cercetĂri privind utilizarea tehnicilor geomatice În

89
MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV FACULTATEA DE SILVICULTURĂ ŞI EXPLOATĂRI FORESTIERE Ing. Marius PETRILA CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN AMENAJAREA PĂDURILOR RESEARCH ON USING GEOMATIC TECHNOLOGIES FOR FOREST MANAGEMENT PLANNING WORKS - REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT - Conducător ştiinţific : Prof. Dr. ing. Nicolae BOŞ Membru corespondent al Academiei de Ştiinţe Agricole şi Silvice Gheorghe Ionescu-Siseşti BRAŞOV, 2011 1

Upload: buikhue

Post on 08-Feb-2017

235 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV FACULTATEA DE SILVICULTURĂ ŞI EXPLOATĂRI FORESTIERE

Ing. Marius PETRILA

CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE

ÎN AMENAJAREA PĂDURILOR

RESEARCH ON USING GEOMATIC TECHNOLOGIES FOR FOREST MANAGEMENT PLANNING WORKS

- REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT -

Conducător ştiinţific :

Prof. Dr. ing. Nicolae BOŞ

Membru corespondent al Academiei de Ştiinţe Agricole şi Silvice

Gheorghe Ionescu-Siseşti

BRAŞOV, 2011

1

Page 2: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

2

MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV

Braşov, b-dul eroilor 29, 500036, tel. 0040-268-413000, fax 0040-268-410525

RECTORAT

D-lui/ D-nei ………………………………………………..

Vă facem cunoscut că în ziua de marţi, 12 iulie 2011, ora 13.00, la

FACULTATEA DE SILVICULTURĂ ŞI EXPLOATĂRI FORESTIERE, corp S, în sala SI.2, va avea loc susţinerea publică a tezei de doctorat elaborată de doctorand ing. PETRILA Marius, în vederea obţinerii titlului de doctor, în domeniul SILVICULTURĂ.

COMISIA DE DOCTORAT Numită prin

Ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov Nr. 4611 din 02.06.2011

PREŞEDINTE: Prof. univ. dr. ing. Ioan Vasile ABRUDAN DECAN – Facultatea de Silvicultură şi Exploatări Forestiere Universitatea „Transilvania” din Braşov

CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: Prof. univ. dr. ing. Nicolae BOŞ Universitatea „Transilvania” din Braşov

REFERENŢI: Prof. univ. dr. ing. Ion Nelu LEU Universitatea De Ştiinte Agronomice şi Medicină Veterinară Bucureşti

Conf. univ. dr. ing. Ovidiu IACOBESCU Universitatea „Ştefan cel Mare” din Suceava

Conf. univ. dr. ing. Iosif VOROVENCII Universitatea „Transilvania” din Braşov

Vă invităm să participaţi la susţinerea publică a tezei de doctorat. Vă rugăm să transmiteţi aprecierile şi observaţiile dumneavoastră asupra

conţinutului tezei pe adresa Facultăţii de Silvicultură şi Exploatări Forestiere din Braşov, str. Şirul Beetoven, nr. 1, 500123, la numărul de fax 0268-475705 sau pe e-mail: [email protected]

Vă mulţumim.

Page 3: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

3

CUPRINS

Pag.

I. INTRODUCERE ........................................................................................ 6 7 1.1. NECESITATEA ŞI OPORTUNITATEA CERCETĂRILOR ...................... 6 7 1.2. SCOPUL ŞI OBIECTIVELE CERCETĂRILOR ......................................... 7 8 1.3. CONDIŢIILE DESFĂŞURĂRII LUCRĂRILOR .......................................... 8 8

II. STADIUL ACTUAL AL CUNOŞTINŢELOR ŞI TENDINŢE DE EVOLUŢIE .............................................................................................. 10 10 2.1. ASPECTE TEORETICE................................................................................... 10 10 2.1.1. Bazele teoretice ale teledetecţiei ..................................................................... 10 10 2.1.1.1. Radiaţia electromagnetică ...................................................................... 12 2.1.1.2. Caracteristica spectrală a vegetaţiei ........................................................ 12 2.1.2. Imaginea digitală ............................................................................................. 15 2.1.2.1. Generalităţi ............................................................................................... 14 2.1.2.2. Parametri imaginilor digitale de teledetecţie/fotogrametrie …..……… 15 2.1.2.3. Metode de preluare a imaginilor digitale …............…………....……… 18 2.1.2.4. Geometria imaginilor digitale ................................................................ 20 2.1.2.5. Preluarea şi prelucrarea imaginilor aeriene ................………....…….. 23 2.1.2.6. Preluarea şi prelucrarea imaginilor satelitare ...................................... 29 2.2. TEHNOLOGII GEOMATICE DE PRELUARE ŞI PROCESARE A DATELOR DIGITALE GEOSPAŢIALE ........................................................

36

11

2.2.1. Colectarea datelor prin mijloace terestre .................................................... 36 11 2.2.1.1. Generalităţi ............................................................................................... 36 11 2.2.1.2. Sisteme de poziţionare .............................................................................. 36 2.2.1.3. Instrumente integrate de colectare a datelor terestre .............................. 40 2.2.1.4. Echipamente pentru scanare laser terestră ……………………………. 42 2.2.2. Tehnologii de teledetecţie şi tipuri de date disponibile …….....……….... 43 11 2.2.2.1. Tendinţe de dezvoltare .............................................................................. 43 11 2.2.2.2. Înregistrări optice aeriene ……………………………………………… 45 13 2.2.2.3. Înregistrări de teledetecţie satelitare …………………………………… 47 13 2.2.2.4. Platforme spaţiale RADAR ………………………………………….…. 53 2.2.2.5. Sisteme de scanare LIDAR aeropurtate .................................................. 55 2.2.3. Sisteme software moderne de procesare a datelor geospaţiale .................. 57 15 2.2.3.1. Tendinţe de dezvoltare ............................................................................. 57 2.2.3.2. Sisteme informatice geografice (GIS) ..................................................... 57 2.2.3.3. Sisteme informatice de colectare şi prelucrare a datelor GPS ............... 59 2.2.3.4. Sisteme actuale pentru teledetecţie şi fotogrametrie digitală .................. 61 2.2.3.5. Alte sisteme de prelucrare a datelor geospaţiale digitale ........................ 65 2.2.4. Alte tipuri de date geospaţiale digitale .......................................................... 66 2.2.4.1. Modelul digital al terenului ..................................................................... 66 2.2.4.2. Planuri topografice de bază clasice …………………………......……... 68 2.2.4.3. Date obţinute prin vectorizarea planurilor de bază clasice .................... 69 2.2.4.4. Planul topografic de referinţă ................................................................. 70 2.2.4.5. Servicii ROMPOS .................................................................................... 71 2.2.4.6. Surse de date geospaţiale cu acoperire naţională ................................... 73

Page 4: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

4

2.3. DOMENII DE UTILIZARE A TEHNOLOGIILOR GEOMATICE ÎN SECTORUL FORESTIER ................................................................................. 74 2.3.1. Baza cartografică a fondului forestier .......................................................... 74 2.3.2. Amenajarea pădurilor .................................................................................... 75 2.3.3. Cadastru forestier …………………………………………………...…… 78 2.3.4. Inventarul Forestier Naţional (IFN) ............................................................. 82 2.3.5. Sistemul Naţional de GIS Forestier ............................................................... 83 2.3.6 Alte utilizări ...................................................................................................... 86 2.3.6.1. Cartarea ecosistemelor forestiere ............................................................ 85 2.3.6.2. Managementul ariilor protejate ............................................................... 86 2.3.6.3. Determinări biometrice ale arborilor şi arboretelor ............................... 89 2.3.6.4. Monitorizarea stării de sănătate a pădurilor …………………...……… 93 2.3.6.5. Managementul situaţiilor de urgenţă ...................................................... 94 2.3.6.6. Managemenul bazinelor hidrografice ..................................................... 96 2.3.6.7. Drumuri forestiere şi exploatarea masei lemnoase ................................. 97 2.3.6.8. Management cinegetic şi salmonicultură ................................................ 97 2.3.6.9. Utilizarea GIS la nivelul administraţiei silvice centrale ......................... 98 2.4.6.10 Proiectarea reţelelor de perdele forestiere de protecţie ........................ 100

III. BAZA MATERIALĂ A CERCETĂRILOR ........................................ 102 16 3.1. PREZENTAREA GENERALĂ A ZONEI TEST ..................................... 102 16 3.1.1 Localizare geografică ...................................................................................... 102 16 3.1.2. Cadrul fizico-geografic .................................................................................. 104 17 3.1.3. Structura fondului forestier ......................................................................... 108 3.2 DATE GEOSPAŢIALE UTILIZATE ............................................ ............... 109 18 3.2.1 Planuri şi hărţi topografice ........................................................................... 110 18 3.2.2 Imagini aeriene şi ortofotoplanuri ............................................................... 111 18 3.2.3 Imagini satelitare............................................................................................. 113 19 3.2.4 Modele digitale ale terenului (DTM) şi suprafeţei (DSM) ......................... 115 19 3.2.5 Planul parcelar amenajistic vectorial ........................................................... 115 19 3.2.6 Date descriptive amenajistice ……………………………………………… 117 19 3.3 MIJLOACE TEHNICE UTILIZATE ....................................................... 118 20 3.3.1 Sisteme hardware şi software ........................................................................ 118 20 3.3.2 Aparatura fotogrametrică .............................................................................. 118 20 3.3.3 Aparatură geo-topografică ………………………………………....……… 119 20 3.3.3.1 Echipamente GPS ………………………………………………...…… 119 20 3.3.3.2 Instrumente FieldMap ............................................................................ 120 21

IV. CERCETĂRI PRELIMINARE .............................................................. 122 21 4.1 INTRODUCERE ............................................................................................... 122 21 4.2 REALIZAREA REPERAJULUI FOTOGRAMETRIC ................................ 122 21 4.2.1 Puncte din reţeaua geodezică disponibile pentru zona test ....................... 122 21 4.2.2. Proiectarea şi marcarea reperelor fotogrametrice .................................... 123 22 4.2.3 Identificarea pe teren a reperelor fotogrametrice ……….................................. 125 22 4.2.4. Măsurători GPS pentru poziţionarea spaţială a reperelor fotogrametrice ....................................................................................... 128 23 4.2.5 Procesarea datelor ......................................................................................... 130 24 4.3. PRELUCRAREA IMAGINILOR AERIENE ................................................ 136 26 4.3.1 Configurarea blocului de imagini digitale în modulul LPS ....................... 136 4.3.2 Importul imaginilor digitale .......................................................................... 141

Page 5: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

5

4.3.3 Definirea orientării interioare şi exterioare ................................................. 143 4.3.4 Determinarea punctelor de control şi de legătură ........................................ 144 4.3.4.1 Identificarea GCP (Ground Control Points) ……….........……......… 144 4.3.4.2 Determinarea punctelor de legatură (tie points) ………….....……… 148 4.3.5 Realizarea reţelei de aerotriangulaţie ........................................................... 150 4.3.6 Modelul digital al terenului (DTM) şi al suprafeţei (DSM) ........................ 152 27 4.3.7 Obţinerea imaginilor aeriene ortorectificate ............................................... 154 28 4.3.8 Mozaicarea imaginilor ortorectificate ......................................................... 158 29 4.4 PROCESAREA IMAGINILOR SATELITARE ........................................... 161 30 4.4.1 Imaginile satelitare FORMOSAT 2 şi SPOT5 ............................................. 161 30 4.4.2 Alegerea modelului geometric în modulul LPS .......................................... 162 4.4.3 Încărcarea imaginilor de referinţă şi a modelului digital al terenului ..... 163 30 4.4.4 Culegerea punctelor de legătură .................................................................. 164 30 4.4.5 Calculul triangulaţiei ..................................................................................... 165 31 4.4.6 Ortorectificarea imaginilor ........................................................................... 168 32 4.5. ANALIZA COMPARATIVĂ A TIPURILOR DE IMAGINI INVESTIGATE ............................................................................... 169 33

V. CERCETĂRI ŞI DETERMINĂRI GEOMATICE PENTRU AMENAJAREA PĂDURILOR .................................................................... 171 35 5.1. CLASIFICAREA AUTOMATĂ ORIENTATĂ PE OBIECT A IMAGINILOR SATELITARE .......................................................................... 171 35 5.1.1. Clasificarea asistată de calculator a imaginilor satelitare. Aplicabilitate şi metode ......................................................................... 171 5.1.2. Clasificarea imaginii satelitare SPOT 5 ............................. ........................ 173 35 5.1.3. Clasificarea maginii satelitare FORMOSAT 2 ........................................... 178 37 5.1.4 Analiza rezultatelor ........................................................................................ 182 39 5.2. COMPARAREA PARCELARULUI AMENAJISTIC CU ORTOFOTOPLANUL ...................................................................................... 183 40 5.2.1. Planul parcelar amenajistic existent ............................................................ 183 40 5.2.2. Întocmirea planului parcelar după ortofotoplan ........................................ 185 41 5.2.2.1. Organizarea bazei de date geospaţiale înaintea vectorizării ................. 185 41 5.2.2.2. Criterii de fotointerpretare ..................................................................... 186 5.2.2.3 Vectorizarea limitelor amenajistice pe ortofotoplan ............................. 188 41 5.2.2.4 Crearea topologiei şi corectarea erorilor ………………….................... 189 42 5.2.2.5 Calculul suprafeţelor ……………………………………….…..……… 192 43 5.2.2.6 Ataşarea bazelor de date descriptive ....................................................... 193 44 5.2.3. Verificarea limitelor amenajistice prin măsurători terestre ..................... 194 44 5.2.3.1 Metodologia de ridicare în plan a limitelor amenajistice utilizând tehnologia GPS ……………………………………………….......… 194 44 5.2.3.2 Verificarea unor limite amenajistice prin măsurători GPS .................. 196 46 5.3 ÎNTOCMIREA DE HĂRŢI TEMATICE ....................................................... 198 47 5.3.1 Utilizarea modelului digital al terenului în scopuri silvice ......................... 198 47 5.3.1.1 Realizarea modelului digital al terenului ............................................... 198 47 5.3.1.2 Exploatarea modelului digital al terenului ............................................ 199 48 5.3.2 Hărţi tematice amenajistice ........................................................................... 206 50 5.3.2.1. Harta arboretelor …………...................................................………… 209 50 5.3.2.2. Hărţi care utilizează modelul digital al terenului .............................… 206 50 5.3.2.3. Harta parcelarului amenajistic suprapus peste ortofotoplanuri .......... 216 55

Page 6: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

6

5.4. DETERMINAREA CARACTERISTICILOR BIOMETRICE ALE ARBORILOR ŞI ARBORETELOR ....................................................................... 218 58 5.4.1 Introducere ...................................................................................................... 218 58 5.4.2 Măsurători terestre cu echipamentul FieldMap .......................................... 219 59 5.4.2.1. Amplasarea suprafeţelor experimentale ................................................ 219 59 5.4.2.1. Poziţionarea centrelor ............................................................................ 220 59 5.4.2.2 Poziţionarea arborilor individuali .......................................................... 223 60 5.4.2.3 Proiecţia pe sol a coroanelor .................................................................. 224 61 5.4.2.4 Determinarea înălţimilor şi diametrelor ................................................ 226 61 5.4.2.5 Profilul coronamentului ......................................................................... 227 62 5.4.2.6 Prelucrarea datelor ................................................................................. 229 62 5.4.3 Determinări ai unor parametri biometrici ai arborilor prin metode fotogrametrice ................................................................... 230 63 5.4.3.1 Determinarea conturului coroanei şi a vârfului arborilor .................... 230 63 5.4.3.2 Determinarea înălţimii arborilor ............................................................ 231 64 5.4.4 Corelarea datelor măsurate terestru cu cele obţinute fotogrametric ........ 232 64 5.4.4.1 Identificarea arborilor pe imagini aeriene ............................................. 232 64 5.4.4.2 Erori posibile ........................................................................................... 235 5.4.4.3 Fuzionarea seturilor de date ................................................................... 237 65 5.4.5 Interpretări statistice ...................................................................................... 238 66 5.4.5.1 Indicatori statistici ................................................................................... 238 66 5.4.5.2 Verificarea semnificaţiei diferenţei dintre medii ................................... 239 67 5.4.5.3 Calculul ecuaţiilor de regresie ................................................................ 241 68 5.4.5.4 Analiza rezultatelor ................................................................................. 244 69 5.4.6. Calculul indicatorilor de arboret ................................................................. 245 69 5.4.6.1 Introducere .............................................................................................. 245 69 5.4.6.2 Indicele de acoperire ............................................................................... 245 69 5.4.6.3 Numărul de arbori .................................................................................. 246 70 5.4.6.4 Înălţimea medie ....................................................................................... 247 71 5.4.6.5 Diametrul coroanei .................................................................................. 247 71 5.4.6.6 Diametrul de bază mediu ........................................................................ 248 72 5.4.6.7 Volumul arborilor pe picior ................................................................... 249 72

VI. ASPECTE FINALE .................................................................................. 251 74 6.1. CONCLUZII GENERALE ............................................................................. 251 74 6.2. CONTRIBUŢII PERSONALE ........................................................................ 256 79 6.3. RECOMANDĂRI PENTRU PRACTICĂ ....................................................... 257 80

SUMMARY …………………………………………………….....……… 259 82

BIBLIOGRAFIE ………………………………………………….........… 261 84

ABREVIERI .................................................................................................... 268

Page 7: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

7

I. INTRODUCERE

1.1. NECESITATEA ŞI OPORTUNITATEA CERCETĂRILOR

Importanţa pădurilor pentru planeta noastră şi pentru omenire este un fapt bine cunoscut, ele oferind suport material şi adăpost pentru satisfacerea nevoilor de trăi. În epoca modernă importanţa pădurilor a căpătat noi valenţe în condiţiile industrializării accelerate, fiind luate în calcul noi funcţii ale pădurii, care au rolul de a păstra condiţiile de viaţă nealterate şi pentru generaţiile viitoare.

Pentru o gospodărire durabilă a pădurilor este necesară cunoaşterea acestora atât sub aspect cantitativ, ca extindere geospaţială, cât şi sub raport calitativ, ca structură şi stare. Pădurea este un complex, a cărui cunoaştere sub aceste două aspecte s-a realizat de la începutul gospodăririi prin mijloace clasice, care presupun deplasări şi măsurători, adesea în condiţii de teren accidentat şi foarte greu accesibil.

Mijloacele de investigare a fondului forestier au evoluat astfel încât în sprijinul silvicultorilor s-au perfecţionat tehnici şi tehnologii moderne de teledetecţie de randament superior care permit investigarea şi preluarea de la distanţă a datelor privitoare la vegetaţia forestieră. Determinările terestre şi-au păstrat importanţa, cu toate că presupun eforturi mari, fiind de obicei mai sigure, însă şi acestea au beneficiat de avansul tehnologic sub raportul productivităţii şi chiar al preciziei. Un aport important în dezvoltarea acestor mijloace l-a reprezentat tehnologia informaţiei, concretizată prin aparatură şi softuri de preluare şi procesare a datelor din ce în ce mai specializate pentru domeniul forestier. Toate acestea au dus la automatizarea procedeelor de investigare a fondului forestier, în unele cazuri la sporirea preciziei şi în general la sporirea eficienţei economice.

Suma acestora este dată de geomatica forestieră, care reprezintă un complex de tehnici şi tehnologii moderne bazate pe tehnologia informaţiei care sunt fuzionate într-un ansamblu având drept obiectiv determinări cantitative şi calitative la nivelul suprafeţei terestre, ale acoperirii solului şi a caracteristicilor biometrice ale pădurii. Tehnologiile geomatice cuprind în principiu teledetecţia satelitară, fotogrametria digitală, măsurători geotopografice terestre cu aparatură modernă de mare randament, respectiv sisteme GPS, dispozitive laser şi staţii totale, precum şi programele software aferente care permit preluarea, fuzionarea şi prelucrarea integrată a datelor digitale rezultate în sisteme informatice geografice (GIS) sub forma unui aparat matematic care conţine algoritmi de preluare şi prelucrare a datelor.

Cercetările noastre abordează evaluarea potenţialului geomaticii ca alternativă de realizare şi completare a bazei de date cartografice existente, necesară lucrărilor de amenajare a pădurilor, dar şi altor activităţi silvice, respectiv amenajarea bazinelor torenţiale, instalaţii de transport, exploatări forestiere, vânătoare ş.a. Înregistrările aeriene şi satelitare permit prin măsurători specifice şi interpretarea lor obţinerea unor informaţii valoroase privind starea şi structura arboretelor dar şi deducerea unor elemente dendrometrice ale acestora şi/sau a arborilor individuali. Aceste tehnologii devin un instrument important pentru determinări propriu-zise, un auxiliar pentru silvicultori mai ales în cazul cartării unor suprafeţe întinse de pădure.

Ideea de bază o constituie stabilirea posibilităţilor de utilizare a tehnologiilor geomatice pentru completarea şi actualizarea informaţiei de pe planurile topografice

Page 8: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

8

clasice cu datele obţinute pe baza imaginilor digitale aeriene şi satelitare de foarte înaltă rezoluţie spaţială precum şi a măsurătorilor de teren efectuate cu echipament modern, reduse însă la minimum avînd în vedere cheltuielile ridicate. Reţinem că, deşi s-au înregistrat unele progrese, aceste lucrări sunt realizate în cea mai mare parte şi în prezent prin tehnologii clasice, care folosesc aparatură analogică (optico-mecanică) şi înregistrări pe suport de hârtie. Ele sunt inferioare ca productivitate şi adesea ca precizie, datele clasice fiind greu de prelucrat, vizualizat, verificat şi multiplicat. Ăn aceste condiţii o bază de date se utilizează anevoie şi nu se pretează la un mod de lucru automatizat, astfel că procesul tehnologic de obţinere a hărţilor trebuie practic reluat de fiecare dată.

1.2. SCOPUL ŞI OBIECTIVELE CERCETĂRILOR

Scopul lucrării vizează investigarea modalităţilor de integrare a geomaticii în gestionarea durabilă a resurselor forestiere. Cercetările abordează aşadar utilizarea geomaticii ca alternativă modernă, cu randament superior, pentru realizarea şi completarea bazei de date cartografice existente, necesară lucrărilor de amenajarea pădurilor, dar şi a altor activităţi silvice.

Obiectivele cercetărilor sunt orientate efectiv spre elaborarea unor metodologii care utilizează sisteme informatice şi date digitale geospaţiale pentru actualizarea, completarea şi stocarea informaţiei silvice existente pe planurile topografice clasice, necesare pentru lucrările de amenajarea pădurilor şi stabilirea celor mai potrivite tehnologii geomatice care pot fi utilizate. Se urmăreşte obţinerea datelor geospaţiale pe baza imaginilor digitale aeriene sau satelitare de foarte înaltă rezoluţie spaţială şi reducerea la minimum a măsurătorilor terestre. Alte obiective urmăresc propunerea unor metodologii aplicabile în domeniul măsurătorilor terestre pentru sectorul forestier care să fie realizate cu aparatură modernă şi să fie preluate direct în format digital gata de a fi integrate în mediul GIS.

Practic toate aceste dispozitive şi programe se înscriu în primul rând în acţiunea de realizare a bazei cartografice a fondului forestier prin scanarea planurilor şi fotogramelor aeriene clasice existente. Se au în vedere şi imagini noi preluate direct în format digital, măsurători pe teren cu achiziţionarea datelor direct în format digital şi prelucrarea integrată a lor, precum şi prezentarea rezultatelor în sisteme informatice geografice. În acest mod se asigură compatibilitatea datelor şi transferul lor, importul şi exportul în diferite formate digitale, prelucrarea şi vizualizarea lor simultană, editarea, publicarea şi tipărirea hărţilor rezultate. Cel mai important aspect îl constituie faptul că toate aceste informaţii sunt stocate sub forma unor baze de date digitale care permit operaţii ce nu erau posibile în cazul tehnologiilor cartografice clasice, respectiv verificări, interogări, actualizări, publicare pe Internet, accesare multiplă şi la distanţă, securizare, etc.

1.3. CONDIŢIILE DESFĂŞURĂRII LUCRĂRILOR

La o analiză sumară a situaţiei din ţările dezvoltate tehnologic este evidentă o rămânere în urmă înregistrată de ţara noastră în ceea ce priveşte sistemele de achiziţie a datelor geospaţiale, stocarea lor în format digital şi actualizarea celor istorice, precum şi de utilizarea lor în procesul de supraveghere şi decizie. Această diferenţă este dată atât de incoerenţa cadrului legislativ (legi, normative, regulamente şi standarde actualizate permanent), lipsa de continuitate instituţională, respectiv de existenţa, adaptarea, sau crearea unor structuri specializate cu sarcini precise şi finanţare sustenabilă, precum şi a

Page 9: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

9

unui sistem informaţional integrat unitar şi eficient, cu o infrastructura tehnologică şi informatică modernă şi menţinută permanent la zi.

Domeniile de interes în care aceste sisteme se integrează sunt de regulă cele privind datele climatice şi covorul vegetal, solul şi subsolul, acoperirea şi utilizarea terenului, precum şi populaţia umană şi infrastructura. Efectiv ele se referă la mediu, agricultură şi silvicultură, acoperind datele climatice, pedologice, geologice, orografice, hidrologice, riscuri de calamităţi, poluare, turism, localităţi, populaţie, transporturi şi construcţii, dar cuprind şi informaţii detaliate despre vegetaţia forestieră, datele de amenajarea pădurilor, monitoring şi inventar forestier şi agricol, cadastru forestier şi agricol, arii protejate, biodiversitate, ecologie, resurse genetice, ş.a.

Toate aceste informaţii sunt poziţionate geografic în cadrul unui sistem de referinţă spaţial, fiind conectate prin coordonate la suprafaţa reală a Pământului şi au un fundament geografic digital (o bază de date GIS) care cuprinde atât date vectoriale (straturi de date despre diversele tipuri de limite, curbe de nivel, modele digitale ale terenului, măsurători GPS sau cu staţii totale), cât şi date în format raster (hărţi şi planuri scanate, imagini digitale aeriene şi satelitare ortorectificate, date LIDAR). Mai mult, aceste date sunt integrate, interoperabile, permit interogări şi analize, dispun de un sistem de actualizare periodică sau ocazională, un sistem de acces şi validare ierarhizat şi de un înalt nivel de securitate fizică şi informatică.

În aceste condiţii, pentru a recupera rămânerea în urmă, respectiv atingerea rapidă şi eficientă a acestui nivel tehnologic, dar şi pentru a evita greşelile începutului parcurse de către aceste ţări, care au evoluat din mers, este necesară o standardizare a modului de preluare, procesare şi stocare a datelor. În acest sens la noi în ţară problema nu este atât de asigurare a platformei tehnologice necesare, cât de crearea unitară şi apoi corelarea bazelor de date, care în cea mai mare parte sunt inexistente sau incomplete. Riscul major al unei astfel de întreprinderi este dezvoltarea la întâmplare şi implementarea haotică a tehnologiilor geomatice, fără o proiectare adecvată. Acest lucru poate duce la disfuncţionalităţi, ineficienţă, suprapuneri, litigii, cheltuieli inutile şi mari costuri de remediere ulterioară. Pentru a evita un astfel de risc, este necesară realizarea unor norme şi metodologii care să permită o proiectare unitară şi detaliată a lucrărilor.

În acest spirit, în luna mai 2007 a intrat în vigoare Directiva 2007/2/CE privind stabilirea unei infrastructuri pentru informaţii spaţiale în Comunitatea Europeană (INSPIRE). Scopul Directivei este de a stabili norme generale destinate instituirii infrastructurii pentru informaţii spaţiale în sensul politicilor comunitare din domeniul mediului şi al politicilor sau activităţilor care ar putea avea un impact asupra mediului. INSPIRE a fost iniţiată din cauza lipsei de coordonare, lipsei standardelor, a datelor şi restricţiilor politice privind geo-informaţiile necesare implementării politicilor comunitare din domeniul mediului şi al politicilor sau activităţilor care ar putea avea un impact asupra mediului înconjurător.

INSPIRE trebuie să se bazeze pe Infrastructura Naţională de Informaţii Spaţiale (INIS) creată de către fiecare stat membru si care este compatibilă cu normele europene comune de aplicare. În data de 29 ianuarie 2010 a fost publicată în Monitorul Oficial Ordonanţa de Guvern nr. 66/2010 privind instituirea Infrastructurii Naţionale pentru Informaţii Spaţiale în România în vederea implementării Directivei INSPIRE.

Prin acest act normativ propus de Guvern se urmăreşte instituirea şi dezvoltarea unei structuri specifice în cadrul mai multor ministere. Aceste structuri vor fi sprijinite şi

Page 10: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

10

de alte organisme şi instituţii guvernamentale, neguvernamentale şi private, în funcţie de activităţile acestora privind inter-operabilitatea, folosirea şi ţinerea la zi a datelor şi serviciilor de date, obligaţiile legale privind accesul la date şi costurile aferente etc. Se urmăreşte de asemeni asigurarea fondurilor necesare instituirii şi dezvoltării INIS compatibilă cu structurile din statele membre ale UE şi în conformitate cu cerinţele Directivei.

Având în vedere toate acestea reiese cu claritate necesitatea dezvoltării şi pentru domeniul forestier românesc de noi metodologii digitale geomatice care să înlocuiască sau să completeze vechile metode, pentru a îndeplini aceste cerinţe ale Comunităţii Europene. Baza cartografică digitală, la scară mare, pentru fondul forestier este necesară tuturor activităţilor din sector, fiind foarte importantă atât pentru domeniile deja bine reglementate, cum sunt amenajarea pădurilor sau corectarea torenţilor dar şi pentru domenii vitale care sunt încă în dezvoltare, cum sunt cadastrul forestier şi inventarul forestier naţional. Ţinând cont de ritmul de evoluţie intens, cu realizări deosebite cu care este dificil să tinem pasul, încercăm, prin cercetările noastre să contribuim la stabilirea unor norme şi metodologii adecvate condiţiilor ţării noastre, cât mai eficiente din punct de vedere tehnic şi economic.

