Авторизация

Логин:
Пароль:
Восстановить пароль
Регистрация
  • Форум
  • Блоги
  • Контакты
  • Новости
  • Продукты
  • Отрасли
  • Обучение
  • Поддержка
  • События
  • О компании
  • 4 (43) | 2007 ГИС и дистанционное зондирование в системе лесопатологического мониторинга России

    Куртеев В.В., Российский центр защиты леса, г. Пушкино, Московская обл., E-mail: kurtvv@rambler.ru

    Официальная история организации фундаментального лесопатологического мониторинга начинается в нашей стране в конце 1980-х годов, по принятии в Женеве Конвенции о трансграничном переносе загрязняющих веществ на приграничных территориях стран Балтики и разработки единой интернациональной методики мониторинга лесов. В 1987 г. Гослесхоз СССР взял на себя обязательство создать сеть постоянных пунктов наблюдения за состоянием лесов. А в 1990 г. был создан Национальный центр лесопатологического мониторинга, основной задачей которого была координация ведения мониторинга состояния лесов по программе ООН.

    В большинстве европейских стран по этой программе были развернуты национальные системы мониторинга лесов, налажен регулярный сбор информации. На территории России мониторинг состояния лесов в то время получил достаточно ограниченное распространение – только в Калининградской, Ленинградской и Тульской областях.

    В 1992 г. Россия подписала основные документы Конференции по окружающей среде в Рио-де-Жанейро, где была особо подчеркнута глобальная роль лесов для выживания и устойчивого развития человечества. Это послужило дальнейшим стимулом в развитии системы экологического мониторинга вообще и лесопатологического – в частности. Реализация единой научно-технической политики в сфере мониторинга лесов осуществляется во исполнение постановления коллегии Рослесхоза о принятии в 1993 г. "Основных положений по организации мониторинга лесов России". Государственная система лесного мониторинга на локальном, региональном и федеральном уровне рассматривалась в рамках Единой государственной системы экологического мониторинга. Проведение работ по лесному мониторингу возлагалось на Главное управление лесоустройства Рослесхоза и территориальные органы управления лесным хозяйством, а его правовой базой стал Лесной кодекс Российской федерации 1997 г. (ст. 69). В нем определено развитие мониторинга лесов в целях организации системы наблюдений, оценки и прогноза состояния и динамики лесного фонда для осуществления государственного управления в области использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов и усиления их экологических функций.

    Лесопатологический мониторинг (ЛПМ) – одна из главных функциональных задач органов управления лесным хозяйством. Объектом ЛПМ является весь лесной фонд России, вне зависимости от форм собственности на землю и лес. Решение комплекса задач ЛПМ на единой методической и технологической основе во всех лесах России осуществляет Российский центр защиты леса и его 40 филиалов.

    Целью лесопатологического мониторинга является получение и анализ информации о патологических (не прогнозируемых лесоустройством) изменениях в насаждениях в результате болезней, повреждения вредителями, усыхания и заболачивания в результате климатического и метеорологического воздействия, антропогенного химического и радиоактивного загрязнения и по другим причинам. Его результаты используются для обоснования принятия решений о необходимости проведения лесозащитных работ.

    До сих пор оценка состояния лесных ресурсов на основе системы статистических показателей является единственным элементом процесса подготовки и принятия управленческих решений в сфере лесного хозяйства и охраны леса. Несовершенство традиционных методов сбора и анализа информации, обеспечивающей управление природопользованием и контроль состояния окружающей среды, наиболее четко выявилось в процессе перехода к территориальному принципу управления природными ресурсами и природоохранной деятельностью. Оно усугубилось перманентной реорганизацией природоресурсных и природоохранных федеральных структур. В результате пока отсутствует реальная возможность мониторинга и регулирования природопользования на всех территориальных уровнях. Недостаточно эффективно функционирует система контроля природных ресурсов, оценки воздействия на окружающую среду, выявления прямых и косвенных зависимостей между различными факторами воздействия на среду. Не согласованы процедуры, форматы и порядок межведомственного и внутриведомственного обмена информацией. Надо признать, что в целом учет лесных ресурсов слабо удовлетворяет современным требованиям актуальности, оперативности и достоверности информации об их состоянии.

