri z ik o zho ršo vání zdravotního stav u lesa na sled ovan é m území KRNAP a pr ovede né po ro vn ání se situ ac í v teré nu v roce 1996 předběž n ě potvrdil o, Že lze vy užít zpracovan ýc h sate litních s nímků pro obje kti vizac i predik ce vývoj e. Napřikl ad v oblasti Stř e dní hory a Ko ul e bylo indiko ván o zvýše né ri ziko poš kozo vání les níc h p o ro s t ů na z áklad ě barevné sy ntézy 1990-1995 . Jedn á se o o hlast re lati v n ě n ejm é n ě zatí ženou z n eč i š t ě ním ovzdu ší a s menší defo liací s mrku . Poros ty se Lam pr av d ě p o d o b n ě dl o uh o nacháze ly v latentním stadiu poš kozování. Fyzio log ický s tav p oros t ů se bez pro kazate ln ého projevu dcl"o li acc p o d s tatn ě zho rší I až po roce 1990. Zhoršení stavu s mrk ovýc h p o r os tů hylo v roce 1996 ak celerováno p ře mn ože ním klll·ovce v télO o blasti . Je nutn é upozo rnit na fakt, že vývoj v pos ledním o bdobí nemu s í nutn ě LI ko nkré tníh o po ros tu znamenaL že se bude nadá le vy víj et podl e so u č a s n ýc h mec hani sm ů, pro tože se m ůže stát , že: - vývoj prá vě dojde k ur č it é limitní h o dn otě n ě kt e r é h o parametru. kd y se jeho z m ě na bude projevovat v parametru jiném ; - vý voj je nes tabilní , protože ekosys tém se vys ky tuje v urč ité m inflexním bodu: - d ojde ke z m ě n ě jedn oho nebo více v n ěj š í c h param etrů , kleré z mění charakter vývoj e stav u l esů. Po sl e dn ě jme no van o u z m ě nu lze do ko nce v so u č a s nosti očekávat vzhlede m ke z m ě n ě průb ě hu p oč as í při sro vnání let 1996 a 1997 s lety před c há zejí cí mi. Pro
III. Kvadráty ko rel a č n í h o koefi cie ntu pro vz tah mezi poze mním šetře ním defo li ace a inde xe m kondi ce lesa v z:ivis los ti na ve likosti lIvažovane ho oko lí centrálního pi xelu - Squares of corre lati on between te rrestrially assessed defoliation and indi ces o f fo res t conditi on in rela ti on 10 the width of su rrounding o f the central pi xe l Model pozemní ho ~et řen í defoliace l Model index u kondice lesa 2 Ve likost okolí"'
DEFOL
"
min DEFOL
rs - 0,5 sr.~
rs
-
0.387
rs - 0,5
\.~
-
O
0.396
t
0.3 15
0,306
0,321
0.147
2
0.126
0,122
0,356
0 .390
3
0.339
0.329
0.394
0.4 19
4
0.350
0376
0.440
0.46 1
5
0.363
0.394
0.452
O.47R
lmodcl for te rrestri al assess mc nt, 2model fo r fo rest conditi on index. \ize of the surrou nd ing bound (in pixels)
340
LESNICTVI-FORESTRY. 44. 1998 (8): 333-343
zhodnoce ní toh oto mož ného vli vu dosud nejsou k di spozi ci zpracovan á data. Celkový k o rel ač ní koeficient vyj adřuj e . jak je úzký vztah mezi pozemním še třením defoli ace a indexem kondice lesa při uvážení všech lel sledován í (Iab. ll ). Jeho kvadrál (r 2) je uveden v lab. 1lI. V okolí n ěkterých studijních ploch v n ě kter ýc h lelec h byl a zazname nána vysoká variabilita indexu kondi ce lesa, která m ě l a za následek velk ý rozdíl mezi indexem kondice ve s třed o vém pixelu a průměrem indexu kondi ce lesa se z apo č tením okolních pixelů . Nejtěs nější vztah mezi pozemním šetřením d e ťo lia ce a indexem kondi ce lesa v y po č te n ý m ze s nímků LANDSAT TM byl zji š t ě n při použití okolí centrálního pi xe lu 5 (tj . použití II x II pi xe lů ) . vyjádře ní defoliace jako minimální defoliace (odpovídá prů m ěrn é defoliaci s tro mů s nejni žším poškozením), vyj ádření indexu kondi ce lesa ve form č rs - 0,5 Srs (odpovíd á prům ěru těch pi x elů , které mají nejni žš í hodn otu indexu kondi ce lesa). Poté bylo pro jednotlivé roky dosaženo regresních charakteri stik uvedených v tab. TV.