II. STADIUL ACTUAL AL CUNOŞTINŢELOR ŞI TENDINŢE DE EVOLUŢIE

2.1. ASPECTE TEORETICE

2.1.1. Bazele teoretice ale teledetecţiei .

Teledetecţia este ştiinţa şi tehnologia de obţinere a informaţiilor privind suprafaţa terestră, de la distanţă, fără a intra în contact cu aceasta, prin utilizarea radiaţiilor electromagnetice ca vehicul al informaţiei. Prin fenomenele de reflexie, difuzie (domeniul optic şi infraroşu apropiat şi mediu) şi emisie (infraroşu termal), radiaţia electromagnetică provenită de la Soare (senzori pasivi) sau de la o sursă artificială (senzori activi), este retrimisă de ţintă către captorii-senzorii montaţi pe platforme aeriene sau satelitare.

Din definiţia de mai sus rezultă că şi imaginile aeriene şi cele satelitare, indiferent de tip, constituie baza tehnologiilor moderne de teledetecţie, aşa cum este definită astăzi. O lungă perioadă de timp, teledetecţia a evoluat separat de fotogrametrie, deşi sunt înrudite, prima fiind în general axată pe probleme de recunoaştere a obiectelor şi fenomenelor, în general bazată pe semnalul spectral (dar nu numai), iar a doua de determinare cu acurateţe cât mai mare a poziţiei, mărimii şi formei obiectelor de pe suprafaţă terestră, având ca scop principal realizarea de planuri şi hărţi cartografice generale. Ulterior fotogrametria a fost încadrată în tehnologia complexă a teledetecţiei.

Simplificând, s-ar putea spune că într-o primă etapă a evoluţiei, teledetecţia avea ca scop realizarea de hărţi tematice la scări medii şi mari iar fotogrametria, realizarea de hărţi cartografice generale la scări mari şi foarte mari. În general teledetecţia foloseşte platforme satelitare iar fotogrametria platforme aeriene. Teledetecţia se baza pe captori senzori multispectrali (analogici la început, apoi digitali) iar fotogrametria pe captori-senzori pancromatici (în speţă camere aerofotogrametrice cu film fotosensibil) şi pe imagini stereoscopice.

Page 11: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

11

În cursul evoluţiei a apărut din ce în ce mai mult tendinţa de apropiere a posibilităţilor celor două tehnologii. Astfel, imaginile preluate din spaţiul aerian au devenit digitale şi multispectrale, prin folosirea unor senzori digitali specializaţi, iar metodele cele mai noi de preluare a imaginilor aeriene se bazează pe scanarea suprafeţei terestre. În acelaşi timp rezoluţia şi acurateţea geometrică a imaginilor de teledetecţie satelitare au crescut azi până la 0,5 m, apropiindu-se de cele aeriene, şi se realizează şi imagini satelitare stereoscopice, care permit exploatarea imaginilor atât din punctul de vedere metric cât şi spectral, extragerea de modelului digital al terenului, oferind, în plus, posibilitatea achiziţiei cu regularitate a imaginilor, la preţuri comparabile cu imaginile aeriene.

Toate aceste tendinţe, precum şi altele, cum este apariţia sistemelor de exploatare fotogrametrică digitală a imaginilor (fotogrametria digitală), au dus la o estompare a graniţelor dintre fotogrametrie şi teledetecţie. Imaginile sunt prelucrate şi exploatate, atât metric cât şi calitativ (spectral), cu sisteme computerizate, complexe, nu foarte scumpe, comparativ cu mijloacele clasice. Informaţiile sunt extrase direct în medii GIS, lanţul tehnologic, de la captarea imaginilor la hartă, fiind redus ca timp extrem de mult faţă de metodele fotogrametriei clasice. În plus, harta a devenit de fapt o bază de date geospaţiale care poate fi exploatată mult mai eficient decât clasica hartă pe suport tare.

Astfel, finalitatea teledetecţiei şi a fotogrametriei (digitale) nu mai este doar o simplă hartă, ci o bază de date geospaţiale, computerizată, ce poate fi finalizată, printre altele, şi sub formă de hartă digitală sau pe suport tare.

2.2. TEHNOLOGII GEOMATICE DE PRELUARE ŞI PROCESARE A DATELOR DIGITALE GEOSPAŢIALE

2.2.1. Colectarea datelor prin mijloace terestre

2.2.1.1. Generalităţi

În general obţinerea de date prin măsurători pe teren este consumatoare de timp şi dificilă, uneori imposibilă în condiţii meteo defavorabile. Măsurătorile cu aparatura clasică (optică) sunt greoaie, mai puţin precise, dificil de manevrat în condiţii de frig şi umezeală, uneori fără control în teren asupra corectitudinii datelor iar fazele ulterioare de birou deasemenea durează mult. Din acest motiv în ultimul timp este preferată aparatura modernă care se bazează pe măsurători GPS sau unde laser, mult mai productivă.

2.2.2. Tehnologii de teledetecţie şi tipuri de date disponibile

2.2.2.1. Tendinţe de dezvoltare

Sistemele software de fotogrametrie digitală se dezvoltă cu mare rapiditate adăugând facilităţi importante care permit pe de o parte mărirea substanţială a vitezei de lucru iar pe de altă parte ridicarea calităţii produselor. În cele ce urmează vor fi enumerate câteva din tendinţele de dezvoltare importante care vor schimba substanţial, în viitorul apropiat, viziunea asupra acestei tehnologii. O posibilitate extrem de importantă oferită de noua tehnologie este realizarea corecţiilor geometrice ale imaginii digitale obţinute prin scanarea fotografiilor clasice, cea

Page 12: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

12

ce va elimina scannerele fotogrametrice scumpe, făcând posibilă scanarea cu dispozitive nemetrice, mult mai ieftine. Datorită aceloraşi posibilităţi de corectare a imaginilor preluate cu camerele digitale vor putea fi utilizate camere nemetrice (M.Stoijic şi J. Sanon, 1998), mult mai ieftine, ceea ce implică ieftinirea procesului de aerofotografiere. Producătorii de software acordă o importanţa deosebită dezvoltării funcţiilor de extragere automată a elementelor (Automated Feature Extraction). Funcţia va permite ca la un simplu "clic" cu butonul mouse-ului un element bine definit, cum ar fi o clădire, o parcelă, un drum etc. să fie vectorizat automat de către software. În prezent se conturează direcţii de dezvoltare a fotogrametriei care cu puţini ani în urmă nu erau de imaginat producând practic o răsturnare a concepţiilor clasice. În cele ce urmează vom încerca să surprindem, foarte pe scurt, câteva dintre cele mai importante.

O tendinţă este, aşa cum s-a mai arătat, realizarea georeferenţierii imediate a imaginii digitale, prin determinarea coordonatelor centrului imaginii şi a poziţiei camerei în momentul capturii cu ajutorul dispozitivelor GPS şi IMU (sau INS - Inertial Navigation Systems). Deocamdată acurateţea unor astfel de determinări nu permite utilizarea decât într-un număr limitat de aplicaţii în care viteza de obţinere a produselor finale este mai importantă decât acurateţea determinărilor cantitative. O asemenea tendinţă va putea duce însă, în viitor, la eliminarea aerotriangulaţiei (şi chiar a reperajului terestru) ceea ce va face inutile puternicele soft-uri pentru aerotriangulaţie digitală la care s-a lucrat atât de mulţi ani şi s-au cheltuit fonduri importante de către producători (Azubuike Nwosu, 2000). În ceea ce priveşte distribuţia către utilizatori a imaginilor digitale, aeriene sau satelitare, INTERNET-ul a început să joace, deja, un rol deosebit de important.

Imaginile satelitului IKONOS sunt accesibile, alături de alte imagini aeriene, pe web-site-ul firmei distribuitoare, Space Imaging. Imaginile pot fi comandate prin indicarea coordonatelor sau prin definirea, pe harta digitală existentă pe site a zonei de interes pentru client.

Nu este de neglijat impactul pe care l-a avut lansarea aplicaţiilor Google specializate pe cartografie (GoogleMaps şi GoogleEarth) destinate publicului larg care oferă chiar şi imagini aeriene de înaltă rezoluţie, popularizare care prin simplitatea utilizării a făcut accesibile elemente care erau destinate până acum unei grupe restrânse de specialişti şi a dus la creşterea interesului pentru domeniu precum şi la o concurenţă binevenită cu firmele consacrate furnizoare de imagini aeriene şi satelitare.

Există de asemenea tendinţa ca imaginile să fie furnizate total prelucrate fotogrametric. Utilizatorii vor putea folosi imediat aceste imagini în sistemele GIS ca atare, pentru realizarea de fotoplanuri (ortofotoplanuri) şi fotohărţi (ortofotohărţi) şi/sau pentru a extrage elemente vectoriale (cu orice sistem desk-top GIS), eludând greoaiele şi costisitoarele procese fotogrametrice.

Apariţia mijloacelor de calcul automat puternice şi relativ ieftine din categoria PC şi a unor soft-uri relativ ieftine, care permit vizualizarea şi exploatarea imaginilor ortorectificate şi georeferenţiate ca atare sau ca strat în sistemele GIS măreşte şi va mări, în mod exploziv, numărul şi varietatea utilizatorilor.

De asemenea există tendinţa, susţinută de diverse tehnologii în dezvoltare, de a se realiza produsul fotogrametric digital în zbor, la aterizare fiind gata de livrare. Există deja sisteme aeropurtate complexe, dotate, pe lângă camere foto digitale, cu sisteme LIDAR

Page 13: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

13

pentru realizarea, simultan cu achiziţia imaginii aeriene, şi a modelului digital al terenului. Echipate cu GPS şi IMU de precizie, sistemul va realiza, în timp real, procesarea datelor, imaginile fiind ortorectificate şi georeferenţiate în zbor .

În momentul actual se pot folosi pentru preluarea imaginilor digitale aeriene aparate de zbor fără pilot. Aceste aparate vor fi din ce în ce mai utilizate datorită costurilor mult mai scăzute pe care le reclamă exploatarea lor.

În ceea ce priveşte exploatarea şi vizualizarea rezultatelor, pe lângă modurile clasice: hărţi, planuri, (orto)fotohărţi şi (orto)fotoplanuri există tendinţa de construire pe baza rezultatelor exploatării posibilităţilor fotogrametriei digitale a aşa numitei "realităţi virtuale". Acest mod permite vizualizarea realistică a peisajului, văzut din diverse poziţii ale unui "observator" virtual sau "zborul" pe deasupra peisajului la altitudinea şi pe traseul dorit, fixat în prealabil sau dirijat în timp real de la o "manşă" virtuală. Acest lucru este posibil prin exploatarea DEM peste care se drapează imaginea digitală şi/sau hărţi de diverse tipuri (generale sau tematice). Unele soft-uri (de exemplu VirtualGIS produs de ERDAS Inc.) permit oprirea şi interogarea unor obiecte care "oferă" informaţii (date atribut). Soft-urile de exploatare a realităţii virtuale bazate pe produsele fotogrametrice digitale sunt în plină dezvoltare atât pentru aplicaţii civile cât şi militare.

2.2.2.2. Înregistrări optice aeriene

În ţările dezvoltate economic este o practică curentă bine încetăţenită preluarea periodică de imagini aeriene, cu camere fotogrametice clasice (cu film) sau, în ultimul timp, cu camere fotogrametrice digitale aeropurtate.

Pentru ţara noastră cel mai recent program de achiziţie de imagini aeriene s-a făcut în perioada 2003-2006. Scopul acestuia era să ofere o bază cartografică digitală pentru Ministerul Agriculturii, Pădurilor şi Dezvoltării rurale ca mijloc de validare şi control în ideea acordării subvenţiilor europene pentru agricultură.

Aceste imagini au fost preluate şi prelucrate de un număr de 13 firme de profil, produsul finit fiind ortofotoplanuri georeferenţiate în culori naturale, decupate după un caroiaj kilometric de 2,5 x 2,5 km. Acestea au fost preluate pentru finisare şi organizare de CRUTA şi ele sunt de uz public, fiind accesibile contra cost la A.N.C.P.I.

Pentru a avea imagini în format digital fotogramele color (în culori naturale) au fost scanate de pe filmul original la înaltă rezoluţie cu un scaner cartografic.

Imaginile aeriene stereoscopice digitale au fost prelucrate şi ortorectificate obţinându-se aşa-numitele ortofotoplanuri.

Experienţa de până acum arată că rezoluţia lor (0,5 metri) este suficientă pentru lucrările de amenajarea pădurilor şi chiar cadastru forestier, în special la delimitarea terenurilor goale, a arboretelor de vârste diferite sau a coniferelor de foioase.

Dezavantajul este însă că pe ele nu sunt surprinse modificările survenite în ultimii ani şi în plus ele sunt în culori naturale, ceea ce face mai dificilă diferenţierea speciilor sau a densităţii. Pentru aceasta sunt mai potrivite imaginile multispectrale aeriene sau satelitare, în special cele care au benzi în spectrul infraroşu.

2.2.2.3. Înregistrări de teledetecţie satelitare

Avantajele majore ale imaginilor satelitare de înaltă rezoluţie, în comparaţie cu aerofotografia aeriană sunt următoarele:

Page 14: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

14

acoperirea întregii suprafeţe de teren necesare. Nu mai este necesară realizarea operaţiunilor de mozaicare a imaginilor de mici dimensiuni, operaţiunile de redresare şi de legare de coordonatele terestre (triangulaţie terestră şi aeriană) a fiecărei fotograme în parte, ca în cazul aerofotogramelor;

achiziţionarea rapidă de la furnizori, prin Internet. Nu mai este necesară planificarea şi proiectarea zborului de aerofotografiere.

faţa de aerofotografierea analogică mai prezintă avantajul formei digitale care permite preluarea directă cu mijloacele de prelucrare automată a imaginilor şi utilizarea mijloacelor fotogrametriei digitale pentru prelucrare şi exploatare.

Dezavantajele majore sunt: riscul acoperirii cu nori. Furnizorul garantează acoperire cu nori maximum 20% din

suprafaţa imaginii; rezoluţia geometrică este mai mică decât a imaginilor aeriene, în special a celor

analogice, care rămân în continuare net superioare din punctul de vedere al rezoluţiei (puterii de separare). Pentru scări mai mari de 1:5.000 imaginile aeriene, în special cele analogice, sunt încă de neînlocuit.

Pentru anumite scopuri şi scări (mai mici de 1:5.000), avantajele imaginilor satelitare de înaltă rezoluţie pot prevala asupra dezavantajelor.

În prezent există mai multe programe de preluare a imaginilor satelitare, în general utilizabile în scopul observării terestre (teledetecţie). Unele programe furnizează date utile şi în scopul exploatării fotogrametrice digitale Programul SPOT (Systeme Probatoire d'Observation de la Terre)

În anul 2002 (4 mai) a fost lansat satelitul SPOT 5 echipat cu mai mulţi senzori, cel de foarte înaltă rezoluţie, numit HRG, are caracteristicile prezentate în tabelul 2.3. În modul pancromatic există doi sensori, a căror imagini pot fi combinate pentru obţinerea unei rezoluţii interpolate de 2,5 m.

În afară de această rezoluţie geometrică foarte bună pentru un sistem comercial, sateliţii SPOT mai au posibilitatea preluării stereoscopice a imaginilor terestre, cu ajutorul unor oglinzi care permit ca imaginile să fie înregistrate nu numai nadiral dar şi lateral (off-nadir) până la 27° faţă de nadir ( 950 km lateral faţă de proiecţia orbitei pe suprafaţa terestră). Această facilitate permite realizarea modelului digital al terenului (şi implicit a hipsometriei) pe baza imaginilor stereoscopice digitale, prin utilizarea tehnicilor fotogrametriei digitale. De asemenea, utilizarea acestor oglinzi permite, la nevoie, preluarea unor imagini la o perioadă mai scurtă de timp asupra aceleiaşi zone terestre (la minimum 3 zile), decât perioada de revenire a satelitului. Cele două scannere HRV preiau imaginile a două fâşii adiacente (60 km fiecare), în lăţime totală de 117 km, cu o suprapunere de 3 km. O scenă comercială (un cadru) are 60 x 60 km. Parametrii orbitali sunt: orbită quasipolară, heliosincronă, înclinarea 98,7°, altitudine 832 km. Traversează ecuatorul la ora 10:30 (ora locală). Revine asupra aceleiaşi zone la 26 zile.

Produsele digitale şi hard-copy sunt livrate de compania privată SPOT Image din Toulouse, Franţa, care are exclusivitatea. Livrarea se face pe toate tipurile de suport compatibil cu computerul. Preţul unei scene SPOT multispectrale sau pancromatice este de aproape 2000 dolari SUA (deci o scenă cu ambele moduri costă aproximativ 4000 dolari SUA).

Page 15: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

15

În prezent există sateliţi creaţi de grupul SPOT care au rezoluţii mai mari, unul dintre ei fiind FORMOSAT-2, lansat de către NSPO (National Space Programme Office), agenţia spaţială taiwaneză în 20 mai 2004, pe o orbită helio-sincronă la o altitudine de 891 Km. Orbita specifică a satelitului FORMOSAT-2 face posibil să achiziţioneze orice imagine din zona lui de acoperire în fiecare zi (orbită geo-sincronă) în aceleaşi condiţii de iluminare şi din acelaşi unghi (este deasemeni o orbita helio-sincronă, adică o orbită polară, astfel că satelitul travesează zilnic de la Polul Nord la Polul Sud aceeaşi zonă la aceeaşi oră iar Terra se roteşte dedesupt) ceea ce le face uşor de comparat.

Satelitul efectuează exact 14 revoluţii circumterestre zilnic şi orbita este foarte favorabilă pentru preluarea imaginilor de pe teritoriul României.

2.2.3. Sisteme software moderne de procesare a datelor geospaţiale

În acest domeniu se constată rapida aplicare în practică a noutăţilor apărute, adesea chiar situaţia din practică presând asupra cercetătorilor să găsească noi instrumente şi metode mai simple, mai economice şi care să îmbogăţească calitatea şi interoperabilitatea datelor preluate.

Se observă tendinţa de automatizare a operaţiunilor de extragere a limitelor arboretelor şi ecosistemelor, generare DTM şi DSM pe seama imaginilor digitale sau a datelor LIDAR, de utilizare a softurilor care recunosc obiecte pentru identificarea automată a arborilor.

Se urmăreşte utilizarea simultană a mai multor surse de date, adică coroborârea imaginilor digitale, datelor LIDAR şi măsurătorilor de teren, astfel încât să existe o comparabilitate şi o validare reciprocă a datelor pentru obţinerea unor date finale de calitate superioară.

Pentru accesul şi actualizarea lor este din ce în ce mai mult utilizat Internetul şi dispozitivele mobile de verificare şi măsurare, care fac posibilă actualizarea datelor fără necesitatea deplasării la birou.

Există preocuparea de creare şi întreţinere a unor baze de date complexe sau de integrare a unor baze de date deja create şi care să acopere mai multe domenii mai mult sau mai puţin înrudite, adesea nu doar la nivel naţional ci şi la nivel regional, european sau mondial.

Pentru aceasta, s-a trecut treptat de la aplicaţiile de GIS şi teledetecţie de tip „desktop”, adică aplicaţii cu baze de date prelucrate pe computere personale, la aplicaţii şi baze de date tip „enterprise”, care au un nivel mai înalt de integrare şi un nivel mai înalt de securizare a datelor cu posibilităţi de acces, actualizare şi validare ierahizate şi simultane.

Datele sunt stocate în sisteme informatice complexe, iar serverele şi întreţinerea bazelor de date sunt adesea făcute în colaborare cu companii specializate sau complet externalizate datorită nivelului înalt de calificare cerut, care cere echipe interdisciplinare de informaticieni, specialişti GIS şi din domeniile urmărite.

Page 16: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

III. BAZA MATERIALĂ A CERCETĂRILOR

3.1. PREZENTAREA GENERALĂ A ZONEI TEST

3.1.1 Localizare geografică

Pentru cercetările noastre am ales ca zonă test Ocolul Silvic Experimental Mihăeşti, aflat în administrarea ICAS Bucureşti, amplasat în partea centrală a judeţului Argeş, cu sediul în comuna Mihăeşti (fig. 3.1).

Motivaţia alegerii este justificată de faptul că pentru O.S.E. Mihăeşti există deja o bază de date GIS, cu o bază cartografică clasică şi digitală pusă la punct, este uşor accesibilă, condiţiile geografice şi ecologice sunt variate, iar ocolul se află în administrarea ICAS, deci cu tradiţie în domeniul cercetării.

Fig. 3.1 O.S.E. Mihăeşti – amplasare geografică

O.S.E. Mihăeşti – geographic location

Din punct de vedere administrativ, suprafaţa studiată este amplasată pe teritoriul judeţului Argeş. Geografic, cea mai mare parte a ocolului este situată în Podisul Getic şi o mică parte, cea nordică, în Subcarpaţii Getici. Altitudinea minimă este de 320 m (u.a.248H), iar cea maximă este de 780 m (u.a.53B), ambele unităţi amenajistice aflându-se în S.E. I Râul Târgului. Accesul principal se realizează prin Drumul Naţional 73 Piteşti-Braşov şi prin calea ferată Piteşti-Câmpulung care străbat suprafaţa ocolului de la sud la nord. Pădurile de stat din cadrul O.S.E. Mihăeşti au o suprafaţă de 13248,9 hectare, pe lângă acestea fiind şi 1176,1 hectare de păduri particulare. Ele sunt păduri tipice zonei de deal, fiind plasate în etajul de vegetaţie deluros de gorunete, făgete şi goruneto-făgete (FD3) în proporţie de 99 %. Compoziţia pe specii este 49FA 24GO 8CA 3SC 2MO 2ANN 1PLT 8DT 2DM.

16

Page 17: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

17

Suprafaţa fondului forestier administrată de Ocolul Silvic Mihăeşti este împărţită în două suprafeţe experimentale: S.E. I Râul Târgului cu 10 serii de gospodărire şi S.E. II Argeşel cu 3 unităţi de producţie.

3.1.2. Cadrul fizico-geografic

Geomorfologic, Ocolul Silvic Mihăeşti este situat în zona Subcarpatică meridională a bazinului Râului Târgului. Terenul aparţinând unităţii geomorfologice a Piemontului Getic, este parcurs de la nord la sud de cursurile râurilor: Târgului şi Argeşel, care împreună cu afluenţii lor au determinat fragmentarea puternică a versanţilor. Expoziţia generală este cea sudică, însă din cauza reţelei hidrologice bogate expoziţiile versanţilor sunt diverse.

Din punct de vedere geologic, substratul litologic al Ocolului Silvic Mihăeşti este constituit din “Strate de Cândeşti”, care sunt reprezentate de straturi grezoase de prundiş, nisip şi argilă depuse în depresiunea Getică la sfârşitul Pliocenului. Substratul litologic existent, slab cimentat, este uşor expus proceselor de eroziune şi alunecări.

Pentru a caracteriza din punct de vedere climatologic zona O.S. Mihăeşti s-au folosit date provenite de la staţiile meteorologice: Câmpulung (valabile pentru nordul teritoriului) şi Piteşti (valabile pentru sudul teritoriului).

Temperatura medie anuală este cuprinsă între 8,1oC la Câmpulung şi 9,8oC la Piteşti. Temperatura minimă absolută s-a înregistrat la Cîmpulung, -29,7oC, iar maxima absolută la Piteşti, 39,2oC.

Media precipitaţiilor anuale este de 760 mm, iar pe anotimpuri situaţia se prezintă astfel: iarna – 100 mm, primavara 205 mm, vara – 230 mm, toamna – 145 mm. Maximum de precipitaţii se înregistrează în luna iunie iar minimum în luna februarie.

Aşadar, din punct de vedere al regimului termic şi pluviometric, zona este favorabilă dezvoltării, fagului şi gorunului, însă, secetele prelungite din perioada 1986-1995 au dus la apariţia uscării în arboretele de gorun, mai ales în staţiunile cu expoziţii însorite şi soluri luvice.

În ceea ce priveşte hidrologia, principalele cursuri de apă sunt Râul Târgului şi afluentul său, Argeşelul. Afluenţii principali ai acestora sunt pâraiele: Bughea, Opreşti, Limpedea, Graghici, Piteşti, afluenţi direcţi ai Râului Târgului şi Huluba, Mâzgana, Bârseşti şi Conteşti, afluenţi ai Argeşului.

Tipurile de sol fac parte, în principal, din clasele argiluvisoluri şi cambisoluri. În principiu, argilovisolurile se găsesc pe versanţi cu expoziţii însorite şi înclinări uşoare, pe platouri, ele evoluând sub gorunete şi amestecuri cu gorun. Poziţia pe versant a argilovisolurilor este, în general, superioară. Cambisolurile se găsesc pe versanţii inferiori, cu expoziţii umbrite şi semiumbrite şi înclinări diverse, evoluând, în principal, sub făgete. Solurile aluviale se găsesc în luncile râurilor şi pâraielor existente în cadrul ocolului.

În cadrul Ocolului Silvic Experimental Mihăeşti, au fost identificate 14 tipuri de staţiuni, situate în majoritate (peste 99%) în etajul “Deluros de gorunete, făgete şi goruneto-fagete (FD3)”.

Corespunzător condiţiilor staţionale, pe teritoriul ocolului silvic s-au identificat 24 tipuri de pădure, cele mai răspândite fiind:

- 433.1. – făget amestecat din regiunea de dealuri (m) – 29%;

Page 18: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

18

- 422.1. – făget de deal cu flora de mull (s) – 15 %; - 513.1. – gorunet de coastă, cu graminee şi Luzula luzuloides (m) – 10%. O parte din tipurile de pădure ocupă suprafeţe relativ reduse, existenţa lor fiind

determinată de microrelief. Cele mai des întâlnite formaţii forestiere sunt făgetele amestecate, reprezentate, în pricipal, de “Făgetele amestecate din regiunea de dealuri”, acest tip de pădure prezentând o mare asemănare cu şleaurile de deal, din care, însă, lipsesc aproape cu desăvârşire cvercineele. Arboretele respective sunt compuse, în primul rand din fag (totdeauna prezent), carpen şi tei, la care se adaugă: frasinul, ulmul, cireşul, paltinul şi

3.2 DATE GEOSPAŢIALE UTILIZATE

3.2.1 Planuri şi hărţi topografice

Reprezentările cartografice utilizate care au stat la baza întocmirii hărţilor amenajistice ale O.S.E. Mihăeşti sunt planuri topografice de bază clasice, respectiv trapeze decupate după scheletul Gauss, tip foi volante la scara 1:10000, editate de I.G F.C.O.T. după aerofotografieri din 1967, 1968 şi 1970.

Aceste planuri au fost descifrate şi echipate de-a lungul timpului cu limitele de interes silvic de către inginerii silvici amenajişti cu ocazia campaniilor de amenajare a pădurilor, utilizând detaliile existente (culmi, văi, liziere ş.a) şi ridicările în plan efectuate pe teren. Astfel întreg O.S.E Mihăeşti este acoperit cu planuri de bază la scara 1:10000, nefiind disponibile planuri de bază echipate cu limite amenajistice la scara 1:5000.

Aceste planuri au fost scanate şi georeferenţiate în vederea creării bazei de date GIS pentru O.S.E. Mihăeşti cu ocazia reamanajării din anul 2004. Pentru extragerea curbelor de nivel s-au folosit planuri cu aceleaşi trapeze neechipate.

Planurile topografice sunt foarte vechi (sau bazate pe fotograme foarte vechi), nu au mai fost de multă vreme reactualizate şi din aceste motive, în foarte multe cazuri, nu mai corespund cu realitatea din teren.

Pentru crearea hărţilor generale şi extragerea datelor cu privire la drumuri, localităţi şi alte detalii care nu sunt strict silvice s-au utilizat planuri topografice la scări mai mici, adică la scara 1: 50 000.

3.2.2 Imagini aeriene şi ortofotoplanuri

Pentru ţara noastră cel mai recent program de achiziţie de imagini aeriene s-a făcut în perioada 2003-2006. Pentru a avea date stereoscopice în zona de studiu, au fost procurate 76 de fotograme color, în culori naturale, în format digital, scanate la înaltă rezoluţie de pe filmul original cu un scaner cartografic. Centrele fotogramelor pentru zona O.S.E. Mihăeşti şi nomenclatura lor sunt redate în schema de dispunere a centroizilor.

Pentru zona O.S.E. Mihăeşti au fost procurate de la A.N.C.P.I. şi 94 de imagini digitale ortorectificate, în culori naturale, aşa-numitele ortofotoplanuri, decupate după un caroiaj kilometric de 2,5 x 2,5 km .

Experienţa de până acum arată că rezoluţia lor (0,5 metri) este suficientă pentru lucrările de amenajarea pădurilor şi chiar cadastru forestier, în special la delimitarea terenurilor goale, a arboretelor de vârste diferite sau chiar a coniferelor de foioase.

Page 19: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

19

Dezavantajul este însă că, deoarece campaniile de zbor pentru colectarea de noi imagini se fac la intervale de câţiva ani, unele modificări survenite în timp nu sunt surprinse şi în plus ele sunt în culori naturale, ceea ce face mai dificilă diferenţierea speciilor sau a densităţii. Pentru aceasta sunt mai potrivite imaginile multispectrale, aeriene sau satelitare, în special cele care au benzi în infraroşu apropiat.

3.2.3 Imagini satelitare

Pentru OSE Mihăeşti a fost utilizat un sigur cadru FORMOSAT 2 de 24x24 km, nivel de preprocesare 1A (respectiv două imagini una pancromatică şi una multispectrală în sistem de coordonate UTM. S-a urmărit acoperirea în special a teritoriului UP XII Hârtieşti, parametrii tehnici ai imaginii multispectrale FORMOSAT2 fiind cunoscuţi.

A fost utilizată şi o imagine SPOT 5 obţinută gratuit în cadrul unui program de acoperire la nivel naţional cu imagini multispectrale de înaltă rezoluţie coordonat de Ministerul Mediului şi Pădurilor. Ea este livrată sub forma a două imagini separate: o imagine multispectrală compusă din 4 benzi (verde, roşu, infraroşu apropiat şi infraroşu mediu) şi o imagine pancromatică. Imaginile sunt în format GeoTIFF şi sunt în sistemul de coordonate Universal Transverse Mercator (UTM). Data de achiziţie a imaginilor este 17.09.2007 deci anterior declanşării procesului de devitalizare a frunzelor de foioase.

