CC BY
134
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: [email protected], [email protected], [email protected]
2 620219, г. Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, д. 20а; тел. (343)3623334, (912)2856004.
E-mail: [email protected]
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.
