Применение ГИС в лесоустройстве и лесном хозяйстве

УДК 528.92:630 В.Г. Креснов

ФГУП «Запсиблеспроект», Новосибирск

ПРИМЕНЕНИЕ ГИС В ЛЕСОУСТРОЙСТВЕ И ЛЕСНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Западно-Сибирское государственное лесоустроительное предприятие является одним из лучших среди 13 специализированных предприятий в России. Предприятие организовано в 1948 году. В структуру предприятия входит Новосибирская экспедиция непосредственного подчинения и Омский, Томский, Тюменский филиалы. Численность сотрудников - 350 человек. Ежегодно предприятие проводит лесоустройство в среднем на площади 10 млн. га с составлением проектов организации и ведения лесного хозяйства лесных предприятий (лесхозов).

Основная задача лесоустройства - обеспечение специалистов лесного хозяйства и органов государственной власти информацией о лесных ресурсах и картами с их расположением, о лесопромышленной деятельности для обеспечения контроля за состоянием и использованием лесного фонда, а так же разработка системы мероприятий, направленных на обеспечение рационального ведения лесного хозяйства и пользования лесным фондом, эффективного воспроизводства, охраны и защиты лесов.

Почти двухсотлетний опыт лесоустройства в России показывает, что лесоустройство является незаменимой структурой в управлении лесным хозяйством страны, независимо от форм собственности на земли лесного фонда. Об этом свидетельствует и мировой опыт развития лесоустройства, когда постоянно растет потребность в разносторонней информации о лесных ресурсах.

Западно-Сибирское лесоустроительное предприятие уже в 1996 году за счет собственных средств начало опытную разработку технологии создания лесных цифровых карт (планов лесонасаждений, лесоустроительных планшетов), создания базы картографических данных и ее совмещения с лесотаксационной базой.

С 1997 года был разработан и внедрён в производство автоматизированный комплекс лесного картографирования для изготовления всех планово-картографических материалов и оценки лесосырьевых и биологических ресурсов, а также комплекс программ для создания и ведения совмещённых таксационных и картографических баз данных для автоматизированного управления лесным хозяйством. Информационно -программный комплекс ЛесГИС утверждён Рослесхозом в 1999 году к внедрению в производство и используется в Западно-Сибирском, Западном, Центральном, Прибайкальском, Восточно-Си-бирском лесоустроительных предприятиях России, что подтверждает его эффективность.

Появление геоинформационных технологий позволило кардинально изменить технологические схемы камеральных лесоустроительных работ. В нашем предприятии создана и внедрена в производство новая технология изготовления высокоточных лесных цифровых карт, как для равнинных, так и

для горных территорий на основе фотокарт, получаемых с использованием собственной программы MapFoto для обработки растров.

Схема выполнения лесоустроительных работ в целом не изменилась. Это, прежде всего, проведение аэрофотосъемки и подготовительных работ, выполнение комплекса полевых таксационных и обследовательских работ в объекте лесоустройства.

Процесс камеральных работ состоит из подготовки топографической основы и векторизации фотоабрисов, обработки данных в МарМо, создания совмещенных баз данных, подготовки и печати картографических материалов.

Именно в сфере камеральных работ применительно к задачам лесоустройства наибольший экономический эффект и резкое повышение качества и точности картографических материалов принесло внедрение ГИС-технологий.

Аэрофотосъемка выполняется камерой МЯВ -152, (пленка СН-15), установленной на самолете Ту-134. Масштаб залета 1 : 60 000. Получаемые АФС - спектрозональные, увеличенные до масштаба 1 : 25 000, размер 50 *50 см. Разрешение на местности - 0.5 - 0.6 м.

Материалы аэрофотосъемки (или космической съемки), на базе которых производится стереоскопическое дешифрирование с определением границ участков земель лесного фонда, после получения фотоабрисов обрабатываются в программе MapFoto, разработанной программистами предприятия.

Программа позволяет обрабатывать растры одиночных аэрофотоснимков, графических картографических материалов, имеющих искажения вследствие деформации или других причин.