3. Modelování vývoje zdravotníh o stav u lesa na zákl ad ě přec hod o vý c h mati c j e p o m ě rn ě pře s n é . Při využití permane ntního s ledování d e ťolia c e (pro de fini c i aktu ální ch pře c h o d o v ýc h mati c) na rel a ti v n ě ma lém souboru ploch vy branýc h podle urč it ýc h poža d av ků . j ednorázo vé m s ledo vání defoliace na zájmovýc h loka litác h a aplikac i vyt voře n é ho mode lu l ze p o m ě rn ě př es n ě odh adn out další vývoj stavu t ěcht o vy branýc h lokalit. Tento pos tup je mož né kombin OVal s užitím barevných syntéz ra s trů konstruovan ýc h na zá klad ě index ů kondi ce lesa pro odh ad rozm ís tě ní lokalit se zvýšeným ri zike m da lšíh o vý voje . 4 . Studovan ý soubor ploch je z řej mě ned os t at eč n ý . protože c harakter všec h ploc h j e obdobn ý. V d ů s l edku absence ploch v porostec h mladšiho a s tředníh o vě ku nepokrývá te nto soubor celou vari abilitu podm ínek poš kození , v ni chž se smrko vé lesy v Krk onoších nacházejí.
Literatura IV. K orel a.č ní kocfici em ( r) a. regresní koefi ciemy (a a. b ) pro lineárn í regresi M k = a + h M I mezi pozemním šet ře ním dcroli ace (M I = minOEFOL) a indexe m kondice lesa. ( M k = rs - 0.5 s r.~ : pfi ~ íři okolí 5 pi xe lů ) v jednotlivých letec h sledování - Correla.tion (r ) and regression coeffi cients ( a a.nd h) of the linear regrcssion M k = a + h M j belwecn lerrcst ri nll y assessed de folinti on (M l = minOEFOL) und forest condition indices (Mk = rs - 0.5 srs: surrounding of 5 pixels in widlh) during fi ve evalua.ted yea.rs
Rok l
,
•
h
BOSSEL. H. - METZLER. W. - SCHÁFER. H.. 1985. Dynam ik de s W alds te rbens. Mat he matisc hes Mo del l lInd Co mplIter-simul ation. Bertin etc.
BREDEMEIER. M. - TIKTAK . A. - VANHEERDEN. K.. 1995. The solling Norway spruce sile. Ecol. Model. . 83: 7- 15 . C HA LUPSKÝ , J .. 1992. Enchytraeids (Anll e/jda. Ellchy l ra eidae) in soi ls of detcri orated mo unt ain ťorest sites in the
1984
0.541
107.33
+0.449
Krkonoše . nd Ihe Beskydy MlS. In : MAT8KA. K. (cd.).
1986
0.691
80.42
+ 1.282
1990
- 0.696
148.58
- 1.090
zAvtR
In ves ti gation of the mountain fo res t ecosystems and of forest damage in the Czech Republi c. Proc. o ť the work s hop held in Ceské Bud ěj ov i ce o n March 17 and 18 in 1992. Ceské Budějovice : 8 1-85. EMMER. I. M .. 1996. Forcst d amage and related e nvironmental fac to rs in the Krkonoše Mts. In: VAC EK, S. (cd.). Monito ring , výzkum a management ekosysté mú na uze mí KR NAP. Opoč no . VS VÚLHM : 2 1- 27. LOKV ENC. T. ct al .. 1992. Za l es ň ov ání Krkon oš. O p očn o .