3.2.4 Modele digitale ale terenului (DTM) şi suprafeţei (DSM)

Pentru ortorectificarea imaginilor şi analiza GIS am folosit trei modele digitale de elevaţie diferite: modelul SRTM (Space Shutle Radar Topographic Mission) cu rezoluţia de 120 metri, realizat în urma unei misiuni a navetei spaţiale, prin interferometrie RADAR (disponibil pe Internet), un model al suprafeţei cu rezoluţie de 30 metri obţinut din imagini satelitare stereoscopice SPOT5 (rezultat dintr-un proiect al Ministerului Mediului şi Pădurilor care viza acoperirea naţională cu imagini satelitare) şi un model digital al terenului, obţinut din curbele de nivel scanate şi vectorizate de pe planurile topografice clasice la scara 1:5000 sau 1:10000.

3.2.5 Planul parcelar amenajistic vectorial

Pentru O.S.E. Mihăeşti ultima reamenajare a fost executată în sistem GIS conform standardului NRP, astfel că au fost disponibile datele şi hărţile de amenajare în format digital.

3.2.6 Date descriptive amenajistice

Au fost utilizate datele descriptive pentru unităţile amenajistice din descrierea parcelară a amenajamentului silvic O.S.E Mihăeşti, existente în format digital, ele fiind importate din datele generate de programul AS .

Aceste date sunt codificate conform normativelor de amenajarea pădurilor, fiecare unitate amenajistică dobândind un cod de identificare unic la nivel naţional. O parte a acestor date se referă la descrierea parcelară în ansablu, adică date care privesc grupa şi categoria funcţională, folosinţa, suprafaţa unităţii amenajistice, accesibilitatea, descrierea condiţiilor staţionale (altitudinea, expoziţia, înclinarea şi configuraţia terenului, tipul de sol, tipul de staţiune şi de pădure), seminţişul, subarboretul, vârsta arboretului,

Page 20: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

20

consistenţa, clasa de producţie, regimul, exploatabilitatea, compoziţia ţel, lucrările executate şi cele propuse. O altă parte se referă la descrierea elementelor de arboret din punctul de vedere al speciei, vârstei, proporţiei, diametrul mediu, înalţimea medie, clasa de producţie, elagajul, vitalitatea, volumul, creşterea curentă, şi provenienţa.

3.3 MIJLOACE TEHNICE UTILIZATE

3.3.1 Sisteme hardware şi software

Pentru stocarea datelor şi editarea bazei de date a fost utilizat un server de date performant şi o reţea de computere de clasa superioară (procesoare ultrarapide, memorie extinsă, placa video cu capabilităţi grafice deosebite şi ecrane LCD de mari dimensiuni).

Softurile utilizate pentru prelucrarea datelor GIS au fost ESRI ArcGIS 9.x (ArcView şi ArcInfo). Pentru prelucrarea imaginilor satelitare a fost utilizat softul ERDAS IMAGINE 9.x iar pentru prelucrari fotogrametrice a imaginilor aeriene şi georeferenţierea celor satelitare a fost utilizat Leica Photogrammetry Suite (LPS) cu modulul LPS Core. Modulele LPS Stereo şi Stereo Analyst au fost utilizate pentru generarea modelului 3D care permit vizualizarea, interpretarea şi măsurarea pe imaginile stereoscopice 3D. Pentru clasificari si extrageri de obiecte vectoriale de pe imagini satelitare s-a utilizat softul Definiens Developer 7.x (versiunile mai vechi fiind cunoscute ca eCognition).

3.3.2 Aparatura fotogrametrică

Prelucrarea şi exploatarea imaginilor aeriene stereoscopice necesită echipamente şi softuri costisitoare înalt specializate şi personal de înaltă calificare. Necesită reperaj fotogrametric extensiv la sol iar la birou muncă migăloasă, consumatoare de timp. Totuşi echipamentele moderne sunt mult mai uşor de exploatat şi mai productive decât cele clasice. S-a utilizat echipament specific de vizualizare 3D pentru fotogrametrie digitală, adică ecrane cu lumină polarizată Planar, staţie grafică performantă, mouse fotogrametric, soft specializat LPS Core.

Această tehnologie oferă cea mai bună rezoluţie spaţială şi precizie şi permite obţinerea modelului stereoscopic al zonei de interes, ceea ce permite realizarea modelului digital al terenului (DTM), vizualizarea tridimensională, precum şi măsurători stereofotogrametrice a dimensiunilor arborilor sau a limitelor forestiere. Aceste avantaje le recomandă pentru măsurători biometrice ale arborilor şi arboretelor, inventar forestier, cadastru forestier, crearea bazei cartografice la scară mare pentru domeniul forestier, obţinerea de modele digitale ale terenului de precizie ridicată.

3.3.3 Aparatură geo-topografică

3.3.3.1 Echipamente GPS

Măsurătorile şi navigarea pe teren s-au efectuat cu receptoare GPS Trimble (Juno, GeoXH, Geo XM şi Pro XH dotat cu o antenă externă Zephyr dublă frecvenţă L1/L2 pentru o precizie sporită). Pentru operare şi stocarea măsurătorilor şi a hărţilor de fundal s-au utilizat computere de teren tip palmtop Trimle Recon pe care a fost instalat programul specific Trimble pentru măsurători de teren, Terrasync Professional .

Page 21: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

21

Descărcarea datelor, manipularea lor, exportul în format shape către mediu GIS s-a făcut la birou cu softul Trimble GPS Pathfinder Office şi apoi transformate în sistemul de coordonate Stereografic 1970. S-au utilizat date de corecţie diferenţială oferite online de la staţiile permanente cele mai apropiate.

3.3.3.2 Instrumente FieldMap

Pentru culegerea datelor biometrice în pieţele de probă am utilizat FieldMap, un instrument profesional integrat, destinat colectării computerizate a datelor din teren, compus din echipament hardware şi software dedicat.

Componenta hardware a Field-Map este compusă din computer de teren, lunetă laser cu inclinometru şi busolă electronică cu autocalare, toate montate pe un monopod comun la care se pot conecta un GPS şi o clupă electronică. Aceste componente sunt uşoare, rezistente la şoc şi apă şi au o durată mare de funcţionare a bateriilor.

Field Map este livrat împreună cu două module soft, Field-Map Project Manager – folosit la structurarea bazei de date şi la planificarea proiectului şi Field-Map Data Collector folosit la colectarea datelor din teren.

Avantajul cel mai important îl reprezintă faptul că în urma măsurătorilor de teren se obţin date geospaţiale gata de utilizat, fără prelucrări ulterioare. Softul asigură şi exportul datelor către diverse formate utilizate pentru bazele de date geospaţiale.

IV. CERCETĂRI PRELIMINARE

4.1 INTRODUCERE

În realizarea propriu-zisă a cercetărilor a fost necesară parcurgerea unor etape preliminare înaintea desfăşurării cercetărilor propriu-zise , care în sine constituie noi metodologii legate de tehnologiile geomatice care utilizează date digitale în domeniul forestier. Astfel vor fi prezentate metodologii de realizare a reperajului fotogrametric (proiectarea şi măsurare a reperajului fotogrametric, utilizarea dispozitivelor GPS în zone acoperite de vegetaţie forestieră, corecţii diferenţiale, calculul coordonatelor, transfer şi export de date) precum şi metodologii de procesare a imaginilor aeriene şi satelitare prin metode fotogrametrice digitale, realizarea modelului tridimensional (în cazul imaginilor aeriene), obţinerea imaginilor ortorectificate şi a modelelor digitale ale terenului. 4.2 REALIZAREA REPERAJULUI FOTOGRAMETRIC

4.2.1 Puncte din reţeaua geodezică disponibile pentru zona test

Pentru zona OSE Mihăeşti au fost achiziţionate de la ANCPI* trei puncte din reţeaua geodezică naţională, folosite ca puncte de control la sol (GCP - Ground Control Points) în procesul de obţinere a ortofotoplanurilor oficiale, din care doar unul cu descriere, celelalte două având doar coordonatele. Acestea sunt puncte determinate cu mare precizie, uşor de identificat şi punctat pe imagini, utilizate la verificarea determinărilor.

* ANCPI – Agenţia Naţională de Cadastru si Publicitate Imobiliară

Page 22: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

22

4.2.2. Proiectarea şi marcarea reperelor fotogrametrice

Planificarea reperajului a necesitat prelucrări anterioare la birou. Au fost identificate zonele de suprapunere între fotogramele aeriene şi alese amplasamente pentru măsurători astfel încât punctele de control la sol să intre în cât mai multe imagini.

Imaginile din mai multe benzi de zbor din zona OSE Mihăeşti au fost georeferenţiate grosier în ArcGIS pentru a putea avea o vedere asupra zonelor comune în vederea culegerii de noi puncte de control la teren. Au fost folosite pentru georeferenţiere planuri topografice şi ortofotoplanurile georeferenţiate .

Conturul acestor imagini a fost ulterior vectorizat pentru o mai uşoară vizualizare şi pentru a se mări viteza de lucru, imaginile fiind fişiere de mari dimensiuni.

4.2.3 Identificarea pe teren a reperelor fotogrametrice

Este ideal ca anterior zborului să fie construit reperaj fotogrametric la sol în spaţii deschise, vizibile din aer şi uşor de poziţionat pe teren. Deoarece în general se urmăreşte reducerea costurilor mari inerente deplasărilor pe teren, în ultimii ani se efectuează întâi zborul şi apoi se determină repere vizibile pe imaginile obţinute, care sunt apoi folosite ca repere fotogrametrice.

Specificul multor arii acoperite cu vegetaţie forestieră este lipsa zonelor deschise şi a punctelor de reper, care se alătură de obicei unui relief frământat, ceea ce face foarte dificilă amplasarea reperelor fotogrametrice. Pentru uşurarea lucrărilor de teren în această etapă se urmăreşte amplasarea reperelor fotogrametrice în zone cât mai accesibile, preferabil cu acces auto . Pentru aceasta trebuie ca punctele de reperaj să fie acoperite de suprapunerea a cel puţin două fotograme aeriene, deci la procurarea lor este bine să se ţină seama ca benzile de fotograme utilizate să acopere aceste zone accesibile.

În cazul nostru, punctele de control la teren au fost alese în zonele de suprapunere ale fotogramelor astfel încât să fie vizibile pe cât mai multe imagini. Au fost alese puncte de mici dimensiuni uşor de identificat pe imagini şi suficient de deschise pentru recepţia sateliţilor GPS, cum ar fi colţuri de gard, stâlpi electrici, platforme, colţuri de clădiri sau tufe şi arbori izolaţi.

Pentru orientare şi navigare în zona de interes au fost exportate imaginile având ca fundal planurile topografice la scara 1:25000. De asemenea au fost exportate în ArcGIS imaginile de detaliu georeferenţiate ale zonelor respective (de pe ortofotoplanuri), care au fost apoi transferate în dataloger-ul (computerul de teren) GPS-ului pentru o mai uşoară identificare. Pentru navigare s-au preferat receptoare GPS uşor de ţinut în mână şi care recepţionează semnal GPS cu precizie de câţiva metri în aproape orice condiţii, de tip Trimble Juno, precum şi GeoXH şi Geo XM.

Navigarea pe teren cu ajutorul dispozitivelor GPS către punctele de reperaj alese se desfăşoară în două etape.

• În prima fază se navighează cu ajutorul GPS deplasându-ne (eventual cu mijloace auto) pe drumurile din zona de interes către punctul ales, vizualizând pe ecranul computerului de teren, la o scară convenabilă, imaginile georeferenţiate cu planuri topografice la scară mai mică pe care apar simbolizate localităţi, drumuri, clădiri şi limite forestiere .

• Odată ajunşi în proximitatea punctului de reperaj sau zonei de interes vizate se vizualizează imaginile de detaliu la scară mare ale zonelor care cuprind punctele

Page 23: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

respective pe ecranul GPS-ului şi permit identificarea exactă a punctelor de reperaj care vor fi staţionate.

4.2.4. Măsurători GPS pentru poziţionarea spaţială a reperelor fotogrametrice

Măsurătorile s-au efectuat cu aparate GPS Trimble Pro XH dotate cu o antenă externă Zephyr pentru a asigura o precizie ridicată, acest tip de GPS funcţionând în dublă frecvenţă L1/L2. Pentru operare, stocarea măsurătorilor şi a hărţilor de fundal s-a utilizat computere de teren de tip palmtop Trimble Recon pe care era instalat programul specific Trimble Terrasync Professional pentru măsurători de teren. Datele s-au preluat în sistemul coordonate geografice pe elipsoidul WGS 1984.

Pentru o mai bună precizie, în paralel cu măsurarea efectivă s-a decis să se culeagă simultan fişiere de bază pentru măsurători diferenţiale. Deasemenea pentru corecţii diferenţiale şi comparare s-a decis să se utilizeze date de la staţiile permanente cele mai apropiate care oferă fişiere pentru corecţii online.

Din motive de simplificare a muncii ulterioare, în prima etapă a fost determinat un nou punct de referinţă (bază), în apropiere de locul de campare, în vederea staţionării lui simultan cu măsurătorile din teren pentru corecţii diferenţiale ulterioare. În acest scop, a fost staţionat ca punct de bază punctul de control de coordonate cunoscute achiziţionat de la ANCPI, iar apoi s-au efectuat corecţiile diferenţiale ale punctului de referinţă nou determinat. Măsurarea punctelor reperaj fotogrametric pe teren a fost dublată de fotografierea lor pentru o mai uşoară identificare (fig. 4.9).

a) b)

Fig. 4.9 – Identificarea unui reper fotogrametric ridicat cu GPS a) pe imaginea aeriană b) la sol Identifying photogrammetric markers a) on aerial image b) on the ground

Punctele de reperaj fotogrametric au fost staţionale îndelungat, de obicei peste 60

de minute pentru o precizie sporită. Tot pentru precizie mărită, în vederea corecţiei diferenţiale ulterioare datele au fost culese pe dubla frecvenţă L1/L2, astfel ele pot fi corectate atât în modul cod cât şi în modul diferenţă de fază.

Unul dintre punctele de control la sol achiziţionate (punctul din reţeaua geodezică cu decriere – respective un stâlp de electricitate) a fost deasemenea staţionat pentru verificare, pentru a verifica dacă după prelucrare se vor obţine aceleaşi coordonate cu cele cunoscute într-o marjă de precizie satisfăcătoare. Diferenta obţinută a fost de circa 35 de centimetri, probabil din cauza staţionării altui colţ al stâlpului, în fişa punctului geodezic

23

Page 24: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

24

nefiind specificat care colţ a fost staţionat, dar este satifăcătoare în condiţiile în care mărimea pixelului pentru imaginile achiziţionate este de 37 de centimetri.

4.2.5 Procesarea datelor

Descărcarea datelor, manipularea lor, corecţiile diferenţiale, şi apoi exportul în format shape către mediul GIS s-au efectuat la birou cu softul Trimble GPS Pathfinder Office. Corecţiile diferenţiale necesare poziţionării reperilor au fost efectuate atât în raport cu punctual de referinţă determinat anterior cât şi în funcţie de staţia permanentă Bucureşti.

Din analiza datelor obţinute se constată că, în general , ambele tipuri de corecţii diferenţiale au oferit rezultate bune dar indicatorii de precizie ai poziţionării sunt superiori în cazul folosirii fişierelor de corecţie staţiei GPS permanente Bucureşti, PDOP şi HDOP fiind mai mici, ceea ce indică o poziţionare mai sigură.

Poziţionarea folosind corecţiile diferenţiale cu ajutorul unei staţii permanente sunt în acelaşi timp mai comode, au precizie mai mare şi nu este necesară blocarea unui receptor pentru staţionarea punctelor de bază; procedeul necesită însă acces la Internet iar fişierele de corecţie diferenţială apar online după câteva zile. De asemenea, acestea oferă rezultate bune doar până la circa 100 de kilometri de la punctul de bază. Acestea sunt acum din ce în ce mai la îndemână pe măsura multiplicării acestor staţii permanente care oferă acoperire pe zone tot mai mari (sistemul ROMPOS). Deja există şi posibilitatea de a avea semnal diferenţial simultan direct pe teren fie cu ajutorul unor staţii la sol, fie cu sistemul de sateliţi geostaţionari EGNOS care oferă semnal diferenţial pentru zona Europei, în cadrul sistemului GNSS european Galileo.

În cazul în care nu există acces la Internet sau măsurătorile se desfăşoară la o distanţă prea mare de o staţie permanentă sau este necesar să avem datele corectate în aceeaşi zi, este satisfăcătoare ca precizie şi varianta colectării de fişiere de corecţie cu o staţie de bază locală. Aceasta presupune însă blocarea unui receptor pentru staţionarea punctelor alese şi prelucrări mai laborioase la birou.

Pentru majoritatea punctelor precizia obţinută a fost de 0,1-0,2 metri, cu câteva excepţii care au fost apoi excluse în procesul de ortorectificare. Această precizie este foarte bună având în vedere că mărimea pixelului la imaginile achiziţionate este de circa 0,37 metri, astfel că precizia de legare a imaginilor aeriene cu punctele de control la sol nu poate fi superioară.

La data efectuării acestor calcule programul TransDatRo, pus la punct de ANCPI şi considerat oficial, care minimizează erorile de transcalcul ale coordonatelor între sistemele de coordinate, nu era încă funcţional pentru zona de interes. Din această cauză pentru transcalculul în sistemul de coordonate Stereografic 1970 s-a utilizat acelaşi software Trimble GPS Pathfinder Office, luând în considerare cei 7 parametri de transformare Helmert oferiţi de ANCPI pentru întreg teritoriul României. Nu s-a utilizat transformarea cu 3 parametri deja definită de software, deoarece erorile de transcalul erau prea ridicate pentru folosirea ei în lucrări de reperaj fotogrametric.

Măsurătorile corectate au fost suprapuse cu imaginile ortorectificate achiziţionate (fig. 4.13). Coordonatele punctelor de control la sol corectate sunt specificate în tabelul 4.3.

Page 25: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Fig. 4.13 – Puncte de control la sol ridicate cu GPS suprapuse peste imaginea aeriană ortorectificată şi contururile benzilor de zbor alese pentru prelucrare / The ground control points measured in the field with GPS over the orthorectified aerial images and the contours of flight strips chosen for processing

Coordonatele reperelor determinate ca punctelor de control la sol Ground control points coordinates Tabelul 4.3

Nr crt Comentariu

X m

Y m

Z m

1 colt gard scoala 396952,431 506690,556 440,0532 colt gard 1 401340,268 500648,761 413,1193 colt gard vulcanizare 398743,456 500993,962 403,1504 livada 1 405442,772 515090,256 695,6525 prun 2 403890,149 515252,282 572,6596 tei 3 402183,301 515103,212 492,7007 parau 4 402224,376 515151,159 487,3558 colt cabana 397557,507 509093,223 475,0269 stalp el cabana 397539,839 509068,083 469,75110 stalp electric 405802,601 509167,666 502,53711 GCP stalp 394561,477 505823,549 405,75912 cap pod 1 399413,075 491480,891 437,81813 mijloc pod 2 399418,833 491471,917 438,41014 stalp beton 3 397174,896 490307,305 386,32715 sonda 4 401752,731 489321,865 511,84816 stalp beton 5 401812,542 489265,839 502,46717 casuta 6 399976,931 510434,416 515,43718 stalp el primarie 405519,668 494351,647 427,49819 colt gard 2 401090,991 494479,190 398,32520 colt platforma 397418,752 495160,119 375,75221 stalp electric biserica Hartiest 401897,046 507981,928 466,40022 stalp 1 - Malu cu Flori 405491,363 517364,724 464,66123 stalp mijloc 401213,622 517133,142 429,30024 stalp2 colt gard 399281,533 516976,711 448,16025 schitu golesti 405635,404 499608,139 448,730

25

Page 26: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

4.3. PRELUCRAREA IMAGINILOR AERIENE

4.3.1 Ortorectificarea imaginilor aeriene

Prelucrarea imaginilor aeriene s-a efectuat cu softul Erdas Imagine, modulul LPS (Leica Photogrammetry Suite) parcurgând în ordine o serie de etape (fig. 4.14).

Fig. 4.14 Etapele procesului de lucru în LPS Core pentru imagini aeriene

The aerial images LPS Core processing workflow

4.3.5 Realizarea reţelei de aerotriangulaţie

26

Scopul aerotriangulaţiei este de a furniza punctele de sprijin necesare pentru orientarea absolută a modelului stereofotogrametric şi ea permite georeferenţierea simultană a tuturor imaginilor unui bloc de fotograme folosind suprapunerile dintre imagini şi benzi, cu un număr minim de puncte de referinţă. Deoarece dispunem acum un model de calcul valid se poate trece la setarea parametrilor pentru realizarea aerotriangulaţiei.

După setare se rulează algoritmul de calcul al aerotriangulaţiei şi se obţin primele date cu privire la precizia calculului.

Tabelul 4.6 – Eroarea medie pătratică a GCP rezultată din calculul final / The final mean

square error resulted from the final calculation

The residuals of the control points Point ID rX rY rZ 8 -0.6235 -0.0931 -0.2028 9 0.5553 0.8585 0.6115 10 -0.7293 0.7375 0.3093 11 -0.3548 0.2158 1.3872 14 0.3712 0.0534 0.4692 20 0.0000 0.0000 0.0000 21 0.0000 0.0000 0.0000 22 0.0000 0.0000 0.0000 25 -0.5928 -0.6063 0.0549 26 -0.0930 0.9319 0.7461 27 0.5937 -0.1910 0.0283 28 0.0000 0.0000 0.0000 29 -0.4676 -1.1457 0.2453 30 0.0000 0.0000 0.0000

aX aY aZ

-0.0958 0.0544 0.2606 mX mY mZ

0.4161 0.5294 0.4837

Page 27: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Dacă nu suntem mulţumiţi de precizia obţinută se vizualizează raportul de calcul al aerotriangulaţiei şi se caută precizia obţinută pentru fiecare GCP. Punctele care au eroarea medie pătratică cea mai mare se debifează pentru a deveni inactive în calculul modelului şi se rulează din nou aerotriangulaţia. Aceasta se poate face de mai multe ori şi cu mai multe variante de GCP active sau chiar de pot puncta din nou GCP care credem că nu sunt amplasate corect până când obţinem o precizie satisfăcătoare (tab. 4.6). Odată obţinută o acurateţe satisfăcătoare se acceptă modelul şi astfel avem un model stereoscopic valid, care permite vizualizări tridimensionale cu o aparatură corespunzătoare şi permite realizarea modelului digital al terenului (DTM) şi ortorectificarea imaginilor.

Fig. 4.38 Fereastra Project Manager după calculul automat al punctelor de legătură

The project manager window after the automatic calculation of the tie points 4.3.6 Modelul digital al terenului (DTM) şi al suprafeţei (DSM)

Pentru realizarea DTM se procedează întâi la obţinerea DSM, utilizând modelul stereoscopic. În prima etapă cu ajutorul funcţiei DTM extraction, se calculează automat un DSM brut, care prezintă anumite erori ce trebuiesc corectate manual. Corectarea DSM face în mediu stereoscopic utilizând modulul Terrain Editor.

După realizarea DSM corectat, pentru obţinerea DTM, în ariile acoperite cu pădure DSM trebuie ajustat cu înălţimea estimată a arboretului pe zonele care apar uniform pe imagini, ele fiind considerate omogene. Înălţimea arboretului este estimată prin măsurarea înălţimii arborilor în goluri sau la liziere.

Rezultă astfel un DTM corectat care ajută la ortorectificarea imaginilor (fig. 4.45). Acesta poate fi folosit pentru extragerea curbelor de nivel, parte componentă a planului topografic sau măsurători pe modelul stereoscopic.

27

Page 28: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Fig. 4.45 DTM corectat pentru zona O.S.E. Mihăeşti

Corrected DTM for O.S.E. Mihăeşti area

4.3.7 Obţinerea imaginilor aeriene ortorectificate

Ortorectificarea este procesul de eliminare a erorilor geometrice din fotograme sau imagini. Pentru corectarea acestor erori se folosesc imaginile cu parametrii corectaţi ai orientării exterioare (determinaţi precis prin aerotriangulaţie) şi modelul digital al terenului pentru valorile elevaţiei corespondente fiecărui pixel. S-a utilizat modelul digital al terenului obţinut din curbele de nivel de pe planurile topografice la scara 1:5000 şi 1:10000 folosite cu ocazia reamenajării OSE Mihăeşti, deoarece obţinerea unui model digital nou şi corect pe toată suprafaţa este o operaţiune laborioasă şi de durată.

Ortorectificarea, respectiv reeşantionarea imaginilor ortorectificate (resampling) reprezintă ultima etapă în procesul de lucru în LPS Project Manager.

Ortocalibrarea (Ortho Calibration) este un proces prin care se crează în mod automat un model de ortorectificare care corelează imaginea originală cu suprafaţa terestră. Acest proces nu crează imagini noi, dar într-o imagine orto-calibrată, fiecare pixel are coordonate X şi Y ortorectificate. Acest procedeu este ideal pentru păstrarea calităţii imaginii originale, economisându-se în acelaşi timp spaţiul pe disc.

Se recomandă rularea procesului de calibrare atunci când spaţiul pe disc este insuficient şi/sau când calitatea spectrală a imaginii originale este slabă. În celelalte cazuri se recomandă utilizarea opţiunii de ortorectificare.

Astfel aspectul imaginii ortorectificate se schimbă prin corectarea acesteia şi a poziţiilor pixelilor conform modelului DTM folosit (fig. 4.49).

Imaginile ortorectificate obţinute au fost suprapuse şi comparate cu ortofotoplanurile achiziţionate. Rezoluţia noilor imagini ortorectificate (37 centimetri) este mai bună decât a celor achiziţionate (50 centimetri), această valoare a pixelului fiind limita dată de la scanarea imaginii, deoarece nu avea sens efectuarea unor calcule cu un pixel mai mic în condiţiile în care imaginea originală era la această rezoluţie. Dar e posibil cu imagini de rezoluţie corespunzătoare să se obţină imagini ortorectificate de calitate superioară.

28

Page 29: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

a) b)

Fig. 4.49 Aspectul unei imagini aeriene a) originală b) ortorectificată Appearance of an aerial frame image a) original b) orthorectified

4.3.8 Mozaicarea imaginilor ortorectificate

În continuare, imaginile ortorectificate pot fi mozaicate pentru a obţine noi ortofotoplanuri. Operaţiunea presupune asamblarea imaginilor ortorectificate prin eliminarea zonelor de suprapunere şi folosind zonele centrale ale lor rezultând o imagine continuă a unor suprafeţe întinse de teren, la o scară convenabilă, fără erori datorate zonei marginale a imaginilor ortorectificate sau trecerii de la o imagine ortorectificată la alta.

Această operaţie este necesară deoarece doar în centrul imaginilor detaliile de la sol sunt văzute de sus, pe margini ele apărând în perspectivă, astfel că se ia în considerare doar zona unde acestea apar fotografiate la verticală.

29

Pentru aceasta trebuie definite zonele de suprapunere şi părţile din imagini care pot fi considerate nadirale şi pot fi utilizate. Dispunând imaginile ortorectificate pentru toată zona de interes precum şi părţile care se păstrează din fiecare imagine putem proceda mozaicarea lor (fig. 4.53).

Fig. 4.53 Mozaic realizat din două imagini aeriene din benzi diferiteThe mosaic made for two aerial images from different strips

Page 30: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

4.4 PROCESAREA IMAGINILOR SATELITARE

4.4.1 Imaginile satelitare FORMOSAT 2 şi SPOT5

Au fost disponibile imagini FORMOSAT 2 şi SPOT 5, ambele din anul 2007. Alături de imaginile propriu-zise au fost oferite de distribuitor şi fişierele de metadate aferente, care permit corectarea imaginilor conform modelului geometric (fig 4.54). Deoarece procesul lor de ortorectificare este similar, îl vom expune doar pentru imaginea FORMOSAT 2.

Fig. 4.54 Imaginea pancromatică FORMOSAT 2 din anul 2007

The FORMOSAT 2 panchromatic image year 2007

4.4.3 Încărcarea imaginilor de referinţă şi a modelului digital al terenului

Pentru a se realiza georeferenţierea imaginii FORMOSAT 2 este necesar să încărcăm în proiect şi imaginile de referinţă, care sunt deja georeferenţiate şi ortorectificate, respectiv ortofotoplanurile achiziţionate. Pentru rezultate bune este necesar să încărcăm şi o referinţă altimetrică, adică un model digital al terenului (DTM). În cazul nostru folosit o porţiune pentru zona noastră de interes din modelul SRTM (model oferit gratuit pe Internet, creat prin tehnologie RADAR cu ocazia unei misiuni a navetei spaţiale).

4.4.4 Culegerea punctelor de legătură

Se deschide instrumentul de poziţionare a punctelor de legătură şi ambele imagini devin acum vizibile, astfel că putem culege puncte de legătură vizibile pe ambele imagini, în speţă colţuri de gard şi de clădiri, arbori sau tufe izolate, intersecţii de drumuri etc.

Aceasta este o operaţie migăloasă, care consumă destul de mult timp. Dacă imaginile permit se poate încerca şi găsirea automată a punctelor de legătură.

30

Page 31: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

După câteva puncte culese, softul, care are deja modelul matematic şi datele de referinţă, pentru fiecare punct cules de pe imaginea de referinţă ne sugerează poziţia punctului pe imaginea de ortorectificat, poziţie care trebuie corectată pentru a se suprapune cât mai exact în cele douî imagini . Punctele sunt evidenţiate şi în fereastra principală a proiectului din LPS (fig. 4.62).

Fig. 4.62 Aspectul ferestrei LPS după culegerea punctelor de control

The LPS window display after the collection of the tie points

4.4.5 Calculul triangulaţiei

Dispunând de punctele de legătură între imagini, se poate proceda la calculul triangulaţiei conform modelului matematic, în scopul georeferenţierii imaginii satelitare. Pentru aceasta trebuiesc setaţi parametri de calcul.

După rularea modelului se vizualizează raportul cu erorile totale şi pentru fiecare punct. Punctele care au erori mari se pot repoziţiona sau se pot dezactiva, pentru a nu mai fi luate în considerare la o noua iterare a calculului.

Observăm că avem o eroare medie pătratică de circa 3,7 metri, valoare considerată satisfăcătoare în condiţiile în care pixelul imaginii pancromatice este de 2 metri (fig. 4.65).

31

Page 32: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Fig. 4.65 Reiterarea calculului triangulaţiei până la obţinerea unei erori admisibile The iteration of the triangulation calculation until an admissible error is obtained

4.4.6 Ortorectificarea imaginilor

Având toate elementele putem proceda la ortorectificarea imaginii pancromatice. Pentru aceasta trebuiesc setaţi parametri pentru reeşantionarea imaginii.

