Fotografia jest techniką obecnie bardzo chętnie wykorzystywaną w badaniach, przede wszystkim z powodu dużych możliwości, jakie stwarza przy opracowywaniu danych. Pozwala ona na rejestrację obrazu w sposób szybki i precyzyjny, dlatego warto zapoznać się z nią bliżej.

Fotografia jako metoda pomiarowa, po wprowadzeniu technik cyfrowych, stała się prostsza i bardziej dostępna. Zwykle pojedyncze zdjęcie ma mniejszą wartość niż całe serie fotografii obrazujących zaobserwowane zjawisko bądź pokazujące jego zmiany. Dlatego też fotografowanie tych samych obiektów – fotografia powtarzalna – okazała się bardzo dobrym sposobem zbierania i przechowywania danych. Właśnie wykonywanie powtarzalnych zdjęć naziemnych było podstawą opracowania fotograficznej metody oceny przyrostów drzew. Metoda ta została pierwotnie stworzona do badań warszawskich drzew miejskich, i tak ją wykorzystano. Prace nad jej doskonaleniem i sprawdzeniem zajęły sześć lat i trwają nadal.
 
Metoda fotograficzna 
Tworząc fotograficzną metodę oceny przyrostów drzew, przyjęto założenia, że wzrost jest wynikiem genetycznie uwarunkowanych właściwości gatunku i odmiany drzewa oraz czynników związanych ze środowiskiem. Przyrosty pędów i koron pozwalają waloryzować dany gatunek i egzemplarz drzewa.
Metoda opiera się na ogólnych podstawach stosowanych w fotomonitoringu. Fotografie drzew wykonywane są cyklicznie, przed rozpoczęciem sezonu wegetacyjnego, zawsze z tego samego miejsca. Mogą być robione rokrocznie lub w większych odstępach czasowych, co kilka sezonów wegetacyjnych. Ze względu na późniejszą obróbkę zdjęć, fotografowane są drzewa rosnące pojedynczo. W celu wyskalowania obrazu obok każdego drzewa ustawiana jest tyczka skalująca z zaznaczonym odcinkiem o długości jednego metra.
W czasie tworzenia i rozwoju metody wprowadzano kolejne udoskonalenia. Jednym z nich była rezygnacja ze stosowanego pierwotnie sposobu zaznaczania miejsc fotografowania, które polegało na wbijaniu w grunt kołeczków, ginących przy ulicach. W zamian zastosowano azymut kompasowy, za pomocą którego mierzono laserowo odległości od drzewa. Takie postępowanie pozwala bez problemu odnaleźć miejsce, z którego wykonuje się fotografię. W ten sposób analogowy aparat fotograficzny na statywie z czasem zastąpiony został zestawem złożonym z aparatu cyfrowego na statywie, dalmierza laserowego i kompasu.
Początkowo wykonywano dzienne fotografie drzew, które następnie analizowano przy pomocy ogólnodostępnych programów komputerowych. Na podstawie zdjęć z różnych sezonów wegetacyjnych mierzono przyrosty powierzchni rzutu koron, a potem przyrosty pędów widocznych na obwodzie korony. Już pierwsze wyniki uzyskane w ten sposób pokazały, jak bardzo różnią się przyrosty drzew przyulicznych oraz tych, które rosły w siedlisku zbliżonym do naturalnego. Taki sposób obróbki zdjęć był bardzo pracochłonny, a w wielu przypadkach praktycznie niemożliwy do wykonania, co wynikało m.in. z krzyżowania i nakładania się pędów widocznych na fotografii. W efekcie analiza ograniczała się do pojedynczych pędów dobrze widocznych na obwodzie korony. Oczywiste stało się, że należy stworzyć program, który umożliwi komputerową obróbkę zdjęć. To z kolei wymagało odseparowania drzew od tła fotografii, ponieważ przy pomocy programu komputerowego niemożliwe jest oddzielenie widocznych na fotografii pędów od niektórych elementów tła, w tym innych drzew. W efekcie zdecydowano się na wykonywanie zdjęć nocą (w ciemności) przy zastosowaniu silnej lampy błyskowej, która pozwala na oświetlenie pojedynczego drzewa, nie oświetlając równocześnie obiektów znajdujących się za nim. W wyniku zastosowania tych zmian drzewa fotografuje się o zmroku, w stanie bezlistnym, przy silnym oświetleniu lampą błyskową (istnieje możliwość oświetlenia obiektu z odległości do 30 m). (rys. 1.)
 
