Научная статья на тему 'Математическое моделирование лесных объектов ГИС и экономика'

Математическое моделирование лесных объектов ГИС и экономика Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
714
114
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Липаткина Е. В.

Липаткина Е.В. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛЕСНЫХ ОБЪЕКТОВ ГИС И ЭКОНОМИКА. В статье рассматривается математическое моделирование лесных объектов ГИС и экономика. Критерий оценки экономической доступности лесных ресурсов, его экономико-математическая модель, использование географической информационной системы для его интерпретации являются действенным экономическим механизмом управления устойчивым пользованием лесами на определенной территории.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Lipatkina E.V. MATHEMATICAL MODELING TIMBER OBJECT GIS AND ECONOMY. In clause mathematical modeling wood objects GIS and economy is considered. The criterion of an estimation of economic availability of wood resources, its economic-mathematical model, use of geographical information system for its interpretation are the effective economic mechanism of management of steady using woods in the certain territory.

Текст научной работы на тему «Математическое моделирование лесных объектов ГИС и экономика»

ЭКОНОМИКА

нулевом периоде, определяется возможным потенциалом роста проекта.

Таким образом получаем, что ценность инвестирования для инвесторов составит NPV = NPVC + NPV =

= 6371 + (-269,7) = 6101 тыс. у.е.

Реальные опционы помогают обосновать ценность бизнеса в том случае, когда ему свойственна неопределенность исхода. Вместе с тем, метод ROA не подменяет со-

бой традиционный анализ, основанный на дисконтировании денежных потоков, просто он позволяет определить скорректированную стоимость инвестиционного проекта с учетом возможных перспектив развития, а значит, может развиваться как самостоятельная область знаний, направленная на определение эффективности и целесообразности инвестиционных проектов, потенциально пригодных к реализации.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛЕСНЫХ ОБЪЕКТОВ ГИС И ЭКОНОМИКА

ЕВ. ЛИПАТКИНА, асп. каф. экономики и организации л/х и л/п МГУЛ

В условиях рыночной экономики использованию подлежат только те ресурсы леса, которые обеспечивают баланс интересов лесопользователей и владельцев лесов (уполномоченные органы управления лесами). Интерес первых выражается в безубыточной деятельности, который на нижнем пороге равен нормативной прибыли, а на верхнем - максимально возможной прибыли для данных конкретных условий эксплуатации ресурса. Интерес органов управления лесами сводится на нижнем пороге к безубыточности ведения лесного хозяйства, что означает равенство доходов и затрат или равенство доходной части и себестоимости воспроизводства данного ресурса (лесная рента равна нулю); на верхнем уровне - максимально возможной лесной ренте.

Для этой цели необходимо выявить такие ресурсы, т.е. экономически доступную их часть в общем лесном фонде, еще в процессе инвентаризации лесов и их экономической оценки. Процедура подготовки подобной оценки предполагает выявление возможных альтернатив хозяйственных решений по использованию и воспроизводству лесных ресурсов на предмет выбора наиболее эффективных.

Моделирование предоставляет возможность в кратчайшие сроки оценить долгосрочные последствия (экологические и экономические) для насаждений тех или иных способов ведения лесного хозяйства и лесопользования, сформировать разные вари-

анты ведения лесного хозяйства (сценарии), имитировать запланированные воздействия и получать соответствующие варианты прогнозных данных развития насаждений. Таким образом, при анализе результатов моделирования может быть получено системное обоснование размера пользования и объемов и способов воспроизводства лесов.

Математическое моделирование лесных объектов - метод исследования структуры и динамики лесных объектов и их элементов путем логического анализа их упрощенного описания, учитывающего основные особенности реальных объектов, явлений, процессов и записанного в виде математических выражений или операторов выбранного языка программирования. Математическое моделирование структуры и функционирования лесных экосистем или их элементов позволяет решать следующие задачи: проверка гипотез об основных процессах; косвенное вычисление трудноизмеряемых характеристик; определение составляющих баланса элементов и их связь с условиями внешней среды; анализ возможных реакций системы на изменения внешних условий и определение условий ее устойчивости; прогноз динамики лесных объектов на длительный период (десятки и сотни лет).

Моделирование лесных насаждений может быть выполнено на разных уровнях организации биологических систем - от моделирования изменений параметров отдельных деревьев до прогнозирования хода

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 3/2007

113

ЭКОНОМИКА

сукцессии растительных сообществ территории. В настоящее время разработаны модели отдельного дерева, описывающие рост дерева с различными степенями детализации процессов; индивидуально-ориентированные модели уровня древостоя, которые рассматривают рост каждого дерева в лесной популяции, принимая во внимание конкуренцию или перераспределение ресурсов в пределах посадки; модели насаждения, которые имитируют динамику лесных массивов или экосистем с обобщенными характеристиками среднего дерева; комбинированные модели, объединяющие различные типы моделей; региональные модели, являющиеся инструментальными средствами для обобщенного моделирования динамики леса в ландшафтных, региональных и национальных масштабах.