Результатом работы является фотокарта в цилиндрической прямоугольной проекции Гаусса-Крюгера (общепринятая в Российской Федерации) с координатной сеткой или без нее, с изображением горизонталей или без них.

Векторизация (используется лицензионная программа MapEdit) по фотокарте позволила на порядок сократить трудозатраты при последующей обработке данных в программе МарШО и повысить точность получаемых цифровых карт.

Базовой для последующей обработки материалов является лицензионная программа МарМо. Программистами предприятия создан комплекс сервисных программ, с использованием которых максимально сокращаются процессы ручного труда при создании картографической и таксационной баз данных, при визуализации карт, формировании планшетов и различных тематических карт. Использование ГИС-технологий позволило на основе картографических и таксационных баз данных создавать различного вида тематические карты, в том числе и в трехмерном изображении.

Полученные с использованием ГИС-технологий картографические и таксационные базы данных позволяют лесоустройству делать глубокий и всесторонний анализ состояния лесных ресурсов.

Кроме того, уже сегодня есть возможность непосредственно для планирования лесопользования в лесной промышленности и лесном хозяйстве определять не только ресурсы, но и дать экономическое обоснование объемов лесопользования, в том числе провести:

- Анализ экономической эффективности проектируемых мероприятий, в т.ч. на арендуемых участках;

- Составление баланса доходов и расходов;

- Анализ платы за предполагаемый отпуск древесины и арендным платежам по видам лесопользования;

- Оценку экономической доступности эксплуатационного фонда с целью определения расчетной лесосеки на зону экономически доступных лесов;

- Прогнозные расчеты объемов лесопользования и лесопотребления с учетом планируемой доходности;

- Характеристику производимой продукции, рынки ее реализации;

- Разработку рекомендаций по ценообразованию за лесные ресурсы на основе рентных платежей;

- Составление бизнес-плана для конкретного предприятия с планированием максимального получения прибыли.

Кроме лесоустроительных материалов, изготавливаемых в соответствии с перечнем Инструкции по лесоустройству, предприятие изготавливает материалы по договорам:

- Тематические карты;

- Фотосхемы планшетов;

- Карты административных территорий;

- Карты по заказу предприятий нефтегазового комплекса;

- Пожарные карты на территории смежных лесхозов;

- Планы рубок и проекты организации рубок главного пользования на арендуемые территории;

- Натурное обследование участков, испрашиваемых к переводу лесных земель в нелесные земли и переводу земель лесного фонда в земли иных категорий;

- Другие работы.

Создание лесных цифровых карт на основе фотокарт в условной системе координат дало возможность с помощью спутниковых приёмников (GPS) и электронного тахеометра проводить с высокой точностью межевание земель, установление границ землепользований, привязку объектов на местности.

Одновременно с разработкой и внедрением ГИС - технологий в лесоустройстве разрабатывались компьютерные программы для автоматизированного управления лесным хозяйством.

Задачи управления лесным хозяйством имеют несколько уровней:

1. Лесные предприятия (обычно в пределах муниципального образования):

- Автоматизация обработки текущей лесохозяйственной информации;

- Автоматизация получения и обработки лесоустроительной информации.

2. Агентства лесного хозяйства в субъектах Федерации:

- Получение статистической и оперативной информации от лесных предприятий;

- Анализ полученной информации и принятие управленческих решений.

3. Федеральное агентство лесного хозяйства:

- Получение статистической и оперативной информации от Агентств лесного хозяйства субъектов Федерации;

- Анализ полученной информации и принятие управленческих решений;

- Разработка проектов законодательных актов и постановлений Правительства Российской Федерации.

Для решения задач управления лесным хозяйством на уровне лесхоз -Федеральное агентство лесного хозяйства и предназначен информационнопрограммный комплекс ЛесГИС (геоинформационная система лесное хозяйство).

Функциональные возможности комплекса (системы):

1. Блок получения информации и производства запросов:

- Получение информации о каждом участке земель лесного фонда;

- Производство запросов, получение по запросам отчетов и тематических карт;

- Получение информации о лесосеках, в том числе и проектируемых, их материально-денежной оценке.

