За счет лесов обеспечивается реализация комплекса наиболее значимых для человеческой цивилизации экологических и социально-экономических функций. В этой связи для того, чтобы организовать рациональный и эффективный переход к устойчивому развитию, требуется обоснованно использовать лесной фонд. Для этого необходимо использовать дистанционное зондирование и применять материалы лесоустройства.
Средства и методы, позволяющие осуществлять комплекс операций с информацией, связанных со сбором информации, ее распространением, обработкой, хранением, носят наименование информационных технологий. Сегодня существует острая потребность в том, чтобы внедрять на производственных объектах лесного хозяйства программы геоинформационного характера [1]. За счет информационных технологий возможно многократное повышение эффективности реализации присущих лесному хозяйству функций, связанных с хозяйственной деятельностью и охраной природы. Подобные результаты обеспечиваются в силу того, что применение указанных технологий позволяет повысить оперативность формирования проектов мероприятий лесохозяйственного характера в отношении масштабных территорий, получать в отношении лесного фонда аналитические данные, проводить обработку значительных объемов информации с высокой точностью и в кратчайшие сроки [2].
Многообразные участники отношений в лесной сфере – управляющие лесным фондом государственные органы, пользователи лесных ресурсов и др. – обладают заинтересованностью в том, чтобы в лесном хозяйстве активно развивались информационные технологии.
Цель исследования – провести анализ информационных технологий, сферой применения которых является лесное хозяйство, и на данной основе выявить перспективные направления последующей автоматизации в указанной сфере.
Материалы и методы исследования
Исследование проводилось на основе анализа нормативно-правовых актов и публикаций в научных изданиях по соответствующим вопросам [3]. Проведен анализ применения в сфере лесного хозяйства ряда программных средств – АИС ГЛР (автоматизированной информационной системы государственного лесного реестра), Mapinfo, topol, ЛесГИС, АркГИС, Лесфонд, а также Excel и qgis. Проведен анализ содержания инструктивных документов по применению соответствующих программных средств. Сопоставлены временные затраты, сопутствующие исполнению запросов, являющихся стандартными, с применением информационных технологий и в ручном режиме.
Результаты исследования и их обсуждение
Ориентированная на перспективу до 2020 г. госпрограмма по развитию лесного хозяйства [4] определила мероприятия, связанные с внедрением в сфере лесного хозяйства информационных технологий. Соответствующие мероприятия должны были оптимизировать систематизацию сведений в отношении лесных ресурсов, чтобы формировать ГЛР – государственный лесной реестр, свод сведений в отношении состояния, воспроизводства, использования, защиты, охраны лесов.
АИС ГЛР – автоматизированная информационная система ГЛР, являющаяся подсистемой ЕАИС – единой автоматизированной информационной системы Рослесхоза.
Следует отметить, что создание указанной АИС представляет собой лишь отправную точку к активному внедрению информационных технологий в анализируемой сфере. В данной АИС не предусматривается формирование относящейся к лесному фонду базы данных, соответствующей критериям достоверности, полноты, актуальности. Представленные в ГЛР сведения нередко являются противоречивыми в силу того, что они получены из материалов проведенного в отдаленном прошлом лесоустройства. Сроки давности источников присутствующих в ГЛР сведений являются различными. На систематизацию сведений в ГЛР необходимы существенные затраты.
Ввод информации в указанную АИС сопровождается лишь представлением имеющихся в бумажном формате данных в электронной форме. Выгода для лесопользователей от подобных сведений отсутствует. Цели существования указанной АИС состоят в сборе отчетности и автоматизации оборота документов в государственных структурах.
Лесоустройство позволяет собирать сведения в отношении лесного фонда, являющиеся разносторонними и достоверными, определять меры, ориентированные на то, чтобы обоснованно вести лесное хозяйство, эффективно защищать, охранять, воспроизводить леса.
На основе лесоустроительной информации формируются в том числе информационные ресурсы, которые отражают воздействие человека на природную среду. Соответствующие данные обеспечивают возможность повышения обоснованности использования природных ресурсов, определения состояния, в котором находятся объекты хозяйственной деятельности, являющиеся потенциально опасными.