I. Existuj e vztah mezi defoliací a indexe m kondice lesa p oč ítan ý m ze sale litních s nímků L ~ NDSAT TM . Tento vztah vša k není j edno z n ač n ý a m ě ní se rok od roku. Nel ze vy t voř it jedno z nač n ý model vývoje le s ů v Krkonoších na základ ě ind ex ů kondi ce lesa. Proto tyto inde xy ne lze přím o využ ít v provoz ní prax i např . pro plá nová ní postupu imisních t ěžeb , jak se dosud č as t o předp o kláda l o. 2. Pro dal ší zhodn ocení významu index u kondi ce lesa a zji š t ě ní možnosti j eho použ ití by bylo vhodné masku le s ů vy t vo řit na zá klad ě sate litních s nímků toho roku . pro kte rý j sou indexy kond ice lesa p oč ítán y. Tím by bylo možné retro s p ekti v n ě postihn out úbytek lesa a zjistit. za jakýc h podmín ek (v podmínkách j akých hodnot indexu kondice lesa) úbylek lesa probíhal. Až tímto způ so bem by bylo možné odhadnout. kde bude možné oč ek áva t n ejv ýr a z n ěj š í poškození lesních porostů .
LORENZ. M .. 1995. Intern atio nal co-operative programme on assessment and monitoring of air pollution efťec t s on fo rests - ICP-Foresls. W'l. Ai r. Soil. Pollut.. 85. 122 1- 1226. MANDL. P., 19 85. P ravd ěpod o bno s t ni d ynami cké modely . Praha. Acade mia: 18!. MAT8KA. K .. 1993 . Mo ni lOrin g stav u lestl Ces ké repub li ky . Metodi cký k o m e nt ář. sez nam pl oc h a n č k te ré dosavad ni výs ledky . Praha. V ÚLHM Jíl ov i š tě -Strn ad y : 6 8. MAT8KA . K., 1994. Mo nitori ng o f the forest stat us in Ihe Czech Republi c. Recent result s and prospects. In: MAT8 KA . K. (cd.), Investi gati on o f the fo rest ecosystems and o f fore st damage . Lowland and sub mountain fo rests
1992
0.9 14
83. 11
+0.941
1995
- 0.476
126.47
- 0.JJ7
Iycar
VÚLHM: III .
LESNICTVI-FORESTRY . 44. 1998 (8): 333- 34 3
341
and Agent s in I n t egrčl t ed Fore sl Heahh Management. AI App li cat io ns. 8: 43-59. SC HANDA , E., 1976. Re mo te scnsing for cnviro nmental sciences. Ecological St ud ies. Vol. 18 . Sp rin ger Ve rl ag: 367. SC HWA RZ. O .. 1995 . Ap pl icatio n ol' geograph ic inform ation syslem o n analysis ol' natura l en vironment and ťo res l stand as a preco ndi ti on for regeneration of forest s in Ihe Nationa l Park Krkonoše Mts. ln : MAT t JK A. K. (cd.). In vesli gation o ť the ťores t ecosyste ms and a ť ťo res t damage. Processes in ťo resl ecosystems and their ex lerna l fun cti ons.
