Ekspansja drzew i krzewów jest procesem naturalnym, prowadzącym do rozwoju lasu. Nie zawsze jednak jest to proces pożądany, może bowiem stanowić zagrożenie dla cennych i chronionych ekosystemów otwartych, które ukształtowały się w wyniku gospodarczego użytkowania na terenach, z których las został dawno temu usunięty.
W artykule opisano skuteczną metodę monitorowania ekspansji drzew i krzewów z wykorzystaniem kolekcji danych z pułapu lotniczego, opracowanej w ramach projektu HabitARS. Projekt realizowany był w latach 2016-2019 i był współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) oraz MGGP Aero.
Im wcześniej tym lepiej
Dziś proces ekspansji drzew i krzewów jest wskazywany jako jedno z głównych zagrożeń dla różnorodności biologicznej w Polsce, w tym dla nieleśnych siedlisk przyrodniczych Natura 2000. Porzucanie użytków zielonych w wyniku przemian społeczno-gospodarczych jest zjawiskiem obserwowanym w całej Europie Środkowowschodniej, szczególnie jednak dotyczy gruntów o małej produktywności i dużym rozdrobnieniu. Zachowanie znacznej części naszej rodzimej bioróżnorodności uzależnione jest więc dzisiaj od czynnej ochrony nieleśnych ekosystemów łąkowych i murawowych, prowadzonej przez służby ochrony przyrody.
Ochrona ekosystemów otwarty poprzez eliminację drzew i krzewów oraz przywrócenie regularnego użytkowania wymaga szczegółowej strategii postępowania. Pierwszym etapem działań powinno być rozpoznanie skali i dynamiki zjawiska. Identyfikacja tego zagrożenia powinna zostać przeprowadzona na możliwie wczesnym etapie ekspansji, czyli w momencie kiedy poszczególne osobniki są niskie i posiadają małe zwarcie. Wówczas zabiegi ochrony czynnej przynoszą najlepsze efekty. Doskonałych narzędzi do monitorowania zagrożenia ekspansją drzew i krzewów dostarcza dzisiaj teledetekcja.
Jak pogodzić potrzebę dużego zasięgu i wysokiej rozdzielczości przestrzennej?
Średnia powierzchnia parku narodowego w Polsce to 136.7 km2 a specjalnego obszaru ochrony siedlisk Natura 2000 to 46 km2. Strategia ochrony ekosystemów otwartych przed ekspansją drzew i krzewów wymaga posiadania informacji ciągłej przestrzenie dla całego obszaru objętego ochroną. Zastosowanie do tego celu bezzałogowych statków latających jest nieefektywne ze względu na zbyt małą wydajność platformy natomiast dane satelitarne nie dostarczają obecnie danych o wystarczającej rozdzielczości spektralnej i przestrzennej aby identyfikować drzewa i krzewy na wczesnym etapie ekspansji. Odpowiednią rozdzielczość spektralną i przestrzenną danych można pozyskać z zastosowaniem platformy lotniczej, która dodatkowo jest w stanie pozyskać dane w czasie jednej kampanii lotniczej dla obszaru o powierzchni kilkuset kilometrów kwadratowych.
Jakie sensory?
Analizując proces sukcesji bierzemy pod uwaga paramtery związane z powierzchnią objętą ekspansją, zróżnicowaniem wysokościowym oraz gatunkowym drzew i krzewów. Wykonanie analizy obejmującej takiej zmienne wymaga posiadania danych obrazowych z zakresie VNIR i SWIR oraz danych skanowania laserowego. Opracowana przez nasz zespół platforma pozyskuje dane z wykorzystaniem kamer HySpex oraz skanera RIEGL w ramach jednego lotu, co znacząco obniża koszty akwizycji danych i pozytywnie wpływa na wyniki analiz.
- Pozyskanie spójnej informacji obrazowej w zakresie VNIR i SWIR oraz skanowania laserowego do analizy procesu sukcesji wymaga użycia platformy lotniczej o odpowiednich parametrach - mówi prof. Katarzyna Osińska-Skotak z Politechniki Warszawskiej, Lider zespołu realizującego zadania związane z identyfikacją procesu sukcesji w ramach projektu HabitARS.
Czwarty wymiar oceny ekspansji drzew i krzewów
Wypracowana metoda oceny zagrożenia dostarcza informacji nie tylko w oparciu o analizę obecnego stanu ale uwzględnia również dynamikę procesu włączając do analizy archiwalne zdjęcia lotnicze. Dopiero włączenie do tej oceny parametru odnoszącego się do zmienności w czasie pokazuje prawdziwą skalę zagrożenia, ukazując czy proces ten postępuje szybko czy wolno. W ramach projektu testowano wykorzystanie technologii gęstego dopasowania archiwalnych zdjęć lotniczych do identyfikacji drzewa.
Korzyści z zastosowania teledetekcji
Największymi zaletami opracowanej w ramach projektu HabitARS metody jest dostarczanie informacji:
- ciągłej przestrzennie dla rozległych obszarów,
- szczegółowej, ponieważ powstałej z zastosowaniem danych o bardzo dużej rozdzielczości,
- obiektywnej, gdyż wygenerowanej w wyniku procesów automatycznych w 100% powtarzalnych.
Wdrożenie
Proces ekspansji drzew i krzewów zagraża różnorodności biologicznej wielu obszarów chronionych w Polsce. Obecnie realizujemy w trzech polskich parkach narodowych projekty teledetekcyjne, w ramach których wykonujemy identyfikację aktualnego i historycznego zasięgu drzew i krzewów wykorzystując doświadczenia zdobyte w czasie realizacji projektu HabitARS.
Autorzy: Dominik Kopeć, Martyna Wietecha, Łukasz Sławik.
Badanie było współfinansowane przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) oraz MGGP Aero w ramach programu „Środowisko naturalne, rolnictwo i leśnictwo” BIOSTRATEG/Konkurs II.: Innowacyjne podejście wspierające monitoring nieleśnych siedlisk przyrodniczych Natura 2000 z wykorzystaniem metod teledetekcyjnych (HabitARS), numer projektu: DZP/BIOSTRATEG-II/390/2015. Liderem Konsorcjum jest MGGP Aero. Partnerami projektu są Uniwersytet Łódzki, Uniwersytet Warszawski, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Instytut Technologiczno-Przyrodniczy, Uniwersytet Śląski w Katowicach, Politechnika Warszawska.
Zobacz na Linkedin (EN)
