Atliktas plynai iškirstų miško plotų identifikavimas šalies teritorijoje, panaudojant distancinius metodus

Atliktas plynai iškirstų miško plotų identifikavimas šalies teritorijoje,
panaudojant distancinius metodus

Valstybinės miškų tarnybos užsakymu UAB „Via GIS“ atliko 2019 metais šalies miškuose vykdytų plynų miško kirtimų plotų identifikavimą panaudodama nuotoliniais metodais surinktą informaciją, t.y. 2019 ir 2020 metų sausio mėnesių Europos kosmoso agentūros atviros prieigos Sentinel-1 sintetinės apertūros radaro ir Sentinel-2 multispektrinius palydovinius vaizdus. Projektas unikalus tuo, kad pirmą kartą miškininkystės praktikoje duomenys apie šalyje vykdytus miško kirtimus, jų vietą (lokaciją), iškirstos biržės plotą ir konfigūraciją surinkti ne tradiciniais antžeminiais matavimais, bet dešifruojant žemės dangos vaizdus, gautus iš kosminių palydovų. Toks metodas taip pat leido, nepriklausomai nuo valstybės institucijų vykdomos miško kirtimų kontrolės, įvertinti ir palyginti situaciją plynų kirtimų srityje. Atlikus plynai iškirstų miško plotų identifikavimą, sudaryta kirtimų GIS duomenų bazė kartu su statistinėmis suvestinėmis.

Plynų miško kirtimų identifikavimas buvo vykdomas, pirmiausia atliekant palydovinių vaizdų apdorojimą, vėliau apdorotų vaizdų sintezę, vaizdų klasifikavimą, rastrinių duomenų analizę, rastrinių duomenų transformavimą į vektorinius duomenis ir vektorinių duomenų analizę (1 pav.). Identifikavimui panaudota apie 50 Sentinel palydovinių nuotraukų. Rezultatų kontrolė atlikta keliais būdais, t.y. kameralinė vizualinė patikra, vykdyta pasitelkiant tarpinių mėnesių multispektrinių palydovinių vaizdų mozaikas ir Lietuvos Respublikos teritorijos M 1:10 000 skaitmeninius rastrinius ortofotografinius žemėlapius, bei natūriniai matavimai, kurie buvo skirti identifikuotų plynųjų miško kirtimų plotų geografiniam tikslumui įvertinti. Vizualiam patikrinimui panaudota daugiau nei 60 Sentinel palydovinių nuotraukų ir 5 ortofoto nuotraukų mozaikų.

Paslaugų įgyvendinimas atliktas naudojant ESA SNAP 7.0 programinę įrangą rastriniams, o ArcGIS 10.8 ir QGIS 3.10 – vektoriniams duomenims apdoroti. Darbų rezultate sudaryta 2019 metais plynai iškirstų miško plotų duomenų bazė. Nustatyta, kad per 2019 m. plynai iškirstas miško plotas sudarė 15 631 ha (~0,71 proc. bendro šalies miško žemės arba ~0,75 proc. medynų ploto), kirtimų atvejų (biržių) skaičius – 9 516 vnt. (2 pav.). Pagal miškų nuosavybę 56 proc. identifikuotų kirtaviečių nustatyta valstybiniuose, 44 proc. – privačiuose miškuose. Pagal miškų grupes didžiausią identifikuotų kirtaviečių ploto dalis (94 proc.) buvo IV miško grupėje.

2 pav. 2019 m. plynai iškirstų miško plotų pasiskirstymas pagal poligono dydį (1), regioną (2)

Atkreiptinas dėmesys, kad šalyje taikomi teisės aktai nenumato miško savininkams prievolės deklaruoti apie jų atliktus miško kirtimus. Taigi, leidimas miškui kirsti gali būti ir išduotas, tačiau jį atlikti nėra privaloma. Todėl, Valstybinės miškų tarnybos specialistai atliktų miško kirtimų ribas šiuo metu gali nustatyti, tik realiai apžiūrėję kirtavietes vietoje. Šiuo aspektu vienas svarbesnių darbo rezultatų – nustatytos faktinės 2019 m. įvykdytų plynų miško kirtimų geografinės (GIS) ribos, kurios žinoma nėra itin tikslios (naudotos nemokamai prieinamos Sentinel palydovinės nuotraukos, kurių skiriamoji geba nėra aukšta), tačiau leido gan operatyviai surinkti naudingą informaciją apie konkrečius kirtimus visoje šalie teritorijoje, nesukuriant papildomos administracinės naštos miško savininkams. Žinoma, darbų vykdytojo Valstybinei miškų tarnybai pateikti duomenys dar yra atidžiai nagrinėjami, vertinamas jų atitikimas išduotiems leidimams kirsti mišką, tačiau akivaizdu, kad tai sukuria pakankamai gerą bazę ateityje vykdyti geresnę plynai iškirstų miško plotų stebėseną, vertinti kirtimų kaitos tendencijas ir pan. alternatyviu būdu – t.y. pasitelkiant distancinius metodus.