Praha. lOS: 68-77. S INGH . R. B .. 1995. Globa! en viro nmen tal change. Rotterdam , A. A. Ba lke ma: 320. SLOV IK . S .. 1996a. Earl y needl e senescence and thinnin g ol' the crow n Slructu rc ať Picea ahies as induced by chroni c S02 po ll utio n. I . Model deductio n and analys is. Glob. Changc Biol .. 2: 443-458 . SLOV IK . S .. 1996b. Early needle senesce nce and thinnin g ať the crown struct ure ol' Picea abies as induced by chronic S02 po ll ution. 2. Fie ld data bas is, model resulls and to lerance li mit s. Glob. Cha nge Biol.. 2: 459-477. STEFFEN. W. L. - CRAME R, W. - PLOC HL. M. - BUG· MANN. H .. 1996. Global vegetat ioll models: I ncorporčl ting trans ient changes to strueture and composition. J. Veg ScL. 7: 321 -328. S IM A. M .. 1994. Využiti druži cových dat LAN DSAT při hodnocení ílstupu lesa a geoeko logickýcll ťaktor íl jeho obno vy v Krkono šíc h. [ D ílči zpráva , projekt PPZP MZP GA178/9 3 Reko nstru kce les ních ekosystémů v Krkonošské m národní m pa rku , rukopis .} Vrc hlabí. Sp ráva KRNA P: 13. TESAl<. V. - AN OfL P. - SCH WARZ. O. - VACE K. S .. 1982. Poznatky o m íře ov l iv n ě n i lesních porostů Krkonoš imi se mi na úrov ni rok u 1979. Opera corcon!., 19: 79-94. UN EP [995. Forcst da mage in Central Euro pean Mount ai ns. Fi na! report oť a large area ex peri ment for ťorest damagc monitori ng in Europe usin g satell ite rcmore sens in g. Geneva, UNEP: 97 .
V ACE K, S .. 1987 . A mat hemati cal mode! ol' d e ťo l iat i on dy nnm ics o l' spru ce forests d uc (o imm iss ions . COlll mun. In sl. For. Cechos lov .. 15: 55-73 . V ACE K, S .. 1989. Dy namika změ n ve sm rk ob ukovýc h porostech pod vl ivem im isi. Práce VÚ LHM , 74: 239-275 . V ACE K, S. , !990. Ana lýza autoc hto nních smrkovýc h pop ulací na strmé st rán i v Krk onoš íc h. Opera con.:o nt.. 27:
59-103 . VACE K. S .. 1995. Dec line dynami cs in mixed spru<.:e-beech stands o l' the Krko noše Mts. In: MATtJK A, K. (ed.), Invcs ti gatio n of thc ťo res t ecosyste lll s and ol' ťo res t da mage. Processes in forest ecosystems and their external fu nctio os. Praha. ID S: 11 9- 129. V AC EK. S .. 1996. vývoj zdravo tní ho stavu lesníc h porostů na T VP v Krk onoš ích. In: VACE K, S. (cd. ). Mon ito rin g. výzku m a manage ment e k osys t é m ů na území KRNA P. O poč no . VS VÚ LH M: 28-43. V ACE K, S .. (ed.). 1996. Monitorin g. výzkum a ma nagement ekosy s t émľl na území KR NA P. Opo č n o. VS VÚ LH M:
350. VACE K, S. - LE PS. 1.. 19R7 . C hanges in the horizon tal stru ctu re in a spruce rorest over a 9-ycar period o l' pol lu tant exposure in the Krkonoše Moun tain s, Czechos lovak ia. Forest Eco l. Manag .. 22: 291-295 . VAC EK . S. - LEPS, 1.. 199 1. Po užití Les licho nwtic pro predi kci vývoje smrkových pros t ů pod vli ve m im isi. Lesniclví. 37: 133- 149 . VACEK. S. - L EPS. 1.. 1996. Spatial dynam ics ol' ťo resl . dec li ne: the ro le a ť neighbou rin g (recI'. J. Veget. Sei .. 7:
789-798. VACEK. S. - VA SI NA. V., 199 1. ~oškození smrkovýc h poro s t ů i mis n ě eko log ický m i vlivy . O pera co rcon L. 28:
105- 130. W INKLER, P .. 199 3. Remote sensi ng for monitoring thc changing environment ar Europc. Rotterda m, A. A. Balkema : 3 18. Došlo 16. I. 1991-1
THE NORWAY SPRUCE (PlCEA ABlES ) HEALTH STATE DEVELOPMENT MODELLlNG WITH SATELLlTE DATA IN THE KRKONOSE MTS. K. Matějka l , S. Vacek2, O. Schwarz' lIDS, Plze/lská 86, / 50 00 Praha 5 2Forestry and Game Managem ent Research In stitute, Research Statiol/ , 5 / 7 73 Opoc.':no