Специальные модели и реализующие их программные средства нужны для решения задач ведения лесного хозяйства и лесоустроительного проектирования. Разработка таких моделей требует, чтобы наряду с имитацией естественной динамики насаждений, лесопользования и лесохозяйственных воздействий они умели учитывать гетерогенность моделируемого пространства: различия участков по положению в рельефе, условиям произрастания древостоев, высоте соседних древосто-ев, разной конфигурации вырубок и пр.

Среди имитационных лесных моделей наиболее известны гэп-модели, которые являются одними из самых распространенных в мире, они основаны на современных представлениях о структуре и динамике лесных сообществ разных географических зон. Технология применения гэп-моделей предусматривает формирование в пределах моделируемого массива независимых друг от друга «окон» (gaps) фиксированной площади, где растет некоторое число деревьев одного или разного возраста. Возможность применения для решения задач ведения лесного хозяйства этих моделей ограничивается самой концепцией гэп-моделирования, в которой лесной объект рассматривается как совокупность независимых окон. Гэп-модели не учитывают такие процессы, как: 1) естественное возобновление видов, отсутствующих в данном окне, но произрастающих в соседних; 2) влияние соседних Gap на

световые условия развития особей; 3) неоднородность условий произрастания; 4) принципиальная невозможность корректного учета ограничений экономического или технического характера на объемы лесохозяйственных мероприятий и лесопользования.

Использование развиваемого в последнее время GRID-подхода к моделированию лесных экосистем позволяет решить часть перечисленных задач. Однако отсутствие 3D пространства внутри Grid-элемента не позволяет моделировать сложные многоярусные многовидовые разновозрастные леса, т.е. достаточно точно учитывать световые условия произрастания и прироста древостоев.

Существующие в настоящее время модели прогноза развития смешанных насаждений можно разделить на регрессионные (эмпирические, феноменологические) и эколого-физиологические (объясняющие, механизменные). Модели первой группы разрабатываются на основе массового экспериментального материала, и в течение многих лет они были практически единственным средством отражения динамики древостоев (например таблицы хода роста). Эти модели получили широкое распространение и используются в практике лесного хозяйства для учета лесов, проектирования лесохозяйственных мероприятий, мониторинга и др. Наибольшую точность такие модели имеют при прогнозировании тех насаждений, в которых был собран материал для построения регрессий. Существенным недостатком этих моделей является снижение точности прогнозирования при изменении условий развития насаждений (изменение климата, территории моделирования и пр.). Модели второй группы основаны на представлении о механизме функционирования биологического объекта (деревьев, популяции, ценоза и т.д.). В них используются понятия и зависимости, имеющие прямое эколого-физиологическое истолкование. Эколого-физиологические модели, в свою очередь, могут быть аналитическими, имитационными и аналитико-имитационными. Отличительной чертой аналитических моделей является то, что связь экологических условий с параметрами моделируемых объектов, найденная теоретически или экспериментально, задается

114

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2007

ЭКОНОМИКА

в виде конечных зависимостей (формул), интерпретирующих эти процессы. Примерами аналитических моделей динамики древостоев являются: модель динамики плотности разновозрастного древостоя (Корзухин, 1980), модель сукцессии пихтовой тайги (Черкашин, 1980), модель динамики разновозрастного древостоя (Moser, 1972), модель лесного биогеоценоза (Карманова, Абрамов, 1990), модель динамики одновозрастных древостоев (McMurtrie, 1981) и др.

Ведение интенсивного лесного хозяйства с применением современных технологий выращивания леса, ухода за ним и лесопользования в условиях федеральной собственности на лес в Российской Федерации перспективно и эффективно в целевых хозяйствах (Гиряев, 2002, 2003). Целевое хозяйство - территориальная единица лесного фонда, являющаяся объектом проектируемых комплексных мероприятий по выращиванию древостоя определенного сортимента с конкретным оборотом рубки, в котором расчет рубок главного пользования лесом производится по целевой породе. Целевое хозяйство рассматривается также как участок лесного фонда, проектируемый для передачи лесопромышленными предприятиями в долгосрочную аренду на получение соответствующих сортиментов. Минимальной территорией при организации целевых хозяйств является лесной квартал (Гиряев, 2003). Таким образом, проектирование целевых хозяйств ведется на получение целевой породы сортиментов заданных размеров.

