Technegau Mapio Coedwigoedd Gan Ddefnyddio Technoleg Lloeren
Mae mapio coedwigoedd yn gam hanfodol mewn rheoli adnoddau naturiol, diogelu bioamrywiaeth, a lliniaru newid hinsawdd. Yn yr oes ddigidol, mae technoleg lloeren wedi dod yn un o'r ffyrdd mwyaf effeithiol o fonitro cyflwr coedwigoedd yn helaeth, yn gyflym, ac yn gynaliadwy. Yn wahanol i arolygon maes sy'n cymryd llawer o amser ac yn ddrud, gall delweddau lloeren ddarparu cipolwg ar ardaloedd coedwig o'r lefel leol i'r lefel fyd-eang, hyd yn oed mewn ardaloedd anghysbell, anodd eu cyrraedd. Mae'r erthygl hon yn trafod y technegau allweddol ar gyfer mapio coedwigoedd gan ddefnyddio technoleg lloeren, o fathau o ddata a chyfnodau gwaith i heriau ac arferion gorau.
1. Pam Mae Lloerennau'n Effeithiol ar gyfer Mapio Coedwigoedd?
Mae technoleg lloeren yn rhagori oherwydd ei bod yn gallu cynnal arsylwadau dro ar ôl tro (amser ailymweld), gan ganiatáu monitro rheolaidd o newidiadau gorchudd tir. Mae lloerennau hefyd yn darparu data hanesyddol sy'n rhychwantu degawdau, gan alluogi ymchwilwyr i ddadansoddi tueddiadau mewn datgoedwigo, dirywiad ac adferiad llystyfiant. Ar ben hynny, mae eu cwmpas eang yn gwneud lloerennau'n ddelfrydol ar gyfer rhestrau coedwigoedd, amlinellu ardaloedd coedwigoedd, cynllunio cadwraeth a chanfod gweithgareddau anghyfreithlon fel torri coed a llosgi anghyfreithlon yn gynnar.
Fodd bynnag, nid yw effeithiolrwydd lloeren heb derfynau. Mae cymylau, niwl a mwg yn aml yn rhwystro arsylwadau optegol mewn rhanbarthau trofannol. Felly, mae mapio coedwigoedd modern fel arfer yn cyfuno synwyryddion lloeren lluosog i gynhyrchu mapiau mwy cywir.
2. Mathau o Synwyryddion Lloeren ar gyfer Mapio Coedwigoedd
Yn gyffredinol, mae synwyryddion lloeren a ddefnyddir i fapio coedwigoedd wedi'u rhannu'n dair grŵp mawr:
a) Lloeren Optegol (Gweladwy–NIR–SWIR)
Mae lloerennau optegol yn "ffotograffu" wyneb y Ddaear yn y sbectrwm gweladwy i is-goch. Mae enghreifftiau'n cynnwys Landsat, Sentinel-2, a lloerennau masnachol cydraniad uchel. Mae data optegol yn hynod ddefnyddiol ar gyfer nodi gorchudd llystyfiant, cyfrifo'r mynegai gwyrddni, a gwahaniaethu rhwng coedwigoedd ac ardaloedd amaethyddol neu breswyl.
Yr anfantais yw bod gorchudd cymylau yn effeithio'n fawr ar ddata optegol. Mewn rhanbarthau trofannol, mae argaeledd delweddau di-gwmwl yn aml yn her fawr.
b) Radar Lloeren (SAR: Radar Agorfa Synthetig)
Mae radar yn allyrru microdonnau ac yn dal eu hadlewyrchiadau. Ei brif fantais yw ei allu i dreiddio cymylau a gweithredu o gwmpas y cloc. Defnyddir Sentinel-1 a chenadaethau radar eraill yn aml i fapio strwythur a lleithder y canopi, yn ogystal â chanfod newidiadau tir hyd yn oed o dan orchudd cymylau.
Mae angen technegau prosesu arbennig ar radar oherwydd bod gan ddata SAR nodweddion brychlyd ac ymatebion adlewyrchiad sy'n cael eu dylanwadu gan strwythur yr wyneb.
c) LiDAR Lloeren (Canfod a Mesur Golau)
Mae LiDAR lloeren yn mesur pellter gan ddefnyddio pylsau laser i gael gwybodaeth tri dimensiwn, fel uchder y canopi a strwythur fertigol y goedwig. Mae'r data hwn yn ddefnyddiol iawn ar gyfer amcangyfrif biomas uwchben y ddaear a stociau carbon. Er nad yw ei gwmpas bob amser mor helaeth â modelu optegol neu radar, mae LiDAR yn llenwi bwlch hanfodol mewn modelu coedwigoedd 3D.
