Viễn thám siêu phổ và quản lý rừng bền vững

Quản lý lâm nghiệp siêu phổ

Quản lý rừng bền vững tăng cường tập trung vào giá trị kinh tế, với trọng tâm chính là Việc duy trì hoặc cải thiện sự đa dạng loài, cấu trúc hệ sinh thái, chức năng hệ sinh thái hiện tại và tương lai cũng như năng suất sinh học.Sự chuyển đổi từ các phương pháp quản lý rừng truyền thống lỗi thời, chú trọng giá trị gỗ, sang quản lý rừng bền vững là một bước tiến sâu sắc—đây là thời điểm đầy thách thức để xem xét hướng đi tương lai của rừng và ngành lâm nghiệp.

Việc ứng dụng viễn thám trong quản lý rừng bền vững thường được chia thành bốn loại, bao gồm: Phân loại kiểu thảm thực vật rừng, ước tính cấu trúc rừng và các biến số kiểm kê tài nguyên (ví dụ: loài cây, chiều cao, tuổi và độ che phủ tán cây), phát hiện sự thay đổi của rừng và mô hình hóa rừng.Từ góc độ này, các biến số khác do viễn thám cung cấp (hiện có thể chưa được sử dụng nhiều trong quản lý rừng) cũng sẽ được xem xét do vai trò tiềm năng của chúng trong các kịch bản quản lý tương lai. Để hiểu rõ hơn chức năng và phản ứng của chúng đối với sự thay đổi môi trường, cần phải mở rộng kiến ​​thức hiện có ở cấp độ từng khu rừng nhỏ lên quy mô toàn bộ rừng hoặc các vùng nhỏ. Do đó, sự phân biệt giữa các biến số kiểm kê và các biến số đầu vào/đầu ra gián tiếp trong các mô hình năng suất rừng trở nên ít quan trọng hơn, khi nhu cầu về các ứng dụng sinh thái, mô hình hóa và thông tin cấu trúc rừng tích hợp trong quản lý rừng tiếp tục tăng lên.

Trong những năm gần đây, hệ sinh thái rừng phải đối mặt với áp lực rất lớn từ những thay đổi môi trường như sự nóng lên toàn cầu và tăng trưởng dân số. Trong bối cảnh này, việc phát triển các chiến lược quản lý thích ứng là vô cùng quan trọng, và khi nhiệm vụ này tiến triển, cùng với nhu cầu ngày càng tăng về việc hiểu vai trò của rừng trong ngân sách carbon toàn cầu (ví dụ: Nghị định thư Kyoto), phân tích định lượng hệ sinh thái rừng là điều cần thiết để hiểu rõ hơn các quá trình quan trọng của chúng. Các quá trình quan trọng nhất trong rừng bao gồm trao đổi carbon (quang hợp và hô hấp), bốc hơi nước và chu trình dinh dưỡng. Ở cấp độ địa phương, các quá trình này rất khó đo lường; từ quy mô khu vực đến toàn cầu, chúng đơn giản là không thể đo lường được. Do đó, các mô hình mô phỏng dòng khối lượng và năng lượng đã được phát triển. Các mô hình mô phỏng này cần thiết để ước tính chính xác cấu trúc rừng và các đặc tính hóa học làm đầu vào (để khởi tạo) hoặc cho mục đích xác thực.

Các nghiên cứu liên quan đã chứng minh cách sử dụng các biến số về lá và tán cây thu được từ viễn thám để ràng buộc các mô hình hệ sinh thái. Các phương pháp này yêu cầu đầu vào liên tục về trạng thái hệ sinh thái trong không gian khi bắt đầu mô phỏng và tích hợp các biến số trạng thái sinh lý và sinh hóa có liên quan thu được từ viễn thám. Hệ thống hình ảnh siêu phổ được nhấn mạnh là có khả năng thu thập các đặc điểm thực vật có liên quan một cách chi tiết và chính xác hơn, trong đó các thông số thực vật quan trọng nhất là hàm lượng diệp lục và nitơ trong lá, tỷ lệ hấp thụ bức xạ quang hợp hoạt động, hàm lượng nước trong tán cây, trọng lượng lá tối đa hàng năm trên mỗi đơn vị diện tích và diện tích lá tối đa hàng năm.

Dữ liệu kiểm kê rừng dùng cho công tác quản lý thường tồn tại dưới dạng các thuộc tính định lượng thu được từ khảo sát thực địa hoặc bản đồ độ che phủ rừng được diễn giải từ ảnh chụp trên không. Các thuộc tính khảo sát bao gồm chiều cao cây, mật độ thân cây, thể tích, loài cây và tuổi cây. Theo truyền thống, việc kiểm kê rừng được lặp lại 10 năm một lần hoặc lâu hơn, thường nhắm vào các khu rừng thuộc sở hữu quốc gia hoặc thành phố hơn là các khu rừng thuộc sở hữu tư nhân. Các cơ quan lâm nghiệp địa phương và tiểu bang đặc biệt quan tâm đến dữ liệu kiểm kê này vì các khu rừng thuộc sở hữu tư nhân có thể có tầm quan trọng kinh tế và sinh thái đáng kể. Do đó, các phương pháp viễn thám có khả năng lập bản đồ các thuộc tính quan trọng của rừng như loại cây, nhóm tuổi, thể tích tán cây và sinh khối sẽ có giá trị rất lớn.

Do đó, viễn thám siêu phổ sẽ tập trung vào các ứng dụng lâm nghiệp, nơi các hệ thống hình ảnh siêu phổ được kỳ vọng sẽ đóng góp đáng kể, thay vì các khía cạnh kỹ thuật như thu thập hình ảnh, hiệu chuẩn hình ảnh và xử lý. Bắt đầu từ các mục tiêu được xác định trong quản lý rừng bền vững và các phương pháp quản lý dựa trên hệ sinh thái, trọng tâm sẽ là phân loại rừng (thành phần loài, mật độ, độ che phủ tán cây, chiều cao và tuổi), ước tính cấu trúc rừng (ước tính biến liên tục) và phát hiện sự thay đổi của rừng (các tác động tự nhiên, chẳng hạn như phá rừng, rụng lá và suy thoái do thiên tai, cháy rừng, phân mảnh, v.v.).

Phân loại loài rừng