Научная статья на тему 'Корректировка таксационных данных в целях актуализации как начальный этап создания отраслевых ГИС'

Корректировка таксационных данных в целях актуализации как начальный этап создания отраслевых ГИС Текст научной статьи по специальности «Геодезия. Картография»

CC BY
373
82
Поделиться
Ключевые слова
ТОПОГРАФИЧЕСКАЯ КАРТА / ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ БАЗА ДАННЫХ / ЛЕСНОЙ УЧАСТОК / ЛЕСНЫЕ КАРТЫ

Аннотация научной статьи по геодезии и картографии, автор научной работы — Ворожнина Светлана Сергеевна, Нагимов Зуфар Ягфарович, Годовалов Геннадий Александрович, Ворожнин Владимир Сергеевич

Необходимым условием для внедрения информационных систем управления лесами является уточнение закономерностей роста лесов и учет факторов, влияющих на условия функционирования леса.

Correction of taxation data for actualization purposes as an initial phase of geo-information systems creation

Necessary condition for introduction of forest information management systems by is specification of forest growth indicatiors the account of the factors influencing forest environment.

Похожие темы научных работ по геодезии и картографии , автор научной работы — Ворожнина Светлана Сергеевна, Нагимов Зуфар Ягфарович, Годовалов Геннадий Александрович, Ворожнин Владимир Сергеевич,

Текст научной работы на тему «Корректировка таксационных данных в целях актуализации как начальный этап создания отраслевых ГИС»

С. С.Ворожнина

З.Я.Нагимов Г.А.Годовалов

В. С.Ворожнин

Екатеринбург, Россия

КОРРЕКТИРОВКА ТАКСАЦИОННЫХ ДАННЫХ В ЦЕЛЯХ АКТУАЛИЗАЦИИ КАК НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП СОЗДАНИЯ ОТРАСЛЕВЫХ ГИС

S.S.Vorozhnina

Z.Y.Nagimov

GA.Godovalov

VS.Vorozhnin

Ekaterinburg, Russia

CORRECTION OF TAXATION DATA FOR ACTUALIZATION PURPOSES AS AN INITIAL PHASE OF GEO-INFORMATION SYSTEMS CREATION

Аннотация. Необходимым условием для внедрения информационных систем управления лесами является уточнение закономерностей роста лесов и учет факторов, влияющих на условия функционирования леса. Ключевые слова: топографическая карта; геоинформа-ционная база данных; лесной участок; лесные карты.

Abstract. Necessary condition for introduction of forest information management systems by is specification of forest growth indicatiors the account of the factors influencing forest environment.

Key words: topographic map; GIS database; forest area; forest maps.

Сведения об авторах: Ворожнина Светлана Сергеевна1, аспирант; Нагимов Зуфар Ягфарович1, доктор сельскохозяйственных наук, профессор; Годовалов Геннадий Александрович1, кандидат сельскохозяйственных наук, профессор; Ворожнин Владимир Сер-2

геевич , младший научный сотрудник.

Место работы: 1 Уральский государственный лесо-

About the authors: Vorozhnina Svetlana Sergeevna1, post-graduate student; Nagimov Zufar Yagfarovich1, doctor of Agriculture, professor; Godovalov Gennady Alexandrovich1, candidate of Agriculture, professor; Vorozhnin Vladimir Sergeevich2, junior research assistant. 1

Place of employment: 1 Ural State Forest Engineering

технический университет; экологии УрО РАН.

' Институт промышленной University; Institute of Industrial Ecology UB RAS.

Контактная информация: 1620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, д. 33; тел. (343)2615248. E-mail: svtvorog@mail.ru, nagimov@usfeu.ru, godovalov1952@mail.ru

2 620219, г. Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, д. 20а; тел. (343)3623334, (912)2856004.

E-mail: vvs@ecko.uran.ru

Обобщенные сведения о лесах могут быть получены с помощью топографических карт, космических снимков, экологических атласов, лесного реестра, описаний растительных ресурсов и других доступных источников. По перечисленным выше объектам можно оценивать расположение и формы крупных лесных массивов, их доступность с учетом элементов дорожной и гидрографической сети, наличие увлажненных участков, выраженных элементов рельефа.

Детальная информация о лесах создается в процессе лесоустройства. Во время лесоустроительных работ сведения о положении и характеристиках таксационных выделов фиксируются на фотоабрисах и в карточках таксации. После сбора и обработки материалов полевых работ создаются геоинформационные базы данных, печатаются лесные карты и таксационные описания [7].

В порядке перехода базового лесоустройства к последующим ежегодным инвентаризациям силами лесоустроительных предприятий проводят непрерывное лесоустройство. Оно призвано обеспечить поддержание в актуализированном состоянии информации о лесном фонде в целях решения задач текущего и среднесрочного планирования лесохозяйственной деятельности и рационального использования лесных ресурсов.

