Использование ГИС в лесном хозяйстве и лесной промышленности

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВО «Волгоградский государственный университет»

Институт естественных наук

Кафедра экологии и природопользования

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Территориально-экологическое планирование»

На тему: «Использование ГИС в лесном хозяйстве и лесной промышленности»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент группы ЭПбп-141

Булахтин В.П.

 

Проверил:

Доцент, д.н. Рулёва О. В.

 

 

 

 

 

Волгоград - 2017

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………................	3
ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ ГИС В ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО …………...	4
ОСНОВНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГИС……………………………………………………………...	6
СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ЛЕСОВ НА БАЗЕ ГИС………………………...	10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………	19
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..	20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В настоящее время ГИС-технологии активно внедряются в лесном хозяйстве, прежде всего в лесоустройстве, при систематическом обновлении информационной базы лесного фонда и лесных ресурсов, ведении лесного реестра, организации мониторинга, контроле за лесоэксплуатацией.

Для работы с пространственно распределенной информацией используют геоинформационные системы (ГИС), обеспечивающие сбор, хранение, обработку, отображение и распространение пространственно-координированных данных. Геоинформационная система содержит сведения о пространственно выраженных объектах в форме их цифровых векторных, растровых и других представлений.

Рациональное использование, воспроизводство, охрана и защита, повышение продуктивности лесов – это сложная и требующая срочного решения задача. Планы и решения по сбережению и рациональному использованию лесных ресурсов и их эксплуатации нередко противоречивы и принимаются в обстановке столкновения интересов и с высокой степенью неопределенности. Географические информационные системы дают возможность людям, занимающимся лесным хозяйством, интегрировать и использовать имеющиеся источники картографической и табличной информации для повышения качества принимаемых решений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ ГИС В ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

 

ГИС-технологии – это мощный набор программных средств для создания и редактирования географических баз данных, для целей пространственного анализа, поиска, представления и управления данными. Эти средства могут использоваться для поддержки разнообразных функций управления лесными ресурсами, в т. ч. разработки долговременной стратегии поставок древесины, составления прогнозов динамики запасов, выбора системы лесозаготовки, проведения визуального ландшафтного анализа с наложением делянок, решения споров относительно границ собственности, установления границ естественных местообитаний, моделирования сценариев распространения лесных пожаров, осуществления тактического планирования по тушению пожаров и т. д.

Первый опыт создания ГИС связан с разработками, выполненными в начале 1960-х годов в Канаде по заданию Министерства лесного хозяйства и сельского развития. Для этих целей было создано отделение информационных систем регионального планирования, которое в течение 1963−1971 гг. разработало первую лесную ГИС. Аналогичные работы выполнялись в Швеции, однако здесь основные акценты были сделаны на учете земельных ресурсов. В середине 1970-х здесь было разработано 12 геоинформационных систем. Расширению возможностей ГИС способствовало освоение новых источников данных для геоинформационных систем, таких как материалы дистанционного зондирования и данные глобальной системы позиционирования GPS (Global Positioning System). В СССР развитие геоинформационных технологий было связано с научными исследованиями и внедрением в производство разработок ВО «Леспроект» в начале 70-х годов прошлого столетия. Здесь работы были связаны с обоснованием технологий автоматизированной обработки и дешифрирования космо- и аэрофотоснимков для целей инвентаризации лесов и лесоустройства. Это позволило к 1983 г. создать технологию оформления лесных карт, в дальнейшем явившейся основой информационных систем с базой данных и возможностью распечатки лесоустроительных планшетов. В этом же направлении происходило развитие цифровой картографии в Поволжском лесоустроительном предприятии.

Использование ГИС при планировании управления на уровне лесосеки (делянки) при лесозаготовках основывается на возможности их применения для целей пространственного моделирования. Пространственные модели лесов используют как абсолютные, так и относительные географические привязки лесных массивов в проектировании и проверке стратегий лесозаготовок как части процесса планирования лесного хозяйства. ГИС позволяет учесть размещение отдельных лесонасаждений, разработать графики лесозаготовок, отобразить разработки в картографическом виде. Одновременно с этим географическая привязка участков позволяет учесть экономические и физико-географические особенности участков.

