CC BY
150
УДК 502.3:679.78
Н.Ш. Хайрудинова, И.П. Каретина, А.Б. Абрамов, В.Е. Чернецкий Усть-Каменогорск, Казахстан
СОЗДАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ, ЛЕСОУСТРОЙСТВА И ОХРАНЫ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКОЙ ОБЛАСТИ
N.Sh. Khairudinova, I.P. Karetina, A.B. Abramov, V.Ye. Chernetsky Ust-Kamenogorsk, 070010, Kazakhstan
CREATION OF AUTOMATED INFORMATION SYSTEM FOR PROBLEM SOLVING OF FOREST MANAGEMENT, FOREST ORGANIZATION AND FOREST RESOURCES PROTECTION OF EAST-KAZAKHSTAN REGION
Conceptual and technological bases for establishing the Automated Informational System «Forest recourses of East-Kazakhstan Region» are outlined, evidences on its structure and functions as well as examples of the detailed realization of forest management and forest monitoring at different territorial levels are given.
Лесное хозяйство является отраслью народного хозяйства, занятой сохранением, использованием, разведением и возобновлением лесов. Основные задачи лесного хозяйства заключаются: в рациональном
использовании лесов с полным удовлетворением потребностей страны в древесине и других продуктах леса, усилении защитных свойств лесов, повышении их продуктивности, охране их от пожаров, защите от болезней и насекомых-вредителей, в воспроизводстве и умножении лесных богатств.
Леса Восточно-Казахстанской области подразделяются на Восточный регион, включающий темнохвойную тайгу и лиственничные леса Казахстанского Алтая и Саура и Семипалатинский регион, включающий ленточные боры Прииртышья и степные колочные леса Казахского мелкосопочника и Тарбагатая.
Общая площадь Государственного лесного фонда области составляет 3,6 млн. га. В Восточном Казахстане сконцентрировано 75 % эксплутационного запаса древесины всего Казахстана. Лесистость области составляет 6,2 %. Основными лесообразующими породами являются - сосна, пихта, ель, кедр и лиственница.
Для ведения лесного хозяйства в области функционируют 13 государственных учреждений лесного хозяйства, основными задачами которых являются охрана лесов от пожаров и самовольных рубок, лесовосстановление, лесозащитные мероприятия.
В настоящее время леса Восточно-Казахстанской области претерпевают серьезные изменения, связанные с их хозяйственным использованием, в первую очередь это пожары, рубки, а также воздействие работы промышленных предприятий. В результате чего происходит нарушение равновесия лесных экосистем, изменение их биоразнообразия и
экологических функций. Для улучшения состояния лесов ВКО, а также для поддержания и восстановления их роли в регулировании природных процессов необходима достоверная информация о состоянии лесных ресурсов и новые методы управления лесами, базирующиеся на современных информационных технологиях. Новые задачи в области управления лесным хозяйством требуют интеграции существующих знаний о функционировании лесных экосистем разного пространственного уровня, пересмотра принципов организации информационного обеспечения лесной отрасли, расширения ее содержания. Решение всех этих задач наиболее перспективно в рамках развитых геоинформационных систем (ГИС), позволяющих объединить информационные потоки в лесоустройстве, лесной промышленности, лесобиологической науке и охране окружающей среды.
В настоящее время в Республике Казахстан нет работающих ГИС-технологий, комплексно автоматизирующих все этапы и элементы деятельности предприятий лесного хозяйства. Понимание необходимости их внедрения растет быстро и на всех уровнях. Актуальность вопросов разработки и создания ГИС для лесного хозяйства признана и нашла отражение в утвержденной 05.12.2005 г. «Инструкции по проведению лесоустройства в государственном лесном фонде Республики Казахстан», разработанной с учетом требований Лесного кодекса Республики Казахстан от 16 января 2004 года № 45, а также в программе «Жасыл ел» на 2005-2007 годы», проекте Международного Банка Реконструкции и Развития и Комитета лесного и охотничьего хозяйства Министерства сельского хозяйства РК «Сохранение лесов и увеличение лесистости территории республики» и других нормативных документах, разработанных и утвержденных в области лесного хозяйства республики.
