Zastosowanie zdalnych metod szacowania biomasy drewna energetycznego w polskoniemieckim projekcie Forseen Pomerania

Transkrypt

1 Zastosowanie zdalnych metod szacowania biomasy drewna energetycznego w polskoniemieckim projekcie Forseen Pomerania Andrzej Węgiel, Paweł Strzeliński, Sławomir Sułkowski, Kamil Kondracki Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Katedra Urządzania Lasu Konferencja Naukowo-Techniczna Możliwości oraz uwarunkowania podaży drewna do celów energetycznych Instytut Badawczy Leśnictwa, Sękocin Stary, listopada 2012 r.

2 Opracowanie transgranicznego systemu wspomagania procesów decyzyjnych dla zdalnej i modelowej oceny biomasy drzewnej w lasach obszaru wsparcia Pomerania Forseen POMERANIA Finansowanie: Program Operacyjny Celu 3 Europejska Współpraca Terytorialna Współpraca Transgraniczna Krajów Meklemburgia Pomorze Przednie/Brandenburgia Rzeczpospolita Polska (Województwo Zachodniopomorskie)

3 Niemieccy partnerzy projektu: Landeskompetenzzentrum Forst Eberswalde (Leśne Centrum Kompetencyjne Eberswalde) partner wiodący Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und Verbraucherschutz des Landes Mecklenburg-Vorpommern (Ministerstwo Rolnictwa, Środowiska i Ochrony Konsumentów kraju związkowego Meklemburgia-Pomorze Przednie) Landesforst Mecklenburg-Vorpommern A. ö. R. (Lasy Krajowe Meklemburgii- Pomorza Przedniego) Polscy partnerzy projektu: Regionalna Dyrekcja Lasów Państwowych w Szczecinie Nadleśnictwo Drawno Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

4 Cele projektu Współpraca pomiędzy partnerami projektu po obu stronach granicy cel strategiczny Określenie zależności pomiędzy wybranymi cechami drzew a alokacją biomasy cel naukowy Przetestowanie i wypracowanie najlepszych metod zdalnego szacowania biomasy w lasach cel praktyczny

5 Metody Pomiary bezpośrednie parametry drzew alokacja biomasy wartość energetyczna zawartość pierwiastków Metody zdalne - teledetekcyjne dokładność - cena

6 Wyznaczanie powierzchni doświadczalnych w drzewostanach sosnowych Nadleśnictwo Drawno Euroregion POMERANIA

7 Wyznaczanie powierzchni doświadczalnych w drzewostanach sosnowych 0,30 ha III kl. wieku - 20 pow. dośw zagęszczenie drzew 0,40 ha IV kl. wieku - 20 pow. dośw zagęszczenie drzew 0,50 ha V kl. wieku - 20 pow. dośw zagęszczenie drzew

8 Wyznaczanie powierzchni doświadczalnych w drzewostanach sosnowych IV kl. wieku III kl. wieku V kl. wieku Wytypowanie powierzchni na mapie oraz weryfikacja terenowa

9 Znakowanie powierzchni i pomiary drzew Na każdej powierzchni wykonywane są: Malowanie granic i numerowanie drzew Pomiary pierśnic drzew Pomiary wysokości drzew Określanie stanowiska biosocjalnego Klasyfikacja jakościowa Określanie sortymentów Skaning laserowy (ze środka) Zdjęcia hemisferyczne

10 Wyznaczanie drzew modelowych na powierzchniach doświadczalnych Drzewa modelowe: Średnica strzały co 1 m Długość strzały Nasada korony Świeża masa poszczególnych części drzewa (strzała, gałęzie, igły, szyszki) Pobranie próbek Powierzchnia igieł Skaning laserowy 3D Modele

11 Określanie współrzędnych Narożniki powierzchni doświadczalnych Drzewa modelowe

12 Określanie współrzędnych

13 Drzewa modelowe Ścinka i okrzesywanie

14 Drzewa modelowe Oddzielenie gałęzi

15 Drzewa modelowe Podział na frakcje

16 Drzewa modelowe Pomiary strzały

17 Drzewa modelowe Wycięcie krążków

18 Drzewa modelowe Oddzielenie igieł

19 Drzewa modelowe Ważenie biomasy w stanie świeżym

20 Laboratorium biomasy w Borowcu

21 Laboratorium biomasy w Borowcu Pobrane próbki: suszenie pomiar i ważenie skanowanie przekrojów krążków skanowanie igieł analiza zawartości pierwiastków (C, N, S, K, Ca, Mg, P, Fe, Mn, Cu, Zn, Al i Ni)

22 Biomasa na cele energetyczne Określenie dla poszczególnych części drzewa zawartość suchej masy zawartość węgla udział drewna wczesnego i późnego ciężar właściwy wartość energetyczna (pośrednio) Zawartość pierwiastków w różnych częściach drzewa grubizna i drobnica gałęzie żywe i martwe kora igły - różne scenariusze postępowań

