Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
На правах рукописи
Акайкин Даниил Алексеевич
ОПЕРАТИВНОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ПОВРЕЖДЕННЫХ НАСАЖДЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И ГИС (на примере Сосновского участкового лесничества, Приозерского лесничества, Ленинградской области)
Специальность 06.03.02 - УЛесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксацияФ
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
Санкт- Петербург - 2012
Работа выполнена на кафедре лесной таксации, лесоустройства и ГИС Санкт - Петербургского государственного лесотехнического университета имени С. М. Кирова
Научный консультант: Алексеев Александр Сергеевич, доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой лесной таксации лесоустройства и ГИС Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета им. С.М. Кирова
Официальные оппоненты: Ковязин Василий Федорович, доктор биологических наук, профессор кафедры лесоводства СанктПетербургского государственного лесотехнического университета им. С.М. Кирова Романюк Борис Дмитриевич, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией лесоустройства ФБУ Санкт-Петербургский научноисследовательский институт лесного хозяйства
Ведущая организация: ЗАО Северо-Западный проектноизыскательский институт лесного хозяйства СЕВЗАПЛЕСХОЗПРОЕКТ
Защита состоится л30 мая 2012 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.220.02 при Санкт - Петербургском государственном лесотехническом университете им. С. М. Кирова по адресу: 194021, г. СанктПетербург, Институтский переулок, дом 5, Главное здание, Зал заседаний Ученого Совета.
С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Санкт - Петербургского государственного лесотехнического университета им. С. М.
Кирова.
Автореферат разослан л апреля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор с.-х. наук, профессор Маркова И. А.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
Актуальность темы. Чрезвычайные ситуации различного происхождения оказывают губительное воздействие на лесные экосистемы, определение последствий которого является сложным и трудоемким процессом. Ветровалы и буреломы являются частыми последствиями прошедшего урагана - одного из частных случаев чрезвычайной ситуации природного характера.
Наземные способы и средства определения границ, используемые при отводе поврежденных лесных насаждений для определения количественных и качественных характеристик повреждений являются малоэффективными.
Выходом из данной ситуации может служить аэрофотосъемка с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), позволяющих оперативно и со сравнительно низкой себестоимостью произвести качественные съемку высокого разрешения, с применением приборов геопозиционирования, с последующим созданием фотоплана и его обработкой в геоинформационной системе (ГИС) для планирования мероприятий по ликвидации последствий негативного воздействия.
Анализ характеристик поврежденных насаждений может указать на наиболее уязвимые насаждения, что способствует совершенствованию методов организации и ведения лесного хозяйства, лесоводственных приемов ухода за лесом и способов рубок.
Целью диссертационного исследования является разработка системы оперативного обследования поврежденных насаждений с применением съемки БПЛА и геоинформационных систем (ГИС) на примере прошедшего в 2010 году урагана на территории Сосновского участкового лесничества Приозерского лесничества Ленинградской области.
В процессе исследований решались следующие задачи:
1.Изучить ретроспективу, современное состояние и перспективы применения БПЛА и ГИС в лесном хозяйстве;
2.Разработать методику оценки характеристик лесных ресурсов поврежденных насаждений с применением дистанционных методов БПЛА и ГИС;
3.Создать и обработать атрибутивную базу данных и электронную карту насаждений, поврежденных в результате урагана и проанализировать полученный результат;
4.Изучить и проанализировать характеристики (возрастная структура, преобладающая порода, площадь, запас и т.д.) поврежденных насаждений;
5.Дать практические рекомендации для оперативного планирования комплекса мероприятий по ликвидации последствий негативного явления в соответствии с действующим законодательством на основе полученных материалов.
Объектом исследования являются лесные участки Сосновского участкового лесничества Приозерского лесничества Ленинградской области, поврежденные в результате урагана 2010 года, фотоплан участкового лесничества, полученный с применением БПЛА и ГИС, данные с данными обследования ветровала 1981 года в Тихвинском мехлесхозе, 1981и 1982 годов Бокситогорском эксспецхозе Ленинградской области.
Предметом исследования является эффективность и перспективы применения беспилотных летательных аппаратов и ГИС для оперативного обследования поврежденных насаждений.
Достоверность результатов исследования подтверждается высокой степенью совпадения материалов съемки с данными лесоустройства (ГИС базой данных) и результатами практического применения разработанных рекомендаций на реальной модели сформированных баз картографических и атрибутивных данных на примере реального негативного явления.
Положения, выносимые на защиту:
1. Рекомендации по использованию методики оперативного обследования поврежденных насаждений с применением БПЛА и ГИС;
2. Анализ характеристик поврежденных насаждений в результате урагана 2010 года, а также его сравнение с данными обследования ветровала 1981 года в Тихвинском мехлесхозе, 1981и 1982 годов Бокситогорском эксспецхозе Ленинградской области;
3. Рекомендации по практическому использованию результатов оперативного обследования поврежденных насаждений для планирования комплекса мероприятий для ликвидации последствий урагана;
4. Предложения по применению методики оперативного обследования для иных негативных явлений.
