Využití hemisférických snímků pro studium ekologie lesů

Karel Matějka

 

Hemisférické fotografie (HF) představují relativně jednoduchý a přitom přesný nástroj pro studium struktury porostu a světelných poměrů pod tímto porostem. Existují některé předpoklady, které je potřebné splnit, aby tento nástroj splňoval očekávání. Především se jedná o přesné a známé umístění kamery v terénu. Toho je možno docílit použitím vhodného stativu v kombinaci s libelou (objektiv musí směřovat přesně vzhůru), buzolou (horní okraj fotografie misí být orientovaný k severu, případně v jiném známém směru) a s přístrojem GPS pro přesné zaměření souřadnic, což je zvláště důležité v případě, že v budoucnu bude požadováno opakované pořízení HF. Na pracovišti IDS se pracuje s fotoaparátem Canon EOS 6D s objektivem Sigma F3.5 EX DG fisheye, který byl umístěn na stativu Vanguard Alta Pro 2 (viz obrázek vlevo). Vzhledem k prostorové variabilitě porostních poměrů je důležité pořízení většího počtu HF na různých (většinou náhodných) bodech. Počet by většinou neměl klesat pod 5.

Na každém fotografovaném bodě je standardně pořizován pár fotografií s různou výškou nad terénem - běžně 100 a 133 cm. Díky zpracování takového páru snímků lze vypočítat přesnou polohu každého bodu, který je identifikován na obou snímcích dle principů fotogrammetrie.

Pro zpracování HF je vyvíjen vlastní software CanopyPhoto. Jedná se o systém, který vytváří databázi HF, přičemž do databáze jsou zapisovány všechny důležité parametry ke každé HF (zvláště její umístění) i výsledky zpracování. Prvořadým úkolem programu je klasifikace originální HF, tedy přiřazení každého jejího pixelu k jedné ze dvou tříd Canopy (koruny stromů, listoví, případně další zástin) a Sky (obloha, světliny). Klasifikace je prováděna poloautomaticky s tím, že výsledek klasifikace by měl uživatel zhodnotit, případně změnit parametry a klasifikaci provést znovu.

V roce 2018 bylo provedeno šetření na 36 trvalých výzkumných plochách a lokalitách (některé lokality zahrnují více ploch, které však byly hodnoceny společně) v různých lesích ČR. Výsledky shrnuje článek Matějka (2018).

 

Příklad hemisférické fotografie z výzkumné plochy P14 (NP Šumava). Vlevo originální snímek, vpravo snímek klasifikovaný.
 

Program CanopyPhoto dokáže vykreslit pohyb slunce na obloze ve zvolené dny, v tomto případě se jedná o 21. prosince až 21. června (v měsíčních intervalech) na jedné z fotografií na výzkumné ploše P14. Vykreslené křížky označují každou celou hodinu.
 

Výsledky

Matějka K. (2018): Struktura stromového patra a světelné poměry v porostech na výzkumných plochách.

 

© Karel Matějka - IDS (2018)