На сегодняшний день появились новые способы наблюдения и анализа за состоянием леса. Благодаря техническим средствам дистанционного зондирования Земли с авиационных и космических носителей и интерпретации получаемой информации возможно решение на их основе различных задач лесоведения и лесного хозяйства. Широкий спектр разработанного и доступного для широкого круга потребителей программного обеспечения позволяет эффективно осуществлять обработку и анализ данных, а также документирование результатов. Поэтому на сегодня для целей лесоустройства, природопользования и охраны окружающей среды необходимо создание многоуровневой и многофункциональной системы, базирующейся на современных и перспективных средствах сбора, анализа и обработки информации. Основой этой системы должна стать развитая геоинформационная система, а технической основой сбора информации -средства GPS-технологий, аэрофотосъемок и методов дистанционного зондирования земли.
Целью создания автоматизированной информационной системы (АИС) «Орман корлары» является получение актуальной и прогнозной информации о состоянии лесных территорий органов лесного хозяйства и других потребителей, занимающихся вопросами природопользования и охраны
окружающей среды, обеспечение устойчивого развития лесного покрова и сохранения биоразнообразия лесных экосистем.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
- Разработать концепцию информационного обеспечения
современного лесоустройства;
- Разработать технологию создания лесоустроительных карт на основе цифровых методов обработки изображений;
- Разработать методику использования географических
информационных систем для мониторинга лесов.
Для каждого уровня управления лесным хозяйством необходимы разные возможности ГИС, к примеру, для лесхозов очень важна поддержка возможностей проектирования лесохозяйственных мероприятий, выполнение отводов участков леса, внесение изменений в лесные карты. С учетом этих требований выделено три основных уровня геоинформационной системы. Каждый уровень представляет собой подсистему:
1. Организация и развитие лесного хозяйства ВКО
Данная подсистема будет представлять собой учетно-аналитическую программу, позволяющую вести повыдельную базу данных лесхоза (лесничества), осуществлять оперативный доступ работников лесного хозяйства, лесопромышленников, лесоустроителей к повыдельной информации, регистрировать текущие изменения в лесном фонде, подготавливать отчетные и статистические документы по ведению лесного хозяйства.
Основу информационной системы составит база данных предназначенная для ввода, хранения, обработки и выдачи материалов, в том числе и планово-картографического сопровождения. В рамках этой работы создан пилотный проект на основе имеющихся данных по Лениногорскому лесохозяйственному производственному предприятию ВКО.
Основное назначение системы - представление укрупненных данных по лесным ресурсам в разрезе лесхозов и лесничеств, данных по формам государственного учета лесного фонда и государственного лесного кадастра по предприятиям (лесхозам, лесничествам), справочной информации по каждому лесхозу и лесничеству.
Основными источниками информации для создания ГИС являются карты различного масштаба, цифровые данные наземных измерений и аэрофотоснимков. Базовую основу региональной ГИС составляют тематические карты в масштабах 1 : 25 000, на топографической основе с использованием материалов аэрофотосъемок.
2. Мониторинг лесных пожаров
Информация о лесных пожарах и модели вероятности их возникновения и распространения организованы в самостоятельную подсистему ГИС, имеющую свои особенности функционирования.
ГИС мониторинга лесных пожаров представляет собой систему сбора, хранения, отображения и распространения пространственно-
координированных данных о горимости лесов, условиях возникновения и развития лесных пожаров, их воздействии на окружающую природную среду, а также интеграции и анализа этих данных. Основное назначение ГИС -информационная поддержка принятия решений в системе охраны леса и управления лесными пожарами.
Функциональная структура ГИС мониторинга лесных пожаров определяется перечнем задач учета, планирования, оперативного регулирования, контроля и анализа, решаемых в рамках общей системы управления охраной лесов, а именно:
- Оценки и прогноза пожарной опасности в лесах;
- Мониторинга процессов возникновения и развития лесных пожаров;
- Мониторинга процессов предупреждения, обнаружения и ликвидации лесных пожаров;
- Интеллектуальной поддержки управленческих решений;
- Оценки последствий лесных пожаров и результатов функционирования системы охраны леса.
Картографическая часть банка данных ГИС включает цифровые карты следующих основных типов: топографическая основа, административное деление, производственная организация территории.
В составе банка данных ГИС предусмотрено использование топографических основ (базовых карт) двух масштабных уровней. Базовая цифровая карта обзорного уровня соответствует по содержанию и генерализации масштабу 1 : 1 000 000 и показывает речную сеть и крупные водоемы, основные железные и автомобильные дороги, населенные пункты, рельеф и другие необходимые объекты.