Pentru ortorectificarea imaginii multispectrale se pot parcurge aceleaşi etape ca şi pentru imaginea pancromatică. Deoarece imaginile sunt foarte asemănătoare, ele fiind preluate aproape simultan, putem folosi imaginea pancromatică pentru ortorectificarea celei multispectrale pe seama acestor asemănări.

După aceasta etapă imaginile sunt ortorectificate şi pot fi folosite într-un mediu GIS pentru compararea cu alte imagini, extragerea automată de obiecte, etc. Acum este posibilă schimbarea sistemului de proiecţie a imaginii şi a ordinii benzilor precum şi prelucrări complexe prin clasificare şi segmentare.

32

Page 33: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

33

4.5. ANALIZA COMPARATIVĂ A TIPURILOR DE IMAGINI INVESTIGATE

Pentru compararea raportului cost/beneficii au fost luate în considerare tipurile de imagini folosite în cadrul proiectului.

Aceasta este o situaţie de moment, deoarece noile tipuri de camere fotogrametrice digitale multispectrale combinate cu tehnologiile LIDAR vor duce la niveluri superioare de calitate produsele digitale care pot fi utilizare în domeniul forestier. Datorită camerelor fotogrametrice digitale moderne, imaginile aeriene noi, care vor apărea în urma actualizărilor periodice, vor fi digitale, cu rezoluţie mai mare, fiind astfel mai uşor de ortorectificat şi vor fi multispectrale, cu bandă spectrală în infraroşu apropiat.

Deasemenea preţurile imaginilor satelitare scad deoarece apar noi platforme satelitare cu senzori performanţi, ceea ce duce la o concurenţă benefică în domeniul achiziţiei de imagini multispectrale de rezoluţie spaţială din ce în ce mai mare (în prezent există sateliţi comerciali cu rezoluţii de 40 de centimetri).

S-au luat în considerarea avantajele şi dezavantajele fiecărui tip de imagine şi a tehnologiei aferente precum şi costurile specifice, ele fiind astfel recomandate pentru anumite tipuri de lucrări din domeniul forestier (tabelul 4.7).

Din punctul de vedere al uşurinţei în utilizare, ortofotoplanurile sunt cele indicate deoarece sunt gata ortorectificate, nu necesită reperaj pe teren, sunt uşor de utilizat de personal cu calificare medie, simplu de utilizat cu softuri de bază GIS, au rezoluţie ridicată, şi se pot achiziţiona exact pentru zonele de interes. Sunt utile pentru lucrări de amenajarea pădurilor şi cadastru forestier sau chiar inventar forestier. Setul actual de fotoplanuri, în culori naturale, are şi limite, ar fi mai util pentru studul vegetaţiei dacă seturile viitoare ar avea şi bandă în infraroşu color.

Fotogramele aeriene stereoscopice asigură o bună rezoluţie spaţială şi suficientă acurateţe iar cu ajutorul lor se poate obţine modelul stereoscopic al zonei de interes, ceea ce permite obţinerea modelului digital al terenului, vizualizarea tridimensională, precum şi măsurători stereofotogrametrice a dimensiunilor arborilor sau a limitelor forestiere. Deasemenea sunt uşor de procurat de la ANCPI. Dezavantajul îl reprezintă complexitatea procesului de prelucrare şi exploatare, care necesită mult timp, echipamente şi softuri costisitoare specializate şi personal de înaltă calificare. Aceste caracteristici le recomandă pentru măsurători biometrice ale arborilor şi arboretelor, crearea bazei cartografice la scară mare pentru domeniul forestier, obţinerea de modele digitale ale terenului de precizie ridicată, inventar forestier şi cadastru forestier.

Imaginile satelitare FORMOSAT2 şi SPOT5 au avantajul că imaginile noi se pot procura cu uşurinţă la comanda, necesită reperaj fotogrametric minim, sunt simplu de ortorectificat şi utilizat cu softuri uzuale de teledetecţie, modelele digitale ale terenului existente sunt suficiente pentru obţinerea unei precizii de georeferenţiere sub-pixel, sunt imagini multispectrale, cu bandă în infraroşu utilă pentru studiul vegetaţiei. Sunt indicate pentru lucrări de amenajarea pădurilor şi cartarea ecosistemelor forestiere. Imaginile FORMOSAT 2 sunt în special indicate pentru managementul situaţiilor de urgenţă (doborâturi de vânt sau incendii forestiere) deoarece satelitul are treceri zilnice.

Page 34: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

34

Raport comparativ între avantajele şi limitele diferitelor tipuri de imagini de teledetecţie Ccomparision between the advantages and limitations of different types of remote sensing images Tabelul 4.7

Tip imagine Ortofotoplanuri Fotograme aeriene stereoscopice Imagini satelitare Formosat 2 Imagini satelitare SPOT5 Avantaje • Sunt gata ortorectificate

• Nu necesită reperaj pe teren

• Uşor de utilizat de personal cu calificare medie

• Simplu de utilizat cu softuri de bază GIS

• Înaltă rezoluţie • Se pot procura uşor imagini

existente de la ANCPI • Se pot achiziţiona exact

zonele de interes • Se actualizează periodic

• Se obţine modelul stereoscopic al zonei de interes, ceea ce permite obţinerea modelului digital al terenului, vizualizarea tridimensională, precum şi măsurători stereofotogrametrice a dimensiunilor arborilor sau a limitelor forestiere

• Cea mai bună rezoluţie spaţială şi precizie • Se pot procura uşor imagini existente de la ANCPI • Se actualizează periodic

• Se pot procura cu uşurinţă imagini noi la comandă

• Reperaj fotogrametric minim • Simplu de otorectificat şi utilizat

cu softuri uzuale de teledetecţie • Modelele digitale ale terenului

existente sunt suficiente pentru obţinerea unei precizii sub-pixel

• Este multispectrală, inclusiv cu bandă în infraroşu pentru studiul vegetaţiei

• Indicat pentru situaţii de urgenţă deoarece satelitul trece zilnic

• Se pot procura cu uşurinţă imagini noi la comandă

• Reperaj fotogrametric minim • Simplu de ortorectificat şi

utilizat cu softuri uzuale de teledetecţie

• Modelele digitale ale terenului existente sunt suficiente pentru obţinerea unei precizii sub-pixel

• Imagine multispectrală cu bandă în infraroşu pentru studiul vegetaţiei

Dezavantaje • Obţinerea de imagini noi la comandă este dificilă şi costisitoare

• Se actualizează la intervale mari, deci pot să apară diferenţe faţă de realitatea din teren

• Nu au model stereoscopic • Din cauza înălţimii de zbor

joase apar deformări datorate perspectivei

• Sunt în culori naturale, fără benzi multispectrale ( până în prezent)

• Obţinerea de imagini noi la comandă este dificilă şi costisitoare

• Se actualizează la intervale mari, deci pot să apară diferenţe faţă de realitatea din teren

• Pentru prelucrare şi exploatare necesită mult timp, echipamente şi softuri costisitoare specializate şi personal de înaltă calificare

• Necesită reperaj fotogrametric extensiv în teren • Este necesară achiziţionarea şi altor fotograme decât

cele din zona de interes • Din cauza înălţimii de zbor joase apar deformări

datorate perspectivei • Sunt imagini analogice obţinute prin scanarea de pe

film clasic, în culori naturale, fără benzi multispectrale (până în prezent)

• Rezoluţie mai joasă, insuficientă pentru măsurarea arborilor

• Se poate obţine model stereoscopic din două imagini la preţ mai mare pentru DSM

• Se vinde pe scene cu suprafaţă mai mare decât cea necesară

• Precizie scăzută a senzorului

• Rezoluţia cea mai joasă, insuficientă pentru măsurarea arborilor

• Se poate obţine model stereoscopic din două imagini la preţ mai mare pentru DSM

• Se vinde pe scene cu suprafaţă mai mare decât cea necesară

Costuri • 125 lei/cadru 2,5x2,5 km • 150 lei/fotogramă care acoperă cca 36 Km2 • 4000 EUR/imagine 24x24 km • 2700 EUR/imagine 60x60 km Pret/Km2 • 20 lei/ Km2 • cca 4 lei/ Km2 • cca 6,9 EUR/ Km2 • cca 0,75 EUR/ Km2 Indicat pentru

• Lucrări de amenajarea pădurilor

• Inventar forestier • Cadastru forestier

• Măsurători biometrice ale arborilor şi arboretelor • Inventar forestier • Cadastru forestier • Crearea bazei cartografice la scară mare pentru

domeniul forestier • Obţinerea de modele digitale ale terenului de

precizie ridicată

• Lucrări de amenajarea pădurilor • Cartarea ecosistemelor forestiere • Managementul situaţiilor de

urgenţă (doborâturi de vânt sau incendii forestiere)

• Lucrări de amenajarea pădurilor

• Cartarea ecosistemelor forestiere

Page 35: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

V. CERCETĂRI ŞI DETERMINĂRI GEOMATICE PENTRU AMENAJAREA PĂDURILOR

5.1. CLASIFICAREA AUTOMATĂ ORIENTATĂ PE OBIECT A IMAGINILOR SATELITARE

5.1.2. Clasificarea imaginii satelitare SPOT 5

Clasificarea s-a realizat pe o imagine SPOT 5 obţinută în cadrul unui program de acoperire la nivel naţional cu imagini satelitare multispectrale de înaltă rezoluţie spaţială coordonat de Ministerul Mediului pe o zonă (subset) cu acoperire peste Unitatea de Producţie XII Hârtieşti. Aceste imagini sunt livrate separat: o imagine multispectrală compusă din 4 benzi (verde, roşu, infraroşu apropiat şi infraroşu mediu) şi o imagine pancromatică. Imaginile sunt în format GeoTIFF şi sunt în sistemul de coordonate Universal Transverse Mercator (UTM). Data de achiziţie a imaginilor este 17.09.2007, deci anterior declanşării procesului de devitalizare a frunzelor de foioase. Caracteristicile tehnice ale imaginilor SPOT 5 au fost prezentate anterior.

Clasificarea s-a realizat pe imaginile brute. Unii autori recomandă fuzionarea în prealabil a benzii pancromatice cu benzile multispectrale pentru a se combina rezoluţia spaţială ridicată a bezii pancromatice (2,5 m comparativ cu 10 m la benzile multispectrale) cu informaţia spectrală din benzile multispectrale (Aubert & Despinoy 2008).

S-a urmărit extragerea automată a trei clase de acoperire a terenului: - păduri (trupuri de pădure) ; - suprafeţe artificiale (zone urbanizate, reţele de transport, clădiri); - terenuri agricole (terenuri arabile, culturi permanente, păşuni). Prima etapă în realizarea clasificării presupune obţinerea obiectelor de imagine.

Aceasta se obţine prin procesul de segmentare. Având în vedere faptul că rezultatul clasificării depinde în mod direct de acurateţea segmentării, această etapă prezintă o importanţă deosebită. Obiectele rezultate trebuie să aibă o dimensiune corespunzătoare, respectiv să fie suficient de mici a permite discriminarea fiecărei clase dar şi suficient de mari pentru a minimiza timpii de procesare.

În cazul de faţă segmentarea imaginii s-a realizat în două etape. Într-o primă fază s-a aplicat algoritmul “quadtree segmentation” folosindu-se un factor de scară de 30 şi luându-se în considerare toate benzile spectrale. Nivelul de obiecte rezultat a fost supus apoi algoritmului „multiresolution segmentation region growth”, alegându-se un factor de scară de 75, valoarea 0.2 pentru coeficientul de formă şi valoarea 0.8 pentru coeficientul de compactitate. Un coeficient de formă de 0.2 înseamnă că pentru segmentare contribuţia informaţiei spectrale este de 0.8 (însumate valorile celor 2 parametri dau valoarea 1). Algoritmul “quadtree segmentation” împarte imaginea într-un grid de obiecte de formă pătrată iar algoritmul „multiresolution segmentation” aplică o procedură de optimizare prin care se minimizează heterogenitatea obiectelor de imagine sau a pixelilor (Definies Developer 7 Reference Book).

35

Page 36: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Obiectele obţinute în acest stadiu delimitează corect clasele de acoperire a terenului (păduri, suprafaţe artificiale, terenuri agricole), însă densitatea acestora este prea mare, existând în continuare obiecte învecinate distincte dar care aparţin aceleiaşi clase. Intenţia a fost ca pe cît posibil obiectele să corespundă limitelor de arborete. Agregarea în continuare a obiectelor s-a obţinut prin efectuarea unei fuziuni bazată pe condiţia existenţei unor diferenţe maxime admise la nivel de culoare, formă şi textură (fig. 5.3).

După executarea procesului de segmentare, se trece la realizarea clasificării propriu-zise. Clasa „păduri” s-a extras prin fixarea unui prag caracteristic în banda pancromatică (valorile medii în banda pancromatică aparţinînd într-un anumit interval) . Acest lucru a surprins oarecum deoarece se aştepta ca rezultatele cele mai bune să se obţină din exploatarea hărţii tematice cu indicele NDVI (Indicele Normalizat al Vegetaţiei) care, de regulă, evidenţiază cel mai bine vegetaţia forestieră. S-a urmărit ca în această clasă, obiectele rezultate să se apropie cât mai mult de limitele de arborete, respectiv de liziere şi limitele de parcele. Algoritmul de segmentare mai necesită îmbunătăţiri deoarece acest lucru nu a fost obţinut deocamdată cu prea mare succes. Delimitarea clasei „suprafeţe artificiale” s-a realizat într-o primă fază prin fixarea unor unor praguri de tip „fuzzy” pe trei variabile: diferanţa maximă, abaterea standard în banda verde şi abaterea standard în pancromatic.

S-a efectuat apoi extinderea clasei prin aplicarea unor condiţii de creştere din aproape în aproape în funcţie de gradul de învecinare şi intensitatea spectrală în banda pancromatică a obiectelor.

Fig. 5.3 Limitele obiectelor de imagine (culoare neagră) obţinute prin fuzionarea

Image object limits (black) obtained after merging

36

Page 37: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Întrucât unele obiectele au fost incorect clasificate ca suprafeţe artificiale, aparţinând de fapt clasei păduri (în speţă obiecte de dimensiuni mici, complet înconjurate de vegetaţie forestieră), s-a aplicat o regulă de schimbare a clasei prin aplicarea unei condiţii de vecinătate.

Delimitarea clasei clasei „terenuri agricole” a rezultat ca obiecte rămase neclasificate după extragerea celor două clase anterioare (fig. 5.7).

Fig. 5.7 Clasificarea clasei „terenuri agricole” (culoare maron)

The classification of the „ agriculture land”class (brown) 5.1.3. Clasificarea imaginii satelitare FORMOSAT 2

Ca şi imaginile SPOT 5, imaginile FORMOSAT 2 sunt livrate separat: o imagine pentru multispectral compusă din 4 benzi spectrale (albastru, verde, roşu şi infraroşu apropiat), cu o rezoluţie spaţială de 8 m, şi o imagine pentru pancromatic, cu o rezoluţie spaţială de 2 m. Imaginile sunt achiziţionate simultan şi sunt livrate în format GeoTIFF în sistemul de coordonate WGS 84. Data de achiziţie a imaginilor este 26.10.2007, deci în plin proces de devitalizare a frunzelor de foioase. Caracteristicile tehnice ale imaginilor FORMOSAT 2 au fost prezentate anterior.

Înainte de a fi supuse procesului de clasificare, imaginile au fost ortorectificate şi reproiectate în sistemul de coordonate Stereografic 1970 cu ajutorul softului Erdas Imagine. Din imaginea iniţială cu dimensiunea de 24x24 km s-a extras un subset cu acoperire peste UP XII Hârtieşti. Decuparea unei porţiuni din imaginiea iniţială este necesară şi utilă deoarece datorită complexităţii calculelor softul Definiens procesează cu dificultate imagini de dimensiuni mari.

Segmentarea imaginii s-a realizat după mai multe încercări optându-se în final pentru aceeaşi strategie ca şi în cazul imaginii SPOT 5: într-o primă fază a fost aplicată o segmentare de tip „quadtree segmentation” folosindu-se un factor de scară de 35 şi luându-se în considerare toate cele 5 benzi spectrale iar apoi stratul de obiecte

37

Page 38: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

rezultat a fost îmbunătăţit cu ajutorul algoritmului „multiresolution segmentation region growth”.

Extinderea în continuare a obiectelor s-a realizat prin efectuarea unei fuziuni bazată pe condiţia existenţei între obiecte a unor diferenţe maxime admise la nivel de culoare, formă şi textură (fig. 5.10).

Fig. 5.10 Limitele obiectelor de imagine (culoare neagră) obţinute prin fuzionare

Image object limits (black) obtained after merging

Clasificarea imaginii s-a realizat prin extragerea celor trei clase de acoperire: păduri, suprafeţe artificiale şi terenuri agricole.

Delimitarea clasei „păduri” s-a realizat prin căutarea şi găsirea unor praguri de apartenenţă caracteristice în cele 5 benzi spectrale cât şi prin exploatarea hărţilor tematice generate pe baza unor indici de vegetaţie (NDVI- Normalized Vegetation Index, EVI – Enhanced Vegetation Index sau DVI – Differential Vegetation Index).

Extragerea cu fidelitate a suprafeţelor ocupate de această clasă s-a dovedit a fi destul de dificilă deoarece imaginile au fost achiziţionate în plină toamnă într-un moment în care arboretele se găseau în diferite stadii de „îngălbenire” a frunzelor. Astfel, valorile de reflectanţă în banda infraroşu apropiat s-au redus iar amplitudinea spectrală a clasei păduri datorată îndeosebi scăderii conţinutului de clorofilă şi destructurării celulelor frunzelor este sensibil mai ridicată în benzile din spectrul vizibil decăt în plin sezon de vegetaţie. Acest aspect a reieşit şi din faptul că nu a fost posibilă evidenţierea acestei clase pe baza indicelui NDVI sau prin exploatarea benzii din infraroşu apropiat, bandă în care vegetaţia forestieră reflectă cu precădere în sezonul de vegetaţie. S-a reuşit totuşi o bună delimitare a vegetaţiei forestiere prin găsirea unui prag caracteristic în banda albastru cu menţiunea că, pe alocuri, unele suprafeţe ocupate de păşuni au fost incluse tot în acestă clasă.

„Suprafeţele artificiale” au fost extrase identificând obiectele aparţinând cu certitudine acestei clase prin folosirea unor praguri de tip „fuzzy” în straturile de valori

38

Page 39: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

standard deviation în banda albastru şi standard deviation de pixelii învecinaţi în banda albastru. Această zonă a fost apoi extinsă prin folosirea unui algoritm de extindere din aproape în aproape (relativ border to) rezultând clasa „suprafeţe artificiale”. Clasa „terenuri agricole” este constituită din restul obiectelor rămase neclasificate după delimitarea celor două clase anterioare (fig. 5.14).

Fig. 5.14 Extragerea clasei „terenuri agricole” (culoare maron)

The classification of the „ agriculture land”class (brown) 5.1.4 Analiza rezultatelor

Cercetările au urmărit evaluarea potenţialului imaginilor satelitare SPOT 5 şi FORMOSAT 2 în ceea ce priveşte extragerea semiautomată a unor clase de acoperire a terenului folosind un soft specializat (Definiens Developer). S-a reuşit clasificarea cu rezultate satisfacătoare a unui număr de trei clase de acoperire a terenului respectiv „păduri”, „suprafeţe artificiale” şi „terenuri agricole”.

S-a stabilit că pot fi obţinute limitele trupurilor de pădure şi există potenţial pentru extragerea limitelor de arborete (ecosisteme) printr-o rafinare a procesului de segmentare şi îmbunătăţirea parametrilor de clasificare.

Calitatea imaginilor SPOT analizate s-a dovedit a fi indeajuns de ridicată pentru extragerea limitelor de pădure însă s-au remarcat şi unele neajunsuri ale acestora cum ar fi lipsa benzii de informaţie în banda albastru care în unele cazuri poate fi utilă în discriminarea cu precizie sporită a clasei de pădure de non-pădure sau rezoluţia spaţială destul de redusă a imaginii multispectrale (10 m).

La imaginea FORMOSAT 2 a fost posibilă delimitarea automată cu rezultate satisfăcătoare a contururilor limitelor de pădure cu menţiunea că datorită heterogenităţii spectrale a clasei „păduri” cauzate de preluarea imaginii în plină toamnă, unele suprafeţe aparţinând clasei „terenuri agricole” au fost incluse tot în prima clasă dovedindu-se dificilă departajarea cu maximă acurateţe a celor două clase.

39

Page 40: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

În continuare, dacă se doreşte o rafinare a segmentării clasei păduri, se poate face o fuzionare a obiectelor din această clasă urmată de o nouă segmentare prin care obiectele rezultate să se apropie cât mai mult de limitele de arborete, respectiv de liziere şi limitele de subparcelă.

Pentru a putea să efectuăm o segmentare la nivel de parcelă, în vederea extragerii limitelor de subparcelă, este necesară utilizarea unui strat vectorial care să conţină această informaţie, deoarece chiar dacă limitele de parcelă urmează adesea limite naturale cum sunt culmile şi văile, multitudinea acestora chiar în interiorul parcelei face să nu poată identificate exact cele care constituie limite de parcelă.

Limitele de parcele silvice sunt dificil de extras cu fidelitate în mod automat deoarece limitele naturale sau artificiale sunt greu recunoscute de soft. În plus, pe versanţii umbriţi sau în alte zone umbrite sunt probleme chiar şi la clasificarea cu acurateţe a terenurilor acoperite de păduri datorită alterării semnăturii spectrale. Apreciem însă că pentru extragerea tipurilor de ecosisteme sau habitate forestiere metoda de clasificare asistată de calculator a imaginilor satelitare poate furniza rezultate bune, fiind de un real folos pentru zonele mai greu accesibile.

Odată obţinut un set de limite considerate valabile, acestea pot fi exportate în format vectorial pentru a fi utilizate într-un mediu GIS.

5.2. COMPARAREA PARCELARULUI AMENAJISTIC CU ORTOFOTOPLANUL

5.2.1. Planul parcelar amenajistic existent

Planul parcelar existent pentru O.S.E. Mihăeşti este actualizat cu ocazia ultimei reamenajări din anul 2004. Deoarece aceasta a fost executată în sistem GIS, conform standardului GIS al RNP, au fost disponibile de datele şi hărţile de amenajare în format digital. Fluxul de lucru de creare a bazelor de date GIS a fost expus anterior (§ 2.3.2). Pentru pădurile retrocedate s-au vectorizat doar limitele parcelare şi nu s-au făcut descrieri parcelare deci nu sunt ataşate tabele de atribute. Aceste etape au fost completate doar pentru UP XII Hârtieşti, zona pe care s-au concentrat studiile intensive.

După cum am menţionat anterior, multe din planurile topografice de bază de pe care s-au extras datele digitale sunt planuri vechi la scara 1:10 000 care nu au mai fost de multă vreme reactualizate şi din aceste motive, în foarte multe cazuri, detaliile nu mai corespund cu realitatea din teren (§ 3.2.5). Aceste planuri au fost echipate de-a lungul timpului, pe parcursul reamenajărilor succesive, cu limitele amenajistice de către inginerii amenajişti. Unde a fost posibil aceştia au folosit detaliile existente pe planurile cele mai recente şi au fost adăugate limitele nou identificate ridicate în plan prin metode topometrice tahimetrice clasice realizate cu busola topografică.

Aceste date şi hărţile rezultate sunt verificate de câteva ori pe parcursul procesului şi sunt validate de către inginerii amenajişti, şefii de proiect şi verificatorii CTAP, fiind apoi avizate de către reprezentanţii MAPDR şi ITRSV precum şi de către administratori sau proprietari la Conferinţele de amenajare.

40

Page 41: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

5.2.2. Întocmirea planului parcelar după ortofotoplan

5.2.2.1. Organizarea bazei de date geospaţiale înaintea vectorizării

Pentru compararea parcelarului vechi cu realitatea din teren s-a urmărit identificarea limitelor silvice pe baza ortofotoplanurilor. În acest scop s-a procedat la vectorizarea limitelor vizibile pe ortofotoplanuri în sistem GIS, limitele vechi fiind folosite doar pentru orientare. Am conceput un flux de lucru în care am ţinut cont de normativele interne ale Institutului de Cercetări şi Amenajări Silvice (ICAS) şi Regiei Naţionale a Pădurilor (RNP) pentru crearea bazelor de date GIS. S-a pornit de la parcelarul existent, întocmit în anul 2004 conform normativului amintit, pe care s-a construit structura bazei de date şi a modelului de proiect ArcGIS folosite la vectorizare.

Iniţial s-a creat un catalog cu ortofotoplanurile cumpărate pe server astfel ca acestea să fie accesibile pentru toţi vectorizatorii. S-au creat fişiere geodatabase şi proiecte ArcGIS pentru fiecare unitate de producţie în care la fiecare a fost inclus acest catalog precum şi curbele de nivel deja vectorizate pentru o uşoară identificare a limitelor aflate pe culmi şi văi. Pentru fiecare unitate de producţie au fost importate ca feature class în geodatabase fişierele shape vechi cu limitele vectorizate, adică vectorii tip linie. Aceştia aveau introduse deja codurile standardizate cu tipul de limită forestieră. S-au creat în geodatabase şi un feature class nou tip linie pentru limitele nou vectorizate. Au fost importate şi fişierele shape vechi tip punct pentru identificarea parcelei şi subparcelei.

5.2.2.3 Vectorizarea limitelor amenajistice pe ortofotoplan

În procesul de vectorizare a limitelor forestiere trebuie să se ţină cont de stabilitatea în timp a elementelor de peisaj, adică elementele de peisaj cu stabilitate mare în timp au prioritate în stabilirea limitelor. Exemple de acest fel sunt în cazul nostru în primul rând culmile, văile şi lizierele de pădure (în cazul lor efectul de umbră trebuie interpretat cu atenţie), limitele de parchete exploatate, dar şi reţele de transport, construcţii, canale artificiale, limite de proprietăţi, plantaţii, vii şi livezi, garduri de diferite tipuri. Alte elemente mai puţin stabile sunt malurile râurilor, drumurile de exploatare, zonele cu tufişuri, limite de habitate naturale, limite între diferite de categorii de folosinţă a terenurilor.

Concret, s-a vectorizat iniţial limita de unitate de producţie, urmărind pe ortofotoplan culmile pe care este amplasată. În următoarea etapă s-au vectorizat lizierele, pentru a separa porţiunile acoperite cu pădure. Având ca orientare limitele vechi de parcelă, s-au identificat şi vectorizat limitele de parcelă noi, urmărind culmile şi văile vizibile pe ortofotoplanuri. În finalul operaţiei de vectorizare în cadrul fiecărei parcele s-au vectorizat limitele noi de subparcelă, unde acestea erau vizibile sub forma unor diferenţe de vârstă sau specie, parchete şi plantaţii nou apărute, diferenţe de consistenţă sau compoziţie în specii. Dacă nu a fost posibilă diferenţierea lor, s-au pastrat limitele de subparcelă vechi.

41

Page 42: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Ca urmare a faptului că planurile topografice pe seama cărora a fost creată baza de date GIS la amenajarea din anul 2004 sunt vechi (sau bazate pe fotograme vechi) şi nu au mai fost de multă vreme reactualizate şi din aceste motive au apărut numeroase diferenţe ale limitelor între acestea şi ortofotoplanurile noi (fig. 5.17). Unde au fost întâlnite neclarităţi, vectorizatorul a avut posibilitatea să suprapună în proiectul GIS şi planurile topografice de pe care s-a făcut vectorizarea în anul 2004.

Fig. 5.17 Exemplu de limite vechi şi noi suprapuse Example of old boundaries overlapped with the new ones

5.2.2.4 Crearea topologiei şi corectarea erorilor

În scopul identificării şi corectării erorilor, a fost creată topologia pentru unitatea de producţie respectivă şi s-a procedat în primă fază la corectarea erorilor de tip linie. Fiecare eroare a fost corectată individual, pentru a judeca modul de rezolvare de la caz la caz, majoritatea fiind erori de neînchidere a liniilor.

După corectarea acestora s-a procedat la transformarea liniilor în poligoane (realizarea topologiei tip poligon) şi corectarea eventualelor erori de topologie rămase.

Odată definitivate poligoanele s-a procedat la realizarea operaţiunii de unire spaţială (spatial join) între poligoanele obţinute cu stratul de puncte care conţinea numerele parcelelor şi indicativele subparcelelor pentru transfera această informaţie ca atribute ale poligoanelor (fig. 5.20).

La această etapă poligoanele au denumire şi suprafaţă, dar este necesară crearea unei alte coloane prin concatenarea numărului de parcelă şi a indicativului de subparcelă pentru a avea un cod unic şi câmp comun cu tabelele descriptive rezultate din softul AS de prelucrare a datelor de amenajarea pădurilor.

42

Page 43: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Fig. 5.20 Obţinerea atributelor poligoanelor prin operaţiunea de spatial join Getting the polygon attributes by the spatial join operation

5.2.2.5 Calculul suprafeţelor

Suprafeţele noi ale unităţilor amenajistice rezltate din calcul au fost aduse într-un tabel Excel şi comparate cu cele vechi. Au rezultat diferenţe semnificative, care erau de aşteptat având în vedere vechimea planurilor topografice (tab.5.1). A fost luată în calcul toată suprafaţa cu pădure, inclusiv pădurile retrocedate la Legea 18/1991 şi Legea 1/2001.

Compararea suprafeţelor vechi şi noi Comparison between the old and the new area values Tabelul 5.1 Suprafaţa veche Suprafaţa nouă Diferenţe + Diferenţe - Diferenţe total 2962,5 3010,8 +112,9 -64,6 +48,3

Majoritatea diferenţelor se compensează prin rearanjarea subparcelelor în cadrul parcelei, dar totuşi există o diferenţă semnificativă care necesită verificări.

Diferenţa în plus poate fi pusă pe seama fotointerpretării, prin trasarea lizierelor la limita vegetaţiei forestiere şi astfel prin includerea unor suprafeţe care nu erau evidenţiate pe planurile topografice, unde trasarea lizierei s-a făcut stereoscopic pe sol, la proiecţia vârfului arborilor de margine.