    Для решения этой проблемы в ближней перспективе необходимо разработать подробные методические указания по составлению среднемасштабных и обзорных карт лесопатологического мониторинга с применением технологий дистанционного зондирования и геоинформационных систем. В них следует включить образцы оформления лесопатологических карт различных регионов и масштабов, алгоритмы, программы и инструкции по подготовке нестандартных цифровых картографических покрытий для системы охраны лесов. Это будет способствовать повышению эффективности организации управления системой охраны лесов от болезней и вредителей, совершенствованию технологий, стандартизации и унификации содержания, способов составления и редактирования карт в целях обеспечения совместимости и сопоставимости карт разных масштабов и территорий.

    В связи с этим, предполагается следующая последовательность действий:

    а) разработка блока ГИС обеспечения лесопатологического мониторинга, как пилотного экспериментального модуля;

    б) разработка проекта федеральной ГИС ЛПМ, обеспечивающего согласование форматов данных и структур соответствующих хранилищ информации с инстанциями, контролирующими лесные ресурсы;

    в) проведение работ по фактической разработке распределенной базы данных с привлечением Интернет-технологий, обеспечивающей доступ различных категорий пользователей и последующую интеграцию с другими источниками информации;

    г) создание на основе Центра Рослесозащиты головного информационного центра, с помощью Веб-сайта которого можно было бы как обратиться к любым (в том числе ведомственным) первоисточникам, так и провести расширенный поиск данных либо их обработку по заданным признакам.

    Совершенствование и устойчивое развитие системы подготовки и принятия решений в сфере охраны и защиты леса от болезней и вредителей может быть успешно реализовано при условии создания системы интегрированного анализа пространственной и временной информации о лесопатологическом и санитарном состоянии лесов. Эта система должна поддерживать автоматизированный сбор, хранение и обработку экологически значимой информации для оценки состояния и прогнозирования развития лесов, выявления тенденций как во времени, так и в пространстве.

    В современных условиях развития России, предусматривающих коренную перестройку всего экономического механизма управления природно-ресурсным комплексом, необходимо обеспечить интерактивный доступ к огромным массивам информационно-аналитических материалов.

    У нас уже имеется опыт применения технологии ГИС и данных дистанционного зондирования (ДДЗ) в целях пространственного анализа состояния лесных ресурсов, создания карт результатов лесопатологического мониторинга. Он показал, что при формировании системы информационного, в том числе картографического, обеспечения потребителей информации по лесопользованию в первую очередь необходимо разработать пакет нормативных документов, регламентирующих порядок и формы представления пространственной информации. Это позволит унифицировать информационные потоки, автоматизировать процессы их формирования и обработки.

    Мировой опыт свидетельствует о необходимости широкого применения технологий дистанционного зондирования (как космических, так и авиационных), спутниковых навигационных систем и технологий ГИС в процессах сбора, обработки и анализа информации о лесных ресурсах. Естественно, в сочетании с данными аэровизуальных обследований и традиционными наземными методами лесопатологических исследований. Этот комплексный подход позволяет собрать большой массив актуальных данных и на его основе создавать точные достоверные карты, характеризующие состояние лесов, применять полученные результаты в процессах ведения государственного лесного кадастра, комплексного учёта и оценки природных ресурсов, управления лесопользованием, особо охраняемыми природными территориями и т.п.


    Рис. 1.
    Аэрофотоснимок пораженного участка леса и результаты его полуавтоматической обработки.

     

    ФГУ «Рослесозащита» уже применяет ГИС-технологии с использованием ДДЗ в своей работе. В Московской области в целях уточнения зон распространения короеда-типографа, определения фазы вспышек, пространственной локализации пораженных участков проведено авиационное сверхкрупномасштабное обследование ряда районов. Прошла экспериментальную апробацию технология аэровизуального обследования состояния лесных насаждений с фото- и видеосъемкой, привязкой съемки с использованием спутниковой навигационной системы и автоматизированной обработкой результатов. Пример исходного снимка (высота полёта 80 метров) и результат его обработки, позволяющий четко выделять пораженные насаждения с точностью до единичного дерева и автоматически подсчитывать размеры пораженной площади, приведен на рис. 1. Удалось также выявить процесс вторичного заболачивания и места вырубок. Полученные данные позволили подобрать метод обработки, позволяющий выявлять аналогичные объекты в полуавтоматическом режиме (рис. 2). На рис. 3 показаны еловые насаждения, в разной степени пораженные короедом-типографом. Такие повреждения на ранних стадиях, когда борьба с поражающими лес вредителями наиболее эффективна, с орбитальных комплексов в настоящее время не фиксируются. Геоинформационная система рабочего комплекса регистрирует маршрут полета, пространственные характеристики выявленных процессов и явлений и служит ценным источником информации для системы лесопатологического мониторинга и актуализации баз данных. В ходе работ выявлены пораженные участки леса, вплоть до полного усыхания, определены их площади и координаты, проведены полевые обследования, выданы рекомендации по борьбе с вредителем.


