Określenie biomasy sosny zwyczajnej (pinus sylvestris l.) w Puszczy Niepołomickiej na podstawie przestrzennego rozkładu chmury punktów naziemnego skaningu laserowego
Streszczenie
w krajobrazie z wykorzystaniem analiz przestrzennych oraz w zarządzaniu przestrzenią leśną informacja 2D wydaje się nie być wystarczająca. Potrzebna jest informacja 3D tj. rozkład przestrzenny biomasy i objętości drzewostanu. Jest to ważne nie tylko dla zarządzających przestrzenią leśną, ale
i w aspekcie polityki energetycznej oraz konwencji międzynarodowych.
Dla określenia przestrzennego rozkładu biomasy przeprowadzono badania w Puszczy Niepołomickiej (Regionalna Dyrekcja Lasów Państwowych w Krakowie, pododdział 153f) w drzewostanie sosnowym (Pinus sylvestris L.). Średni wiek drzewostanu wynosił 147 lat, średnia wartość pierśnicy D = 42 cm i wysokości H = 27 metrów (wg SILP). Kołowa powierzchnia badawcza (r = 18 m; powierzchnia 1017.88 m2) składała się z 16 sosen (średnia: D 46 cm; H = 26.0 m), które zostały zeskanowane przy użyciu skanera laserowego FARO PHOTON 80. Wykonano 4 skany (1 pozycja centralna i 3 dodatkowe wokół) aby uzyskać pełną reprezentację pni i koron drzew (gałęzie z igłami). Dla określenia biomasy została wybrana testowa sosna zwyczajna o pierśnicy 52.7 cm, wysokości 28.3 m, długości korony 8.6 m oraz szerokości korony 9.3 m. W celu uzyskania referencji dla analiz chmury punktów TLS zostały w terenie pomierzone średnica i obwód pnia w sekcjach co
1 m. W terenie zebrano: 490.0 kg gałęzi, 109.3 kg pędów z igłami oraz 13.5 kg jemioły. W sumie biomasa mokrej korony wyniosła 612.8 kg (96.3 t/ha). Badania laboratoryjne przeprowadzono na
6 próbkach pędów z igłami, które po wysuszeniu ważyły 53.3 kg, w tym: igły 34.0 kg, pędy 19.3 kg. Wartości z badań laboratoryjnych porównano do wyznaczonych wg wzoru empirycznego (Socha, Wężyk 2007), które wyniosły: dla pędów z igłami w stanie wilgotnym 104.1 kg. (-4.8% różnicy)
i w stanie suchym 71.2 kg (33.5% różnicy). Na podstawie analizy chmury punktów TLS (woksele) został wyznaczony pionowy rozkład biomasy.
Słowa kluczowe:
Pełny tekst:
PDFBibliografia
Bucksch. A., Fleck. S.. Rumpf. S., Rademacher. P., 2010: Woody biomass extraction from laser scanned trees. Silvilaser 2010. Freiburg. Germany.
Będkowski K., Wężyk P., 2010: Lotniczy skaning laserowy. [W:] Okła K. (red.) Geomatyka w Lasach Państwowych. Część I. Podstawy, rozdz. 14.5.1. Teledetekcja i fotogrametria obszarów leśnych. Centrum Informacyjne Lasów Państwowych. Warszawa: 326-343.
Bruchwald A., 1999: Dendrometria. Wydawnictwo SGGW. Warszawa.
Bruchwald A., 2008: Analiza potrzeb dotyczących uzupełnienia pomiaru lasu o elementy teledetekcyjne w kontekście wykorzystania modeli wzrostu. [W]: Techniki geomatyczne w inwentaryzacji lasu – potrzeby i możliwości. Wydawnictwo SGGW: 42-50.
Chasmer. L., Hopkinson. C., Treitz. P., 2004: Assessing the 3d-frequency distribution of airborne and ground-based lidar data for red pine and mixed deciduous forest plots. [In:] Thies M., Koch B., Spiecker H., Weinacker H. (eds.). Laser-Scanners for Forest and Landscape Assessment. International Archives of Photogrammetry. Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Freiburg. Germany: 66-70.
