CC BY
15
УДК 630 432:630 587
АНАЛИЗ ТЕКУЩЕЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ЛЕСНОГО ФОНДА ФИЛИАЛА УО БГТУ «НЕГОРЕЛЬСКИЙ УЧЕБНО-ОПЫТНЫЙ ЛЕСХОЗ» ПО ДАННЫМ КОСМИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ANALYSIS OF THE CURRENT FIRE DANGER THE FOREST FUND OF THE BSTU-AFFILIATED NEGORELOE FORESTRY EXPERIMENTAL STATION
BASED ON SATELLITE IMAGERY
Сидельник Н.Я., Пушкин А.А., Ковалевский С.В.
(Белорусский государственный технологический университет, г. Минск, Беларусь) Sidelnik N.Ya., Pushkin A.A., Kovalevskiy S.V.
(Belorussian State Technological University, Minsk, Belarus)
В статье определена текущая пожарная опасность лесного фонда по данным многозональных материалов космической съемки Landsat 8 и приведен сравнительный анализ индексного показателя лесной пожарной опасности и данных базового лесоустройства лесхоза.
The article defines the current fire danger of the forest fund using multispectral satellite imagery Landsat 8 and provides the comparative analysis of the spectral index of the forest fire danger and data of the basic forest inventory of forestry.
Ключевые слова: лесоустройство, лесной пожарная опасность, данные дистанционного зондирования Landsat 8, спектральный индекс, ГИС-технологии Key words: forest inventory, forest fire danger, the remote sensing data Landsat 8, spectral index, geoinformation technology
Леса Республики Беларусь являются одним из основных возобновляемых природных ресурсов, которые не только ценны как источник лесной продукции, но и выполняют иные полезные функции - природоохранные, средообра-зующие, рекреационно-оздоровительные и другие, что обуславливает повышенное внимание к проблеме их охраны от пожаров. Лесные пожары из множества природных и антропогенных факторов оказывают доминирующее негативное влияние на состояние, динамику роста и качественный состав лесов, причиняют лесному фонду страны в отдельные экстремально засушливые годы значительный материальный и экологический ущерб.
Следствием лесных пожаров является ухудшение качественного состава лесного фонда, снижение экологических функций лесов и их биологической устойчивости. В послепожарный период происходит снижение текущего прироста насаждений, в зависимости от вида и интенсивности пожара и лесово-дственно-таксационной характеристики древостоев. Низовые и почвенные пожары, особенно средней и сильной интенсивности, оказывают значительное влияние на величину прироста древостоев в течение первых пяти лет после пожаров [1], который может снижаться в зависимости от возраста и состава
-5
древостоев основных лесообразующих пород на 5-20 м /га [1-3].
Из-за особенностей породного, возрастного, структурного состава леса Республики Беларусь являются потенциально пожароопасными, 67,3% их площади отнесены к наиболее высоким (I—III) классам природной пожарной опасности, что также связано с сильным антропогенным воздействием, на ес-
тественные причины приходится незначительное количество (до 1%) [1-3]. Высокая природная пожарная опасность лесов обусловлена также преобладанием в их составе хвойных насаждений, среди которых около 21% составляют крайне пожароопасные хвойные молодняки [1-3]. Продолжительность пожароопасного сезона в лесном фонде составляет от 140 до 193 дней, при этом в южных и западных регионах пожароопасность начинается несколько раньше, чем в остальных [1-3].
В настоящее время классы пожарной опасности земель лесного фонда республики определяются в процессе базового лесоустройства в соответствии с ТКП 193-2009 «Правила противопожарного обустройства лесов Республики Беларусь» и СТБ 1582-2005 «Устойчивое лесоуправление и лесопользование. Требования к мероприятиям по охране леса». Территория Беларуси разделена на три лесопожарных района по комплексу природно-климатических, почвенно-гидрологических, лесопирологических, эколого-экономических, организационно-хозяйственных, антропогенных и ряду других факторов, при этом в основу деления на районы положен региональный комплексный показатель опасности, который включает класс природной пожарной опасности лесов, лесистость региона, уровень горимости лесов, плотность населения региона, распределение территории лесного фонда региона по зонам радиоактивного загрязнения [1-3]. Получаемое распределение территории Гослесфонда по классам природной пожарной опасности является статичным на весь период до следующего лесоустройства, но оно корректируется в пожароопасные периоды по условиям погоды на основании данных метеостанций, согласно СТБ 1408-2003 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование лесных пожаров». Представленные откорректированные данные являются основой для лесохозяйст-венных учреждений по принятию необходимых мер по предупреждению возможности возникновения и распространения пожаров и планирования противопожарных мероприятий [1].
В связи с этим использование данных космической съемки для определения или уточнения вероятности возникновения лесных пожаров, особенно в засушливый период, очень актуально. Спутниковые снимки периодичны, что позволяет динамически определять класс пожарной опасности для каждого выдела и проектировать противопожарные мероприятия.