Целевая порода проектируемого (формируемого) целевого хозяйства - хвойная или лиственная порода всех возрастов, IV-го и выше классов бонитета (для лиственных - III-го и выше), преобладающая в естественных и искусственных насаждениях, обеспечивающая получение сортиментов заданных размеров (Гиряев, 2003). Основные задачи целевых хозяйств:

- повышение продуктивности лесов;

- целевое выращивание леса и древесины высокого качества;

- обеспечение промышленности и населения древесиной разных пород, сортиментов и недревесной продукцией;

- сохранение и улучшение защитных, средообразующих и других функций леса.

Теоретической основой создания целевых хозяйств является классический принцип лесного хозяйства непрерывного и неистощительного пользования лесом. Организация такого пользования предполагает формирование адекватной модели лесного фонда для сплошнолесосечного хозяйства в виде возрастных рядов, преемственного связанных по классам возраста, а для выборочной системы как совокупности поколений разного возраста с учетом оборота хозяйства. Исторически такая модель получила название непрерывно функционирующего леса (Моисеев, 2003). Условием ее функционирования является ежегодное проведение совокупности мероприятий, соответствующих структуре насаждений и зонально-типологическим особенностям местности произрастания.

Лесной квартал - минимальная территориальная единица участка лесного фонда, включаемая в целевое хозяйство. При этом доля целевой породы должна составлять не менее 50 % от лесной площади квартала. Возрастная структура насаждений в целевом хозяйстве должна обеспечивать равномерное распределение целевой породы по классам возраста. Минимальная площадь целевого хозяйства должна составлять не менее 10 % площади хозяйственной части.

Согласно Лесному кодексу (2006), леса, расположенные на землях лесного фонда, подразделяются по целевому назначению на защитные, эксплуатационные и резервные. Целевые хозяйства формируют более гибкую систему лесовыращивания и лесопользования за счет плантационного лесоразведения, возрастов рубок, породного и сортиментного состава по хозяйственным секциям. Здесь предусматривается оборот рубки, максимально отвечающий специфике хозяйства по целевому назначении, в том числе укороченные (на балансы, рудостойка, мелкий пиловочник), получаемые при интенсивном лесовыращивании, и длительные в расчете на естественную спелость насаждений в водоохранных и других защитных лесах I группы.

С экономической точки зрения организация целевых хозяйств предполагает по-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2007

115

ЭКОНОМИКА

лучение наивысшей доходности от использования лесосырьевых ресурсов в максимально короткие сроки. Важными условиями функционирования целевых хозяйств являются концентрация сырьевой базы на территории, прилагающей к лесоперерабатывающим предприятиям и наличие максимального запаса сырья (Гиряев, 2002, 2003). Продолжительность оборота рубки и применяемый режим способов и объемов работ по воспроизводству лесов и рубок ухода зависят от целевого назначения леса; если цель - производство высоскока-чественного крупномерного пиловочника, то режим управления включает большое количество последовательных рубок ухода, а продолжительность оборота рубки относительно велика. Если цель заключается в производстве баланса, то оборот рубки становится короче, а режим рубок ухода существенно снижен, если они вообще производятся.

Как показывает мировой лесоводствен-ный опыт, наиболее эффективно для получения максимальных запасов древесины применение интенсивных методов лесовыращивания: создание лесосырьевых культур-плантаций, внесение удобрений, использование комплексного ухода, а также традиционных лесовосстановительных мероприятий (сохранение подроста, содействие естественному возобновлению ценных пород, своевременное и правильное проведение рубок ухода и другие). Рациональное использование законов природы леса и интенсивных методов лесовыращивания в целевых хозяйствах может существенно повысить продуктивность леса, принципиально изменить характер лесного фонда и направленность ведения лесного хозяйства на получение максимальной экологической и экономической эффективности (Писаренко, 2004).

Рентная оценка древесных ресурсов - основа лесоуправления.

Содержание природной ренты - сверхприбыль, получаемая при продаже по рыночным ценам товаров, произведенных с использованием ограниченных разнокачественных природных ресурсов. Изъятие ренты собственником этих ресурсов выравнивает конкурентные условия для предпринимателей и служит экономической реализацией собственности на природные ресурсы.

От природной ренты следует отличать возмещение затрат на воспроизводство природных ресурсов - геолого-разведочные работы, лесное, водное, рыбное хозяйство, мелиорацию и рекультивацию земель. Это часть себестоимости (аналогичная амортизации), а не прибыль, она должна возвращаться в воспроизводство, а не поступать в доход бюджета.

Основной формой природной ренты является дифференциальная рента, отражающая разнокачественность используемых природных ресурсов.