При лесоустройстве, проводимом в традиционном режиме, устанавливаются присущие землям лесного фонда и лесным насаждениям параметры, определяются меры, связанные с их воспроизводством, использованием, защитой, охраной. При этом периодичность должна быть следующей – лесоустройство должно осуществляться не реже, чем однократно в десятилетие. На практике сроки составляют двадцать лет и более.
При реализации методов ДЗ – дистанционного зондирования фиксируется электромагнитное излучение участков поверхности. Форма регистрации – цифровая или аналоговая. На протяжении последних десятилетий в значительном числе отраслей, в том числе в сфере лесного хозяйства, реализованы новые возможности за счет активного применения космического зондирования. Качественный уровень материалов ДЗ, их многообразие и объемы в последние годы постоянно возрастают. Системы ДЗ позволяют получать многозональные снимки с высоким и средним разрешением [5]. Применяются программные обеспечения MapInfo, ScanExImageProcessor, Scanmagic, ENVI, позволяющие проводить применительно к изображениям автоматическую обработку [2, 5]. Имеется возможность формировать системы, позволяющие проводить мониторинг в оперативном режиме с получением отражающих состояние лесов точных данных.
Эффективность оценивается исходя из динамики:
− общего среднего прироста в м3 на гектар;
− пользования с гектара земель, на которых находится лес;
− удельного веса в покрытых лесом землях насаждений, являющихся ценными;
− удельной площади погибших от пожаров ранее покрытых лесом земель;
− в случае сплошных рубок – соотношения площади лесовосстановления, являющегося искусственным.
К примеру, можно рассмотреть ГИС «ЛесФонд», разработанную фирмой «ЛабМастер» (г. Екатеринбург), она принципиально меняет ситуацию в обработке информации о лесном фонде [6]. Лесопользователи, использующие данную программу при ведении лесного хозяйства, могут сократить финансовые затраты на проведение лесоустроительных работ в два раза. При постоянном и непрерывном внесении информации в БД к моменту проведения лесоустройства у лесопользователя будет готовая база данных с актуальной информацией о лесном фонде [7].
Применение ДЗ есть условие адекватной оценки эффективности использования лесного фонда. При этом:
− изучается состояние, в котором находятся участки, арендуемые для того, чтобы строить и использовать не относящиеся к лесной инфраструктуре объекты;
− определяются нарушения требований, согласно которым может заготавливаться древесина;
− определяются объемы, площади, места рубок, являющихся противозаконными.
Система лесоустроительных работ, существующая сегодня, характеризуется наличием следующего ключевого недостатка – статичностью относящихся к лесному фонду сведений. Сегодня лишь в отношении 30 % лесов лесоустройство проводилось в пределах нормативного срока, равного десяти годам. Объемы лесоустройства в годовом исчислении определены в размере порядка 20–25 млн га. Данные масштабы работ определены Стратегией развития лесного комплекса.
Обеспечение наличия актуальных лесоустроительных данных возможно в случае, если будут вестись БД – базы данных лесных участков и применяться ГИС – геоинформационные системы. Число выделов в арендуемом лесном участке в среднем составляет в РФ 5000. Возможность без информационных технологий осуществлять обработку таксационных описаний, анализировать соответствующие данные и принимать решения отсутствует. Данные обстоятельства обусловили стремление арендаторов к активному применению в процессе ведения лесного хозяйства компьютерной техники, БД и ГИС [7].
Сегодня в РФ отсутствуют нормативно предусмотренные технологии ГИС, позволяющие автоматизировать все относящиеся к деятельности организаций лесного хозяйства направления и этапы в комплексе. В то же время в сфере лесного хозяйства идет процесс активного ведения ГИС [4] в децентрализованном формате. На каждом из уровней отмечается тенденция осознания значимости применения соответствующих технологий.
В каждом из регионов страны при информатизации в лесном секторе применяются собственные подходы. Так, применяются программные средства Excel, qgis, ArcGis, Mapinfo и др., имеющие общее назначение. При этом применяются и специализированные разработки – topol, ЛесГис, Лесфонд.
Информационные технологии позволяют решать задачи, относящиеся к обработке, анализу характеризующей лесной фонд информации. Основу применения указанных технологий составляет совместный или обособленный анализ планшетов и таксационных описаний.
Формирование баз данных в электронной форме основывается на оцифровке материалов лесоустройства, существующих в бумажном формате. Возможно использование создаваемых БД до того, как применительно к арендуемому участку будет проведен следующий тур лесоустройства.