3Krkoll oše Nationa/ Park Administratioll, Dobrovského 3, 543 II Vrchlabí The a re a o ť th e Krko noše MlS. perta in s to th e C entra l E u ropean reg io n w ith occurre nce of g loba l large- area fo res t d a m age. II is o ne or lh e reaso ns fo r a g reat vo lume ol' d a ta o n lhe fo re st dcvc lop rn e nt since the 7 0's (beg innin g of m ore impo rta nt a ir po lluli o n irnpact). Th e goal of thc pape r is a ime d at a poss ibl e proc e s sin g ol' d a ta o n th e fores t health state in th e Krko noše area. Severa l evalu a ti o ns of thi s d ala have been ava il abl e usin g di ffe re nt po in ts o l' v iew. H o wever , co mpl ex
342
proce ss in g wilh a co mpa ri so n of di ffere nt data so urces has no t bee n publi she d up 10 prese nt time . W e ha ve u sed t wo kind s o f d a ta: te rres tri a ll y assessed defo li a ti o n a ť trees, a nd sate llite imagery o l' lh e
scann er LANDSAT TM . T ogeth er 10 pe rm anent stud y pl o ts w ith th e N o rway s pru ce (Picea abies) unde r di stin ctive e n vironm e nta l conditi o ns within th e Krk o noše area were se lec ted. Th e lo ng- te rm d e ťo li a ti o n estim ali o n series we re m ad e in these pl o ts. D eťo li ati o n o f a ll
LESN ICTVI-FORESTRY.44. 1998 (8): 333-343
li ving trees of cach plot was given using six classes [c1ass O represenls 0-9% defolialion; I 10-29%; 2 3049 %; 3 50-69%; 4 70-99%; 5 100% (dcad Ireel] . Assessments were made cach· year during the slUdy . The plo ts are loca)ised inside of raste rs forest co ndition indices computed on the basis of remotely sc nscd data. The health slale of each plOl was evalualed using a set of variab!es on the basis of tree defoliati ons (av eragc defolialion over all living Irees. DEFOL ; Slandard deviation of defohation , sOEFOL; minima! defoliali o n, min DEFOL; frequcncies in six c !asses af defo liali on. Fo•...• F;). Two periods of devel opmenl werc di stingui shed: the year 1987 is considered as a limit. A model af Ihe foresl heah h devel opmenl is prescnted . II consists on ca lculation of transition matrices wilh elemenls evalualing probabilily of change health slalus (defolialion) lrom one to Ihe olher defolialion class. Three examp!es of deve lopment o f a forest dur-
ing 10 years were calculated . The mode l wit h trans iti on matri x adequale 10 Ihe lasl peri od ( 1987- 1995) shows stabili sation ar defoliation and slow tree dyin g. Indices of forest condition were calcu lated in the years 1984. 1986. 1990, 1992 and 1995 . Resulls from different years are not comparable direc tl y regarding Ihe melhod of index calculalion. The re lati on between terrestrially assessed tree derohation and forest cond iti on index is expressed as a lin ear regression model Mk = a + b M, (variablc Mk rcpre sents a function of fore st cond iti on index ; M, is a funcli on of defolialion ). The relalionship is nol slab le and its parameters varied [TOm yem to yeaT. II is the main reason of impossibility to co nslru cl a model based on [orest condition index. Howeve r, a co mpari son of two yea rs in form of colour synthesis of lwo raslers can di scover localiti es with higher poss ibilities o r c hangcs in forest hcalth stale.
KOfltaktní adresa:
Ing. Karel M a I čj k a, IDS,
Plzeň s k á 86. 15000 Praha 5. Ces ká republik a
LESNICTVI-FORESTRY.44, 1998 (8): 333-343
343