23 Naziemny skaning laserowy

24 Naziemny skaning laserowy drzewa modelowe Naziemny skaning laserowy obraz intensywności (2D)

25 Naziemny skaning laserowy drzewa modelowe Naziemny skaning laserowy widok 3D złożony z 3 skanów

26 Naziemny skaning laserowy drzewa modelowe Naziemny skaning laserowy widok 3D złożony z 3 skanów

27 Naziemny skaning laserowy drzewa modelowe Naziemny skaning laserowy wyseparowane drzewo widok 2D złożony z 3 skanów

28 Naziemny skaning laserowy drzewa modelowe Naziemny skaning laserowy wyseparowane drzewo widok 3D złożony z 3 skanów

29 Naziemny skaning laserowy drzewa modelowe Analiza chmury punktów ze skaningu naziemnego dla drzewa modelowego analiza w programach Fusion oraz QGis

30 Drzewo modelowe skaning naziemny Analiza chmury punktów ze skaningu naziemnego dla drzewa modelowego analiza w programie Fusion oraz Tiffs

31 Drzewo modelowe skaning lotniczy Analiza chmury punktów ze skaningu lotniczego dla drzewa modelowego analiza w programie Fusion oraz Tiffs

32 Naziemny skaning laserowy środek powierzchni Wizualizacja chmury punktów ze skaningu (skan ze środka powierzchni) analiza w programie Scene (v. 5)

33 Naziemny skaning laserowy środek powierzchni Analiza chmury punktów ze skaningu (skan ze środka powierzchni) analiza w programie TScan

34 Zdjęcia hemisferyczne

35 MMS

36 Lotniczy skaning laserowy gęstość skutecznej rejestracji: cały obszar 4 pkt/m 2 powierzchnie testowe pkt/m 2 Źródło:

37 Opracowanie danych z lotniczego skaningu laserowego Podział chmury punktów LIDAR na klasy - wynik

38 Opracowanie danych z lotniczego skaningu laserowego Pokrycie powierzchni klasą numer 6 (wysoka wegetacja, tj. w zakresie powyżej 4,00 m)

39 Opracowanie danych z lotniczego skaningu laserowego Określenie wybranych cech drzewostanów, (dla wydzieleń drzewostanowych oraz pikseli o rozdzielczości 5, 10 i 20 metrów): wysokość drzewostanu, zagęszczenie drzew, szacunkowa miąższość grubizny, stopień pokrycia przez korony.

40 Opracowanie danych z lotniczego skaningu laserowego Wyniki analiz wskazanych parametrów dla wybranego wydzielenia drzewostanowego

41 Opracowanie danych z lotniczego skaningu laserowego Wizualizacja zasięgu koron wykrytych drzew na podstawie analizy chmury punktów

42 Opracowanie danych z lotniczego skaningu laserowego Analizy potoków mas drewna na najbliższe dziesięciolecie

43 Powierzchnia próbna w wydzieleniu 107f Powierzchnia: 0,3 ha, liczba drzew: 211, średnia wysokość: 21,73 m, Średnia pierśnica: 23,8 cm. TSL: Bśw, gatunek główny: Sosna zwyczajna (Pinus sylvestris L.), klasa wieku: III

44 Filtracja chmury punktów do DEM, DSM oraz ndsm (OHM) Analiza automatycznej detekcji drzew na powierzchni oraz określenia ich wysokości, promienia oraz objętości korony, położenia wierzchołka korony.

45 Położenie drzew i zasięgi koron

46 Zdjęcia lotnicze zdjęcia w kompozycji barw rzeczywistych (RGB) (rozdzielczość przestrzenna: 10 cm)

47 Zdjęcia lotnicze zdjęcia w kompozycji barw umownych (CIR) (rozdzielczość przestrzenna: 10 cm)

48 Analizy powierzchni analiza w programie ecognition

49 Analizy powierzchni Powierzchnia rzutów koron analiza w programie ecognition

50 Analizy powierzchni Liczba drzew analiza w programie ecognition

51 Zdjęcia lotnicze zdjęcia w kompozycji barw umownych (CIR) rejestracja podczerwieni termalnej (TIR) (rozdzielczość przestrzenna: 70 cm)

52 Obrazy satelitarne zarejestrowane kanały RGB, RedEdge, NIR (rozdzielczość przestrzenna: 5 m)

53 Obrazy satelitarne Klasyfikacja na obrazie RapidEye analiza w programie ecognition

54 Obrazy satelitarne Klasyfikacja na obrazie RapidEye analiza w programie ecognition

55 Obrazy satelitarne Klasyfikacja na obrazie RapidEye analiza w programie ecognition

56 Międzynarodowe obozy naukowe Forseen Pomerania Camp 2012

57 Międzynarodowe obozy naukowe Forseen Pomerania Camp 2012

58 Więcej o projekcie Dziękuję za uwagę!