    Рис. 2.
    Снимок вырубки и результат его полуавтоматической обработки.


    Рис. 3.
    Аэрофотоснимок смешанного леса с ельником, пораженным короедом-типографом в разной степени, и результат его обработки.

     

    Для решения задач оперативного контроля состояния окружающей среды, особенно тех её элементов, которые неудовлетворительно или ненадежно идентифицируются по ДДЗ с космических носителей, например при решении задач ЛПМ по выявлению поврежденных насаждений на ранних стадиях, очевидно предпочтительное использование оперативных интерактивных авиационных методов мониторинга. Они доказали свою экономическую целесообразность при проведении нами локальных обследований.

    Кроме того, в 2005-06 гг. проведены рекогносцировочные авиационные обследования в Архангельской области, в междуречье Северной Двины и Пинеги. В ходе этих работ был накоплен опыт использования многоуровневых данных космической и аэросъемки по Республике Коми. Спутниковые ДДЗ, такие как синтезированный снимок участка Архангельской области, представленный на рис. 4, позволяют существенно сократить объемы полевых наземных и авиационных обследований. По данной территории проведено рекогносцировочное авиационное обследование и детальные полевые работы. Было выявлено 2550 тыс.га еловых лесов с неудовлетворительным санитарным состоянием, в их числе усыхающих и погибших – 1711 тыс.га, общий отпад (IV-VI категории состояния) – 61%, текущий отпад (IV-V категории состояния) – 56% (в разных местах от 30 до 100%).


    Рис. 4.
    Космоснимок (фрагмент) территории Архангельской области с ярко выраженным усыханием лесов.

     

    В Рослесозащите на всю территорию России создана электронная карта, на которой отображены очаги распространения вредителей, площади и фазы их развития (рис. 5).


    Рис. 5.
    Карта результатов лесопатологического мониторинга России 2006 г. (фрагмент).

     

    Сейчас рассматривается вопрос создания ГИС-портала, который позволит автоматизировать решение ряда задач анализа, моделирования и прогнозирования природных и техногенных процессов, связанных с управлением лесными ресурсами. Он может обеспечить поддержку многих направлений деятельности в лесном хозяйстве, таких как:

    • составление различных обзорных, тематических, рабочих карт, в том числе карт зонирования территорий России по показателям количества и качества лесных ресурсов, рискам для экономики от вредного воздействия негативных явлений и процессов;
    • инвентаризация территориально распределенных объектов, в том числе уточнение границ лесных объектов, определение зон вспышек и фаз развития вредителей и болезней;
    • оптимизация натурных работ по лесопатологическому мониторингу;
    • оптимизация проведения лесозащитных профилактических и истребительных работ;
    • моделирование и прогнозирование последствий негативных явлений и процессов.

    Унификация процедур получения исходных данных, создание распределенной, связанной через Интернет базы этих данных и результирующее представление информации на основе мощных возможностей ГИС – вот узловые вопросы, решение которых должно обеспечить перевод информационной поддержки деятельности ФГУ «Рослесозащита» на качественно новый уровень, соответствующий велениям нашего времени.

    Оперативность получения информации лицом, принимающим решения (руководителем), достигается, главным образом, за счет автоматизации процессов получения, обработки, анализа и передачи данных. Ведущую роль в этом процессе должны играть Интернет-технологии при условии обеспечения взаимодействия компонентов распределенной базы данных с системами реального времени, на которые возлагается обязанность получения первичной информации и предварительная обработка собираемых параметров.

    Лесопатологический мониторинг должен базироваться на пространственной привязке информации о состоянии лесов и ее широкой доступности для специалистов. Именно с этой целью и планируется на базе технологии ESRI создать ГИС-портал Рослесозащиты, удовлетворяющий всем современным требованиям информационного обеспечения охраны и защиты леса. Он призван обеспечить информационную поддержку полевых партий и филиалов за счет возможности подключения к центральной базе данных, предоставить открытый доступ к пространственно локализованной лесопатологической информации органов государственной власти разных уровней, органов управления, контролирующих органов, предприятий и организаций, юридических и физических лиц.




    Версия для печати