Применение ГИС существенно облегчает проектирование лесных дорог в части оценки альтернативных вариантов дорожной сети, учитывающих место положение, время строительства, строительные стандарты дорожной сети и другие факторы. Планирование дорожной сети в лесу определяет надежность оценок возможных годовых объемов лесозаготовки. В сочетании с характеристиками лесонасаждений, такими как видовой состав и запасы деловой древесины, ГИС-технологии обеспечивают оперативный анализ выгодности проекта строительства дороги на основе экономических оценок, учитывающих затраты и эффект от строительства. Одновременно решаются другие прикладные задачи, такие как анализ устойчивости дорожного полотна и склонов с учетом рельефа местности и характера почвогрунтов, расчеты объемов выемки и насыпи грунта, анализ просматриваемости, оценка воздействия на природную среду, анализ потоков транспортных средств и др.

Дистанционное зондирование для целей оценки лесоресурсного потенциала также включает элементы ГИС-технологий. Очевидна потенциальная значимость цифровой информации дистанционного зондирования для обновления характеристик лесного фонда. В то же время, чтобы практически использовать этот ценный источник информации, данные спутниковых изображений, полученных, например, на основе обработки космических снимков в среде ERDAS, должны получить географическую привязку и быть откорректированы с учетом рельефа и связаны с такой технологической инфраструктурой, как ГИС. Подобный подход целесообразен при решении задач планирования лесопользования в условиях недостатка информации о состоянии лесного фонда, проблем, связанных с первичными лесами и др.

Интегрированное управление ресурсами предполагает использование разнообразных источников данных и процедуры комплексного анализа, обычно в больших временных рамках и для обширных лесных территорий. Основная цель состоит в том, чтобы создать план освоения, приемлемый с точки зрения лесоводства, лесоэксплуатации, охраны окружающей среды. Основой плана служит исчерпывающая характеристика лесного фонда, данные о приросте и т.п. Другие показатели, интегрированные с базой данных, включают характеристики возможного воздействия на малонарушенные леса, зоны рекреации, водные ресурсы, биоразнообразие, аттрактивность ландшафта. ГИС позволяет интегрировать все эти характеристики для объективной оценки и проверки альтернативных вариантов освоения. Возможность интеграции множества видов цифровых данных, включая управление базами данных, растровых систем, данных глобального позиционирования (GPS) позволяет использовать существующие возможности и системы управления базами данных для поддержки прикладных задач лесного хозяйства.

Все вышеизложенное позволяет считать целесообразным использование ГИС-технологий в лесном хозяйстве, а также методов и способов ГИС для организации рационального, непрерывного, неистощимого и устойчивого лесопользования.

 

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГИС

 

Среди программных средств имеется большое количество отечественных и зарубежных пакетов программно-технологических комплексов для реализации идей ГИС-технологий, которые постоянно обновляются. В настоящее время имеется широкий выбор инструментальных пакетов программного обеспечения ГИС. Все они отличаются как назначениями, так и требуемыми ресурсами. Ниже приводится краткий обзор ГИС, использовавшихся и используемых в лесном хозяйстве и при проведении лесоводственных и таксационных исследований.

ЛУГИС − автоматизированная компьютерная геоинформационная система, включающая подсистемы для лесоустройства, лесного хозяйства и лесопользователей − ЛУГИС-ЛХ, управления лесным комплексом − WinEKO. В 1988 г. система была утверждена в качестве геоинформационной системы для лесоустройства и компьютерной поддержки ведения лесного хозяйства и организации лесопользования в Ленинградской и Новгородской областях.