Непрерывное лесоустройство является необходимым этапом к автоматизации ведения лесного хозяйства, создания отраслевых ГИС, интегрирования банка данных по лесным ресурсам, внедрения информационных систем управления лесами. Необходимым условием для выполнения данной процедуры является уточнение закономерностей роста лесов и учет факторов, влияющих на условия функционирования леса [3].

Уточнение закономерностей роста лесов

Основной методической предпосылкой в работе явилось исследование возможности получения корректных моделей роста древостоев по материалам предыдущего лесоустройства для их последующей актуализации. В качестве объекта исследований выбран лесной участок ОГУ «Катав-Ивановское лесничество» Челябинской области. Исследования выполнены в рамках научно-изыскательских работ кафедр лесоводства и лесной таксации и лесоустройства Уральского государственного лесотехнического университета по разработке проекта освоения лесов вышеуказанного лесного участка [4].

Выполнялась оценка возрастной динамики основных таксационных показателей дре-востоев (средней высоты, среднего диаметра) и разрабатывались соответствующие уравнения по группам типов леса, классам бонитета. Исследовались по сосновым насаждениям 4 группы типов леса, охватывающие дренированные участки с устойчивым водным режимом.

Из повыдельной базы данных была выписана таксационная характеристика всех выде-лов с преобладанием сосны в составе насаждений. Оказалось, что типы леса и классы бонитета не учитывают специфику роста насаждений, обусловленную их первоначальной густотой и ходом последующего изреживания. В этой связи в пределах класса бонитета таксационные выделы были распределены по группам полнот: высокополнотные с полнотой 0,8—1,0, среднеполнотные (0,5—0,7) и низкополнотные (до 0,4 включительно).

При обработке экспериментальных данных, описании парных зависимостей использовались средства статистико-графической системы 8ТАТ18Т1СА — 6,0. Для оценки разрабатываемых уравнений вычислялись коэффициент детерминации (Я2), стандартная ошибка (ББ) и достоверность констант по критерию Стьюдента (1).

С учетом имеющегося опыта представляется весьма перспективным использование моделей роста древостоев, полученных по лесоустроительным материалам. При описании возрастной динамики высоты и диаметра древостоев предпочтение было отдано формуле Ф.Д.Корсуня и др.:

У = X 7 [аХ2 + ЬХ + с) (1),

где Х — средний возраст древостоя,

У — значения средней высоты или среднего диаметра, а, Ь, с — коэффициенты модели.

Данное уравнение обеспечило хорошие результаты и в наших исследованиях при оценке возрастной динамики средних высот древостоев. Его показатели, полученные отдельно по классам бонитета, приведены в таблице 1. Следует отметить, что влияние полноты на зависимость средней высоты древостоев от их возраста не обнаруживается. Поэтому уравнения в таблице 1 не разделены по группам полнот.

Таблица 1

Характеристика уравнений зависимости средней высоты древостоев от их возраста

Класс бонитета Значение коэффициентов (числитель) и критериев Стьюдента (знаменатель) Я2 8Е,м № уравнения

а Ь с

1а 0,01664 / 47,0 1,93837 / 74,5 -3,25774 / -7,0 0,957 0,89 (2)

2 0,02550 / 31,8 1,24699 / 13,7 26,85668 / 11,7 0,989 0,70 (3)

3 0,02602 / 10,9 1,41549 / 4,2 44,16118 / 5,5 0,995 0,67 (4)

4 0,03554 / 12,8 0,97598 / 2,4 76,44968 / 8,9 0,996 0,50 (5)

Анализируя данные таблицы 1, следует отметить, что область использования всех разработанных уравнений ограничивается диапазоном варьирования среднего возраста исследуемых древостоев (независимой переменной). Все константы их значимы на 5%-ном уровне. Уравнения характеризуются сравнительно низкими для исследуемой зависимости ошибками (от 0,50 до 0,89 м) и высокими коэффициентами детерминации (от 0,957 до 0,996). В целом статистические показатели разработанных уравнений свидетельствуют о том, что они вполне корректно передают характер исследуемых зависимостей.

На основе полученных уравнений можно определить среднегодичное изменение (в абсолютных величинах или в процентах) того или иного таксационного показателя в различном возрасте древостоев. Зная таксационную характеристику выдела предыдущего лесоустройства, продолжительность периода после лесоустройства и среднегодичное изменение таксационных показателей, можно провести их корректную актуализацию. Причем этот процесс может быть полностью автоматизирован введением полученных моделей в ГИС [4].

Учет факторов, влияющих на условия функционирования леса

Результаты хозяйственной деятельности значительно сказываются на состоянии природных систем [5]. Ареал загрязнения существенно зависит от формы образования пол-лютантов [1]. С точки зрения масштаба переноса наиболее важными факторами являются дисперсность образующихся аэрозолей и растворимость входящих в них веществ [2]. При этом мелкодисперсные аэрозоли могут переноситься на значительные расстояния. Область загрязнения может увеличиться вследствие миграции осажденных фракций с талыми водами.