3. Camau Technegau Mapio Coedwigoedd sy'n Seiliedig ar Loeren
I adeiladu map coedwig atebol, mae'r broses fel arfer yn dilyn y llif gwaith hwn:
a) Penderfynu ar Bwrpas a Graddfa Mapio
Y cam cyntaf yw pennu gofynion y map: a ddylid mapio gorchudd coedwig (coedwig/heb fod yn goedwig), math o orchudd (coedwig gynradd, coedwig eilaidd, mangrof), iechyd llystyfiant, neu amcangyfrif biomas. Mae'r amcan hwn yn pennu'r dewis o synhwyrydd, datrysiad gofodol, a dull dadansoddi.
Er enghraifft, efallai y bydd angen delweddau cydraniad uchel ar gyfer mapio ffiniau coedwigoedd ar raddfa pentref, tra gall monitro datgoedwigo ar lefel daleithiol ddefnyddio Landsat neu Sentinel.
b) Caffael Data Delweddau Lloeren
Gellir cael data o byrth agored fel Landsat a Sentinel, neu gan ddarparwyr masnachol. Yn ogystal â delweddaeth sylfaenol, mae angen data ategol fel modelau uchder digidol (DEMs) ar gyfer cywiriad topograffig, mapiau gweinyddol, a phwyntiau cyfeirio maes yn aml.
Mae amseriad y caffaeliad hefyd yn bwysig. Mae'r tymor sych fel arfer yn cynhyrchu delweddau cliriach, heb gymylau, ond mewn rhai ardaloedd, mae mwg o danau yn cyd-fynd â'r tymor sych.
c) Cyn-brosesu
Nod prosesu ymlaen llaw yw paratoi data i'w ddadansoddi. Ar gyfer delweddau optegol, mae camau cyffredin yn cynnwys:
– Cywiriad atmosfferig (yn lleihau effeithiau niwl/gronynnau ac amrywiadau goleuo).
– Cuddio cwmwl a chysgodion cwmwl.
– Mosaig a thorri’r ardal astudio.
Ar gyfer data SAR, mae camau hollbwysig yn cynnwys calibradu radiometrig, cywiriad geometrig, a hidlo i leihau brychni. Mae prosesu ymlaen llaw da yn hanfodol ar gyfer ansawdd allbwn, gan y gall hyd yn oed gwallau bach arwain at ddosbarthiad gorchudd tir anghywir.
d) Echdynnu Gwybodaeth: Mynegai Llystyfiant a Nodweddion Sbectrol
Un o'r technegau mwyaf cyffredin yw cyfrifo mynegeion llystyfiant fel y Mynegai Llystyfiant Gwahaniaethol Normaleiddiedig (NDVI) i ganfod lefel y gwyrddni. Yn ogystal ag NDVI, mae EVI, NDWI, a mynegeion eraill i wahaniaethu rhwng llystyfiant trwchus, tir agored, ardaloedd gwlyb, neu straen llystyfiant.
Mewn llawer o achosion, mae mapio coedwigoedd yn gofyn am gyfuniad o nodweddion: bandiau sbectrol, mynegeion llystyfiant, gwead, a newidynnau topograffig. Ar gyfer radar, mae nodweddion fel gwasgariad cefn (VV/VH) a newidiadau polareiddio hefyd yn bwysig.
e) Dosbarthiad Gorchudd Tir
Dosbarthu yw craidd mapio coedwigoedd. Gall dulliau gynnwys:
– Dosbarthiad dan oruchwyliaeth: yn defnyddio samplau hyfforddi o ddehongliad gweledol neu arolygon maes. Mae algorithmau poblogaidd yn cynnwys Random Forest, Support Vector Machine, a Niwral Network.
– Dosbarthiad heb oruchwyliaeth: yn grwpio picseli yn seiliedig ar debygrwydd gwerth, yn addas ar gyfer archwiliad cychwynnol ond fel arfer mae angen dehongli ymhellach.
Mewn ymarfer modern, defnyddir Coedwig Ar Hap yn aml oherwydd ei bod yn sefydlog, yn gymharol wrthwynebus i "sŵn", ac yn gweithio'n dda gyda llawer o newidynnau mewnbwn.
f) Canfod Newidiadau
I fonitro datgoedwigo neu ddirywiad, y dechneg a ddefnyddir yw dadansoddiad aml-amserol: cymharu delweddau o wahanol gyfnodau amser. Gall dulliau fod yn syml (gwahaniaethau mewn mynegeion llystyfiant) neu'n fwy cymhleth, fel dadansoddiad cyfres amser, sy'n olrhain newidiadau graddol.