Дифференциальная рента I рода, выражающая естественные различия в плодородии земель, глубине залегания, мощности пласта (рудного тела), горно-геологических условиях разработки месторождений, содержании основных и попутных компонентов, соотношении сортов в составе лесов, местоположении конкретных объектов природных ресурсов, подлежит изъятию в доход государства. Конкретный размер определяется на торгах и служит содержанием рентных платежей (роялти).

Дифференциальная рента II рода отражает усилия предпринимателей по более эффективному использованию природных ресурсов с применением технологических инноваций. Дифференциальная рента III рода - межотраслевая.

Хозяйственная ценность лесов определяется рентной стоимостью лесосырьевых ресурсов. Первичным объектом рентной оценки древесных ресурсов леса является ствол дерева определенной породы, ступени толщины, разряда высот, качества. Рентная (корневая) стоимость древесного ствола равна разнице между товарным выходом сортиментов круглого леса и стоимостью лесозаготовительных работ (включая нормальную предпринимательскую прибыль). В состав лесозаготовительных работ включаются работы по строительству лесовозных дорог, если их строит за свой счет лесопользователь (арендатор лесного фонда) и не включаются, если этим строительством занимается собственник лесного фонда. Рентная стоимость стволов существенно зависит от регионального спроса на круглый лес и транспортной инфраструктуры.

Критерий эффективности - чистый лесной доход. Критерием экономической

116

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2007

ЭКОНОМИКА

целесообразности (эффективности) альтернативных форм (систем) ведения лесного хозяйства на расчетном объекте (лесничестве, лесном участке) является чистый лесной доход. Он исчисляется как разница между рентным доходом, получаемым от рубок спелого леса, и рубок ухода и затратами на лесовосстановление и уходы в молодняках.

Рентный доход от рубок ухода может быть отрицательной величиной (убытком). Доходность рубок ухода существенно увеличивается, если они проводятся в системе с главными рубками. В этом случае все затраты по строительству и содержанию лесовозных дорог и управлению можно условно относить на главные рубки. Чистый лесной доход как критерий сравнительной оценки систем ведения лесного хозяйства можно анализировать в следующих формах:

- динамика текущего дохода;

- динамика кумулятивного дохода;

- интегральный критерий за расчетный период (один-два оборота рубки).

Сценарии дают возможность:

1) провести лесоводственную и экономическую оценку эффективности различных способов и объемов работ по воспроизводству лесов целевого назначения на основе экономических, лесоводственных и экологических критериев;

2) выявить преимущества и недостатки альтернативных систем (форм) ведения лесного хозяйства;

3) сравнить варианты разного уровня пользования лесом (размер расчетной лесосеки), влияние изменения этого параметра на прогнозируемые экономические и лесовод-ственные характеристики лесных ресурсов;

4) проанализировать необходимость применения разных технологий рубок главного пользования лесом: определить целесообразность сохранения подроста при главной рубке;

5) выявить зависимость воздействия системы лесохозяйственных мероприятий (сценариев) от исходного состояния лесного фонда объекта моделирования;

6) выявить влияние местного спроса на древесные ресурсы леса, на выбор и эффективность системы ведения лесного хозяйства;

7) определить размер, экономическую и лесоводственную эффективность рубок ухода; выявить значение разного объема рубок ухода; исследовать влияние изменения этих параметров на прогнозируемые экономические и лесоводственные характеристики лесных ресурсов;

8) показать значимость изменения возраста рубки, способов и объемов работ по воспроизводству лесов для формирования лесов целевого назначения.

Экономическая доступность или недоступность ресурсов - это категории, относящиеся к конкретным характеристикам ресурсов и условиям их эксплуатации. Условия экономической доступности конкретного участка лесного фонда определяются предельными характеристиками рентообразующих факторов, объективно влияющими на размер лесной ренты. Различия в существующих характеристиках лесных ресурсов предопределяют собой и различия в условиях их экономической доступности. Участки лесного фонда, являющиеся экономически недоступными к промышленному освоению по предложенному критерию, могут быть использованы для выполнения экологических функций, таких как: рекреационная, водорегулирующая, сохранение биоразнообразия и т.д.

ГИС является мощным набором программных средств для создания и редактирования географических баз данных для целей пространственного анализа, поиска, представления и управления данными. Она позволяет при любой комбинации рентообразующих факторов и экономических показателей, формирующих лесную ренту, дать однозначный ответ об экономической доступности ресурсов для каждого элемента лесного фонда (квартала, выдела, лесосеки). Кроме того, в случае доступности ресурсов предоставляется возможность оценить чистый доход и выразить его отношение, например, в процентах к издержкам, что позволит составить план освоения насаждений, руководствуясь правилом рубки в первую очередь тех древостоев, где чистый доход максимален.

Представление результатов оценки лесных ресурсов на уровне лесхозов, лесничеств, кварталов, а также выделов в

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 3/2007

117

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.