GeoGraph/GeoDraw (разработчик − ЦГИ ИГ РАН) − отечественный векторный топологический редактор для создания цифровых карт. Система, использовавшаяся в Восточной Сибири, Поволжье, Прибайкалье, Вологодской и Архангельской областях, Республике Коми для решения вопросов организации и ведения лесного хозяйства, проведения лесоустроительных работ на региональном и локальном уровне в производственном масштабе. GeoGraph для Windows − отечественная ГИС уровня конечного пользователя, позволяющая осуществлять некоторый универсальный общий набор функций ГИС, удовлетворяющий большинство пользователей в различных предметных областях. GeoGraph для Windows позволяет создавать электронные карты или атласы как композиции картографических слоев, выбираемых пользователем (включая векторные и растровые), и связанных с ними таблиц и баз данных, загружать в карту одновременно множество слоев различных форматов, создавать пространственные объекты (точечные, линейные, полигональные) в виде слоев с привязкой к ним таблиц атрибутивных данных, создавать и связывать со слоями цифровых карт множества таблиц, форм для вывода информации об объектах, запросов, тем, графиков и надписей.

Пакет ГИС MapInfo (MapInfo Corporation, Нью-Йорк, США) предназначен для картографической визуализации оцифрованных массивов векторных данных и используется для создания, преобразований и анализа тематических карт стран, регионов, городов и т. д. Введенная в MapInfo карта может быть отображена различными способами, в том числе в виде таблиц, графиков и диаграмм, а также в виде комплексных карт, скомпонованных вместе с легендами, заголовками и другими картографическими атрибутами. Система MapInfo позволяет отображать различные данные, имеющие пространственную привязку. Она относится к классу DesktopGIS. Система дает возможность создавать интегрированные геоинформационные технологии Intergraph MapInfo для DOS, Windows, Windows NT, UNIX, геоинформационные системы, цифровые картографические системы, программные и технические средства формирования и анализа геоинформационных баз данных. По данным большинства обзоров, MapInfo является одним из самым распространенных пакетов для создания различных прикладных ГИС.

Набор универсальных картографических и статистических функций позволяет использовать MapInfo в муниципальном и региональном управлении, полиции, пожарной охране, экологии и других сферах деятельности. Это определило широкое использование данного продукта и в лесном хозяйстве в Западной и Восточной Сибири, Поволжье, Прибайкалье, Вологодской области для целей лесного картографирования, проведения лесоустроительных работ, лесоуправления на региональном и локальном уровне в производственном масштабе.

ГИС TopoL-L состоит из базового продукта ГИС TopoL (Чехия), который работает с картографией и программной надстройки «ЛесИС» (L) для работы с таксационными данными. Обе подсистемы могут работать как совместно, так и раздельно, т. к. являются самодостаточными, самостоятельными продуктами.

Программный комплекс TopoL-L сконструирован для обеспечения работы с базами данных любого уровня управления отраслью – от повыдельных баз данных для арендаторов до баз данных лесничеств и регионов для сотрудников региональных и федеральных органов власти в области лесных отношений. Первоначально система использовалась при проведении лесоустройства, для целей лесоуправления в Московской, Костромской и Тверской области. В дальнейшем география использования данного продукта существенно расширилась.

Система TopoL представляет собой универсальную геоинформационную программу, используемую во многих отраслях для решения разнообразных прикладных задач, локализованную для применения в России. Программный продукт позволяет выполнять весь комплекс работ по созданию, редактированию, анализу и использованию цифровых карт местности. Ввод пространственной информации осуществляется любыми известными способами − дигитайзером, по отсканированным изображениям, по геоданным. Анализ атрибутивной и пространственной информации и визуализации результатов выполняется всеми стандартными методами − поиском, построением запросов, формированием тематических карт, включая использование диаграмм. При сравнительно невысокой стоимости она позволяет решать не только большинство задач ГИС, но и задачи анализа данных дистанционного зондирования.

ArcGIS − семейство программных продуктов американской компании ESRI, одного из лидеров мирового рынка геоинформационных систем.

ArcViewGIS − это мощный, легкий в использовании инструмент для обеспечения доступа к географической информации 3

ArcView дает широкие возможности для отображения, изучения, выполнения запросов и анализа пространственных данных. ArcView разработан Институтом исследований систем окружающей среды (Environmental Systems Research Institute, ESRI), изготовителем