С точки зрения периодичности обновления, информация в ГИС мониторинга лесных пожаров подразделяется на условно-постоянную, сезонную и оперативную. Условно постоянные данные обновляются реже одного раза в год. (Например, характеристика лесного фонда, границы административного деления территории, топографическое описание местности, природное районирование). Сезонные данные изменяются один или несколько раз в течение года. К ним могут быть отнесены данные для долгосрочных и среднесрочных прогнозов пожарной опасности по условиям погоды, данные о границах структурных подразделений охраны лесов, данные о ресурсах системы охраны. Оперативные данные изменяются с частотой один или несколько раз в сутки (например, текущая и прогнозная метеоинформация, данные о возникающих и действующих лесных пожарах, о дислокации сил и средств по ликвидации лесных пожаров).
Вся информация накапливается в базе данных, структура которой существенно зависит от рассматриваемого уровня ГИС и образует совокупность атрибутивных данных, цифровых карт и спутниковых изображений. Атрибутивная составляющая включает данные о лесных пожарах, метеорологических условиях, о ресурсах службы охраны, о лесах и нормативно-справочную информацию.
Для обнаружения и слежения за крупными пожарами целесообразно использовать космические снимки, позволяющие производить комплексную оценку распространения пожаров. Такая система позволяет проводить комплексный анализ спутниковых изображений и данных о метеорологической обстановке и лесопожарной ситуации на всей обследуемой территории.
3. Экономическая оценка и планирование использования лесных ресурсов
Для принятия обоснованных решений об управлении лесным хозяйством важно иметь точные данные о стоимости лесохозяйственных продуктов и услуг. Это включает не только прямые выгоды, получаемые от лесоматериалов, но также и выгоды от недревесных продуктов леса, таких как оздоровительная функция леса, туризм, экосистемы услуг. В этом отношении лесоуправление в республике сильно отстает. Даже высшие должностные лица лесной отрасли не имеют удовлетворительных данных о ценности лесных продуктов. На сегодняшний момент в Казахстане данные по экономической оценке лесных продуктов имеются лишь до 1997 года, они не откорректированы на инфляцию и не представлены в единой денежной единице, что делает невозможной сопоставимую оценку, сбор данных проводится не общепринятым и ненадежным способом.
В системе «Орман корлары» предлагается учесть при лесоустройстве в равной степени все элементы устойчивого управления лесами.
Данные экономической оценки используются для обоснования проектируемых мероприятий и прогнозной оценки их эффективности. В течение ревизионного периода они используются лесовладельцами для определения размера компенсации при изъятии земель лесного фонда, арендных платежей, штрафов за лесонарушения при лесопользовании.
Экологическая часть системы основана на идее поддержания естественной лесной динамики в процессе лесопользования и лесовыращивания. Предлагается имитировать естественные лесные процессы при осуществлении рубок и лесохозяйственных мероприятий и таким образом сохранить биологическое разнообразие и средообразующие функции леса. То есть лес должен рассматриваться не только как источник древесины, но и как совокупность лесных экосистем, живущих по своим законам.
Создание и внедрение ГИС-технологий, а также автоматизация процессов управления в лесном хозяйстве позволит перейти к непрерывному лесоустройству. Это заменит периодическую инвентаризацию лесов, проводимую раз в 10 лет на систему непрерывного обновления данных, с локальной инвентаризацией и корректировкой проекта развития лесхоза. Внедрение такой системы обеспечит всех специалистов лесного хозяйства комплексом актуализированной на каждый год лесоустроительной информации. Это, в свою очередь, также приведет к снижению затрат при обеспечении большей достоверности информации в режиме реального времени.
Благодаря функциям оперативного поиска и анализа информации, имеющимся в ГИС-продуктах, существенно сократится время на принятие решений в лесхозах, лесничествах и других лесохозяйственных организациях, появиться возможность более оперативной корректировки проектов лесоустройства при изменении экономических и экологических условий в регионе. При внедрении ГИС-технологий упростится обмен информацией, а также появится возможность использования данных, накопленных в смежных отраслях и других ресурсных подсистемах.
© Н.Ш. Хайрудинова, И.П. Каретина, А.Б. Абрамов, В.Е. Чернецкий, 2008