Увеличивающееся воздействие автотранспорта значительно влияет на экологические функции леса и может иметь отдаленные последствия. В процессе эксплуатации автомагистралей прилегающие к ним территории подвергаются сильному загрязнению. Типичными загрязнителями являются продукты сгорания топлива, вещества, образующиеся вследствие износа агрегатов и узлов движущихся по автомагистралям автомобилей, а также вещества образующиеся вследствие разрушения дорожной одежды и другие. Одна часть загрязнений оседает вблизи дорожного полотна, а другая перемещается турбулентными потоками на дальние расстояния.

Необходимо отметить, что придорожные лесные территории обеспечивают большее накопление поллютантов, образующихся в результате эксплуатации автомагистралей, чем открытые участки. Об этом также свидетельствуют оценки жизненного состояния древо-стоев. Наиболее эффективно оценить поток поллютантов возможно при помощи снегомерной съемки. Снеговой покров как естественная депонирующая среда позволяет оценивать содержание практически всех оседающих поллютантов накопленных за значительный период, а потому допускает получение информации о содержании, распространении и, как следствие, воздействии токсичных микроэлементов на окружающую среду.

В качестве объекта исследования был выбран участок федеральной трассы Екатеринбург — Тюмень. Интенсивность автомобильного транспорта вдоль автомагистрали составляет 10—20 тыс. автомобилей в сутки. Оценивалось количество поллютантов, образующихся в результате эксплуатации автомагистралей. По результатам оценки выделялись зоны потенциального воздействия на придорожной территории.

Сравнение полученных данных с материалами ГипродорНИИ (табл. 2) позволило установить рекомендуемые значения ширины полосы избыточного загрязнения. Из них в таблицу включены мероприятия [6], обеспечивающие максимально возможную эффективность. Предложения сформированы на основе анализа выпадения поллютантов на поверхность почвы и снегового покрова.

Ширина придорожной полосы избыточного загрязнения, м

Мероприятия Рекомендуемая Предложения по загрязнению

почв открытого участка участка с лесом

отсутствуют 109—149 60—80 140—160 200—400

при наличии 89—121 49—65 114—130 163—325

Предложение по выделению полосы избыточного загрязнения почв сформировано на основе модели распространения содержания поллютанта на поверхности земли. В качестве расчета для уменьшения ширины полосы загрязнения принималась эффективность существующих мероприятий. Расчет эффективности мероприятий распространения загрязнения по данным снеговой съемки выполнен аналогичным способом. Выделение зон загрязнения природных систем и учет процессов, происходящих в них, является важным условием получения актуальной информации.

Выводы

ГИС являются оптимальным средством представления, обработки и хранения данных о лесных ресурсах, позволяющим значительно ускорить оперативность получения и обновления информации о лесных ресурсах при ведении лесного хозяйства, а также способом повышения эффективности и комплексности использования лесосырьевых ресурсов. Однако важным этапом создания и поддержания ГИС в актуальном состоянии является этап сборки качественной информации, создания моделей развития и функционирования лесов, а также выделения зон существующего и перспективного воздействия человека.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ворожнин В.С., Маркелов Ю.И., Александрычев И.П., Давыдов В.Б. Оценка загрязнения снегового покрова тяжелыми металлами вблизи автомагистрали // Безопасность жизнедеятельности. М., 2010. № 7.

С. 21—25.

2. Ворожнин В.С., Маркелов Ю.И., Давыдов В.Б., Брюховских О.А. Актуализация вредного аэрозольного влияния автотранспорта на человека // Безопасность жизнедеятельности. М., 2011. № 12. С. 11—15.

3. Ворожнина С.С., Нагимов З.Я., Годовалов Г. А. Корректировка таксационных данных как начальный этап создания отраслевых ГИС // БЬР1Т 2011. Экология и безопасность жизнедеятельности промышленнотранспортных комплексов: сборник трудов III Международного экологического конгресса (V Международной научно-технической конференции), научный симпозиум «Биотические компоненты экосистем», 21—25 сентября 2011 г. Тольятти, 2011. Т. 2. С. 72—75.

4. Ворожнина С.С., Нагимов З.Я., Годовалов Г.А. Моделирование роста древостоев в целях актуализации лесоустроительных материалов // Экологические системы и приборы. М., 2011. № 9. С. 14—16.

5. Ворожнина С.С., Суслов А.В., Ворожнин В.С., Маркелов Ю.И. Влияние автомагистрали на состояние лесных массивов города Екатеринбурга // Экологические системы и приборы. М., 2011. № 4. С. 13—16.

6. Рекомендации по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов. М., 1995.

7. Экологические рекомендации по лесоуправлению и лесопользованию / Ред. М.Е.Тарасов. П.Вейола, Н.А. Дружинин, А.Т.Загидуллина и др. Хельсинки; СПб., 2009. С. 9—11.