Применение ГИС-технологий в лесном хозяйстве. Курсовая работа Булатов. Оглавление 2 введение 3 глава изучение, моделирование и мониторинг лесных насаждений 4
![]()
|
1.3. Мониторинг чрезвычайных ситуацийЛесные экосистемы, представляющие собой комплекс флоры и фауны всех размеров, типов и форм, а также кислорода, двуокиси углерода, минералов и мертвого органического вещества занимают приблизительно 1/3 земной суши и продуцируют 2/3 первичной продукции на ней [4]. По оценкам специалистов, около 92% всей растительной биомассы сосредоточена в лесах. Усиление антропогенного воздействия на леса, уменьшение площади лесов ведет к деформации баланса круговорота вещества и энергии в природе. Такая ситуация привела к задаче по созданию системы наблюдения за состоянием, изменением лесных экосистем в пространстве и во времени, а также разработке методик по оценке этого состояния и прогнозированию изменения динамики трансформации лесов в будущем. Такая система получила название мониторинга лесов [6]. Существует два подхода к пониманию сущности мониторинга лесов - мониторинг антропогенного воздействия и мониторинг лесных ресурсов. 1. Мониторинг лесов – система слежения за состоянием лесных экосистем, подверженных антропогенному воздействию. 2. Мониторинг лесов - система наблюдения и оценки воздействий на лес, включающая, кроме загрязнения, также пожары, рекреацию, вредителей, ошибки в лесохозяйственной и лесопромышленной деятельности. В первом случае задачей мониторинга лесов является выявление размеров повреждения лесов и изучение причинно-следственных взаимосвязей, вызывающих ухудшение состояния лесных насаждений. Во втором случае мониторинг лесов адекватен задачам лесоустройства и выполняет функции контроля и управления лесными ресурсами. Лес является одной из сложных наземных экосистем, обладающих ландшафтно-географической изменчивостью, динамическим состоянием и длительным периодом жизни древостоя. По этой причине эффективность лесного мониторинга зависит от комплексности исследования, наблюдения за различными элементами окружающей среды, зонально-типологического подхода, одновременного слежения на различных уровнях (глобальном, региональном и локальном). В рамках мониторинга лесов должны решаться следующие главные задачи: 1) изучение и картографирование лесных земель (обновление кадастра лесных ресурсов); 2) охрана лесов от пожаров; 3) оценка санитарно-лесопатологического состояния лесных экосистем; 4) контроль за лесопользованием и другими видами хозяйственной деятельности; 5) всесторонний учет различных изменений в лесном фонде, обусловленных естественными и антропогенными факторами. Функции лесного мониторинга дифференцированы исходя из его уровня. Так, на локальном уровне происходит: 1) сбор и обработка данных ресурсной и социальной характеристик лесов; 2) оценка качества лесохозяйственных мероприятий, ресурсно-экологическая и кадастровые оценки; 3) учет текущих изменений, актуализация учетных данных, прогноз состояния экосистемы. Основным источником данных для локального мониторонга служит сеть постоянных маршрутных ходов и пробных площадей, закладываемых на длительный срок, где регулярно, по единой методике проводится сбор необходимых данных. Эти данные пополняются данными гидрометеослужбы, а также данными, полученными в результате проведения учета лесного фонда и лесопатологических обследований. Функции регионального мониторинга заключаются в следующем: 1) интеграция данных локального мониторинга, информационное обеспечение специальных видов мониторинга; 2) обобщенная оценка состояния лесов, оценка оптимальности ведения лесного хозяйства, а также оценка оптимальности природной инфраструктуры и выделение экологического каркаса территории; 3) анализ динамики лесного фонда и состояния лесов, учет текущих изменений, выработка, моделирование и прогноз динамики лесного фонда региона. Мониторинг лесного фонда можно разбить на два вида: фоновый и специализированный. Фоновый мониторинг проводится в (условно) неповрежденных древостоях и осуществляется лесоустройством. Специализированный мониторинг подразделяется на: 1) мониторинг лесных пожаров; 2) мониторинг санитарно-лесопатологический; 3) мониторинг лесохозяйственной деятельности и др [7]. К наиболее известному способу оперативного получения информации об изменениях в крупных лесных массивах относится широкое использование материалов аэрокосмических съемок и автоматизированных методов обработки и анализа поступающих данных. Сбор данных в рамках системы аэрокосмического мониторинга лесов (АКМЛ) проводится на различных уровнях. Первая, (обзорная) ступень наблюдений, - дистанционное зондирование с автоматических и пилотируемых космических летательных аппаратов (КЛА), ĸоторое должно обеспечивать регулярный, не реже раза в год, а в отдельных случаях (к примеру, для обнаружения лесных