Чтобы более успешно внедрять информационные технологии, необходимо переходить к непрерывному лесоустройству. Подобное лесоустройство впервые было проведено в СССР в 1970-х гг.
При ее осуществлении состоялось создание методики, на основе которой должно осуществляться непрерывное лесоустройство. В некоторых относящихся к Челябинскому управлению лесами лесхозах на протяжении трех лет осуществлялись работы, связанные с непрерывным лесоустройством в соответствии с данной методикой. При указанном лесоустройстве принимаются во внимание активно возникающие в процессе ведения лесного хозяйства изменения в лесном фонде, его состоянии [5].
Ранее требовалось привлекать специалистов высокой квалификации и прилагать значительные усилия для того, чтобы анализировать мероприятия, осуществлявшиеся в рамках годового периода, принимать во внимание обусловленные стихийными бедствиями последствия и на этой основе менять сведения в тематических лесных картах и повыдельной таксационной базе данных.
Непрерывное лесоустройство на основе использования ГИС предполагает возможность существенным образом сократить затраты труда. Применение компьютерных устройств формирует условия для обработки относящихся к состоянию лесного фонда массивов информации, и проведению анализа соответствующих данных. Требуется принимать во внимание и возможность анализировать относящиеся к той или иной территории снимки, полученные со спутника. В мире отмечается тенденция расширения масштабов применения подобных снимков в процессе изучения состояния лесного фонда [5, 6].
Присущие реализации непрерывного лесоустройства преимущества связаны:
− с снижением трудозатрат, связанных с ведением лесного кадастра, относящихся к учету лесов документов, обеспечением роста точности материалов, относящихся к лесоустройству;
− повышением обоснованности пользования лесными ресурсами, ростом эффективности производства в лесном хозяйстве;
− оперативной реализацией мер, ориентированных на то, чтобы устранить возникающие при ведении лесного хозяйства просчеты;
− получением точной информации применительно к отрицательным изменениям в лесном фонде, состоянию лесов, заготовке леса, обоснованности использования лесных ресурсов на участках лесного фонда, находящихся в аренде, формированию и росту насаждений;
− осуществления проектов, предполагающих развитие, организацию лесного хозяйства, при формировании которых применяются материалы лесоустройства и произошедшие в ревизионный период вследствие воздействий в отношении лесной среды, леса изменения в лесном фонде;
− повышением оперативности, гибкости управления комплексом процессов различными субъектами – пользователями, органами контроля и др. с обменом сведениями между соответствующими субъектами в электронном формате;
− постоянной корректировкой сведений в отношении ресурсов древесины по каждому из направлений лесопользования, учетом информации, относящейся к местам осуществления мероприятий, интенсивности пользования лесами, выявлением факторов, оказывающих на состояние, развитие насаждений отрицательное влияние [7].
Соответственно, на основе БД лесничеством может осуществляться поиск лесоустроительных сведений в оперативном режиме [8]. Использование указанных БД также позволяет минимизировать трудозатраты исполнителей на формирование отчетных документов. Затраты времени на отбор исходя из категорий защитности насаждений хвойных пород, являющихся перестойными и спелыми, с использованием бумажных таксационных описаний составит минимум пять часов. В случае записи данных продолжительность выполнения данной процедуры будет измеряться несколькими днями. Тогда как при использовании БД на ее выполнение понадобится максимум пять минут.
Заключение
На основе применения лесничествами и лесопользователями программы ГИС обеспечивается возможность подготовки в автоматизированном режиме требующихся при использовании лесов документов, осуществления непрерывного лесоустройства. Программа позволяет актуализировать повыдельную базу данных. При использовании программы исключается необходимость многократного внесения сведений в указанную базу.
Главное условие увеличения масштабов внедрения ГИС – нормативная регламентация актуализации связанных с лесоустройством материалов с использованием БД ГИС с учетом изменений, вносимых на протяжении ревизионного периода; разработка единых нормативов; установление для арендаторов, лесничих обязанности по внесению изменений в содержание БД лесных участков при осуществлении хозяйственной деятельности; централизация процесса.
Библиографическая ссылка
Сучков Д.К. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЛЕСНОМ СЕКТОРЕ // Успехи современного естествознания. – 2023. – № 1. – С. 69-73;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37987 (дата обращения: 20.05.2024).