CC BY
33
УДК 630.40
СОЗДАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ БАЗЫ ДАННЫХ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ РАЗВИТИЯ СФЕРЫ ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ)
Елена Сергеевна Волкова
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический, 10/3, кандидат географических наук, старший научный сотрудник лаборатории самоорганизации геосистем, тел. (3822)49-22-23, e-mail: [email protected]
В статье представлен опыт создания информационно-аналитической базы для оптимизации развития сферы лесопользования в Томской области на основе современной ГИС-системы. На примере модельного региона - Томской области, разработан ГИС-проект для сферы лесопользования, состоящий из многофакторных показателей, взаимосвязанных между собой. Обоснованы выводы о рациональности использования ГИС-технологий для всесторонней количественной оценки и комплексного регионального анализа возможностей развития лесопромышленного комплекса региона.
Ключевые слова: ГИС-технологии, древесно-сырьевой потенциал, лесопользование, пространственные базы данных.
MAKING AND USING OF SPATIAL DATABASE
FOR OPTIMIZATION OF FOREST MANAGEMENT SPHERE
(BY THE EXAMPLE OF THE TOMSK REGION)
Elena S. Volkova
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Akademichesky Av., senior researcher, Associate Professor, candidate of geographic science, tel. (3822)49-22-23, e-mail: [email protected]
The experience of the making of information and analytical base to optimize of the forest areas development in the Tomsk region on the basis of a modern GIS system is described in the article. GIS project for the forest areas consisting of interconnected multiple-indicators is developed for the model region - Tomsk oblast. The conclusions on the rational use of GIS technology for a comprehensive quantitative assessment and analysis capabilities integrated regional development of the timber industry in the region are grounded.
Key words: GIS technology, wood and raw material potential, forest management, spatial database.
Проблему концентрации сил и ресурсов для развития лесопромышленного комплекса России в условиях слабого финансирования и износа основных средств целесообразно решать в нескольких направлениях. Одно из важных направлений лежит в области информатизации: необходима детальная пространственная база данных не только по имеющемуся древесно-ресурсному потенциалу, но и по транспортной доступности к центрам лесозаготовки, по возможностям использования в качестве энергоресурсов собственное древесное топливо или отходы лесозаготовки и лесопереработки. Кроме того, в условиях воз-
растания вероятности экстремальных гидрометеорологических явлений актуальной задачей становится комплексная оценка интенсивности проявления природных опасностей, которая возможна при наличии большого ряда данных по неблагоприятным природным явлениям, воздействующим на сферу лесопользования. Оценка возможного ущерба, ранняя диагностика возможных районов их проявления позволяет снизить риски и наметить необходимые превентивные мероприятия.
В качестве современного аппаратного средства, позволяющего хранить, анализировать и отображать на карте большие базы данных, целесообразно использовать геоинформационные системы, при помощи которых можно быстро и качественно принимать управленческие решения за счет сокращения времени на поиск и обработку необходимой информации. Выбор был сделан на универсальном ГИС-пакете Лге018, преимущества использования которого состоит в перспективных возможностях создания и обработки обширной базы данных, сочетающей цифровые, картографические и количественные характеристики всего комплекса информации. ГИС-пакет позволяет с помощью базовых функций и дополнительных модулей хранить, интегрировать и редактировать базу геоданных, проводить пространственный анализ, при этом быстро и наглядно интерпретировать, визуализировать полученные результаты. Дополнительное преимущество применения ГИС-технологий состоит в том, что составление карты не становится конечным этапом, а может продолжаться и дополняться новыми элементами. Особенности и структура сформированной базы данных позволяет добавлять и изменять количественные показатели в достаточно оперативном режиме.
Для комплексной оценки развития лесопользования в Томской области на многофункциональной платформе 10.3. был создан ГИС-проект, основ-
ной целью которого является создание унифицированной системы сбора, классификации, хранения, обработки и отображения пространственно-временных данных, позволяющих оптимизировать функционирование и развитие сферы лесопользования.
Фактографический материал, основа для формирования информационно -аналитической базы, собирался из разных источников - картографические источники; отчеты Департамента лесного хозяйства, Томскстата; отчет о НИР, выполненный сотрудниками ЛСГ ИМКЭС СО РАН; материалы лесохозяйст-венного регламента [1, 2, 3, 4].
Структура базы данных для сферы лесопользования в Томской области включает два основных компонента: картографическая база геоданных и атрибутивная база данных (рис. 1). Кроме этого в базу геоданных вошли наборы растровых данных, в том числе ЦМР.
По содержанию вся информация была разделена на отдельные блоки, в состав которых входят тематические слои, принадлежащие определенному классу пространственных объектов. При этом все пространственные геоданные должны быть приведены к единой системе координат с учетом проекций, искажений и уровня генерализации [5].