Alte diferenţe pot fi puse pe seama necunoaşterii exacte a situaţiei, ele fiind mult prea mari şi necesitând verificări pe teren, cum este cazul lizierei parcelei 76.

Au fost evidenţiate şi situaţii în care pe planul topografic erau descifrate păduri retrocedate la Legea 18/1991 dar este evident că acolo nu este pădure de foarte mult timp, deoarece apar livezi şi păşuni.

43

Page 44: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

5.2.2.6 Ataşarea bazelor de date descriptive

Pentru definitivarea bazei de date spaţiale cu descrierea arboretului, este necesară ataşarea bazei de date descriptive rezultate din softul AS de prelucrare a datelor de descriere parcelară pentru amenajarea pădurilor.

Pentru aceasta este necesară crearea unui câmp comun în ambele tabele, acesta fiind denumirea unităţii amenajistice (u.a.). Odată creat acest câmp comun se poate realiza operaţia de unire (join) a celor două tabele.

După această operaţie tabelul de atribute al stratului de poligoane are ataşate toate atributele descriptive din descrierea parcelară şi poate fi folosit pentru interogări ale bazei de date, crearea de hărţi tematice şi analize GIS.

5.2.3. Verificarea limitelor amenajistice prin măsurători terestre

5.2.3.1 Metodologia de ridicare în plan a limitelor amenajistice utilizând tehnologia GPS

Un avantaj major al ridicărilor cu GPS-ul, în special dacă lucrează cu baze de date geospaţiale, este că raportarea limitelor rezultă direct în format digital, fiind deja în coordonate, în comparaţie cu metodele clasice. Aceasta permite o reducere a lungimii traseelor parcurse, deoarece nu este necesară vizibilitatea între punctele de staţie şi nici nu este necesar să fie închise ca şi în cazul drumuirilor tahimetrice. Dacă datele sunt culese static (adică drumuirea este reconstituită din puncte măsurate separat) staţionarea pe punct poate fi mai scurtă sau mai lungă decât o staţionare cu busola topografică, în funcţie de precizia cerută. Dacă datele sunt culese cinematic, ele sunt preluate instantaneu, în funcţie de recepţia sateliţilor şi se pot culege continuu la intervale prestabilite sau doar în punctele caracteristice.

Pentru o navigare eficientă către zonele de desfăşurare a măsurătorilor, care duce automat la o scurtare a timpilor de lucru, este utilă folosirea ca fundal a unor limite silvice vectoriale măsuraţe anterior sau importate din mediu GIS, sau chiar imagini georeferenţiate cu zona de interes (care pot fi planuri topograficela diferite scări, cu sau fără limite forestiere, sau ortofotoplanuri).

Din experienţa noastră cele mai bune rezultate pentru măsurarea limitelor forestiere le dă metoda cinematică cu procedeul „stop-and-go” (stai-şi-pleacă), care presupune măsurarea doar în punctele de inflexiune (fractură) a limitelor a câte unui vertex (poziţii obţinute prin media măsurătorilor pentru un interval de timp determinat pentru o anume precizie cerută). Pentru zonele foarte accidentate a fost de mare folos planificarea cu un soft specific a deplasărilor pe teren şi a măsurătorilor astfel încât constelaţia de sateliţi să fie favorabilă în momentul măsurătorilor, în caz contrar existând riscul să nu fie recepţionaţi suficienţi sateliţi, condiţiile de precizie să nu fie îndeplinite, timpul de aşteptare să fie prea mare sau chiar măsurătoarea să nu poata fi efectuată.

În vederea obţinerii unei precizii sporite, recomandăm efectuarea de corecţii diferenţiale pentru toate măsurătorile, fie cu staţie de bază (cu post procesare), fie cu ajutorul unei staţii permanente la sol (serviciile ROMPOS) care oferă posibilitatea de a

44

Page 45: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

face corecţia diferenţială în timp real (direct pe teren, simultan cu măsurătorile), sau prin post procesare.

Acestea sunt acum accesibile pentru toată ţara datorită lansării de către ANCPI a serviciilor ROMPOS, care are un număr de 73 de staţii permanente care oferă corecţii diferenţiale pe toată ţara. Sistemul oferă posibilitatea de a descărca prin Internet fişiere de corecţie diferenţială pentru postprocesare la birou (contra cost pentru staţiile ROMPOS, gratuit pentru staţiile EUREF) dar şi acces pentru semnal diferenţial în timp real (gratuit) direct din teren prin conectare la serverul de servicii ROMPOS-DGNSS (Internet mobil prin GSM/GPRS, DGNSS – receptor cu o singură frecvenţă L1 şi RTK – receptor dublă frecvenţă L1/L2). Totuşi sistemele care permit recepţia de semnal de corecţie diferenţială în timp real sunt scumpe iar în zonele accidentate semnalul GSM poate să nu fie recepţionat satisfăcător şi se justifică doar pentru lucrări cu nivel de precizie ridicat cum sunt cele de cadastru forestier, pentru care este îndicată folosirea aparatelor cu dublă frecvenţă L1/L2.

În prezent există deasemenea posibilitatea de a utiliza semnalul de corecţie diferenţială oferit prin sistemul de sateliţi EGNOS, care este operaţional şi poate fi recepţionat pentru zona Europei, în cadrul sistemului GNSS european Galileo, pentru România jumătatea vestică fiind acoperită 75% din timp iar cea estică 50%. Doar recepţia EGNOS îmbunătăţeste precizia de poziţionare pe teren la 1-2 metri.

Corecţiile diferenţiale cu ajutorul unei staţii permanente sunt mai comode, au precizie mai mare şi nu este necesară blocarea unui receptor şi a unui operator pentru staţionarea punctelor de bază, dar au dezavantajul că este necesar acces internet iar fişierele de corecţie diferenţială apar online după câteva zile şi oferă rezultate bune doar până la circa 100 de kilometri de la staţia permanentă.

În cazul în care nu există acces internet sau măsurătorile se desfăşoară la o distanţă prea mare de o staţie permanentă sau este necesar să avem datele corectate în aceeaşi zi, este satisfăcătoare ca precizie şi varianta folosirii unei staţii de bază locale. Asta presupune însă blocarea unui aparat pentru staţionarea punctelor de coordonate cunoscute alese şi prelucrări mai laborioase de birou.

Metodologia de prelucrare a datelor la birou este similară cu cea descrisă la realizarea pentru reperajului fotogrametric dacă pentru măsurători se utilizează aparate GPS Trimble şi softul de culegere a datelor Terrasync Professional. Recomandăm ca datele să fie preluate în sistemul coordonate geografice pe elipsoidul WGS 1984. Descărcarea datelor, manipularea lor, corecţiile diferenţiale, transformarea în sistemul de coordonate Stereografic 1970 şi apoi exportul în format shape către mediu GIS se pot realiza la birou cu softul Trimble GPS Pathfinder Office.

Pentru erori minime datorate reproiectării sistemului de coordonate recomandăm ca în loc de transformările generice cu trei parametri să fie folosite transformări Helmert cu 7 parametri pentru toată ţara care sunt utilizate pentru lucrările de GIS la scări mari. Pentru măsurători care necesită precizii superioare, cum sunt limitele forestiere care pot fi folosite ulterior în lucrările de cadastru, recomandăm ca transformările de sistem de coordonate să fie făcute cu programul TransDatRO (cu abateri standard de transformare de ±10-15 cm) pus la punct de ANCPI.

45

Page 46: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

În cazul în care nu sunt disponibile imagini aeriene sau satelitare de foarte înaltă rezoluţie, liniile rezultate prin măsurători GPS se pot suprapune direct peste raster-ul planului topografic scanat şi georeferenţiat, comparate cu eventualele detalii de pe plan şi incluse în baza de date GIS rezultată, fără a avea în acest caz o verificare din a treia sursă (imaginea digitală). Dacă reamenajarea se face prin mijloace clasice, fără utilizarea tehnicilor GIS, ridicarea cu GPS-ul poate fi tipărită la scară ca o raportare obişnuită şi transpusă pe planul de bază original. Totuşi în acest caz ridicarea va trebui să aibă puncte de sprijin suplimentare (borne, limite etc.) deoarece nefiind în mediu GIS ea va fi mai dificil de amplasat.

5.2.3.2 Verificarea unor limite amenajistice prin măsurători GPS

În acest scop au fost alese parcelele cu cele mai mari diferenţe de suprafaţă între planul parcelar vechi şi parcelarul nou obţinut de pe ortofotoplan, cum este exemplul parcelelor 26, 73, 76 şi 86.

Măsurătorile pe teren a limitelor amenajistice s-au efectuat conform metodologiei de la paragraful anterior, utilizînd un receptor GPS Trimble Pro XH combinat cu o antenă externă Zephyr. Pentru operare, stocarea măsurătorilor şi a hărţilor de fundal s-a utilizat un computer de teren tip palmtop Trimble Recon pe care era instalat programul specific Trimble pentru măsurători de teren Terrasync Professional.

Datele s-au preluat în sistemul coordonate geografice pe elipsoidul WGS 1984. Corecţiile diferenţiale au fost efectuate cu ajutorul fişierelor de corecţie diferenţială oferite de staţia permanentă Bucureşti. Descărcarea datelor, manipularea lor, corecţiile diferenţiale, transformarea (cu 7 parametri) în sistemul de coordonate Stereografic 1970 şi apoi exportul în format shape către mediu GIS s-a făcut la birou cu softul Trimble GPS Pathfinder Office.

Măsurătorile au fost importate în mediu GIS şi suprapuse comparativ peste planurile topografice originale şi peste ortofotoplanuri. În toate cazurile verificate măsurătorile au corespuns cu limitele vectorizate de pe ortofotoplanuri şi au infirmat corectitudinea limitelor de pe planurile topografice.

46

Page 47: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

5.3 ÎNTOCMIREA DE HĂRŢI TEMATICE

5.3.1 Utilizarea modelului digital al terenului în scopuri silvice

Relieful joacă un rol deosebit de important în sectorul forestier, relieful fiind determinant în ceea ce priveşte vegetaţia forestieră şi având o mare influenţă în toate activităţile silvice. Din acest motiv în amenajament pentru fiecare unitate amenajistică (U.A.) se determină altitudinea (minimă şi maximă) şi se estimează o medie pentru înclinarea terenului (panta) şi expoziţie (aspectul).

Din aceste motive, existenţa modelului digital al terenului, pe care îl vom numi în continuare şi cu abrevierea DTM şi produsele derivate, cum ar fi altitudinea, înclinarea terenului, expoziţia, reprezintă elemente importante în alcătuirea şi interpretarea hărţilor moderne, aşa cum se va arăta în cuprinsul acestui capitol. Deoarece DTM este redat în format digital, el poate fi oricând utilizat, modificat sau prelucrat cu uşurinţă în scopuri diverse, astfel încât el reprezintă asfel un mijloc, o oportunitate eficientă de lucru. DTM devine un instrument, un obiect de studiu de un real folos pentru diverse domenii de activitate forestieră şi pentru diverşi utilizatori.

5.3.1.1 Realizarea modelului digital al terenului

Există mai multe modalităţi de realizare a DTM: cu tehnologia fotogrametriei digitale (pe baza imaginilor stereoscopice digitale), prin metoda interferometriei RADAR (cu platforme aeriene sau satelitare), prin utilizarea LIDAR-ului aeropurtat. În lucrarea de faţă s-a utilizat metoda interpolării curbelor de nivel şi a punctelor de cotă, după transpunerea acestora în formă digitală de pe planurile topografice scara 1:5.000. Acest model are pixelul de 5X5 m. De asemenea s-a utilizat DSM realizat pe baza imaginilor satelitare stereoscopice SPOT, cu pixelul de 30X30 m.

Pentru crearea unui DTM cât mai precis am utilizat curbele de nivel deja vectorizate din baza de date GIS existentă. Aceste curbe de nivel au fost obţinute de pe planuri topografice clasice scanate. Curbele de nivel în format raster au fost extrase cu un soft de prelucrare (în cazul acesta VP Raster), au fost georeferenţiate, vectorizate şi codificate în modul semiautomat.

În vederea realizării DTM sub formă raster, curbele de nivel şi punctele de cotă au fost preluate în sistemul ERDAS Imagine, specializat în prelucrarea raster, după care s-a trecut la interpolarea acestor elemente. Interpolarea se realizează prin metoda reţelei neregulate de triunghiuri, cunoscută sub abrevierea, TIN*, provenită din limba engleză. Soft-ul consideră elementele geografice introduse, fie curbe de nivel sau puncte de cotă, ca un “nor” de puncte având ca atribut cota fiecăruia, în funcţie de care realizează valorile intermediare.

În final se construieşte un fişier raster, cu celule de mărime aleasă de utilizator, în care valoarea fiecărei celule reprezintă cota determinată prin interpolare.

Suprafaţa astfel obţinută descrie, cu un anumit grad de fidelitate, suprafaţa topografică a zonei respective, în cazul de faţă, suprafaţa de teren unde se află U.P.XII Hârtieşti. * TIN = Triangular Irregular Network (reţea neregulată triunghiulară)

47

Page 48: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

5.3.1.2 Exploatarea modelului digital al terenului

Modelul digital al terenului poate fi exploatat într-un număr mare de modalităţi, în concordanţă cu necesităţile domeniului de activitate respective, el permiţând extragerea unor caracteristici ale reliefului deosebit de utile sectorului forestier. În silvicultură au fost cercetate câteva modalităţi de exploatare care sunt redate, foarte pe scurt, în cele ce urmează.

Harta pseudorelief (numită şi harta reliefului umbrit) este o reprezentare a DTM care evidenţiază văile şi culmile, fiind foarte utilă pentru vizualizarea configuraţiei terenului într-un mod cât mai intuitiv. Ea reprezintă o modalitate utilă de exploatare a DTM pentru amenajarea pădurilor, dar şi în alte domenii forestiere (amenajarea torenţilor, proiectarea de drumuri forestiere etc.)

Harta pseudoreliefului se realizează cu ERDAS Imagine, cu ajutorul unei funcţii specifice în care se introduc parametri ca: exagerarea pe verticală, azimutul şi înălţimea “Soarelui” etc. Stratul raster cu pseudorelieful prntru zona de studiu. a fost realizat în următorii paşi tehnologici cu următorii parametri (ERDAS Imagine):

• exagerare verticală 3X, • iluminare: azimut 320o, înălţimea 50o;

Trebuie făcută precizarea că azimutul de 320o nu este specific latitudinii noastre, dar a fost ales astfel pentru că, în general, ochiul uman este obişnuit cu iluminarea din stânga-sus. Iluminarea din dreapta-jos, care este de fapt situaţia reală, creează observatorului iluzia unui relief “invers” (văile sunt văzute ca relief pozitiv iar crestele ca relief negativ).

Altitudinea este un factor important în caracterizarea ecologică şi silvică a pădurilor şi a celorlalte ecosisteme, în funcţie de care se stabilesc, spre exemplu, tipurile de staţiune. Din aceste motive este importantă cunoaşterea altitudinii la care se află unitatea amenajistică. O modalitate eficientă şi precisă de a cunoaşte altitudinea este utilizarea DTM în acest sens. În acest caz s-a utilizat DSM realizat pe baza imaginilor SPOT (pixel 30x30 m). Pentru a caracteriza cantitativ relieful din cuprinsul UP XII Hârtieşti, pentru suprafeţele acoperite de pădure, din punctul de vedere altitudinal, s-a procedat la o analiză GIS şi s-au obţinut suprafeţele păduroase pe trepte de altitudine (tab.5.2).

Suprafeţele pe trepte de altitudine pentru U.P. XII Hârtieşti Area by elevation steps for U.P. XII Hârtieşti Tabelul 5.2

Trepte de altitudine ha % 400 - 450 m 1,2 0,04 450 - 500 m 76,9 2,86 500 - 550 m 719,7 26,76 550 - 600 m 735,4 27,35 600 - 650 m 773,6 28,77 650 - 700 m 333,8 12,41 700 - 750 m 48,4 1,81

TOTAL 2689,0 100,0

48

Page 49: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Din analiza datelor rezultate reiese că 95% din păduri se află între 500 şi 700 m altitudine , aproximativ 3% din păduri sunt situate la altitudine joasă (400-500 m) în timp ce pădurile la peste 700 m altitudine reprezintă doar 2%.

Înclinarea versanţilor pe care se află pădurea reprezintă un alt factor important de care se ţine seama atât în amenajarea pădurilor cât şi în alte activităţi şi cercetări din domeniul forestier. În general sunt utilizate intervale de înclinare pentru a fi caracterizat relieful, de care sunt legate diverse condiţii şi restricţii.

Pentru realizarea hărţii înclinării terenului şi a analizei situaţiei din acest punct de vedere, s-a utilizat DTM realizat pe baza curbelor de nivel cu un pixel de 5X5 m.

Pentru a caracteriza cantitativ relieful din cuprinsul UP XII Hârtieşti, din punctul de vedere al înclinării terenurilor, s-a procedat la o analiză GIS efectuată în modul arătat la punctul anterior, prin decupare din stratul raster cu înclinarea terenurilor şi ţinând cont de suprafaţa pixelului de 25 mp (tab. 5.3). A rezultat o hartă pe categorii de înclinare pentru suprafeţele acoperite de pădure din UP XII Hârtieşti .

Din analiza datelor obţinute rezultă că pădurile din cuprinsul UP XII Hârtieşti prezintă preponderent înclinări între 15-30g în proporţie de 72%.

Suprafeţele pe intervale de înclinare pentru UP XII Hârtieşti Area by slope thresholds for U.P. XII Hârtieşti Tabelul 5.3

Înclinare (grd) ha % <1 617,6 22,97 1-5 124,9 4,64 5-15 1327,6 49,37 15-30 610,8 22,71 >30 8,1 0,31

TOTAL 2689,0 100,00

Expoziţia versanţilor faţă de punctele cardinale este determinată şi înscrisă în descrierea parcelară datorită importanţei atât din punctul de vedere silvicultural cât şi

ecologic şi tehnic. Determinarea se poate face mai precis, ca şi în cazurile altitudinii şi pantei, prin exploatarea modelului digital al terenului.

În amenajarea pădurilor se utilizează un mod specific de redare a expoziţiei, prin intervale de grade ale azimutului, distingând versanti:

• umbriţi => 292,5o - 22,5o ; • parţial umbriţi => 22,5o - 67,5o şi 247,5 o - 292,5o; • parţial însoriţi => 67,5o - 112,5o şi 202,5o - 247,5 o; • însoriţi => 112,5o - 202,5o.

S-a procedat la o analiză GIS efectuată în modul arătat anterior pentru a caracteriza cantitativ relieful din cuprinsul UP XII Hârtieşti din punctul de vedere al suprafeţei pe expoziţii (tab. 5.4). A rezultat o hartă cu expoziţiile redate în culori convenţionale pentru suprafeţele acoperite de pădure din UP XII Hârtieşti.

49

Page 50: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Suprafeţele pe expoziţii pentru UP XII Hârtieşti Area by aspect for UP XII Hârtieşti Tabelul 5.4

Expozitia ha % Orizontal 481,0 17,89 Umbrit 750,3 27,90 Partial umbrit 436,6 16,24 Partial insorit 469,6 17,46 Insorit 551,5 20,51 TOTAL 2689,0 100

Sintetizând se observă versanţii cu expoziţii însorite şi parţial însorite reprezintă 38 % din suprafaţă iar cei cu expoziţii umbrite şi parţial umbrite reprezintă 44 % din suprafaţă, ceea ce arată un relativ echilibru al expoziţiilor.

5.3.2 Hărţi tematice amenajistice

5.3.2.1. Harta arboretelor

Harta arboretelor este o unealtă de bază în amenajarea pădurilor şi managementul forestier, oferind informaţii detaliate cu privire la distribuţia, întinderea şi structura arboretelor. Această hartă se realiza în trecut prin metode clasice conform unui standard de cartografie, care era orientat spre multiplicarea lor (iniţial prin litografiere) în două culori de bază (negru pentru limite şi albastru pentru ape) care erau apoi colorate manual şi xerografiate.

Comparativ cu acest standard, mijloacele specifice GIS şi mijloacele moderne de imprimare/multiplicare oferă posibilităţi de îmbunătăţire a calităţii, datorită uneltelor grafice existente. Totuşi deoarece acest standard este cunoscut şi acceptat de către inginerii silvici, a fost elaborat un standard de cartografie al RNP pentru hărţi realizate prin GIS, în care simbolizarea elementelor hărţii arboretelor se efectuează conform standardului de cartografie pentru Amenajarea Pădurilor (fig. 5.31).

Această hartă a fost tipărită la scara 1:20.000 conform standardului pentru amenajarea pădurilor, ea fiind o hartă de ansamblu.

Similar hărţii arboretelor se pot obţine hărţile clasice a lucrărilor de cultură şi exploatare, hărţile tipurilor de sol şi de staţiuni forestiere, diferă doar simbolizarea elementelor de tip poligon aferentă unităţilor amenajistice conform altor câmpuri din baza de date care corespund elementelor urmărite.

.3.2.2. Hărţi care utilizează modelul digital al terenului

În cele ce urmează vom descrie câteva tipuri de hărţi tematice noi care utilizează modelul digital al terenului obţinute prin metodele specifice GIS, care se pot dovedi foarte utile atât pentru amenajarea pădurilor cât şi pentru managementul forestier, atât sub formă tipărită, cât mai ales în formă digitală.

50

Page 51: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Fig. 5.31 - Harta arboretelor The forest stand map

51

Page 52: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

5Aceste hărţi pot fi deosebit de folositoare atât şefilor de proiect în etapa pregătirii lucrărilor, cât şi în etapa parcurgerii efective a terenului, oferind inginerilor amenajisti informaţii foarte utile, care pot să ducă la o îmbunătăţire a descrierii parcelare şi corectarea limitelor amenajistice, având ca rezultat un amenajament superior calitativ, care reflectă foarte exact situaţia reală. Pentru managementul forestier ele oferă o imagine de ansamblu mai completă, cu toate datele care descriu terenul în complexitatea lui.

Harta limitelor amenajistice suprapuse peste relieful umbrit poate fi foarte utilă pentru vizualizarea configuraţiei terenului într-un mod cât mai intuitiv, a văilor şi culmilor, amplasarea reţelelor de transport, a localităţilor etc.

În primă etapă a fost realizat pseudorelieful cu ajutorul softului ERDAS Imagine. În a doua etapă s-a suprapus stratul pseudoreliefului cu straturile vectoriale ale hărţii arboretelor, excepţie făcând straturile de UA-uri (parc_poly – Arborete, respectiv Folosinţe) care pentru această hartă au fost dezactivate.

Pentru finalizarea hărţii în vederea tipăririi s-au adăugat în modul Layout legenda elementelor din hartă, titlul hărţii, scara grafică şi scara numerică.

Această hartă se imprimă la scara 1:20.000 deoarece este o hartă de ansamblu, dar ea poate fi utilă inginerilor amenajişti şi tipărită la scara 1: 5000, deoarece permite vizualizarea foarte bună a configuraţiei terenului (fig. 5.32a).

Harta limitelor amenajistice suprapuse peste treptele de relief poate fi foarte utilă pentru determinarea cât mai exactă a altitudinilor, amplasarea profilelor de sol, determinarea unor elemente de topoclimat etc.

Pentru realizarea acestei hărţi s-a preluat în ArcGIS imaginea raster cu treptele de altitudine obţinută cu ajutorul procesărilor în softul ERDAS Imagine (fig. 5.32b).

Peste această imagine s-au suprapus straturile vectoariale ale hărţii arboretelor, procedeul fiind acelaşi cu cel specificat în cazul hărţii anterioare.

De asemeni în modul Layout au fost adăugate elementele exterioare hărţii spre a fi tipărită : legenda elementelor de hartă, titlul hărţii, scara hărţii, scara grafică.

Această hartă se tipăreşte la scara 1:20.000, fiind o hartă care oferă o viziune de ansamblu, dar poate fi utilă inginerilor amenajişti şi tipărită la scara 1: 5000, permiţând determinarea facilă şi exactă a altitudinilor, necesare în descrierea parcelară a unităţilor amenajistice.

Harta parcelarului amenajistic şi a distribuţiei înclinării terenurilor poate fi utilizată în descrierea parcelară pentru determinarea cât mai exactă a înclinării terenului, stabilirea determinarea unor zone sensibile la eroziune sau alunecări de teren, eventual separarea unor subparcele cu înclinare peste 30g care să fie trecute în categoria de terenuri cu funcţii de protecţie a solului.

Imaginea raster obţinută în urma procesărilor cu ajutorul softului ERDAS Imagine a fost preluată în ArcGIS şi suprapusă cu straturile vectoriale deja existente folosite şi la hărţile anterioare (fig. 5.34).

Ţinând cont de faptul că această hartă ar fi foarte utilă pe teren, este optimă tipărirea ei la scara 1:5.000, pentru fi uşor comparată de către amenajişti cu planurile topografice. Din acest motiv nu trebuie încărcată cu prea multe detalii, ca în cazul celorlalte hărţi la scara 1:20.000. Astfel s-a dezactivat stratul parc_poly (al UA-urilor),

52

Page 53: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

dar s-a adăugat un strat cu informaţia referitoare la foaia de plan 1: 5.000 (în cazul nostru L-35-99-C-a-4-IV) cum ar fi cadrul, caroiajul interior şi coordonatele colţurilor trapezului. Asfel orice modificare adusă pe hartă poate fi astfel uşor adusă în GIS, planul fiind simplu de georeferenţiat cu ajutorul colţurilor de trapez.

În modul Layout al programului ArcGIS s-au adăugat şi celelalte elemente necesare tipăririi hărţii, după procedeul descris mai sus.

a) b)

Fig. 5.32 – Harta limitelor amenajistice suprapuse peste a) relieful umbrit b) treptele de relief The forest boundaries map overlaid on a) shaded relief b)altitude steps

53

Page 54: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Fig. 5.34 – Harta limitelor amenajistice şi a distribuţiei înclinării terenurilor

The forest boundaries and slope map

54

Page 55: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Harta parcelarului amenajistic şi a distribuţiei expoziţiilor poate fi utilizată pentru descrierea parcelară la estimarea expoziţiilor unităţilor amenajistice, separarea unor unităţi amenajistice pe criterii staţionale, estimarea bonităţii pentru anumite specii, etc.

Imaginea raster obţinută în urma procesărilor cu ajutorul softului ERDAS Imagine a fost preluată în ArcGIS şi suprapusă cu straturile vectoriale deja existente folosite şi la hărţile anterioare.

Ţinând cont de aceleaşi considerente ca în cazul anterior şi această hartă va fi tipărită tot la scara 1 :5.000 având ca limite pe cele ale trapezului L-35-99-C-a-4-IV. Celelalte elemente necesare tipăririi hărţii au fost adăugate în modul Layout după procedeul descris mai sus.

Se poate proceda şi la realizarea hărţii limitelor amenajistice şi a distribuţiei expoziţiilor conform standardului de Amenajarea Pădurilor. Procedeul de realizare al acestei hărţi este acelaşi ca la harta anterioară, singurul lucru care diferă fiind imaginea raster ce reprezintă distribuţia expoziţiilor şi care a fost obţinută în urma procesărilor cu ajutorul softului ERDAS Imagine şi pentru care există o paletă de culori specifică standardului pentru Amenajarea Pădurilor (fig. 5.36). 5.3.2.3. Harta parcelarului amenajistic suprapus peste ortofotoplanuri

Este o hartă extrem de utilă pe teren dar şi la birou, deoarece prezintă realitatea la zi a covorului vegetal din teren alături de datele existente.

Această hartă, mai ales dacă ortofotoplanurile sunt noi, poate fi folosită pentru separarea unor arborete pe criterii de compoziţie, vârstă sau consistentă, corectarea unor limite şi liziere sau adăugarea limitelor unor parchete exploatate, evidenţierea unor suprafeţe litigioase, corectarea traseelor drumurilor forestiere, estimarea pagubelor produse de calamităţi naturale etc.

Pentru realizarea acestei hărţi s-au folosit straturile vectoriale utilizate şi în hărţile anterioare (limite silvice, ape, drumuri etc.) Aceste straturi vectoriale au fost suprapuse peste ortofotoplanurile acoperite de foaia de plan L-35-99-C-a-4-IV, scara de tipărire fiind 1 : 5.000 (fig. 5.37). Celelalte elemente necesare tipăririi hărţii au fost adăugate în modul Layout după procedeul descris mai sus.

Deoarece în mod obişnuit limitele amenajistice vectoriale lipsesc, în etapa de pregătire a lucrărilor de teren pentru amenajarea pădurilor, în vederea verificării rapide şi eficiente a limitelor amenajistice şi a realităţii din teren, precum şi reactualizarea acestora, atunci când este cazul, se poate realiza o hartă simplificată utilizând harţile amenajistice existente şi ortofotoplanul. Această metodă nu implică vectorizarea, deoarece în această etapă se bazează pe date în format raster, adică pe imagini aerie]ne (sau satelitare) de foarte înaltă rezoluţie existente şi pe planurile topografice clasice scanate, echipate cu limite amenajistice, la scara 1:5.000 (1:10.000). Aceasta implică suprapunerea în mediul GIS a planurilor topografice scanate peste ortofotoimagini, apoi transparentizarea lor. Altă metodă şi mai bună este clasificarea pixelilor planului scanat, astfel încât culorile

55

Page 56: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Fig. 5.36 – Harta limitelor amenajistice şi a distribuţiei expoziţiilor (după standardul de amenajarea pădurilor)

The forest boundaries and exposition map (according to forest management planning standard)

56

Page 57: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

suportului de hârtie să devină transparente iar partea desenată să rămână vizibilă, cu o culoare contrastantă cu ortofotoplanul.

Hărţile digitale (în format raster) pot fi transpuse la scară pe hârtie, pot fi exportate ca imagini raster georeferenţiate, posibil de folosit ca suport pentru navigare şi măsurare cu dispozitive GPS, sau pot fi utilizate în mediul GIS.