Analizy i wyniki
Fotografie analizowane są przy pomocy specjalnie opracowanego programu „ARBOR” (stworzony na Wydziale Mechatroniki Politechniki Warszawskiej), który pozwala na określenie takich parametrów jak: wysokość drzewa, powierzchnia jego przekroju, długość, szerokość oraz objętość korony, a także tzw. wypełnienie, czyli stosunek powierzchni rzutu poziomego korony do powierzchni rzutu gałęzi i konarów. Niezwykle cenna jest również możliwość określenia za pomocą tej metody sumy długości wszystkich widocznych na fotografii gałęzi. Można też ocenić zakres zmian wymienionych parametrów (przyrost) w odniesieniu do wybranego zdjęcia z innego roku. Zwykle skalę przyrostu drzew wyraża się procentowo (wielkość parametru z poprzedniego pomiaru przyjmuje się za 100%) bądź stosunkiem wartości poprzedniej do bieżącej. Obliczenia przyrostów dokonuje się przy pomocy tego samego programu komputerowego.
Metodę fotograficzną wykorzystano do badania wpływu środowiska na reakcje rodzimych gatunków drzew rosnących w ciągach ulicznych Warszawy. Taki wybór wynikał z wagi, jaką przykłada się w ostatnich latach do pochodzenia roślin. Według licznych doniesień naukowych liczba gatunków rodzimych w miastach systematycznie maleje, a stan drzew, szczególnie przyulicznych, jest wysoce niezadowalający.
Dlatego w celu porównywania wyników do badań wybrano drzewa, rosnące w mieście bezpośrednio przy ulicach o dużym natężeniu ruchu oraz drzewa „kontrolne”, rosnące we w miarę naturalnym siedlisku, w granicach naturalnego zasięgu gatunku, które usytuowane są możliwie blisko miasta (las Kabacki i otulina Kampinoskiego Parku Narodowego). Badano następujące gatunki drzew: Tilia cordata – lipę drobnolistną, Acer platanoides – klon pospolity, Fraxinus excelsior – jesion wyniosły, Sorbus aucuparia – jarząb pospolity, Betula pendula – brzozę brodawkowatą. W obu analizowanych środowiskach wybrano drzewa w jednej grupie wiekowej tak, aby były w podobnym stadium rozwojowym. W efekcie badano drzewa w wieku od 15 do 30 lat. W celu uzyskania wyników z trzech lat konieczne było wykonanie fotografii w czterech kolejnych sezonach (rys. 2).
Kolejne lata badań pozwoliły na uzyskanie interesujących wyników obrazujących wzrost rodzimych gatunków drzew w warunkach przyulicznych. Obok fotografii zastosowano między innymi pomiary bezpośrednie, polegające na mierzeniu losowo wybranych przyrostów pędów miarką.
Wynik bezpośrednich pomiarów przyrostów pędów okazał się zaskakujący i przeczył wynikom otrzymanym dotychczas przez wielu innych badaczy. W przypadku niektórych gatunków, np. lip, przyrosty pędów były mniejsze w warunkach naturalnych niż przyulicznych, i to we wszystkich latach badań. Taki rezultat był sprzeczny z oceną bardzo słabo rosnących lip przyulicznych w porównaniu ze zdrowo rozwijającymi się drzewami w siedlisku naturalnym. Okazało się, że wynik, był również odmienny od uzyskanego przy pomocy metody fotograficznej.
Dalsze analizy pozwoliły stwierdzić, że lipy rosnące przy ulicach wykazują cały szereg anomalii wzrostowych. Jedną z nich jest tworzenie przyrostów nadnaturalnie długich. Jednak są one w warunkach przyulicznych zdecydowanie mniej liczne niż w naturalnych. Dlatego drzewa mierzone metodą fotograficzną osiągały sumarycznie większe przyrosty w warunkach naturalnych (fot. 3).
 
Zalety zastosowanej metody
Metoda fotograficzna jest sposobem oceny przyrostów dającym inne efekty niż w przypadku pomiaru bezpośredniego, kiedy mierzymy tylko niektóre losowo wybrane pędy (przyrosty). Dzięki fotografii uwzględniana jest całość korony i zdecydowana większość pędów (wszystkie widoczne na zdjęciu). Taki niemal całkowity obraz drzewa jest korzystniejszy niż nawet bardzo dokładny pomiar choćby największej liczby pojedynczych przyrostów.
 
 
dr hab. Jacek Borowski
Katedra Ochrony Środowiska SGGW Warszawa