Henning. J.G., Radtke. P.J., 2006: Detailed stem measurements of standing trees from ground-based scanning lidar. Forest Science. 52(1): 67-80.
Hyyppä J., Hyyppä H., Litkey P., Yu X., Haggrén H., Rönnholm P., Pyysalo U., Pitkanen J., Maltamo M., 2004: Algorithms and methods of airborne laser-scanning for forest measurements. [In]: Thies M., Koch B., Spiecker H. i Weinacker H. (eds.) Laser-Scanners for Forest and Landscape Assessment, Proceedings of the ISPRS Working Group VIII/2. Freiburg, Germany. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing, and the Spatial Information Sciences. XXXVI-8/W2: 82-89.
Király G., Brolly G., 2010: Volume calculations of single trees based on terrestrial laser scanning. Silvilaser 2010. Freiburg. Germany.
Maas H.-G., Bienert A., Scheller S., Keane E., 2008: Automatic forest inventory parameter determination from terrestrial laser scanner data. International Journal of Remote Sensing, 1366-5901, Vol.29 (5): 1579-1593.
Popescu S.C., Zhao K., 2008: A voxel-based lidar method for estimating crown base height for deciduous and pine trees. Remote Sensing of Environment 112(3): 767-781.
Reitberger J., Heurich M., Krzystek P., 2010: Estimation of stem volume by using 3d tree segments derived from full waveform lidar data. Silvilaser 2010. Freiburg. Germany.
SILP, 2009: Wybrane tabele. Nadleśnictwo Niepołomice.
Socha J., Wężyk P., 2007: Allometric equations for estimating the foliage biomass of Scots pine. European Journal of Forest Research 126 (2):263-270.
Strzeliński P., Jagodziński A.M., Wencel A., Zawiła-Niedźwiecki T., 2008: Szacowanie zasobów węgla w lasach z wykorzystaniem technik geomatycznych. [W:] Zawiła-Niedźwiecki T., Zasada M. (red.) Techniki geomatyczne w inwentaryzacji lasu – potrzeby i możliwości. Wyd. SGGW, Warszawa: 114-125.
Wężyk P., 2008: Modelowanie chmury punktów ze skaningu laserowego w obszarze koron drzew. [W:] Geoinformacja obrazowa w świetle aktualnych potrzeb. Archiwum Fotogrametrii. Kartografii i Teledetekcji vol. 18: 685-695.
Wężyk P., Ratajczak M., Tompalski P., 2010: Automatyczna ekstrakcja wybranych cech taksacyjnych sosny z chmury punktów naziemnego skaningu laserowego (TLS). Poster. V Krajowa Konferencja System Informacji Przestrzennej w Lasach Państwowych – “Możliwości wykorzystania najnowszych osiągnięć geomatyki w Lasach Państwowych”. CEPL Rogów 14-15.09.2010.
Wężyk P., Tompalski P., de Kok R., Szostak M., Kukawski M., 2010: Metoda szacowania liczby drzew w drzewostanie sosnowym z wykorzystaniem danych ALS oraz ortoobrazów. Sylwan, 154 (11): 773-782.
Wężyk P.. Kozioł K.. Glista M. i Pierzchalski M.. 2007: Terrestrial Laser Scanning Versus Traditional Forest Inventory. First Results from the Polish Forests. ISPRS Workshop on Laser Scanning 2007 and SilviLaser 2007. International Archives of Photogrammetry. Remote Sensing and Spatial Information Sciences. XXXVI. Part 3 / W52. 424-429. Espoo. Finland. 12-14.09.2007: 424-429.
Wężyk P., Sroga R.. Szwed P., Szostak M., Tompalski P., Kozioł K., 2009: Wykorzystanie technologii naziemnego skaningu laserowego w określaniu wybranych cech drzew i drzewostanów. Archiwum Fotogrametrii. Kartografii i Teledetekcji. vol.19: 447-457.
Wężyk P., Tompalski P., Szostak M., Glista M., Pierzchalski M., 2008: Describing the selected canopy layer parameters of the Scots pine stands using ALS data. Proceedings of SiliviLaser 2008. 8th international conference on LiDAR applications in forest assessment and inventory. Sept. 17-19. 2008 – Edinburgh. UK: 636-645.