Mae canfod newid yn helpu i nodi lleoliadau colli gorchudd coedwig, cyfraddau newid, a phatrymau gofodol sy'n gysylltiedig â ffyrdd, consesiynau, neu aneddiadau.
g) Dilysu Cywirdeb
Rhaid profi map da. Gwneir dilysu trwy gymharu canlyniadau dosbarthu â data cyfeirio, megis pwyntiau arolwg maes, ffotograffiaeth awyr/drôn, neu ddehongli delweddau cydraniad uchel iawn. Y dangosyddion a ddefnyddir yn gyffredin yw'r matrics dryswch, cywirdeb cyffredinol, a gwerth Kappa neu fetrigau tebyg.
Mae dilysu yn bwysig i sicrhau nad yw mapiau'n camarwain penderfyniadau, yn enwedig ar gyfer polisi cyhoeddus neu adrodd ar garbon.
h) Cyflwyno a Dosbarthu Mapiau
Y cam olaf yw llunio'r mapiau mewn fformat hawdd ei ddefnyddio: map thematig, dangosfwrdd rhyngweithiol, neu wasanaeth GIS gwe. Gan ddefnyddio system wybodaeth ddaearyddol, gellir integreiddio mapiau coedwigoedd â data trwyddedau, ffiniau ardaloedd, a gwybodaeth economaidd-gymdeithasol i gefnogi cynllunio.
4. Prif Heriau a Sut i'w Goresgyn
Mae mapio coedwigoedd sy'n seiliedig ar loeren yn wynebu sawl her ymarferol, gan gynnwys:
– Gorchudd cymylau uchel: yn cael ei drin drwy gyfansoddion delweddau aml-amserol, neu gyfuno data radar.
– Tebygrwydd sbectrol: gall coedwigoedd ifanc, gerddi cymysg, neu lwyni trwchus ymddangos yn debyg. Yr ateb yw ychwanegu newidynnau gwead, data topograffig, neu ddefnyddio data cydraniad uwch.
– Amrywiadau tymhorol a ffenoleg: Gall newidiadau tymhorol effeithio ar fynegeion llystyfiant. Mae dadansoddi cyfresi amser yn helpu i wahaniaethu rhwng newidiadau tymhorol a datgoedwigo parhaol.
– Data maes cyfyngedig: Heb ddata cyfeirio, mae'n anodd sicrhau cywirdeb. Gall dulliau cyfranogol gyda chymunedau lleol a defnyddio dronau wella ansawdd data.
5. Arferion Gorau mewn Mapio Coedwigoedd
Er mwyn gwneud canlyniadau mapio yn fwy cywir a defnyddiol, dyma rai arferion gorau a ddefnyddir yn aml:
1. Defnyddio cyfuniad o synwyryddion (optegol + SAR, ac os yn bosibl LiDAR).
2. Creu cyfansawdd delwedd di-gwmwl o sawl dyddiad.
3. Casglu data hyfforddi cynrychioliadol o wahanol fathau o orchudd tir.
4. Perfformio dilysu annibynnol gan ddefnyddio samplau ar hap.
5. Dogfennu dulliau a ffynonellau data fel y gellir atgynhyrchu'r broses.
Casgliad
Mae technegau mapio coedwigoedd gan ddefnyddio technoleg lloeren wedi dod yn golofn hanfodol o fonitro amgylcheddol modern. Drwy fanteisio ar ddelweddau optegol, radar, a LiDAR, gellir cynnal mapio dro ar ôl tro, gorchuddio ardaloedd mawr, a chefnogi'r dadansoddiad o newid dros amser. Er gwaethaf heriau fel gorchudd cymylau, amrywiadau tymhorol, a data maes cyfyngedig, gall dull aml-synhwyrydd, dosbarthu sy'n seiliedig ar ddysgu peirianyddol, a dilysu trylwyr gynhyrchu mapiau coedwig cywir. Yn y pen draw, nid delweddiadau yn unig yw mapiau da, ond sylfaen gadarn ar gyfer polisïau cadwraeth, rheolaeth gynaliadwy, a diogelu coedwigoedd ar gyfer cenedlaethau'r dyfodol.