пожаров) даже 2-3 раза в сутки - контроль над всей территорией лесофонда, который предполагает распознавание всех необходимых природных и антропогенных объектов, интерпретацию их свойств и комплексную оценку возможных экологических нарушений [2]. Вторая ступень мониторинга лесов - авиационная (аэросъемки и аэровизуальные наблюдения), третья - наземные обследования. Указанные мероприятия проводятся только для сбора данных, отсутствующих в материалах дистанционного зондирования с КЛА. Задача ставится таким образом, чтобы аэрокосмические измерения обеспечивали получение основного объёма информации, а наземные обследования осуществлялись лишь при нехватке или низкой разрешающей способности данных дистанционного зондирования. Иными словами, в подобной ситуации фактически применяется оптимизационная модель: минимум затрат труда и финансовых средств – максимум крайне важной информации [8]. Задачи изучения лесного фонда и обновления накопленных данных успешно решаются средствами аэрокосмического мониторинга на базе широкого использования материалов дистанционного зондирования. По мнению специалистов, дистанционное зондирование целесообразно использовать, прежде всего, для решения лесопожарных задач: 1) наблюдения за сходом снежного покрова, фенологическим состоянием лесов, общей метеорологической обстановкой, влажностью горючих материалов и нарастанием степени пожарной опасности лесных территорий; 2) обнаружение и оценка параметров лесных пожаров при любом состоянии атмосферы; 3) прогнозирование распространения огня по элементам ландшафта и слежение за динамикой лесных пожаров [7]. Спутниковые методы наблюдения применяются для оперативной оценки общей метеорологической, санитарно-лесопатологической и пожарной обстановки, обнаружения лесных пожаров и слежения за их динамикой. Самолетное зондирование осуществляется в целях выявления очагов загорания и детальной оценки пожарной опасности. На базе материалов дистанционного зондирования составляются оперативные и долгосрочные прогнозы, производится расчет необходимых материально-технических ресурсов для предупреждения и ликвидации пожаров. Соответствующие данные направляются затем лесохозяйственным органам для использования в практической деятельности [2]. В последние годы санитарно-лесопатологическое состояние многих лесных экосистем стремительно ухудшается. Ущерб, наносимый лесам насекомыми-вредителями, сопоставим с потерями от лесных пожаров. Большое неблагоприятное влияние на лесные насаждения оказывают также ветровалы, буреломы, усиливающееся загрязнение атмосферы (кислотные дожди). По этой причине к числу важнейших задач аэрокосмического мониторинга лесов относятся оперативный учет и прогнозирование массового размножения насекомых-вредителей, оценка степени повреждения лесной растительности в результате выброса загрязняющих веществ в воздушный бассейн, выявление других негативных процессов, слежение за локализацией и ликвидацией потенциально опасных естественных и антропогенных воздействий на лесные ландшафты [8]. Для эффективного функционирования системы мониторинга лесов создаются банки данных различных уровней: 1) детальные (повыдельные), содержащие информацию по каждому таксационному выделу, которая собирается при инвентаризации лесных насаждений, в т.ч. картографические материалы в масштабе лесоустроительных планшетов (в большинстве районов России - 1:10000 - 1:25000, в северно-восточной части страны - 1:50000 - 1:100000); 2) локальные, содержащие генерализованную информацию для карт масштаба 1:200000 - 1:500000 (в картографии под термином «генерализация» принято понимать отбор главного, существенного и его целенаправленное обобщение, предполагающее отображение объектов на карте соответственно ее значению, тематике и масштабу в пределах нескольких относительно крупных выделов - лесных кварталов, урочищ и т.д.); 3) региональные, содержащие генерализованную информацию для карт масштаба 1:2500000-1:5000000 [7]. Специальная ГИС предоставляет возможность посредством анализа материалов аэрокосмических съемок выявлять и фиксировать в базе данных различные изменения, происходящие в лесном фонде в результате антропогенных воздействий и экологических нарушений, пожаров, повреждения лесов насекомыми-вредителями, болезнями, ветровалами и т.п. Для решения указанной задачи предусмотрен ввод в базу данных всей картографической информации в единой системе координат, привязанной к топографической основе. Это позволяет переносить в автоматизированном режиме на топографические карты границы лесного фонда, лесохозяйственных предприятий, лесничеств, кварталов, таксационных выделов, а соответствующие цифровые данные включать в единую общегосударственную ГИС, содержащую информацию о всех лесо- и землепользователях, о геологическом строении территории, рельефе, дорожной и водной сети и т.д [8]. |