Таблица 1
Структура пространственной базы данных по лесопользованию
в Томской области
Разделы (блоки) Тематические слои Класс пространственных объектов Содержание атрибутивных таблиц
Топография изолинии рельефа линейные объекты отметки высот
Гидрография ручьи и реки линейные объекты название, длинна
реки и озера полигональные объекты название, длинна
Лесная растительность леса по типам древостоя полигональные объекты тип растительности, тип лесорас-тительной зоны, площадь лесного фонда, категории защитных лесов
класс пожароопас-ности полигональные объекты класс пожароопасности по лесо-растительным условиям
лесничества, участковые лесничества, урочища и кварталы полигональные объекты площадь, расчетная лесосека, продуктивность и удельный запас, энергетическая характеристика
Лесозаготовительная и ле-соперерабаты-вающая деятельность предприятия ЛПК, районы лесозаготовительной деятельности точечные объекты, полигональные объекты местонахождение, наименование, объемы заготавливаемой и перерабатываемой древесины, отходы лесопромышленной деятельности в объемных и энергетических величинах
Населенные пункты все населенные пункты точечные объекты наименование, численность населения, потребление древесины, потребности в топливно-энергетических ресурсах
труднодоступные и отдаленные населенные пункты точечные объекты наименование, численность населения, степень труднодоступно-сти, категория отдаленности, потребление древесины, потребности в топливно-энергетических ресурсах
Дорожно- транспортная сеть автомобильные дороги, железные дороги, ледовые переправы, мосты линейные объекты протяженность, качественная характеристика
Природно- климатические условия ландшафтные зоны, метеостанции, гидропосты полигональные объекты, точечные объекты почвенно-растительная характеристика, степень природной опасности и рисков для лесопользования
Отобранная и обработанная информация заносится в атрибутивные таблицы слоев, включающих количественную и качественную характеристику пространственных объектов. Так, например, для характеристики ресурсно-сырьевого потенциала лесов Томской области заполнятся данные по продуктивности и удельному запасу лесов, данные о породной структуре лесов в разрезе лесничеств, энергетическая характеристика древесно-сырьевых ресурсов с учетом значений теплотворной способности древесины основных лесообра-зующих пород, показателей среднего запаса и прироста насаждений. Для оценки отходов лесопромышленной деятельности и возможностей их использования в атрибутивную базу данных по этому виду ресурсов необходимы такие показатели, как: объемная рабочая теплотворная способность древесных отходов лесозаготовки и лесопереработки по предприятиям ЛПК, численность населения отдаленных и труднодоступных населенных пунктов и т.д.
Важным этапом является комплексная количественная оценка и интегральный пространственный анализ. Так, для оценки возможности внедрения лесных биоресурсов в энергопотребление региона данные по энергетическому потенциалу лесов необходимо рассматривать и анализировать совместно со сведениями об альтернативных древесных биоресурсах (об объемах отходов ЛПК), а также с учетом месторасположения и размеров энергопотребления отдаленных и труднодоступных населенных пунктов.
В среде предлагаемого ГИС-проекта создана информационная основа для выявления природных опасностей и рисков лесопользования. Для этого были собраны и проанализированы многолетние данные по трем наиболее неблагоприятным для этой сферы факторам: сильные ветры, пожары, лесные вредители. Оценка пространственного распределения опасных для лесопользования природно-климатических процессов и их динамика проводилась по метеостанциям; представленные в атрибутивных таблицах значения интерполировались с использованием модуля Spatial Analyst. Оказалось, что наибольшую опасность из ряда природно-климатических явлений для лесопользования в регионе представляют пожары, в первую очередь, антропогенного происхождения. Дополнительную угрозу для формирования здорового лесофонда создают болезни леса и насекомые-вредители. При этом основная лесозаготовительная деятельность на выделенной территории ведется в районах с наиболее значительной степенью рисков. Это во многом объясняется высокими показателями ресурсного и экологического потенциалов лесов в этих районах [6].
Логическим завершением проектирования пространственной базы данных выступает процедура визуализации, предполагающая создание серии тематических карт. Тематические карты формируются, исходя из требований решаемых управленческих задач по оптимизации сферы лесопользования, и могут компоноваться в разных видах, масштабах.
Таким образом, разработанный ГИС-проект в среде ArcGIS позволяет оперативно, на современном уровне хранить, систематизировать, изменять и визуализировать информацию, проводить многофакторный анализ по разным критериям, а также находить закономерности в имеющихся рядах данных. По-
добный комплексный подход может выступать основой при принятии решений в стратегии планирования оптимального развития лесопользования.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Перспективы использования ВИЭ в Томской области [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://nacep.ru/novosti-energetiki/alternativnaya-energetika
2. Трансформация энергетических характеристик геосистем в условиях глобальных климатических изменений (на примере модельных геосистем в характерных географических зонах Сибири) [Текст]: отчет о НИР (заключ.) ИМКЭС СО РАН; рук. Поздняков А.В. Томск,
- 2012. - 75 с. - № ГР. 01201051562.
3. Лесной план Томской области. В 3-х кн. - ОАО «Лесинвест»; ИМКЭС СО РАН. Кн. 1. - Томск, 2008. - 238 с.
4. Статистический ежегодник Томского Облкомстата за 2014 г. [Электронный ресурс].
- Режим доступа: http://oblstat.tom.ru/default.aspx
5. Введение в использование ArcGIS / Учебно-методическое пособие. Сост. Шипулин В.Д. - Харьков: ХНАГХ, 2005. - 258 с.
6. Волкова Е.С., Мельник М.А., Фузелла Т.Ш. Оценка альтернативных биоэнергетических ресурсов в контексте концепции устойчивого развития региона // Национальные интересы, приоритеты и безопасность. - 2015, ноябрь. - № 43(328). - С. 27-40.
7. Невидимова О.Г., Мельник М.А., Волкова Е.С. Анализ природно-климатических опасностей на территории Томской области для оценки рисков природопользования. - Экология урбанизированных территорий. - 2009. - №2. - С. 71-77.
© Е. С. Волкова, 2016
