ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЛЕСНЫХ КАДАСТРОВ
Топориков П.А., Шутов В.В., Лапшина Т.И. (КГТУ, г. Кострома, РФ)
The possibilities of usage of geographical information systems are considered at development of the wood cadastre.
Одним из современных подходов к управлению лесным потенциалом страны и региона является использование новых информационных технологий – геоинформационных систем. Планирование рационального использования лесных ресурсов и реализация планов требует в настоящее время полной и оперативной информации о постоянно изменяющегося состоянии природного ресурса. Разрешить эту проблему возможно с помощью лесных кадастров разработанных с использованием геоинформационных систем.
Географические информационные системы (ГИС) дают возможность легко интегрировать и использовать имеющиеся источники табличной и картографической информации для повышения качества принимаемых решений в лесном хозяйстве. Большинство сложностей по управлению лесными ресурсами на базовом уровне в действительности являются информационной проблемой. Лесоводство было одной из первых отраслей, применивших ГИС в создании планов, согласовании графиков, принятии важных решений по использованию ресурсов. Например, можно задать лесную делянку и быстро получить сводку об объемах древесины, распределении видов, сопутствующих продуктах, возможных последствиях для природной среды и естественных местообитаний. Несмотря на преимущества использования ГИС в управлении лесными ресурсами массового применения технологии ГИС в отрасли не произошло. На наш взгляд, такая ситуация связана с тем, что использование передового опыта применения ГИС-технологий в отдельных территориальных структурах управления лесным хозяйством невозможно из-за отсутствия их централизованного распространения. Сложности широкого распространения ГИС-технологий в использовании кадастровой оценки связаны также с недостаточной отраслевой адаптацией ГИС.
Целью нашей работы стало обоснование возможности использования ГИС-технологии в ведении лесного хозяйства, а также при разработке лесного кадастра.
В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи:
- определить сущность ГИС-технологий;
- установить связь ГИС-технологий с ведением лесного хозяйства;
- выявить возможности ГИС для деятельности служб лесного хозяйства;
- разработать методику формирования исходных данных для практического использования ГИС-технологий при разработке лесного кадастра;
- сформировать пакет исходной информации;
- дать оценку возможности внедрения ГИС в практическую деятельность;
- разработать рекомендации по использованию ГИС.
За основу взята программа ARCVEIW GIS Ver. 3.1 Компании Neuron Data.
Возможности ГИС ARC/INFO. Программное обеспечение ARC/INFO является мощным набором 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, таких как: разработка долговременной стратегии поставок древесины, пятилетние прогнозы запасов, выбор системы лесозаготовки, расчет строительства дорог с минимальными затратами, проведение визуального ландшафтного анализа с наложением делянок, решение споров относительно границ собственности, установление границ естественных местообитаний, моделирование сценариев распространения лесных пожаров, осуществление тактического планирования по подавлению пожаров и многое другое.
Некоторые из особых свойств ARC/INFO, которые делают это программное обеспечение лидером ГИС в решении задач лесоводческой отрасли, состоят в следующем:
* Мощная и гибкая модель данных
- Интегрированное управление табличными и географическими данными
- Векторная топология (точка, линия и полигон) и растровые модели данных
* Интеграция данных
- Интеграция многих сред (например, растровых и векторных изображений)
- Поддержка стандартных форматов изображений и цифровое отображение
- Взаимосвязь с системами спутниковой привязки (GPS)
- Возможности обмена данными более чем в 30 стандартных форматах
* Автоматическое картирование, составление отчетов и анализ
- Отображение стандартных карт и составление таблиц
- Тематические карты, запросы и виды анализа
* Интеграция баз данных и снабжение стандартами во всей организации
- Прямой доступ к базам данных в среде ГИС
- Поддержка многих стандартных промышленных реляционных баз данных и сетевых функций
- Функции надежной безопасности баз данных
- Возможности управления библиотекой карт
* Комплексный пространственный анализ и возможности запроса
- Перекрытия точка-, линия-, полигон-полигон, связи соседства и близости
- Моделирование по регулярной сетке с применением расширений ARC/INFO
- Анализ линейных сетей. Анализ линейных сетей.