2. Блок отводов линейных и площадных объектов:

- Производство отводов линейных объектов (дорог, ЛЭП, трасс и т. п.) и площадных объектов (лесосек, отвод участков под строительство промышленных и жилых объектов);

- Получение характеристик участков земель лесного фонда в границах отвода, материально-денежной оценки по данным лесоустройства, данных для составления акта освидетельствования.

3. Блок работы с GPS:

- Использование данных GPS-приемников при внесении изменений в картографическую базу данных.

4. Блок ГУЛФ:

- Получение форм 1 и 2 государственного учета лесов.

5. Блок Лесосечный фонд:

- Получение материально-денежной оценки по данным отвода;

- Учет лесосек, лесорубочных билетов, фактически вырубленной древесины, учет актов освидетельствования лесосек и нарушений правил отпуска древесины на корню, анализ отведенного и выписанного лесосечного фонда;

- Получение статистических отчетов по форме 2, 3, 4 лх;

- Свод статистических отчетов по формам 2, 3, 4 лх всех уровней управления;

- Анализ использования лесосечного фонда на всех уровнях управления.

На основе создаваемых лесных цифровых карт и с использованием ИПК Лес ГИС решаются задачи экологического лесного мониторинга:

- Оперативное отслеживание и регистрация текущих изменений в состоянии земель лесного фонда, лесопатологического состояния, анализ динамики основных характеристик, отображающих изменения состояния, вызванных хозяйственной деятельностью и стихийными факторами;

- Информационная поддержка для принятия управленческих решений всех уровней;

- Выполнение обязательств Российской Федерации по мониторингу состояния лесов.

В соответствии с перечисленными задачами проводятся следующие виды лесного мониторинга, в том числе с использованием методов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ):

- Мониторинг лесных ресурсов и земель лесного фонда;

- Лесопатологический мониторинг;

- Лесопожарный мониторинг;

- Специальные виды лесного мониторинга;

- Мониторинг малоосвоенных лесов;

- Мониторинг лесов в рамках выполнения международных программ и обязательств.

Через лесоустройство, внедрение в производство информационно -программного комплекса ЛесГИС обеспечило реальную и ускоренную компьютеризацию лесного хозяйства России.

Так, в девяти субъектах РФ Западной Сибири (в зоне деятельности Западно-Сибирского лесоустроительного предприятия) по ГИС-технологиям с 1997 по 2004 год устроено 120 предприятий лесного хозяйства на общей площади 90,6 млн. га (65% площади лесов Западной Сибири). На эту территорию по всем лесхозам сделаны лесные цифровые карты, не уступающие по точности топографическим, с обновлённой топографической информацией на основе свежей аэрофотосъёмки. По 105 лесхозам созданы совмещённые таксационные и картографические базы данных, которые переданы лесному хозяйству для автоматизированного управления лесным фондом.

Западно-Сибирскому лесоустроительному предприятию было поручено обеспечить техническую и методическую помощь в освоении и эксплуатации комплекса ЛесГИС. Для этого был создан Учебный компьютерный центр на 12 рабочих мест для обучения работников своего предприятия, работников лесхозов, управлений лесами, а также работников других лесоустроительных предприятий.

Специалисты лесхозов для приемки информации совмещенных баз приезжают в предприятие (Новосибирск) и проходят двухнедельное обучение по ведению баз данных на компьютере.

Поскольку предприятие проводит лесоустройство с применением ГИС-технологий и созданием совмещенных баз данных по всем устраиваемым лесхозам, дальнейшее расширение компьютеризации лесного хозяйства напрямую зависит от ежегодно выполняемых объемов лесоустроительных работ. Однако в связи с непродуманным реформированием лесного хозяйства, неопределённостью будущей структуры и функций лесхозов, сокращением объёмов лесоустроительных работ компьютеризация всего лесного хозяйства отодвигается на неопределённое время.

© В.Г. Креснов, 2005