Fig. 5.37 – Harta limitelor amenajistice suprapuse peste ortofotoplanuri din cadrul U.P. XII

Hârtieşti O.S.E. Mihăeşti / The forest boundaries map overlaid on orthophotoimage

57

Page 58: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

5.4. DETERMINAREA CARACTERISTICILOR BIOMETRICE ALE ARBORILOR ŞI ARBORETELOR

5.4.1 Introducere

Cercetările din acest capitol au rolul de a testa posibilităţile tehnologiilor geomatice pentru determinarea unor caracteristici biometrice ale arborilor şi arboretelor, atât pentru etapa de măsurători de teren (în vederea obţinerii unor date de referinţă cât mai precise) cât şi pe imagini aeriene, prin metode fotogrametrice. S-a elaborat un flux de lucru care să includă măsurarea terestră a unor caracteristici biometrice şi punerea lor în corespondenţă cu cele determinate pe imaginile aeriene, verificarea statistică a semnificaţiei corelaţiei, determinarea ecuaţiilor de regresie şi calculul unor parametri ai arboretului (fig. 5.38).

Determinări prin măsurători terestre Determinări fotogrametrice

Alegerea suprafeţelor experimentale

Poziţionarea suprafeţelor experimentale

Măsurarea parametrilor • Poziţiile arborilor • Diametrul de bază • Înălţimea • Suprafaţa proiecţiei coroanei

Corelarea datelor măsurate terestru cu cele obţinute fotogrametric

Calcularea parametrilor • Înălţime • Diametrul coroanei

Calculul indicatorilor de arboret

Calculul parametrilor arborilor individuali

Importul poziţiei suprafeţelor experimentale

Calculul volumului arborilor individuali

Calculul indicatorilor de arboret

Exportul bazei de date în mediu GIS

Calculul ecuaţiilor de regresie

Verificări statistice

Determinarea • Poziţiilor vârfurilor arborilor • Conturului coroanei arborilor

Analiza comparativă a datelor obţinute prin măsurători terestre cu cele măsurate fotogrametric

Fig. 5.38 Schema fluxului de lucru pentru determinarea parametrilor biometrici

Workflow scheme for biometric parameter determination

58

Page 59: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

5.4.2 Măsurători terestre cu echipamentul FieldMap

5.4.2.1. Amplasarea suprafeţelor experimentale

Pentru comparabilitate, din necesitatea de a avea un set de date biometrice de referinţă, s-au făcut măsurători de detaliu cu echipamentul integrat FieldMap, care oferă posibilitatea cartărilor complete şi obţinerii hărţilor digitale gata de utilizat direct în teren.

În acest scop s-a urmărit amplasarea unor suprafeţe experimentale în zone cât mai reprezentative, cu mai multe specii, caracteristice zonei OSE Mihăeşti, care are numeroase făgete (suprafaţa experimentală nr.2 pe un versant cu expoziţie umbrită) şi amestecuri de fag cu cvercinee (suprafaţa experimentală nr.1 pe un versant cu expoziţie însorită). S-a optat pentru suprafeţe experimentale circulare cu suprafaţa de 2500 m2 care au raza apropiată ca valoare cu înălţimea arboretului şi care permit observarea relaţiilor dintre arbori.

Situaţiile alese sunt dintre cele mai dificile care pot fi întâlnite la noi, din punctul de vedere al utilizării fotogrametriei pentru determinarea parametrilor biometrici, adică arborete echiene de foioase amestecate şi fag, de vârstă medie, consistenţă ridicată şi amplasate în zone cu relief frământat, ceea ce face destul de dificilă recunoaşterea arborilor individuali.

Pentru structurarea bazei de date în care s-au stocat măsurătorile de teren, la birou s-a folosit modulul Field-Map Project Manager. S-au creat straturi multiple într-un singur proiect (arbori, proiecţia coroanelor, puncte de referinţă, etc.). Măsurătorile pe teren s-au efectuat cu modulul FieldMap Data Collector, dedicat colectării datelor de teren.

Avantajul cel mai important îl reprezintă faptul că în urma măsurătorilor de teren rezultă date gata de utilizat fără multe prelucrări ulterioare datele fiind create direct în format shape, care este un format uzual GIS. Softul asigură şi exportul datelor către diverse formate utilizate pentru bazele de date. Acesta oferă posibilităţi de lucru în sistem de coordonate local sau în coordonate globale prin transpunerea în diferite sisteme de coordonate cu ajutorul unor măsurători GPS sau a unor puncte cu coordonate cunoscute din zonă.

Metodologia utilizată pentru preluarea datelor biometrice pe teren poate fi utilizată cu succes pentru inventarieri statistice sau integrale şi amplasarea unor suprafeţe experimentale, utile atât pentru amenajarea pădurilor, cât şi pentru inventar forestier sau necesităţi de cercetare şi producţie, ca alternativă la metodele clasice, fiind superioară ca precizie şi, în unele cazuri, ca productivitate.

5.4.2.1. Poziţionarea centrelor

În prima etapă se procedează la crearea cadrului suprafeţei experimentale în

baza de date geospaţială şi definirea parametrilor ei, adică se pot crea suprafeţe experimentale circulare sau rectangulare sau pot fi importate poligoane predefinite, toate în format shape. În cazul nostru s-a ales suprafaţă experimentală circulară cu suprafaţa de 2500 m2.

59

Page 60: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

FieldMap are ca setare implicită poziţionarea iniţială, la pornirea aparatului şi definirea parametrilor suprafeţei experimentale, în centrul suprafeţei experimentale circulare care este măsurată curent şi lucrul în sistem local de coordonate polare (azimut şi distanţa faţă de centru redusă la orizont). Acestea pot fi georeferenţiate în diferite sisteme de coordinate, predefinite sau definite de utilizator. Ele pot fi convertite în orice moment în coordonate globale, transpunerea lor realizându-se fie direct prin măsurare GPS a centrului sau prin importul coordonatelor acestuia. Ele pot fi reconvertite în orice moment în sistemul de coordonate polare local dacă se doreşte corectarea poziţiilor (de exemplu dacă la birou putem să determinăm cu precizie sporită coordonatele punctelor de referinţă GPS prin aplicarea unor corecţii diferenţiale). Coordonatele centrelor suprafeţelor experimentale circulare au fost obţinute prin măsurarea lor cu GPS conform procedurii descrie anterior, în sistemul de coordonate Stereografic 1970. Deoarece în cazul unor suprafeţe experimentale mari, cum este cazul nostru, nu există vizibilitate din centru la toţi arborii, este adesea necesară repoziţionarea aparatului. Aceasta se face prin determinarea unor puncte de referinţă la care ne raportăm după ce mutăm aparatul într-o poziţie convenabilă continuării măsurătorilor sau putem folosi ca referinţă centrul suprafeţei experimentale.

5.4.2.2 Poziţionarea arborilor individuali

Fiind un echipament cu soft dedicat măsurătorilor pentru silvicultură, el oferă posibilitatea definirii detaliate a diferitelor straturi şi în special a stratului de arbori. Localizaţi ca puncte, arborilor le pot fi atribuite date direct de la clupa electronică şi pot fi vizualizati ca poligoane cu suprafaţa de bază. Instrumente speciale permit măsurarea poligoanelor suprapuse ale proiecţiilor coroanelor. Datorită echipamentului laser, este posibilă măsurarea directă a înălţimilor arborilor şi a bazei coroanei. În plus, permite măsurarea profilelor verticale ale coroanelor cu efort minim.

Astfel se pot măsura direct poziţii precise ale arborilor, înălţimi, proiecţiile coroanelor, profilul vertical al coroanelor. Date descriptive pot fi adăugate, inclusiv diametre măsurate cu clupa electronică etc. Pe lângă acestea pot fi adăugate şi descrise numeroase alte straturi considerate necesare.

Deoarece este destinat măsurătorilor în zone forestiere, echipamentul laser este calibrat să citească ecourile de intensitate mare provenite de la un reflector, fără să ia în considerare ecourile secundare false, mai slabe, provenite de la vegetaţie. Poziţiile arborilor se măsoară prin vizarea la reflectorul care se amplasează în faţa sau în lateralul arborelui, poziţie care se setează în soft alături de înăţimea aparatului şi a reflectorului, şi care se ia în considerare şi se corectează automat în funcţie de diametrul arborelui. Arborii măsuraţi sunt numerotaţi automat şi afişaţi în hartă. După măsurare apare un mesaj prin care se specifică distanţa redusă până la centrul suprafeţei experimentale, iar în cazul în care arborii sunt în afara acesteia este afişat un mesaj de avertizare.

60

Page 61: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

5.4.2.3 Proiecţia pe sol a coroanelor

Proiecţiile pe sol a coroanelor s-au măsurat prin staţionarea cu reflectorul la verticala terminaţiei celor mai lungi ramuri pentru fiecare arbore. Pentru măsurarea proiecţiei pe sol a coroanelor apare o fereastră specială de vizualizare pentru fiecare arbore, în care apare şi poziţia trunchiului, ceea ce permite un bun control al măsurătorilor. După măsurare proiecţia coroanei respectivă este afişată în fereastra principală (fig. 5.47).

Fig. 5.47 Proiecţia coroanelor măsurată terestru în suprafeţele experimentale realizate

cu echipamentul FieldMap - Suprafaţa experimentală nr.1 FieldMap crown projection measurements for experimental plots Plot no.1

5.4.2.4 Determinarea înălţimilor şi diametrelor

Pentru determinarea parametrilor biometrici ai arborilor este disponibilă o fereastră individuală pentru fiecare arbore care afişează valorile din baza de date aferente fiecarui parametru. Determinarea înălţimilor se poate face cu FieldMap în mai multe moduri de măsurare. Înălţimile pot fi introduse manual, în urma măsurării cu alte dispozitive dendrometrice sau pot fi importate dintr-un fişier EXCEL. Măsurarea se poate face la modul clasic, prin măsurarea distanţei până la reflectorul amplasat la baza arborelui şi apoi unghiurilor şi a înălţimii prin vizare la baza şi la vârful arborelui. Alt mod de măsurare se bazează pe cunoaşterea poziţiei aparatului şi a celei a arborelui care urmează a fi măsurat, astfel că prin vizare la baza şi la vârful arborelui, aparatul matematic al FieldMap are suficiente date pentru determinarea înălţimii. Aparatul permite şi măsurarea înălţimii bazei coroanei, foarte utilă în vizualizările 3D. FieldMap permite determinări ale diametrului arborelui la diferite înălţimi, cu ajutorul lunetei, în vederea determinării unor parametri ai fusului. Determinarea diametrelor de bază se poate face fie direct cu luneta de la FieldMap, fie se pot transfera diametrele măsurate cu clupa electronică, pot fi importate diametrele dintr-un

61

Page 62: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

tabel EXCEL sau pot fi introduse manual diametrele măsurate cu clupa clasică ori circumferinţele măsurate cu rejansa.

5.4.2.5 Profilul coronamentului

Profilul coronamentului ilustrează forma spaţială a coroanelor şi dispoziţia lor în spaţiu, fiind un instrument preţios pentru vizualizarea relaţiilor dinamice care există între arbori, între etajele de vegetaţie şi între specii, astfel că din analiza lor se pot trage concluzii asupra lucrărilor de cultură, de exemplu rărituri. Pentru a putea vizualiza profilul coronamentului a fost necesară măsurarea unor transecte pe linia de cea mai mare pantă. Pentru măsurarea profilului coroanelor apare o fereastră specială de vizualizare pentru fiecare arbore, în care apare şi poziţia trunchiului, precum şi secţiunea pe transectă a proiecţiei coroanei măsurate anterior.

Măsurarea se bazează pe cunoaşterea poziţiei aparatului şi a celei a arborelui care urmează a fi măsurat, astfel că prin vizare a punctelor caracteristice din coroană, este posibilă amplasarea lor doar pe seama unghiului de înclinare. După măsurare profilul coroanei respectiv este afişată în fereastra de vizualizare a transectei (fig. 5.51).

Fig. 5.51 Profilele verticale ale transectelor măsurate pentru suprafeţele experimentale

cu echipamentul FieldMap pentru suprafaţa experimentală nr.1 FieldMap transect measurements for experimental plots fo rplot no.12 5.4.2.6 Prelucrarea datelor

Datele descriptive rezultate au fost exportate în format Excel şi au fost extrase tabelar pentru a se lega ulterior datele măsurate de baza de date geospaţiale. Fişierele shape cu poziţiile arborilor şi proiecţiile coroanelor au fost importate în mediu ArcGIS alături de aceste tabele într-un fişier de tip geodatabase. Prin operaţiuni de legare (de tip „join”) au fost ataşate succesiv la fişierele shape toate datele privitoare la arborii

62

Page 63: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

măsuraţi. Softul generază automat un grafic de corelaţie diametre - înălţimi pentru verificarea şi validarea datelor direct pe teren.

5.4.3 Determinări ai unor parametri biometrici ai arborilor

prin metode fotogrametrice

5.4.3.1 Determinarea conturului coroanei şi a vârfului arborilor

S-a utilizat modelul stereoscopic rezultat anterior în urma reperajului fotogrametric şi ortorectificării imaginilor aeriene. Din acesta s-a obţinut modelul digital al suprafeţei (DSM). În ariile acoperite cu pădure DSM a fost corectat cu înălţimea estimată a arboretului pe zone rezultând astfel modelul digital al terenului (DTM).

Pe imaginile aeriene sunt vizibili în general arborii din etajul superior. Concret, pentru a avea cadrul ariei de interes, s-a importat limita în format shape a suprafeţei experimentale respective rezultată din FieldMap şi au fost create alte două fişiere shape unul tip poligon pentru contururile coroanelor şi unul tip punct pentru vîrfurile arborilor. Pentru determinarea parametrilor biometrici ai arborilor operatorul a identificat şi vectorizat pe modelul stereoscopic conturul coroanelor arborilor vizibili după care a punctat vârfurile arborilor (fig. 5.53).

Fig. 5.53 Exemplu cu contururile coroanelor şi vârfurile arborilor vizibili identificate

şi vectorizate pe modelul stereoscopic (cu galben) pentru suprafaţa experimentală nr.1 Example for visible tree crown contours and tree tops identified and vectorized from the stereoscopic model (yellow) for Plot no.1

63

Page 64: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Operaţiunea este dificilă şi migăloasă chiar şi pentru operatorii experimentaţi, operatorii fără experienţă având dificultăţi la vizualizarea tridimensională a arborilor şi la controlul mărcii manevrate cu ajutorul mouse-ului fotogrametric, fiind posibile numeroase erori.

5.4.3.2 Determinarea înălţimii arborilor

Pe modelul stereoscopic s-au determinat coordonatele vârfurilor arborilor, rezultând inclusiv cotele lor. Cotele estimate ale bazei arborilor s-au extras de pe DTM la aceleaşi coordonate X şi Y, asumând supoziţia că arborii sunt perfect verticali. Prin diferenţa dintre aceste cote au rezultat înălţimile arborilor, care deocamdată nu au un număr după care să poată fi identificaţi (tab. 5.5).

Extras din tabelul de determinare a înălţimii pentru arborii vizibili Tabelul 5.5

ID Suprafaţa

experimentală Cota la vârful arborelui

(m) Cota la baza arborelui

(m) Înălţime arbore

(m) 503 605.60 580.15 25.45 503 610.66 580.67 29.99 503 611.55 583.02 28.53 503 610.66 581.94 28.72 503 604.31 578.36 25.95 503 604.31 576.93 27.38 …………… …………. ………….. ………….

Suprapunând în GIS punctele cu cotele bazei arborilor rezultate din teren cu cele rezultate din determinările fotogrametrice observăm că există diferenţe atât în ceea ce priveşte poziţia în plan cât şi pe altitudine.

Deşi numeroase valori sunt apropiate, diferenţele fiind mici, pe anumite porţiuni există şi diferenţe mai mari datorate atât erorilor de obţinere a DTM cât şi a preciziei de determinare a cotei prin măsurători GPS (care pe altitudine este de cica 10 ori mai mică decât în plan) precum şi a transformărilor de sistem de coordonate ale acestora, astfel că aceste erori se transmit şi la înălţimi.

5.4.4 Corelarea datelor măsurate terestru cu cele obţinute fotogrametric

5.4.4.1 Identificarea arborilor pe imagini aeriene

Precizia suprapunerii datelor măsurate terestru (arborii vizibili) cu imaginile aeriene ortorectificate este destul de bună (fig. 5.55).

S-a constatat totuşi că rezoluţia este la limită pentru identificarea coroanelor individuale ale arborilor, o precizie superioară a imaginii fiind de dorit.

Pentru corelarea celor două seturi de date contururile coroanelor şi vârfurile arborilor poziţionate pe fotograme au fost suprapuse proiecţiile coroanelor şi poziţiile arborilor măsurate terestru. La început se caută arborii dominanţi, a căror coroane ies în evidenţă prin dimensiuni şi sunt cel mai uşor de identificat. Se urmăreşte apoi identificarea arborilor codominanţi din vecinătatea lor şi numerotarea lortînând cont de poziţie, vecinătăţi, înălţimile măsurate, mărimea şi forma coroanei.

64

Page 65: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Aceasta operaţiune este migăloasă şi necesită multă atenţie, deoarece pe imaginile aeriene sunt vizibili în general arborii din etajul superior astfel că datele de pe fotograme sunt măsurate la nivelul coroanelor pe când datele de teren sunt măsurate la nivelul solului, astfel că e dificil de realizat o corespondenţă exactă, vârfurile şi coroanele fiind adesea excentrice comparativ cu baza arborilor.

Fig. 5.55 Proiecţia coroanelor obţinute prin măsurători terestre exportate în mediu GIS şi suprapuse peste ortofotoplanuri - Suprafaţa experimentală nr.1 / Terestrial measurements exported in GIS enviroment and overlapped with ortorectified images (orthophotomaps) for Plot no.1

5.4.4.3 Fuzionarea seturilor de date

Cele două seturi de date privind înălţimile şi suprafaţa proiecţiei coroanelor au fost fuzionate, prin conectarea după numărul arborelui rezultând un tabel care le cuprinde pe amândouă (tab. 5.6). Astfel sunt detaliate:

• Date măsurate terestru o numărul arborelui - ID o numărul suprafeţei experimentale - IDPlots o specia - Specia o diametrul - DBH o înălţimea arborelui - Height o suprafaţa proiecţiei coroanei - CrownProj o cota bazei arborelui - Z

• Date determinate de pe fotograme o înălţimea arborelui - H_ARBORI o cota bazei arborelui - ELEVATION o cota vârfului arborelui - H_VARF o suprafaţa proiecţiei coroanei - ProCorArea

65

Page 66: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Pentru arborii care nu au putut fi identificaţi pe fotograme valorile celui de al doilea set sunt nule.

Extras din tabelul de corelare a seturilor de date fuzionate Extract from the correlation table of fusioned data sets Tabel 5.6

IDPlots ID Z Specia DBH_mm Height_m CrownProj ID_2 ELEVATION H_VARF H_ARBORI ProCorArea

503 1 582,95 carpen 183 17,10 28,64 0 0,00 0,00 0,00 0,00

503 2 582,91 fag 308 23,95 46,57 2 577,36 598,12 20,75 24,67

503 3 583,51 fag 74 6,73 10,27 0 0,00 0,00 0,00 0,00

503 4 584,41 fag 508 29,82 85,09 4 577,77 605,49 27,72 36,20

503 5 583,22 fag 367 29,28 46,52 5 576,93 604,31 27,38 79,98

503 6 584,80 fag 55 7,15 12,12 0 0,00 0,00 0,00 0,00

503 7 584,90 fag 107 5,28 7,02 0 0,00 0,00 0,00 0,00

503 8 581,89 gorun 554 28,14 55,81 8 574,87 602,84 27,97 22,29

503 9 580,76 gorun 780 28,98 62,24 9 572,55 599,27 26,72 29,80 …… . ……. …. ……… …… ……. … ……. …… …….. ……

5.4.5 Interpretări statistice

5.4.5.1 Indicatori statistici

Fundamentarea ştiinţifică a metodologiei de determinare a diametrului de bază în funcţie de elemente ale arborelui ce pot fi măsurate pe imagini stereoscopice (înălţimea şi suprafaţa coroanei arborelui), se bazează pe corelarea caracteristicilor arborilor din suprafaţa de probă care au fost măsurate atât pe teren, cât şi prin mijloace stereofotogrametrice.

Prezentăm rezultatele corelării datelor obţinute pe baza măsurătorilor făcute în două suprafeţe de probă. Pentru a fi verificate, datele au fost preluate şi prelucrate cu ajutorul softului SPSS specializat pentru calcule statistice.

S-au calculat valorile indicatorilor statistici de corelaţie privind înălţimea şi suprafaţa proiecţiei coroanei atât măsurate terestru cât şi pe fotograme aeriene (tab. 5.7).

Indicatori statistici comparativi pentru parametri măsuraţi terestru şi stereofotogrametric Statistical indicators for parameters measured terestrial and stereophotogrammetric Tabel 5.7

Suprafaţa experi-mentală

Caracteristica măsurată Număr de arbori măsuraţi

Media aritmetică

Varianţa Abaterea standard

Coeficient de variaţie

Înălţimea măsurată pe teren 66 21,74 35,720 5,977 27,5 Înălţimea măsurată stereofotogrametric

66 22,41 34,014 5,832 26

Suprafaţa proiecţiei coroanei măsurată pe teren

66 38,69 405,204 20,129 52

1-503

Suprafaţa proiecţiei coroanei măsurată stereofotogrametric

66 37,57 435,054 20,858 55,5

Înălţimea măsurată pe teren 96 30,75 9,346 3,057 9,9 Înălţimea măsurată stereofotogrametric

96 33,00 2,336 1,528 4,6

Suprafaţa proiecţiei coroanei măsurată pe teren

96 31,37 848,315 29,126 92,8

2-504

Suprafaţa proiecţiei coroanei măsurată stereofotogrametric

96 29,54 735,733 27,124 91,8

66

Page 67: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

5.4.5.2 Verificarea semnificaţiei diferenţei dintre medii

Pentru a determina dacă distribuţiile valorilor caracteristicilor arborilor măsurate pe teren şi stereofotogrametric sunt similare şi pot fi considerate estimări ale aceleiaşi populaţii, aceste distribuţii vor fi supuse unor teste statistice.

În prima fază, pentru a determina ce test statistic va fi aplicat, se verifică normalitatea distribuţiilor, cu ajutorul testului Kolmogorov – Smirnov, care compară valorile distribuţiei experimentale cu cele ale unei distribuţii normale cu aceaşi medie şi abatere standard ca şi distribuţia testată (tab.5.8).

Testarea normalităţii distribuţiilor (testul Kolmogorov-Smirnov) Testing distribution normality (Kolmogorov Smirnov test) Tabelul 5.8

Suprafaţa 503 Suprafaţa 504 Caracteristica măsurată

L experimental df

L teoretic

L experimental df L teoretic

Înălţimea măsurată terestru 0.100 66 0.109 0.072 96 0.090 Înălţimea măsurată stereofotogrametric 0.115 66 0.109 0.097 96 0.090 Suprafaţa proiecţiei coroanei măsurată terestru 0.097 66 0.109 0.239 96 0.090 Suprafaţa proiecţiei coroanei măsurată stereofotogrametric 0.163 66 0.109 0.223 96 0.090

Comparând valorile lui L teoretic cu valorile calculate ale lui L pentru fiecare caracteristică, se poate observa că distribuţiile care îndeplinesc testul de normalitate sunt distribuţiile înălţimilor şi proiecţiilor coroanelor măsurate pe teren pentru suprafaţa 503 şi distribuţia înălţimilor măsurate pe teren pentru suprafaţa 504. În continuare, având în vedere că distribuţiile înălţimilor cât şi a suprafeţelor coroanelor măsurate stereofotogrametric, în ambele suprafeţe de probă, sunt neparametrice, se trece la testarea egalităţii dintre distribuţii cu ajutorul testului Wilcoxon. În acest caz, se ţine cont de semnele diferenţelor dintre valorile pereche ale distribuţiilor comparate şi nu se ia în calcul mărimea acestor diferenţe.

În cazul suprafeţei 503, din totalul de 66 de perechi de măsurători, în 30 de cazuri valoarea înălţimii măsurate stereofotogrametric este mai mare decât cea măsurată terestru, iar în 36 de cazuri înălţimea măsurată stereofotogrametric este mai mare decât cea măsurată terestru, neînregistrându-se egalitaţi. Această observaţie denotă faptul că distribuţia înălţimilor măsurate terestru nu este o subestimare sau o supraestimare a distribuţiei înălţimilor măsurate stereofotogrametric, asa cum se poate observa în cazul suprafeţei 504, unde, în 82 de cazuri din 96, înălţimea măsurată stereofotogrametric este mai mare decât cea măsurată terestru. În cazul distribuţiilor proiecţiilor sau suprafeţelor coroanelor, în ambele suprafeţe de probă, numărul diferenţelor negative este aproximativ egal cu cel al diferenţelor pozitive. Se poate trage concluzia că, în cazul suprafeţei de probă 503, distribuţiile înălţimilor şi a suprafeţei coroanelor măsurate stereofotogrametric aparţin şi estimează aceaşi populaţie ca şi distribuţiile înălţimilor şi proiecţiilor coroanelor măsurate pe teren. În această situaţie, se va încerca estimarea diametrului de bază în funcţie de diametrul coroanei şi de înălţime.

67

Page 68: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

În cazul suprafeţei 504, înălţimile măsurate stereofotogrametric reprezintă o supraestimare a înălţimilor măsurate pe teren, fapt ce duce la concluzia că cele două distribuţii nu sunt estimări ale aceleiaşi populaţii. De aceea, se va încerca estimarea valorilor diametrului de bază în funcţie de diametrul coroanei. 5.4.5.3 Calculul ecuaţiilor de regresie

În literatura de specialitate se întâlnesc mai multe ecuaţii de regresie care redau relaţia corelativă între diametrul de bază şi diametrul coroanei sau diametrul de bază şi diametrul coroanei şi înălţime (V. Giurgiu, 1979). Având în vedere că pe teren a fost măsurată suprafaţa proiecţiei coroanei, diametrul coroanei (dcor) se calculează considerând suprafaţa proiecţiei (Prcor) acesteia ca fiind un cerc, deci:

π

corcord

Pr4= ;

În cazul suprafeţei de probă 503, diametrul de bază a fost exprimat atât în funcţie numai de diametrul coroanei, cât şi de diametrul coroanei şi a înălţime. Coeficienţii de regresie s-au calculat pentru diferite exprimări ale diametrului de bază în funcţie de diametrul coroanei sau diametrul coroanei şi înălţime (tab. 5.11).

Coeficienţi de regresie şi de corelaţie pentru exprimarea diametrului de bază în funcţie de diametrul coroanei şi înălţime / The regression and correlation coefficients expressing base diameter according to crown diameter and height Tabelul 5.11

Ecuatia de regresie 0b 1b 2b 3b 4b R

cordbbd 10 += -53,004 0,053 - - - 0.728

2210 corcor dbdbbd ++= -257,666 0,118 -4,716*10-6 - - 0.742

corcor hdbhbdbhbbd 42

3210 ++++=

-57,522 -1,321 0,033 0,525 0 0,914

Cel mai mare coeficient de corelaţie (R=0,914) apare în cazul ecuaţiei de regresie cu două caracteristici factoriale. Variaţia diametrului de bază în funcţie de diametrul coroanei este prezentată şi grafic.

În suprafaţa 504, pentru estimarea diametrului de bază s-a folosit doar diametrul coroanei, pentru că, aşa cum s-a arătat anterior, înălţimile măsurate stereofotogrametric nu sunt estimări ale înălţimilor reale. Coeficienţii de regresie s-au calculat pentru diferite exprimări ale diametrului de bază în funcţie de diametrul coroanei (tab. 5.12).

Coeficienţi de regresie şi de corelaţie pentru exprimarea diametrului de bază în funcţie de diametrul coroanei / The regression and correlation coefficients expressing base diameter according to crown diameter Tabelul 5.12

Ecuatia de regresie 0b 1b 2b R

cordbbd 10 += 89,582 0,041 - 0,832

2210 corcor dbdbbd ++= 194,647 0,008 2,156*10-6 0,845

68

Page 69: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

În acest caz, cel mai bun model care estimează relaţia dintre diametrul de bază şi diametrul coroanei este reprezentat de ecuaţia polinomială de ordinul 2 (tab. 5.12). După stabilirea ecuaţiilor de regresie, se trece la calculul diametrului de bază ajustat, folosind ca variabile, atât caracteristicile măsurate pe teren cât şi caracteristicile măsurate stereofotogrametric.

Se obţine distribuţia diametrului de bază ajustat, calculat folosind ca variabile înălţimea măsurată stereofotogrametric şi diametrul coroanei dedus din suprafaţa coroanei măsurată stereofotogrametric, comparate cu distribuţiile diametrelor de bază măsurate pe teren pentru în suprafaţa 503, respectiv pentru suprafaţa 504

5.4.5.4 Analiza rezultatelor

La acest nivel al cunoştinţelor, nu se poate spune că există o ecuaţie de regresie general aplicabilă pentru estimarea diametrului de bază în funcţie de elemente măsurabile stereofotogrametric, fiind necesare măsurători extensive care să acopere toată gama de situaţii posibile. Erorile provin în principal din cauza diferenţelor între realitate şi modelul digital al terenului, astfel că doar un DTM de precizie submetrică poate să ofere date suficient de bune pentru determinarea înălţimilor. Acest nivel de precizie poate fi asigurat doar de datele LIDAR, care în cazul ecourilor multiple pot să ofere date şi despre structura verticală a pădurii.

5.4.6. Calculul indicatorilor de arboret

5.4.6.1 Introducere

Pentru analiza comparativă a datelor obţinute prin măsurători terestre cu cele măsurate fotogrametric este posibilă calcularea unor indicatori de arboret uzuali în amenajarea pădurilor, care s-au extras din amenajamentul silvic, conform cu descrierea parcelară a unităţilor amenajistice (tab. 5.13).