По мере роста потребностей в природных ресурсах, становится настоятельно необходимым, чтобы планы управления природными ресурсами были более понятными, более динамичными, доступными для общественности, и учитывали многие ценности, связанные с лесом, землей и обществом. Программное обеспечение ARC/INFO управляет очень большими географическими базами данных в сплошном безразрывном режиме. Мощная среда данных позволяет интегрировать широкое многообразие прикладных задач, что отвечает современным требованиям планирования лесного хозяйства. С появлением программного обеспечения ArcView, родственного программному продукту ARC/INFO, которое создано для отображения данных и запроса баз данных ARC/INFO, объединенные географические данные стали легкодоступны для всех внутри компании, округа, района, провинции или даже государства.
Планирование стратегического управления. Планирование управления лесами включает составление прогнозов того, как будет выглядеть лес в результате тех или иных способов управления. Возможность данного анализа является решающей практически для всех сторон прогноза управления, особенно в области долгосрочных оценок продукции древесины и естественных местообитаний. Прогнозирование включает применение стратегии управления - обычно в виде модели - к лесным ГИС-кадастрам и проектирование результата действия стратегии на лес и другие связанные земельные объекты в будущем. Это означает, что информационные системы лесного хозяйства должны не только описывать текущее состояние леса, но и уметь работать с динамикой освоения лесов и изменениями обширных ландшафтных областей, как на коротком, так и на длинном отрезке времени.
Программное обеспечение ARC/INFO может играть ключевую роль в решении этой прикладной задачи. ARC/INFO запоминает как географическую, так и численную структуру лесов и, с помощью Макроязыка ARC AML, связывает пространственную базу данных с моделями планирования, предоставляя полный контроль пользователю через графический интерфейс. Поэтому конечный пользователь может без труда просматривать базы данных, устанавливать параметры модели, наблюдать за результатами. ARC/INFO дает эффективную возможность добавлять важные параметры, как временные, так и пространственные, в процессе планирования управления. В рамках кадастра и модели можно наблюдать состояние лесов через 5, 10, 25 или 100 лет.
Дистанционное зондирование и оценка первичных ресурсов лесов. Лесники уже давно оценили потенциальную значимость цифровой информации дистанционного зондирования для обновления лесных кадастров. Тем не менее, чтобы практически использовать этот ценный источник информации, данные спутниковых изображений должны получить географическую привязку, должны быть откорректированы с учетом рельефа и связаны с такой технологической инфраструктурой как ГИС.
Управления по ресурсам могут включать данные дистанционного зондирования, используя средство ERDAS-ARC/INFO Live Link, анализировать их совершенными средствами обработки изображений и статистическими программами, а затем интегрировать их с другими ресурсными картами в ГИС.
Интегрированное управление ресурсами. Интегрированное управление ресурсами использует разнообразные источники данных и процедуры комплексного анализа, обычно в больших временных рамках и для крупных лесных территорий. Основная цель состоит в том, чтобы создать план освоения, приемлемый со всех точек зрения. Основой плана служит исчерпывающий рабочий кадастр лесов и система обновления, включающая организацию записей о росте, урожае и т. п. Другие ресурсные показатели, интегрированные с базой данных, включают параметры воздействия на дикую природу, зоны рекреации, воду, качество местности, биоразнообразие, живописность ландшафта. Программное обеспечение ARC/INFO может интегрировать все эти характеристики для более объективной разработки и проверки альтернативных вариантов освоения.
Элемент LIBRARIAN программного обеспечения ARC/INFO дает бесшовное отображение базы данных, но при этом поддерживает стоящую за этим эффективную структуру, образованную листами карт. Эти функциональные возможности позволяют делать запрос и вычерчивание с пересечением листов карты. Одновременно, может обновлять отдельные листы. Группа функций DATADASE INTEGRATOR программного обеспечения ARC/INFO дает возможность прямого доступа к атрибутивным данным, даже если они хранятся в удалении, и позволяет двухсторонний обмен информацией между лесохозяйственным и другими отделами. Все средства ARC/INFO могут работать с информацией с переменными разрешением и масштабами, что упрощает путь от стратегического к рабочему планированию и включение внешних источников информации о ресурсах.
В настоящее время разрабатывается нормативно-методическая база и многофакторные модели продуктивности лесов Костромской области с целью их кадастровой оценки и создания на этой основе первичных кадастров лесных ресурсов.
Результаты данной работы могут быть использованы в лесном хозяйстве Управлением природных ресурсов министерства природных ресурсов Российской Федерации по Костромской области; в управлении производственным процессом и делопроизводстве отрасли.
Реализуемость результатов работы базируется на научно-практическом сотрудничестве кафедры лесоинженерного дела с управлением природных ресурсов по Костромской области, а также в их заинтересованности в реализации проекта и возможности использования их материально-технической и информационной баз.