Vertinant distanciniais metodais gautų kirtimo poligonų išskyrimo patikimumą, Valstybinė miškų tarnyba atliko atsitiktinai atrinktų kirtimais identifikuotų plotų geodezinius matavimus vietoje, panaudodama aukšto tikslumo prietaisus (GPS imtuvai Geomax Zenith 20 ir  35) ir palygino duomenis tarpusavyje. Nustatyta, kad bendras plotų skirtumas tarp identifikuotų distanciniais metodais ir natūroje faktiškai esančių plyno kirtimo biržių, apmatuotų kontroliniais matavimais, yra apie 5 proc. Atskirais atvejais biržių plotų skirtumai viršija šį dydį. Tai priklauso nuo kirtimais apimto ploto, jo konfigūracijos, medyno tipo, palydovinio vaizdo kokybės. Vertinant distanciniais metodais nustatytas plynų kirtimų ribų paklaidas – jos kinta nuo kelių metrų (tokių didžioji dauguma) iki keliolikos metrų. Susidarę skirtumai tarp distanciniais metodais identifikuotų plynų kirtimų ir natūroje išmatuotų faktinių biržių plotų ir ribų didžia dalimi paaiškinami naudotų palydovinių nuotraukų kokybinėmis charakteristikomis (nuotraukų skiriamoji geba apie 10 m). Taip pat daugiau plotų neatitikimų nustatyta mažesnėse nei 0,5 ha plyno kirtimo biržėse, kurių ribos dėl susidarančių greta kirtavietės esančių medžių šešėlių identifikuojamos žemesniu patikimumu. Gauti plynų miško kirtimų poligonų plotų skirtumai tarp distanciniais metodais identifikuotų ir faktinių – išmatuotų vietoje, leidžia teigti, kad pagal Sentinel-1, Sentinel-2 palydovines nuotraukas nustatyti biržių poligonų plotai nėra pakankamai tikslūs, kad vykdyti jų registravimą LR miškų valstybės kadastre.

Valstybinė miškų tarnyba palygino distanciniais metodais gautus kirtimų duomenis su VĮ Valstybinių miškų urėdijos už 2019 m. pateikta įvykdytų plynų miško kirtimų informacija. Nustatyta, kad pagal VĮ Valstybinių miškų urėdijos pateiktas ataskaitas jos regioniniai padaliniai plynais pagrindiniais miško kirtimais 2019 metais iškirto 8 631 ha plotą iš teisės aktuose numatyto (leisto) kirsti bendro 11 228 ha ekvivalentinio medynų ploto. Likusi dalis ploto buvo kertama rinktiniais (neplynais) kirtimais. Taip pat pagal 2010 – 2019 m. nacionalinės miškų inventorizacijos duomenis nustatėme, jog plynų miško kirtimų plotai privačiuose miškuose 2015-2019 metais sudarė 96 proc. plynų miško kirtimų, vykdytų valstybinės reikšmės miškuose, ploto. Pagal šią proporciją privačiuose miškuose 2019 m. plynai galėjo būti iškirsta apie 8,3 tūkst. ha, o valstybiniuose ir privačiuose miškuose kartu sudėjus – kiek daugiau nei 16,9 tūkst. ha. Atsižvelgiant į kiek ribotas nuotolinio metodo galimybes išskirti plynas kirtavietes nuotolinių vaizdų pagalba (95 proc. patikimumu) ir penkmečio plynų kirtaviečių identifikavimo NMI pagalba tikslumą (6-7 proc.), gautas 7,6 proc. skirtumas tarp identifikuoto distanciniais metodais ploto (15,6 tūkst. ha) ir kitais žinomo tikslumo metodais nustatyto ploto (16,9 tūkst. ha) nėra blogas. Toks rezultatas parodo nuotolinio metodo panaudojimo kirtaviečių identifikavimui perspektyvas bei plėtros rezervus, jei būtų panaudoti didesnio tikslumo informaciniai šaltiniai (itin aukštos skiriamosios gebos palydoviniai vaizdai).

Nuotoliniais metodais, pasitelkiant palydovines nuotraukas, identifikuoti 2019 m. plynai iškirsti miško plotų poligonai viešai prieinami Valstybinės miškų tarnybos svetainėje (www.amvmt.lt) esančiame miškų žemėlapyje (MGIS).

2020 metais užbaigtas projektas patvirtino, kad distancinių metodų panaudojimas gali būti efektyvus būdas vykdyti plynų miško kirtimų stebėseną ir vertinti įvairius miško dangos pokyčius.