Indicatori de arboret extraşi din amenajamentul silvic Stand parameters extracted from forest management plans Tabelul 5.13

Parametri din descrierea parcelară UM SE 1-503 SE 2-504 Indicativ U.A. - 59 B 80 A Compoziţia - 8GO 2 FA 10 FA Consistenţa medie - 0,7 0,8 Diametrul mediu cm 22 26 Înălţimea medie m 20 25 Volum/hectar m3/ha 300 281 Creşterea anuală m3/an/ha 1,4 3,4 Volum + creşterea/5 ani m3/ha 307 298

5.4.6.2 Indicele de acoperire

Indicele de acoperire este un parametru care poate fi determinat cu suficientă acurateţe din date prin metode geomatice specifice. În acest sens, pentru datele

69

Page 70: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

obţinute prin măsurători terestre s-a utilizat o funcţie predefinită a FieldMap care permite extragerea rapidă a ariei şi procentului din suprafaţa experimentală acoperită de proiecţiile coroanelor. Pentru determinările pe imagini aeriene, printr-o succesiune de operaţii în ArcGIS (decuparea contururilor coroanelor pe limita suprafeţei experimentale cu funcţia „clip”, unirea lor cu funcţia „merge” şi calcularea suprafeţei în tabelul de atribute) s-a determinat suprafaţa acoperită de coroane şi apoi indicele de acoperire (fig. 5.55).

a) b)

Fig. 5.55. Calculul indicelui de acoperire determinat a) terestru b) aerian

Valorile obţinute sunt apropiate atât între ele cât şi de valorile din amenajamentul silvic (tab. 5.14). În cazul indicelui de acoperire determinat terestru pentru suprafaţa experimentală 1-503, valoarea ceva mai ridicată se explică prin prezenţa unui etaj de arbori dominaţi care nu sunt vizibili pe imagini aeriene şi care în general nu sunt luaţi în considerare nici la stabilirea de către inginerii amenajişti a indicelui de acoperire.

Indici de acoperire / Coverage ratio Tabelul 5.14 Parametru SE 1-503 SE 2-504 Consistenţa medie din descrierea parcelară 0,7 0,8 Indice acoperire din determinări terestre 0,83 0,78 Indice acoperire din determinări de pe fotograme 0,74 0,78

5.4.6.3 Numărul de arbori

Numărul de arbori vizibili este un parametru relativ uşor de determinat pe imagini aeriene, atât prin metode vizuale cât şi automat. Deoarece tabelele dendrometrice conţin date cu privire la numărul total de arbori la hectar, pentru comparabilitate este necesară găsirea unei relaţii de corespondenţă pentru determinarea lor pe imagini aeriene, care să ţină cont de procentul arborilor vizibili (tab. 5.15).

70

Page 71: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Numărul de arbori / Number of trees Tabelul 5.15 Parametru UM SE 1-503 SE 2-504 Număr de arbori măsuraţi terestru Buc. 144 162 Număr arbori vizibili pe fotograme Buc. 66 96 % arbori vizibili pe fotograme % 46 59 Număr de arbori la hectar Buc 576 648

Observăm că pe stereofotograme au fost vizibili 46% din arbori în piaţa 1 şi 59% în piaţa 2. Deşi procentul pare redus, trebuie ţinut seama că aceştia sunt arborii dominanţi care reprezintă de obicei 80-90% din volum. Procentul redus de arbori vizibili pentru suprafaţa experimentală 1-503 se explică tot prin prezenţa etajului de arbori dominaţi, de mici dimensiuni, care nu se disting pe imagini aeriene.

5.4.6.4 Înălţimea medie

Înălţimile s-au determinat terestru şi stereofotogrametric după procedurile descrise anterior (§5.4.2.4. şi §5.4.3.2). Şi în acest caz înălţimea medie redusă pentru suprafaţa experimentală 1-503 este influenţată de existenţa unui număr mare de arbori dominaţi. Dacă se iau în considerare la calculul înălţimii medii numai arborii vizibili pe imagini aeriene, valoarea se apropie de cea din descrierea parcelară şi de cea determinată stereofotogrametric (tab. 5.16).

Înălţimea medie / Mean height Tabelul 5.16

Înălţimea medie UM SE 1-503 SE 2-504 din descrierea parcelară m 20 25 măsurată terestru m 15,6 27,7 pentru arborii vizibili măsuraţi terestru m 21,7 30,7 pentru arborii vizibili determinată pe fotograme m 22,4 32,8

Înălţimea medie a arborilor vizibili a fost apropiată ca valoare între măsurătorile terestre şi cele stereofotogrametrice pentru piaţa 1 astfel că înălţimea a putut fi luată în calcul la ecuaţiile de regresie. La piaţa 2 însă este o diferenţă sistematică în plus la înălţimi ceea ce arată că pentru zona respectivă nivelul terenului pe DTM a fost coborât prea mult la etapa de corecţie a DSM.

5.4.6.5 Diametrul coroanei

Diametrul coroanei este un parametru care poate fi determinat şi după imagini bidimensionale, nefiind necesar un model stereoscopic, deşi acesta oferă o vizibilitate sporită. Au fost determinate, atât terestru cât şi fotogrametric, proiecţiile pe sol a coroanelor şi, implicit, suprafeţele acestora. Diametrul coroanei se calculează pornind de la suprafaţa proiecţiei coroanei, prin considerarea acesteia ca fiind un cerc (§ 5.4.5.3). Valorile determinate pe imagini aeriene sunt apropiate de cele măsurate terestru dacă luăm în considerare doar arborii vizibili, dar se observă tendinţa de subapreciere, firească datorită faptului ca mare parte din coroană este umbrită (tab. 5.17).

71

Page 72: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Suprafaţa medie a proiecţiei coroanei şi diametrul mediu al coroanei Mean crown projection area and mean crown diameter Tabelul 5.17

Parametru UM SE 1-503 SE 2-504 măsurată terestru m2 25,7 19,3 pentru arborii vizibili măsuraţi terestru m2 38,7 25,5

Suprafaţa medie a proiecţiei coroanei

pentru arborii vizibili determinată pe fotograme

m2 37,6 24,6

măsurată terestru m 5,30 4,63 pentru arborii vizibili măsuraţi terestru m 6,73 5,41

Diametrul mediu al coroanei pentru arborii vizibili determinată pe

fotograme m 6,64 5,22

5.4.6.6 Diametrul de bază mediu

Pentru calculul diametrului coroanei şi estimarea diametrului pentru fiecare arbore în funcţie de diametrul coroanei s-au utilizat ecuaţiile de regresie calculate anterior (§5.4.5.3, tab.5.11 şi 5.12)

Diametrul mediu / Mean diameter Tabelul 5.20

Diametrul mediu UM SE 1-503 SE 2-504 din descrierea parcelară cm 22 26

măsurată terestru mm 204,6 250,3 pentru arborii vizibili măsuraţi terestru mm 317,3 304,9

pentru arborii vizibili determinat de pe fotograme mm 302,9 304,6

Diametrul mediu măsurat terestru are o valoare apropiată de valoarea din descrierea parcelară. Diametrele medii calculate pentru arborii vizibili măsuraţi terestru şi determinate pe fotograme sunt apropiate ca valoare pentru ambele suprafeţe experimentale, ecuaţiile de regresie obţinute oferind o corelaţie destul de fidelă.

5.4.6.7 Volumul arborilor pe picior

Ecuaţia de regresie folosită pentru de calculul volumului arborelui (după Metode şi tabele dendrometrice, V. Giurgiu, I.Decei, D.Drăghiciu, 2004) este următoarea:

log v = a0 + a1 log d + a2 log2 d + a3 log h + a4 log2 h în care:

d – diametrul de bază al arborelui, în cm h – înălţimea arborelui, în m v – volumul arborelui, în m3

S-au folosit coeficienţii de regresie pe specii a0 , a1 , a2 , a3, a4 extraşi din tabelele dendrometrice sus-menţionate (tab. 5.21).

72

Page 73: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

Coeficienţii de regresie din tabele pe specii The regression coefficients by species Tabelul 5.21 Specie/Coeficient a0 a1 a2 a3 a4

Fag -4,11122 1,30216 0,23636 1,26562 -0,07966 Gorun -4,17315 2,27662 -0,09084 0,57596 0,093429 Carpen -4,23139 2,15204 -0,00988 0,59652 0,11281 Cireş -3,59371 1,95047 0,04086 -0,12835 0,374948

S-au calculat volumele arborilor individuali şi apoi prin însumare volumul pentru cele două suprafeţe experimentale atât pentru arborii măsuraţi atât pe teren, cât şi pentru cei măsuraţi pe imagini aeriene. Din acesta, prin raportare la suprafaţă s-a dedus volumul la hectar al arboretelor şi au fost adăugaţi pentru comparaţie parametri unităţii amenajistice din amenajament.

Volumul arborilor pe picior / Trees timber volume Tabelul 5.22 Parametri UM SE 1-503 SE 2-504 Volum/hectar amenajament m3/ha 300 281 Creşterea anuală amenajament m3/an/ha 1,4 3,4 Volum + creşterea/5 ani m3/ha 307 298 Volum/hectar FieldMap m3/ha 383,6 511,1 Volum/hectar arbori vizibili FieldMap m3/ha 340,2 419.7 % volum arbori vizibili FieldMap % 88 82 Volum/hectar arbori vizibili stereofotograme

• în funcţie de diametrul coroanei • în funcţie de diametrul coroanei şi înălţime

m3/ha 253,2 314,7

426.7

- % volum arbori vizibili stereofotograme

• în funcţie de diametrul coroanei • în funcţie de diametrul coroanei şi înălţime

% 66 82

83 -

Din datele de mai sus observăm deşi că pe stereofotograme au fost vizibili 46% din arbori în piaţa 1 şi 59% în piaţa 2, aceştia reprezintă totuşi 88% din volum în piaţa 1 respectiv 82 % în piaţa 2. Acest fapt arată că în condiţiile unor imagini de calitate, prin măsurători adecvate se poate face o estimare a volumelor arboretelor prin determinări pe imagini aeriene la precizii apropiate de determinările terestre.

Pentru a ajunge la o utilizare curentă estimărilor parametrilor arboretului bazate pe determinări biomerice stereofotogrametrice, cu un grad mare de acurateţe, sunt necesare cercetări extinse. Acestea ar trebui să vizeze determinarea unor ecuaţii de regresie care să acopere toate situaţiile posibile sub aspectul speciilor de arbori, vârstei şi productivităţii iar parametrii de intrare pentru determinarea volumului să fie cei care pot fi determinaţi cu uşurinţă pe imagini aeriene, adică numărul de arbori vizibili la hectar, diametrul coroanei şi înălţimea arborilor dominanţi.

Credem că determinările biometrice bazate pe teledetecţie vor primi un impuls deosebit în anii următori prin dezvoltarea aplicaţiilor care, alături de imagini digitale multispectrale, vor utiliza date LIDAR, o tehnologie în plină expansiune, care permite obţinerea unor date detaliate şi precise cu privire la teren şi structura coronamentului.

73

Page 74: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

VI. ASPECTE FINALE

6.1. CONCLUZII GENERALE A) Scopul şi utilitatea cercetărilor Teza de doctorat tratează un subiect de actualitate al sectorului forestier privind integrarea tehnologiilor geomatice moderne pentru eficientizarea unor lucrări specifice.

1) Obiectivul urmărit, formulat prin titlul tezei, se înscrie în conceptul general al gestionării durabile a pădurilor ca o condiţie şi cerinţă obligatorie pentru menţinerea nealterată şi îndeplinirea funcţiilor de protecţie a mediului ambiant, asaltat în prezent de factorii antropici cunoscuţi. În acest scop, se impune cunoaşterea fondului forestier ca întindere, structură şi stare, ca bază a urmăririi evoluţiei şi stabilirea măsurilor silviculturale de viitor.

2) Geomatica forestieră, ca sumă a unor tehnici geotopografice şi de teledetecţie, integrate cu tehnologia informaţiei, urmăreşte cunoaşterea fondului forestier ca poziţie şi întindere, concretizată prin planuri şi hărţi, precum şi sub raportul structurii şi stării acestuia concretizată prin indicatori specifici şi descrieri.

3) Necesitatea cercetărilor s-a impus având în vedere lipsa unei evidenţe clare, sub raport cantitativ şi calitativ a fondului forestier naţional, precum şi evoluţia spectaculoasă a tehnologiilor geomatice sub raportul aparaturii şi a softurilor de preluare şi prelucrare automată a datelor topografice, geodezice, de fotogrametrie digitală, teledecţie şi altele.

4) Cercetările au urmărit să stabilească în ce măsură tehnologiile geomatice performante, cu un grad ridicat de automatism, în continuă evoluţie, pot fi utile investigării fondului forestier şi în general al amenajamentului în raport cu cerinţele şi nivelul silviculturii din ţara noastră.

B) Privitor la stadiul actual al cunoştinţelor În mod firesc, la început, se prezintă situaţia la nivel mondial selectată din

bibliografia de specialitate care serveşte drept referinţă pentru cercetările proprii. 1) Aspectele teoretice ale tehnologiilor geomatice sunt necesare ca support

necesar înţelegeii lucrărilor efectuate. Acestea au vizat cunoştinţele de bază privind radiaţia electromagnetică, purtătoare a informaţiilor, reflectanţa spectrală, structura şi parametrii înregistrărilor aeriene digitale şi satelitare, prelucrarea şi corectarea geometrică a acestora şi obţinerea imaginilor ortorectificate în vederea exploatării lor. 2) Tehnologiile geomatice de preluare şi prelucrare a datelor, respectiv sistemul de poziţionare GPS, dispozitivele de scanare laser aeriene şi terestre, precum şi dispozitivul integrat FieldMap, inclusiv produsele obţinute sunt trecute în revistă cu avantajele şi limitările lor de utilizare în sectorul forestier. 3) Programele spaţiale de înregistrări satelitare sunt prezenate în evoluţia lor, definită de creşterea continuă a rezoluţiei spaţiale, cu accent deosebit asupra imaginilor preluate în misiunile SPOT-FORMOSAT. În egală măsură, sunt detaliate

74

Page 75: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

numeroasele sisteme software de preluare şi prelucrare automată a datelor GPS, a înregistrărilor aeriene şi satelitare. 4) Domeniile de utilizare ale geomaticii forestiere sunt analizate prin prisma cunoştinţelor bibliografice scoţând în evidenţă utilitatea, eficienţa şi sprijinul în unele activităţi vitale ale sectorului: realizarea bazei cartografice, amenajarea pădurilor, introducerea cadastrului, a sistemului GIS, managementul ariilor protejate, a situaţiilor de urgenţă, monitorizarea stării de sănătate, dar şi determinări ale unor elemente şi indicatori dendrometrici şi de structură şi chiar în administraţie. C) Baza materială a cercetărilor Pentru lucrările necesare atingerii obiectivelor fixate, au fost asigurate condiţiile corespunzătoare privind dotarea şi logistica necesară. 1) Zona test, de studiu, a fost aleasă pe raza Ocolului Silvic Experimental Mihăeşti în administrearea ICAS Bucureşti, amplasat în zona centrală a judeţului Argeş. S-a avut în vedere că aici există o bază de date GIS iar locaţia este reprezentativă sub raport forestier, respectiv al condiţiilor geografice, ecologice şi de structura arboretelor. 2) Baza cartografică de care s-a dispus cuprinde:

• planurile de bază la scara 1: 10000, restituite fotogrametric, 3D, obţinute în anii 70-80;

• hărţile amenajistice în format digital GIS obţinute prin digitizarea şi vectorizarea planurilor de bază la scara 1: 10000 actualizate;

• imagini aeriene preluate cu o cameră fotogrametrică, scanate de pe filmul original, aduse în format digital, cu suprapunere pentru a fi studiate stereoscopic;

• ortofotoplanuri în culori naturale, obţinute pe baza acestor imagini aeriene, decupate după un caroiaj kilometric;

• imagini satelitare de înaltă rezoluţie spaţială şi anume un cadru FORMOSAT 2 (24x24 km) şi o înregistrare SPOT 5 (60X60 km), ambele în pancromatic şi multispectral;

• în plus, s-au achiziţionat şi trei puncte din reţeaua geodezică naţională în proiecţie stereografică 1970.

3) Mijloacele tehnice disponibile şi utilizate au fost: • Receptoare GPS trimble cu dublă frecvenţă şi antenă exterioară, pe trepied, pe

suport tip baston şi de mână, dublate de un computer de teren tip palmtop, cu soft corespunzător;

• Echipament FieldMap cu componente integrate, de măsurare a datelor biometrice;

• Dispozitive de exploatare stereoscopică a imaginilor digitale, respectiv ecrane cu lumină polarizată Planar, staţie grafică performantă, mouse fotogrametric şi altele;

• Sisteme software performante, specializate pe categorii de lucrări, respectiv achiziţionarea, stocarea , prelucrarea şi interpretarea datelor.

75

Page 76: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

4) Datele descriptive privind staţiunea şi arboretul, în format digital, preluate din amenajament, completează inventarul mijloacelor folosite în rezolvarea obiectivelor fixate.

D) Lucrări şi cercetări preliminare

Pentru desfăşurarea operaţiunilor de bază a fost necesară parcurgerea unor etape pregătitoare cu evidente aspecte de cercetare ştiinţifică. 1) Realizarea reperajului fotogrametric din zona test, ca bază a lucrărilor viitoare, a presupus proiectarea, respectiv alegerea punctelor de reper la birou şi definitivarea poziţiilor pe teren şi măsurători de poziţionare cu GPS direct în punctul de reper. Calculele punctelor GPS au avut la bază corecţiile diferenţiale obţinute în raport cu staţia permanentă GPS Bucureşti dar şi faţă de un punct determinat anterior în zonă, prima variantă dovedindu-se superioară ca precizie. 2) Prelucrarea primară a imaginilor aeriene digitale, care urmăreşte ortorectificarea lor, este prezentată în succesiunea logică a operaţiunilor: configurarea blocului de imagini digitale în modului LPS, importul imaginilor, realizarea orientării interioare, poziţionarea punctelor de legătură, calcularea reţelei de aerotriangulaţie şi realizarea modelului digital al terenului (DTM) şi a suprafeţei (DSM). 3) Imaginile aeriene ortorectificate rezultate prin eliminarea erorilor geometrice, s-au obţinut din parametrii orientării exterioare deduşi prin aerotriangulaţie şi modelul digital al terenului. În lucrare sunt descrise succesiunea lucrărilor, respectiv reeşantionarea imaginilor, importul lor, stabilirea pragului de suprapunere şi ortocalibrarea. În final se descrie modul de lucru pentru realizarea mozaicului imaginilor aeriene în vederea obţinerii ortofotoplanului. 4) Ortorectificarea imaginilor satelitare FORMOSAT 2 şi SPOT 5 disponibile s-a realizat după o schemă asemănătoare cu cea de mai sus, respectiv: alegerea modelului geometric în modulul LPS, încărcarea imaginilor de referinţă (ortofotoplanuri), încărcarea modelului digital al terenului (DTM), culegerea punctelor de legătură, calculul triangulaţiei şi ortorectificarea propriu zisă.

E) Cercetări şi determinări geomatice pentru amenajarea pădurilor

1) Privitor la clasificarea imaginilor satelitare scopul urmărit prin cercetări a fost stabilirea şi captarea automată a principalelor clase de folosinţă a terenurilor cu imagini satelitare de foarte înaltă rezoluţie spaţială FORMOSAT 2 şi SPOT 5. În lucrare se justifică renunţarea la clasificarea tradiţională, orientată spre pixel şi se prezintă în detaliu lucrările procesului de clasificare, orientate pe obiecte de imagine, mult mai eficiente. Imaginile SPOT 5 şi FORMOSAT 2 care acoperă zona de studiu, ortorectificate în prealabil, au fost supuse segmentării asistate de calculator, pentru obţinerea obiectelor componente şi apoi extragerii celor trei clase de folosinţă stabilite iniţial: păduri, zone construite şi terenuri agricole. A rezultat că limitele acestor categorii de folosinţă pot fi stabilite corect, cu trimitere directă la delimitarea fondului forestier.

76

Page 77: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

2) Realizarea parcelarului amenajistic definit prin linii naturale (ape, culmi) sau (şi) artificiale reprezintă o problemă de bază luată în studiu ce se poate rezolva în mai multe moduri, respectiv prin:

• Vectorizarea parcelarului existent redat în format analogic ( grafic); • Vectorizarea pe ortofotoplanuri; • Măsurători topografice terestre.

În lucrare aceste operaţii sunt prezentate succesiv, pe etape de lucru, în funcţie de mijoacele şi aparatura folosită, inclus a rezultatelor obţinute prin primele 2 procedee în raport cu al treilea folosit ca referinţă. Se poate aprecia că precizia de reprezentare a parcelelor din UP, folosind ortofotoplanuri, este confirmată de măsurătorile terestre. 3) Hărţi tematice utile sectorului silvic s-au întocmit pe baza modelului digital al terenului (DTM) realizat în lucrare prin metoda interpolării curbelor de nivel cât şi a modelului digital al suprafeţei ( DSM). Prin operaţiuni specifice s-au obţinut pentru UP XII, Hârtieşti, harta treptelor de altitudine, a pantelor pe intervale ce redau înclinarea versanţilor în grade şi a expoziţiilor. Toate sunt redate în culori, cu legenda corespunzătoare, fiind dublate de suprafeţele aferente fiecărei clase. Peste toate s-a suprapus parcelarul amenajistic, în format vectorial, permiţând astfel caracterizarea fiecărei UA după fiecare din factorii amintiţi.

F) Referitor la determinarea unor caracteristici biometrice ale arborilor şi arboretelor

1) Inventarierea unor suprafeţe experimentale prin măsurători geomatice terestre constituie o metodologie nouă prin care s-a efectuat amplasarea suprafeţelor experimentale, poziţionarea centrelor şi a arborilor individuali, s-au măsurat proiecţiile pe sol a coroanelor, s-au determinat înălţimile şi diametrele, s-a procedat la măsurarea profilului coronamentului şi au fost exportate datele pentru utilizarea lor în GIS. 2) Determinarea ai unor parametri biometrici ai arborilor prin metode fotogrametrice, prin măsurarea parametrilor coroanei arborilor ca element dendrometric, direct vizibil pe imaginile aeriene digitale, adică determinarea conturului coroanei şi a vârfului arborilor. Identificarea arborilor prin numărul lor de ordine din suprafeţele de probă s-a făcut pe imaginile stereoscopice şi pe baza corespondenţei poziţiei lor dată în acelaşi sistem de referinţă (stereografic 1970) atât în imagine aeriană digitală (ortorectificată), cât şi în reprezentarea grafică a ridicărilor topografice terestre de referinţă. Se constată că în cazul speciilor existente (fag pur sau în amestec cu gorunul), identificarea arborilor este o operaţie destul de dificilă, permiţând totuşi identificarea arborilor vizibili care reprezintă cea mai mare parte a biomasei. 3) Diametrul coroanei s-a determinat atât prin măsurarea lor terestră cât şi prin vectorizarea pe imaginile stereoscopice a contururilor coroanelor, obţinând astfel suprafeţele lor. În obţinerea valorilor prin determinări pe imaginile aeriene s-au întâmpinat aceleaşi inconveniente caracteristice speciilor de foioase, legate de greutatea individualizării coroanelor în coronament din cauza întrepătrunderii (suprapunerii) în special la fag, şi chiar la gorun, mai ales la vârste tinere şi medii.

77

Page 78: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

4) Înălţimea arborilor, caracteristică biometrică importantă pentru amenajament şi nu numai, a fost evaluată pe imaginile aeriene stereoscopice ca diferenţă între cota vârfului şi cea a terenului de la baza estimată a tulpinii. Cele două valori se obţin prin procedee specifice noilor tehnologii, respectiv folosind determinări stereofotogrametrice şi modelul digital terenului. 5) Numărul de arbori poate fi stabilit pe fotograme aeriene, în limite determinate de specie, vârstă şi consistenţă. Astfel operaţia dă rezultate mai sigure la speciile la care coroanele sunt mai bine individualizate, conturate, în coronament ( răşinoase, foioase de lumină) şi la arborete de vârste mai înaintate şi de consistenţă redusă. Din cercetările întreprinse rezultă că prin raport cu inventarierea terestră se pot identifica, în funcţie de condiţii, arborii dominanţi care reprezintă 80-90 % din volum. 6) Structura coronamentului unui arboret, ca element de bază în analiza utilizării spaţiului vital al dezvoltării, poate fi analizată sub principalele aspecte pe imagini aeriene. În suprafeţele experimentate s-a realizat planşa cu proiecţia coroanelor arborilor la sol, atît prin metode terestre cît şi pe fotograme aeriene şi profilul coronamentului ce ilustrează forma spaţială a coroanelor şi dispoziţia lor în spaţiu, fiind instrumente preţioase pentru vizualizarea relaţiilor dinamice care există între arbori, între etajele de vegetaţie şi între specii, astfel că din analiza lor se pot trage concluzii asupra lucrărilor de cultură, de exemplu rărituri. 7) Indicele de acoperire este un parametru care poate fi determinat cu suficientă acurateţe prin metode geomatice specifice din date terestre şi aeriene. Valorile obţinute sunt apropiate atât între ele cât şi de valorile din amenajamentul silvic. 8) Diametrul coroanei, suprafaţa acesteia şi înălţimea arborelui, ca valori medii caracteristice de ansamblu au rezultat din calcul în funcţie de datele obţinute prin măsurătorile individuale, efectuate pe imagini aeriene. Comparate cu determinările terestre, considerate ca referinţă, rezultă în linii mare că:

• diametrul şi suprafaţa medie a coroanelor se subestimează pe imagini aeriene, în mod firesc, având în vedere că sunt vizibili doar arborii din plafonul superior şi codominanţi , iar partea inferioară a coroanelor este umbrită;

• înălţimea medie este apropiată cu diferenţe ce nu depăşesc doi metri, provocate de poziţia DTM stabilită în raport cu DSM.

În plus, s-au comparat şi perechile de valori ale celor trei elemente obţinute numai din valorile arborilor identificabili pe imaginea aeriană. Evident că, în acest caz în care se iau în considerare doar arborii vizibili în imagine, determinările fotogrametrice sunt apropiate de cele terestre. 9) Diametrul de bază la 1,30 m , ca element dendrometric de bază în evaluarea volumului nu poate fi măsurat pe imaginea aeriană şi se deduce indirect pe baza corelaţiilor dintre acesta, diametrul coroanei şi înălţime, elemente accesibile tehnicilor geomatice. În cadrul cercetărilor s-au parcurs etapele necesare stabilirii ecuaţiilor de regresie, a coeficienţilor acestora, a coeficientului de corelaţie şi în final al unui model de exprimare, sub forma unei ecuaţii polinomiale de ordinul 2. În final, se constată că diametrul mediu măsurat terestru are o valoare apropiată de valoarea din descrierea parcelară şi existenţa unei corelaţii destul de fidele între diametrele medii calculate

78

Page 79: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

pentru arborii vizibili măsuraţi terestru şi determinate pe fotogrameş, acestea fiind apropiate ca valoare pentru ambele suprafeţe experimentale. 10) Volumul lemnului pe picior al arborelui şi arboretelor s-a calculat conform ecuaţilor şi coeficienţilor de regresie din tabele dendrometrice. Observăm că deşi că pe stereofotograme au fost vizibili 46% din arbori în piaţa 1 şi 59% în piaţa 2, aceştia reprezintă totuşi 88% din volum în piaţa 1 respectiv 82 % în piaţa 2. Acest fapt arată că în condiţiile unor imagini de calitate, prin măsurători adecvate se poate face o estimare a volumelor arboretelor prin determinări pe imagini aeriene la precizii apropiate de determinările terestre.

6.2 CONTRIBUŢII PERSONALE

În cadrul cercetărilor efectuate privind utilizarea tehnologiilor geomatice în amenajarea pădurilor se disting o serie de aspecte cu caracter de originalitate. 1) Prezentarea succintă a geomaticii forestiere, o noţiune relativ nouă, ca sumă a unor tehnici şi tehnologii, bazate pe realizările informaticii moderne, integrate în procesul cunoaşterii pădurilor sub cele mai variate aspecte. 2) Se prezintă o sinteză a stadiului actual al cunoştinţelor în domeniu, cu realizările cele mai noi, în domeniul ridicărilor în plan şi al teledetecţiei aeriene şi satelitare, pe baza unei bibliografii consistente şi moderne. 3) Se trece în revistă situaţia din ţara noastră, respectiv încercările şi tendinţele de introducere a tehnologiilor geomatice în raport cu lipsa acută a unei baze cartografice moderne a fondului forestier şi a unor amenajamente silvice actualizate. 4) În acest sens, se aduc noi contribuţii privind oportunităţile oferite de logistica actuală hard şi soft, accesibilă şi la noi, cu sublinierea avantajelor oferite, precum şi limitările în raport cu nivelul silviculturii moderne. 5) Aspectele cercetate din domeniul vast al geomaticii, circumscrise tezei, sunt concretizate prin metodologii complexe de lucru, cu precizarea etapelor şi paşilor de parcurs, inclusiv a aparaturii şi programelor necesare recomandate în urma unor experimente proprii. 6) În acest context şi în cadrul cercetărilor efectuate apar unele preocupări şi tendinţe de prelungire a cunoştinţelor în domeniu privitoare la ortorectificarea şi clasificarea imaginilor digitale, precum şi la determinarea caracteristicilor biometrice ale arborilor şi arboretelor. 7) În egală măsură, se prezintă unele aspecte noi rezolvate în viziune proprie, cum ar fi determinarea înălţimii arborilor şi arboretelor pe imagini aeriene, stabilirea corelaţiei între diametrul coroanei şi cel de bază la 1,30 m şi în final exprimarea volumului în funcţie de primul dintre acestea şi înălţimea, pe baza unor calcule statistice cu caracter local, dar care în principiu pot fi generalizate. 8) Realizarea planului parcelar amenajistic în format digital ocupă o poziţie dominantă în cadrul cercetărilor. În acest sens se aduc unele contribuţii legate de utilizarea planurilor existente şi actualizarea lor folosind ortofotoplanurile şi ridicări topografice cu aparatură modernă.

79

Page 80: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

9) Alte aspecte cu rezolvări proprii ce merită a fi relevate se referă la ridicarea în plan a limitelor parcelare, cu sisteme GPS şi determinarea reperajului aerofotogrametric cu aparatul GPS. 10) Ca o remarcă generală, amintesc că problematica în ansamblul ei se prezintă unitar în ceea ce priveşte modul de lucru, cu detalierea tuturor etapelor în acord cu aparatura şi softul folosit. Privite în ansamblu, cercetările efectuate contribuie la cunoaşterea posibilităţilor moderne de investigare a fondului forestier cu avantajele evidente de randament, de eficienţă economică şi rezultate satisfăcătoare şi ca precizie.

6.3 RECOMANDĂRI PENTRU PRACTICĂ

Gestionarea durabilă a pădurilor presupune, prin esenţa conceptului şi existenţa unei evidenţe clare a fondului forestier naţional, respectiv cunoaşterea lui ca întindere în suprafaţă precum şi ca structură şi stare. Din acest punct de vedere, sectorul forestier este descoperit, fiind lipsit de o bază catrografică actualizată şi de amenajamente moderne, criza fiind accentuată de restituirea proprietăţilor particulare.