Подход, основанный на спутниковых данных, наиболее часто использует так называемые «индексные» изображения для своей работы со спектральной информацией. Спектральные индексы, используемые для изучения и оценки состояния растительности, получили общепринятое название вегетационных индексов [2]. Которые получаются из математических комбинаций различных диапазонов, главными из которых являются красный, синий, зеленый, инфракрасные каналы (ближний и ближний коротковолновый) и тепловые каналы.
В связи с этим, целью исследования явилось сравнение данных, полученных по материалам космической съемки, с данными, запроектированными во время лесоустройства. Для оценки пожарной опасности на территории лесного фонда филиала УО БГТУ «Негорельский учебно-опытный лесхоз»
использовался космический снимок системы Landsat 8 (19.06.2017 г.), обработка которого проводилась с использованием ГИС-технологий, и данные базового лесоустройства.
Классы пожарной опасности лесов лесхоза определялись по данным дистанционного зондирования на основании исследований кафедры лесоустройства БГТУ [4], в результате которой были определены ключевые вегетационные индексы, связанные с растительностью, влажностью, сухостью и температурой поверхности: EVI (оценка общего количества биомассы и ее состояние); NDWI (оценка влажности лесных горючих материалов); DMCI (оценка сухости растительного покрова); PSRI (оценка общего количества сухих и отмерших растений); TVDI (комплексная оценка температуры и влажности поверхности) [4].
Конечным информационным продуктом является векторный полигональный слой классов пожарной опасности для каждого лесного выдела, содержащий в атрибутивной таблице таксационную характеристику насаждений и классы пожарной опасности, что позволит в дальнейшем проектировать противопожарные мероприятия для целей лесного хозяйства (рис.1).
ТЕМАТИЧЕСКАЯ КАРТА классов пожарной опасности земель лесного фонда филиала УО БГТУ «Негорельский учебно-опытный лесхоз» n
по материалам космической съемки Landsat 8 (19.06.2017 г.) . i .
Рисунок 1 - Тематическая карта классов пожарной опасности территории филиала УО БГТУ «Негорельский учебно-опытный лесхоз» на основании спектральных индексов по материалам космической съемки ЬапёБа1 8
Таким образом, определение лесной пожарной опасности по данным космической съемки позволяет интегрировано учитывать метеорологические факторы и характеристики лесных насаждений и создавать повыдель-ные (поквартальные) карты пожарной опасности лесных территорий.
Существующая система обнаружения лесных пожаров основана на визуальных наблюдениях при авиапатрулировании и с пожарно-наблюдательных вышек и мачт, при дистанционном видеонаблюдении и наземном патрулировании, что требует наличия большой численности работников и не предусматривает прогнозирование возникновения пожаров.
41
Сравнение распределения по классам пожарной опасности лесного фонда лесхоза (рисунок 2) по данным базового лесоустройства и материалам космической съемки, показало, что процент площадей с высоким классом пожарной опасности (1-111 классы), определенных с использованием спектральных индексов - ниже (48,5%), чем по данным лесоустройства (72,1%). Это позволит снизить затраты на противопожарные мероприятия и увеличить эффективность противопожарного планирования территории лесхоза.
■ - по данным космической съемки ■- по данным лесоустройства
Рисунок 2 - Сравнительная характеристика индексного показателя лесной пожарной опасности и данных базового лесоустройства лесхоза
В соответствии с правилами противопожарного обустройства лесов Республики Беларусь [1, 5] и анализом затрат по противопожарному обустройству лесного фонда страны и эффективности профилактических мероприятий показывает, что ежегодно на создание противопожарных разрывов, в виде просек, минерализованных полос с учетом их обновления, ремонт лесных дорог для своевременной доставки аварийно-спасательных служб к месту пожара расходуется сумма, эквивалентная около 400 тыс. долл. США. Ежегодная величина материального ущерба от пожаров в лесном фонде Беларуси по многолетним статистическим данным составляет около 1 млн. долл. США, что более чем в 2 раза выше затрат на средства защиты [1-3].
Наихудшая обстановка с лесными пожарами и ущербом от них складывается в аномальные засушливые периоды, которые в Республике Беларусь происходят с периодичностью раз в 3-5 лет, поэтому совместное использование данного подхода определения текущей лесной пожарной опасности с существующей методикой может вывести оценку и прогнозирование пожарной опасности лесов на новый качественный уровень.
Список использованных источников
1. Каткова Е.Н. Противопожарное обустройство лесов// Наука и инновации. 2009. №6. С. 26-29.
2. Усеня В. В. Совершенствование противопожарного устройства лесов Беларуси// Лесное и охотничье хозяйство. 2009. №3. С. 24-27.
3. Усеня В.В., Гордей Н.В., Каткова Е.Н. Совершенствование лесопожарного районирования территории Беларуси // Труды БГТУ. 2017 № 2: Лесное хоз-во. С. 115-221.
4. Пушкин А.А., Сидельник Н.Я., Ковалевский С.В. Использование материалов космической съемки для оценки пожарной опасности в лесах // Труды БГТУ. 2015 № 1 (174): Лесное хоз-во. С. 36-40.
5. Правила противопожарного обустройства лесов Республики Беларусь: ТКП 1932009. Введ. 01.11.09. Минск: МЛХ Республики Беларусь: Ин-т леса НАН Беларуси, 2009. 12 с.