Un aspect foarte important, hotărâtor pentru necesitatea modernizării sistemului şi care nu trebuie scăpat din vedere este faptul că pentru accesarea unor fonduri structurale sau subvenţii ale Uniunii Europene pentru domeniul forestier va exista obligativitatea existenţei unor hărţi forestiere în sistem GIS suficient de detaliate, în general la un nivel destul de mic de teritorialitate, adică la nivel de comună.

Necesitatea revizuirii cadrului legislativ şi a normelor tehnice silvice, şi în special a normelor de amenajarea pădurilor, se simte de mult timp în special datorită modificărilor în regimul proprietăţii pădurilor pentru o mare parte din fondul forestier precum şi datorită modificării legislaţiei şi normativelor de cadastru în concordanţă cu noile condiţiile sociale şi economice. Necesitatea decurge şi din modernizarea metodelor, tehnologiilor şi echipamentelor cu care se lucrează, legate în special de dezvoltarea de noi sisteme şi produse informatice, precum şi de dezvoltarea unor baze de date digitale care conţin informaţie geografică de actualitate. Toate acestea sunt impuse şi de noile reglementări europene privitoare la implementarea Directivei INSPIRE. În scopul atingerii acestor obiective vitale, sunt necesare lucrări vaste, de nivel naţional, pentru realizarea cărora facem unele recomandări rezultate din cercetările noastre:

1) Integrarea tehnologiilor geomatice moderne în aproape toate sectoarele de activitate, legate de cunoaşterea mărimii, a structurii şi a stării pădurilor.

2) Implementarea acestora în rezolvarea integrală, sau chiar parţială, a unor obiective de maximă importanţă asigură un randament sporit, o eficienţă economică ridicată şi, după caz, o precizie apropiată, echivalentă sau chiar superioară tehnologiilor clasice.

80

Page 81: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

3) Domeniile de aplicabilitate studiate de noi se referă cu precădere la realizarea bazei cartografice a pădurilor, folosind ridicările geotopofotogrametrice moderne (cu GPS, echipamente laser, aerofotogrametrie digitală), la determinarea unor parametrii de structură ai arboretelor dar şi stabilirea stării acestora, inclusiv în managementul situaţiilor de urgenţă menţionate în literatură ( incendii, doborâturi de vânt, poluare, atacuri de insecte etc).

4) Elaborarea de către factorii de răspundere a unei metodologii unitare, punctuale, pe categorii de lucrări, în funcţie de cunoştinţele de până acum, inclusiv cele rezultate din cercetările proprii, cuprinzând soluţiile optime pentru situaţia de la noi.

5) Includerea acestor metodologii cu datele de baze privind etapele de lucru, dotările de hard şi soft necesare şi verificările respective, în cadrul unor „Norme tehnice de ridicare în plan a pădurilor” şi altele de „Exploatare a imaginilor aeriene şi satelitare prin teledetecţie” sau includerea lor în cadrul „Normelor tehnice pentru amenajarea pădurilor”.

6) Înfiinţarea în cadrul filialelor ICAS sau chiar la Direcţiile Silvice Romsilva a unor birouri de geomatică care să asigure asistenţa tehnică necesară implementării tehnologiilor geomatice moderne.

7) Dotarea acestor birouri cu logistica minimă necesară lucrărilor geotopografice (sisteme GPS, staţii totale, FieldMap), echipament de exploatare stereofotogrametrică digitală, inclusiv softurile de preluare- procesare, precum şi materialele cartografice necesare (planuri de bază scanate, ortofotoplanuri, imagini stereo, DTM).

8) Încadrarea cu personal de specialitate a acestor birouri şi pregătirea corespunzătoare a lui în vederea aplicării metodoloiei unitare pe ţară privind executarea lucrărilor geomatice.

9) Rezultatele obţinute prin cerceările proprii care merită a fi luate în considerare se referă în special la exploatarea imaginilor aeriene şi satelitare, a măsurătorilor cu aparatură GPS a limitelor forestiere, la obţinerea hărţilor amenajistice, prin metode GIS, la posibilităţile de deducere a diametrului şi suprafeţei coroanei, precum şi a înălţimii arborilor şi a mediilor pe arborete, inclusiv cu relaţia dintre acestea şi diametrul de bază la 1,30 m. 10) În toate cazurile mai sus menţionate, este prezentată metodologia de lucru, compatibilă desigur şi cu alte cercetări anterioare.

Privite în ansamblu, considerăm că aceste propuneri şi recomandări pot fi luate în considerare la stabilirea unor norme tehnice de lucru, unitare pe întreg fondul forestier naţional.

81

Page 82: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

SUMMARY

During the last years we have witnessed the expansion of information technologies in every domain, and geosciences took no exception. The result is the science and technologies of geoinformatics which needs highly interdisciplinary research to provide new monitoring methodologies and informatics tools to support system modeling and management. Another related term is geomatics, meaning the discipline of gathering, storing, processing, and delivering of geographic information, or spatially referred information.

Those terms applies both to science and technology, and they are integrating in a digital environment the more specific disciplines and technologies of geodesy, land surveying, cadastre, mapping, positioning, navigation, cartography, remote sensing, photogrammetry and laser scanning, laser measuring, global positioning systems (GPS) and geographic information systems (GIS). It uses terrestrial, marine, airborne, and satellite-based digital sensors (which are based on optical, LiDAR or RADAR technologies) and specific software to acquire spatial and other data and includes the process of transforming spatially referenced data from different sources into common information systems. The tools are integrating gathered digital data with old geographical data (acquired in digital format - raster and vector - with specific software and equipment) contained on hard-copy maps or images and non-geographical descriptive data as pictures, records, time series, statistics and inventories.

The last decade the amount of easy to use digital geodata has increased tremendously and the trend is to combine more new and old data for monitoring, change detection and multitemporal analysis. The proven utility for quick response in disaster management rises the demand and also the offer for new data, sensors, receivers, devices or improved software.

The geoinformatics tools are integrating those different sets of data in a process called data fusion, which brings the capability to visualise and correlate data in order to obtain new information. The boundaries between disciplines are becoming fuzzy and fade away, so the current tendencies are to combine data in integrated geoinformatic systems, in linked networks which exchange and distribute the contained geographical information by Internet. This trend makes great changes also in the environmental and forestry domains, by new measurement and mapping methods for forest ecosystems.

In this work is presented my experience using a variety of data for environmental and forest-related applications. The work aimes to develop advanced methods using the high resolution imagery and to provide new cartographic support for forest management planning, forest stand delineation and biomass estimation. The work has a special focus on comparison of data sources and combinations of these sources in the process of stand delineation, stand height and diameter assessment, detection and measurement of single trees.

The study area is in Romania, Arges county, in the area of the experimental forest district OSE Mihaesti,. The prevailing species are beech (Fagus sylvatica) and

82

Page 83: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

oak (Quercus petraea) which are found in both pure and mixed stands. GPS measurements and contour lines from old topographic maps were used for the photogrammetric assessment of a bundle block adjustment of scanned aerial stereographic photographs (in natural color), to obtain by stereophotogrammetric means a stereo model and orthorectified images. FORMOSAT2 and SPOT5 multispectral satellite images were also used, wich were ortorectified using the SRTM Digital Terrain Model (DTM) and SPOT5 Digital Surface Model (DSM).

For forest stand delineation a digital forest stand map already made was used as reference material. This digital map was based on old topographic hard-copy maps, the classical source for geographical information in Romania, which often proves to be inaccurate and obsolete. In order to achieve a complete and accurate delineation of forest stands, it was possible to delineate on ortoimages most of the forest stand boundaries by the input from a human operator. A visual comparison of models with the reference data showed that most of the stand boundaries could theoretically be identified using imagery and the elevation models. For boundaries wich were different some GPS measurements were done for confirmation from a third source.

In order to evaluate the biomass, additional field measurements were needed. Two plots were fixed and measured by FieldMap equipment as reference data. Tree position, height and stem diameter measurements, species identification and tree crown delineation of more than 300 individual trees was carried in the plots. This information served as a reference for the estimation of the forest parameters timber volume, tree number, basal area and biomass on stand level based on the vertical forest structure.

In these plots was performed an evaluation by stereophotogrammetric measurements of the visible trees on the stereographic model. The purpose was to analyze the possibility of stand height evaluation, tree species discrimination, tree trunks positioning, quantifying forest structural attributes (tree height, diameter, crown cover) to provide a three-dimensional reconstruction of the forest volume.

The third data source was provided by the local forest management. The integration of these data was done with specific software into a Geographical Information System. and high-quality maps were generated. Finally a methodology was developed combining several geomatic methods in a single processing chain.

The results show that the combination of photogrammetry data and field measurements data can provide quality information about the biometric parameters of forest stands or individual trees. Based on the stand boundaries important stand characteristics such as the average stand height and canopy closure can be derived. Estimating the composition of vegetation can be done using high resolution digital imagery for each mapping unit (e.g., forest stands) across the entire landscape.

83

Page 84: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

BIBLIOGRAFIE

ADAM I., 2007. Metodă de evaluare a riscului de incendiu in pădurile Romaniei. Analele ICAS, vol. 50, Editura Silvică, Bucureşti, p. 261-271.

ANDERSON H-E., MCGAUGHEY R. J., CARSON W. W., REUTBUCH ST. E., MERCER B., ALLAN J., 2004. A Comparison of Forest Canopy Models Derived from LIDAR and INSAR Data in a Pacific Northwest Confer Forest. International Archives of hotogrammetry and Remote Sensing. 34 (Part 3/W13): 211-217.

AUBERT M., DESPINOY M., 2008. Mise a jour de la cartographie de l’occupation des sols a Efate (Vanuatu) par l’utilisation d’images tres haute resolution (THR) du satellite Formosat-2, Rapport technique, Project Gestion des Recifs, du Satellite a l’Acteur.

BIENERT A., MAAS H.-G., SCHELLER ST. 2006. Analysis of the information content of terrestrial laserscanner point clouds for the automatic determination of forest inventory parameters. Proceedings of Workshop on 3D Remote Sensing in Forestry, 14th-15th Feb. 2006, Vienna – Session 2b, p.44-49.

BOŞ N., IACOBESCU O., 2007. Topografie modernă. Editura C.H. Beck, Bucureşti. CARTER G., KNAPP A.K., 2001. Leaf optical properties in higher plants: Linking spectral

characteristics to stress and chlorophyll concentration. American Journal of Botany, 88. CHIŢEA GH., KISS A., VOROVENCII I., 2003. Fotogrametrie şi teledetecţie. Editura

Universităţii "Transilvania" din Braşov. ISBN 973-635-157-2. 251 p. CHIŢEA GH., KISS A., VOROVENCII I., MIHĂILĂ M., 2004. Realizarea reperajului

fotogrametric cu ajutorul GPS-ului şi staţiilor totale in vederea gospodăririi raţionale a pădurilor. Lucrările sesiunii ştiinţifice "Pădurea şi dezvoltarea durabilă" din 5 noiembrie, Braşov (p. 457-460). ISBN 973-635-622-1.

CIESLA W. M., 2000. Remote Sensing in Forest Health Protection, United States Department for Agriculture FHTET Report No. 00-03.

CLINCIU I., TAMAŞ ŞT., COMAN D., 2005. Simularea debitului maxim al viiturilor torenţiale in bazine hidrografice mici, predominant forestiere, in diverse ipoteze privind delimitarea unităţilor de studiu hidrologic. In: Revista Pădurilor nr. 1, p. 14-23.

COSTĂCHESCU C., DĂNESCU F., MIHĂILĂ E., 2010. Perdele forestiere de protecţie, Editura Silvică, Bucureşti. ISBN 978-606-8020-02-0, p. 262.

DĂNESCU F., COSTĂCHESCU C., PETRILA M., 2007. Studiu de fundamentare a necesităţii instalării perdelelor forestiere de protecţie a campului in judeţul Constanţa, Analele ICAS, vol. 50, Editura Silvică, Bucureşti, pag. 299-313.

DONIŢĂ N., BANDIU C., BIRIŞ I., STAN D., ZOLOTOVICI Gh., 1996. Elaborarea hărţii forestiere a Romaniei la scara 1:500.000 - Raport ştiinţific, arhiva ICAS (Tema A2).

DONIŢĂ N., BIRIŞ I., FILAT M., ROŞU Ctin., PETRILA M., 2008. Ghid de bune practici pentru managementul pădurilor din Lunca Dunării. Editura Silvică, Bucureşti.

FLORESCU I.I., NICOLESCU N., 1998. Silvicultură. Editura Universităţii "Transilvania" din Braşov.

GANCZ V., 2003. Cercetări privind aplicarea fotogrametriei, teledetecţiei şi sistemelor informatice geografice in silvicultură. Teză de doctorat, Universitatea "Transilvania" din Braşov.

84

Page 85: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

GANCZ V., PETRILA M., 2006. Using the IKONOS 2 imagery in forest management planning activity. An experiment - 3D Remote Sensing in Forestry, Vienna, Austria, EARSeL, Institute of Surveying and Land Information IVFL, BOKU University.

GANCZ V., CIOARĂ C., APOSTOL J., 1998. Forest Ecosystem Mapping in Romania - Proceedings of PHARE Multi-Country Environmental Programme - MERA Project 1994-1996 Results Conference (Space Application Institute - Joint Research Centre of European Commission, Ispra, Italy).

GANCZ V., CIOARĂ C., CUCERIAEV M., APOSTOL J., 1999. Cercetări privind utilizarea fotogrametriei digitale pentru realizarea planurilor topografice de bază in vederea intocmirii hărţilor forestiere. Raport ştiinţific final. Arhiva ICAS Bucureşti.

GANCZ V., DUMITRU M., APOSTOL J., 2002. Cercetări privind elaborarea hărţilor grupelor de specii forestiere şi a hărţilor utilizării terenului, in format digital (GIS) pe baza prelucrării şi analizei imaginilor satelitare, pe o zonă test, Raport ştiinţific final, arhiva ICAS (Tema A1.44).

GANCZ V., MARIN GH., PETRILA M., DUMITRU M., APOSTOL J., NIŢU D., BUDICǍ I., 2001. Norme tehnice pentru realizarea bazelor de date GIS in silvicultură, arhiva ICAS.

GIURGIU V., 1979. Dendrometrie şi auxologie forestieră. Editura Ceres, Bucureşti. GIURGIU V., DECEI I., DRĂGHICIU D., 2004. Metode şi tabele dendrometrice - Editura

Ceres, Bucureşti GOUGEON F., 1995. A Crown-Following Approach to the Automatic Delineation of

Individual Tree Crowns in High Spatial Resolution Aerial Images. Canadian Journal of Remote Sensing, 21(3):274-284.

HEYMAN Y. et al., 1993. CORINE Land Cover Technical Guide – European Commision, Directorate-General Environment, Nuclear Safety and Civil Protection, L-2920 Luxembourg.

HYYPPA J., YU X., HYYPPA H., MALTAMO M., 2006. Methods of airborne laser scanning for forest information extraction - Proceedings of Workshop on 3D Remote Sensing in Forestry, 14th-15th Feb. 2006, Vienna – Session 8b, p63-78.

IORDACHE E., PETRILA M., 2008. Integrated forest planning and management system: pathway to the future in Romania. Proceedings of the international conference “Sustainable forestry in a changing environment”, Editura Silvică, Bucureşti, pag. 169-175.

IORDACHE E., PETRILA M., POPA B., TRIFOI F., 2010. Analiza posibilităţii de dezvoltare a unei infrastructuri de date spaţiale în domeniul forestier din România. Editura Universităţii "Transilvania" din Braşov. ISBN 978-973-598-846-3.

KOCH B., HEYDER U., STRAUB C., WEINACKER H., 2006. 3D Data For Forest and Enviromental Planning - 3D Remote Sensing in Forestry, Vienna, - EARSeL, Institute of Surveying and Land Information IVFL, BOKU University.

LORENŢ A., NIŢU D., APOSTOL B., PETRILA M., GANCZ V., 2009. Asistenţă tehnică privind realizarea bazei de date GIS pentru ariile protejate administrate de RNP – Romsilva, Referat ştiinţific final, arhiva ICAS.

LUCĂU-DĂNILĂ C., DEFOURNY P., FARCY C., 2000. GPS: Principii de funcţionare şi aplicaţii in silvicultură. Bucovina Forestieră, Anul VIII, nr. 1, p.29-35.

85

Page 86: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

LUCĂU-DĂNILĂ C., FARCY C., GIOT P., DEFOURNY P., 2000. Positionnement par GPS en foret. Foret Wallonne, n° 47, Juillet-Aout 2000, p.31-32.

MARIN GH., BUMBU G., CARCEA F., FILIP F., GIURGIU V., IACOB D., MARINESCU V., SECELEANU I., PĂTRĂŞCOIU N., IVANSCHI T., MILESCU I, ROŞU C., ACHIM F., 2004. Actualizarea normelor tehnice pentru amenajarea pădurilor. Tema M 12, Arhiva ICAS.

NEGULESCU E. G., STANESCU V., FLORESCU I.I., TIRZIU D., 1973. Silvicultura - Editura Ceres, Bucureşti.

NICOLAU-BARLAD Gh. V., 1945. „Problema planurilor topografice”. NIŢU D., BUDICĂ I., DUMITRU M., MARIN GH., IVANSCHI T., PETRILA M., GANCZ

V., ACHIM V., NIŢU I., 2004. Studiu privind standardizarea de baze de date pentru platforma ArcGIS 8.x şi 9.x. Raport ştiinţific, arhiva ICAS (Tema 3RA).

OP'T EYNDT T., WILLEKENS A., TORTELBOOM E., GANCZ V., VAN VALCKENBORGH J., 2002. Technical Assistance for Forest Information Management in Romania (TAFIMRO). Technical report. GIS Support Centre, Flemish Land Agency, Belgium şi ICAS Bucureşti.

OP'T EYNDT T. , WILLEKENS A., TORTELBOOM E., GANCZ V., VAN VALCKENBORG J., 2003. TAFIMRO Technical Report - arhiva GIS Vlaanderen Ondersteunend Centrum şi ICAS Bucureşti.

PĂTRĂŞCOIU N., GANCZ V., BADEA O., STUPARU E., TROFIMOV S., 1995. Fundamentarea unui sistem integrat de analiza cantitativă şi calitativă a ecosistemelor forestiere prin teledetecţie. Raport ştiinţific, arhiva ICAS (Tema 11M(B.7)).

PÂRNUŢĂ Gh., LORENŢ A., TUDOROIU M., PETRILA M., 2010. Regiunile de provenienţă pentru materialele de bază din care se obţin materialele forstiere de reproducere din România. Editura Silvică, Bucureşti.

PETRILA M., GANCZ V., 2003. Realizarea şi utilizarea ortofotoplanurilor digitale scara 1:5 000, bazate pe imagini satelitare de foarte inaltă rezoluţie spaţială şi a analizei GIS, pentru lucrările de reamenajare a O.S.E.Săcele. Raport ştiinţific, arhiva ICAS.

POLLOCK R., 1996. The automatic recognition of individual trees in aerial images of forests based on a synthetic tree crown image model. Ph.D. dissertation, University of British Columbia, Vancouver, Canada.

POON J., FRASER C. S., CHUNSUN Z., LI Z., GRUEN A., 2005. Quality assessment of digital surface models generated from IKONOS Imagery. The Photogrammetric Record 20 (110), 2005, pp. 162-171.

POP O. G., CHIRA D., MARUŞCA T., PAUCA-COMĂNESCU M., POPESCU F., VEZEANU C-TIN , SZABO J., FLORESCU F., 2008. Habitate alpine şi subalpine prioritare de interes comunitar incluse in proiectul LIFE05 NAT/RO/000176: ” Habitate prioritate alpine, subalpine şi forestiere din Romania” - Ameninţări potenţiale, recomandări de management şi monitorizare. Editura Universităţii “Transilvania”, Braşov.

POPA I., 2007. Managementul riscului la doboraturi de vant, Editura Tehnică Silvică Bucureşti.

POPESCU S.C., WYNNE R.H., NELSON R.F., 2003. Measuring individualtree crown diameter with Lidar and assessing its influence on estimating forest volume and biomass. Canadian Journal of Remote Sensing. 29(5): 564-577.

86

Page 87: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

RUCĂREANU N., LEAHU I., 1982. Amenajarea Pădurilor. Editura Ceres, Bucureşti. RUSU A., 1988. Fotografia aeriană şi teledetecţia in economia forestieră - Editura Ceres,

Bucureşti. SECELEANU I., 1996. Standard Roman pentru Planuri şi Hărţi Forestiere, IRS. SECELEANU I., TAMAŞ ŞT., 2006. Modernizarea tehnologiilor de elaborare a

amenajamentelor. In Amenajarea pădurilor la inceputul mileniului al IIIlea. Silvologie Vol IV B (sub redacţia V.Giurgiu, I. Seceleanu), Editura Academiei Romane, pag. 253 - 267.

SECELEANU I., TAMAŞ ŞT., NIŢU D., DUMITRU M., 2008. Obţinerea bazelor de date geografice şi elaborarea hărţilor tematice in sistem GIS. În “Manual privind metodologia de supraveghere pe termen lung a stării ecosistemelor forestiere aflate sub acţiunea poluării atmosferice şi modificărilor climatice”, Editura Silvică, Bucureşti, pag. 83-98.

SOLBERG S., NASSET E., LANGE H., BOLLANDSAS O. M., 2006. Remote sensing of forest health. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Science, Vol. XXXVI – 8/W2.

STOIJIC M., SHANNON J., 1998. Digital Cameras and Their Application to Digital Photogrammetry for Landform Modeling - ISPRS Commission II, Working Group 7 Practical and Implementation Issues in Digital Mapping.

STRAUB B.-M., HEIPKE C., 2001. Automatic extraction of trees for 3D city models from images and height data, in: Baltsavias E., Grun A., von Gool L. (Eds.), Automatic Extraction of Man-Made Objects from Aerial and Space Images (III), A. A: Balkema Publishers, Lisse, 267-277.

TAMAŞ ŞT., CLINCIU I., TEREŞNEU C.C., 2005. Particularităţi ale utilizării sistemelor de informaţii geografice (GIS) in contextul aplicaţiilor din domeniul hidrologiei forestiere. In Lucrările sesiunii ştiinţifice naţionale "Pădurea şi dezvoltarea durabilă", Editura Universităţii Transilvania din Braşov p. 507-514.

TEREŞNEU C.C., 2006. Potenţialul de utilizare şi valorificare a avantajelor oferite de sistemele de informaţii geografice in amenajarea pădurilor. In Studia Universitas "Vasile Goldiş" Arad, Editura Universităţii "Vasile Goldiş" Arad, p. 87-103.

TEREŞNEU C.C., VASILESCU M.M., 2006. Fundamentarea deciziilor privind adoptarea ţelurilor de gospodărire prin intermediul facilităţilor oferite de sistemele de informaţii geografice. In Studia Universitas "Vasile Goldiş" Arad, Editura Universităţii "Vasile Goldiş" Arad, p. 104-116.

TEREŞNEU C.C., VASILESCU M.M., 2006. Intocmirea planurilor de amenajament utilizand in acest scop sistemele de informaţii geografice. In Studia Universitas "Vasile Goldiş" Arad, Editura Universităţii "Vasile Goldiş" Arad, p. 126-139.

VASILESCU M.M., TEREŞNEU C.C., 2006. Observaţii privind influenţa unor perdele forestiere de protecţie a căilor de comunicaţie asupra grosimii stratului de zăpadă. In Revista Pădurilor nr. 2, p. 41-47

VASILESCU M.M., TEREŞNEU C.C., 2006. Observaţii privind influenţa unor perdele forestiere de protecţie din Campia Boianului asupra temperaturii aerului. In Studia Universitas "Vasile Goldiş" Arad, Editura Universităţii "Vasile Goldiş" Arad, p. 196-206.

87

Page 88: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

VEZEANU C., 2006. Using GIS in Piatra Craiului National Park, In POP O.G. & HANGANU H. (ed.), 2006. Research in Piatra Craiului National Park, vol. 3, 288-292, Ed. Universităţii “Transilvania”, Braşov.

VOROVENCII I., 2003. Analiza şi clasificarea imaginilor de teledetecţie prin segmentare. Lucrările sesiunii ştiinţifice din 8 noiembrie 2002 "Pădurea şi viitorul". Editura Universităţii "Transilvania" din Braşov (p. 247-250). ISBN 973-635-183-1.

VOROVENCII I., 2004. Analiza metodelor de obţinere a modelului digital al terenului. Analele Universităţii din Oradea. Fascicola Silvicultură. Vol. IX. Anul 9. Editura Universităţii din Oradea, p. 247-251, ISSN 1453-9489

VOROVENCII I., 2004. Fuzionarea de imagini - o modalitate eficientă şi sigură de creştere a preciziei interpretării datelor satelitare. Revista de Cadastru, RevCAD nr. 4. Editura Aeternitas Alba Iulia, p. 179-184, ISSN 1583-2279.

VOROVENCII I., 2005. Aspecte privind metodele de ridicare in plan prin tehnica GPS. Analele Universităţii din Oradea. Fascicola Silvicultură. Vol. X. Anul 10. Editura Universităţii din Oradea, p. 255-264, ISSN 1453-9489.

VOROVENCII I., 2005. Erori in măsurătorile GPS. Analele Universităţii din Oradea. Fascicola Silvicultură. Vol. X. Anul 10. Editura Universităţii din Oradea, p. 245-254, ISSN 1453-9489.

*** 1984. Indrumar pentru amenajarea pădurilor (uz intern), ICAS Bucureşti. *** 1986. Norme Tehnice pentru Amenajarea Pădurilor, Ministerul Silviculturii. *** 1994. CORINE Land Cover Technical Guide, Office for Official Publications of the

European Communities, Luxembourg. *** 2000. BEO - Belgian Earth Observation, The Belgian Federal Science Policy Office

(OSTC) (CD ROM). *** 1984, 2000. Extras din Indrumar pentru amenajarea pădurilor – ICAS Bucureşti *** 2000. Norme Tehnice pentru Amenajarea Pădurilor, Ministerul Apelor, Pădurilor

Protecţiei Mediului. *** 2003 (reactualizat 2007). Fundamentals of Remote Sensing, Canadian centre for Remote

Sensing (CCRS). *** 2004. Amenajamentul O.S.E. Mihăeşti, ICAS Bucureşti . *** Ordonanţa de Urgenţă nr. 195/2005. *** 2006. Ghid de foto-interpretare şi digitizarea blocurilor fizice pentru crearea bazei de

date LPIS Romania. Agenţia de Plăţi şi Intervenţie pentru Agricultură (APIA). *** 2006. Proceedings of International Workshop 3D Remote Sensing in Forestry, Vienna,

EARSeL, Institute of Surveying and Land Information IVFL, BOKU University. *** 2007. Definies Developer 7 Reference Book. *** 2008. „Leica Photogrammetry Suite Project Manager (user guide)”, Leica Geosystems

Geospatial Imaging. *** 2008. Raport final al Proiectului GIS Forestier, Proiectul de dezvoltare forestieră –

Proiectul de implementare a Sistemului Geografic Informatic Forestier. Ministerul Agriculturii, Pădurilor şi Dezvoltării Rurale.

*** Legea nr. 46/2008 (Codul silvic).

88

Page 89: CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA TEHNICILOR GEOMATICE ÎN

CURRICULUM VITAE

DATE PERSONALE: Nume: PETRILA Prenume: Marius Data şi locul naşterii: 29.05.1967, Oradea Telefon: 0763668533 Email: [email protected] STUDII: Octombrie 1986 – Iunie 1991 Universitatea Transilvania din Braşov, Facultatea de Silvicultură şi Exploatări Forestiere ACTIVITATEA ŞTIINŢIFICĂ: 4 articole publicate 5 comunicări ştiinţifice ACTIVITATE PROFESIONALĂ: 1991-2011 - Institutul de Cercetări şi Amenajări Silvice

1991-1997 - Inginer silvic proiectant pentru lucrări de amenajarea pădurilor 1997-1999 - Şef de proiect pentru lucrări de amenajarea pădurilor 1998-1999 - CTE (control tehnic) pentru proiecte de amenajarea pădurilor 2001-2003 - CTE (control tehnic) pentru proiecte GIS pentru amenajarea pădurilor 2003-2011 - Cercetător ştiinţific la Laboratorul de Geomatică Forestieră

LISTA LUCRĂRILOR PUBLICATE: MARIUS PETRILA, BOGDAN APOSTOL, VLADIMIR GANCZ, ADRIAN LORENŢ – Aplicaţii

ale tehnologiilor geomatice în silvicultură - Editura Silvică, 2010 Pârnuţă Gheorghe, Adrian Lorenţ, Marin Tudoroiu, Marius Petrila - Regiunile de provenienţă

pentru materialele de bază din care se obţin materialele forestiere de reproducere din România- Editura Silvică, 2010

NICOLAE DONITA, IOVU-ADRIAN BIRIS, MIHAI FILAT, CONSTANTIN ROSU, MARIUS PETRILA - Ghid de Bune practici pentru managementul pădurilor din lunca Dunării - Anexele 1-5, Editura Silvica, 2008

VLADIMIR GANCZ, MARIUS PETRILA - Using the Ikonos 2 Imagery in Forest Management Planning Activity. An Experiment - Workshop on 3D Remote Sensing in Forestry proceedings, 14th-15th Feb 2006, Vienna

MARIUS PETRILA - Elaborarea hărtilor în format digital pentru zonele amenajate forestier în cadrul proiectului “Atlasul Coridorului Verde al Dunarii Inferioare”, 2005

NICOLAE GEAMBAŞU, FLORIN DĂNESCU, MARIUS PETRILA, AURELIA SURDU, ION BERNASCHI, CAMELIA NIŢĂ, DORINA DRĂGAN (2005) - Reintroducerea speciilor forestiere autohtone în Lunca Dunării în vederea refacerii ecologice Analele ICAS Vol.48 (p.101-113)

MARIUS PETRILA, VLADIMIR GANCZ - Utilizarea ortofotoplanurilor digitale (scara 1:5000) bazate pe imaginile satelitare de foarte înaltă rezoluţie spaţială şi a analizei GIS pentru lucrările de reamenajare a Ocolului Silvic Experimental Săcele, 2004

LIMBI STRĂINE CUNOSCUTE: Engleza: bine Franceză: bine

89