Научная новизна результатов исследования. Впервые проведено обследование насаждений поврежденных ураганом 2010 года на территории Ленинградской области с применением БПЛА, созданы базы данных поврежденных лесных насаждений.
Проведен детальный анализ насаждений, поврежденных в результате урагана 2010 года на территории Ленинградской области.
Новым элементом лесоучетных работ является разработанная система оперативного планирования комплекса мероприятий по ликвидации последствий чрезвычайной ситуации с применением БПЛА и ГИС.
ичный вклад. Автор принимал участие в выполнении всех основных работ по сбору и анализу материалов исследования. Им разработана программа исследований, осуществлен выбор методов исследования, собран материал исследования.
Камеральные работы выполнялись автором в 2010 и 2011 годах, были созданы базы данных (атрибутивная и графическая) поврежденных насаждений. На их основе проведен тщательный и всесторонний анализ полученных данных.
В результате исследований автором была разработана система оперативного планирования комплекса мероприятий по ликвидации последствий чрезвычайной ситуации на примере урагана.
Практическое значение результатов. Разработана методика оперативного обследования насаждений поврежденных в результате негативного явления, что достигается за счет использования дистанционных методов (БПЛА) и программного обеспечения (ГИС, Excel) и значительно упрощает работу по обследованию поврежденных насаждений, планированию необходимых мероприятий с существенной экономией средств вследствие применения имеющихся в лесничествах программных продуктов.
Применение разработанной системы обеспечивает получение разнообразной информации о поврежденных лесных насаждениях, необходимой для принятия решений по ликвидации последствий чрезвычайной ситуации.
Возможным применением данной системы (с корректировкой для каждого конкретного случая) является определение воздействий природного, антропогенного и техногенного характера (загрязнение веществами, пожары, вспышки вредителей) на лесные насаждения.
Апробация результатов диссертационного исследования. Результаты исследования изложены в 2 научных статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях и 3 публикации общего списка, в том числе 1 на английском языке. Основные положения диссертации были доложены на следующих конференциях:
-Пятая международная научно-практическая Интернет конференция Леса России в XXI, октябрь 2010 г., г. Санкт-Петербург;
-Научно-практическая конференция молодых ученых Современные перспективы рационального лесопользования в условиях рынка, 10-11 ноября 2010 г., г. Санкт-Петербург;
-Международная конференция Экосистемное моделирование многоцелевого лесопользования на примере бореальных лесов Евразии, 9-11 ноября 2011 г., г. Санкт-Петербург.
Диссертационная работа состоит из 5 глав и заключения. В библиографический список включены работы 173 авторов, 43 из которых опубликованы на иностранных языках. Работа изложена на 133 страницах. Таблиц 23, рисунков 53.
1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ.
Оперативная ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций природного характера является необходимым условием минимизации негативных явлений. Скорость ликвидации главным образом зависит от оперативности разработки и эффективности запланированного в соответствии с действующим законодательством комплекса мероприятий, направленного на уменьшение или устранение вызванных социальных, экономических и экологических последствий.
Для России, как и для всего мира в целом, характерен рост количества катастроф. По данным МЧС России в период с 1990 по 1999 годы было зарегистрировано 2877 крупных природных катастроф. Среднегодовое количество катастроф в этот период составило 288 в год, что выше показателя предыдущего десятилетия в 2 раза (110-130 катастроф). Специалисты связывают это с экстремальным подъемом среднегодовой температуры воздуха в эти годы [Осипов В.И., 2001].
есные насаждения подвергаются разного рода воздействиям, в результате которых происходит их повреждение или гибель. Разделяют следующие виды данных воздействий: повреждение вредными насекомыми, дикими животными, болезнями леса, воздействие неблагоприятных погодных условий, лесные пожары, антропогенные факторы (в том числе промышленные выбросы).
Существуют два основных способа обследования насаждений поврежденных в результате негативных явлений: наземный и с применением дистанционных методов.
При обследовании поврежденных насаждений и определении их границ наземным способом используется тот же подход, что и при отводе лесосек.
Данный способ для определения последствий урагана не является предпочтительным из-за большой трудоемкости и малой эффективности выполняемых работ: трудной проходимости границ ветровальных насаждений, их неяркой выраженности, больших затрат времени на проведение полевых и камеральных работ, также недостаточного полного обнаружения объемов и качества повреждений насаждений в глубине лесного массива и как результат - плохое представление общей картины негативных последствий.
Решением изложенных выше проблем является использование дистанционных методов и геоинформационных систем (ГИС) для оперативного обследования поврежденных насаждений и создания комплекса мероприятий для ликвидации последствий негативного явления.
Дистанционные методы - это методы изучения Земли и других космических тел с воздушных или космических летательных аппаратов. В состав дистанционных методов входят аэрокосмическая съемка (самолеты, вертолеты, космические летательные аппараты), дешифрование снимков, а также визуальные наблюдения (осмотр территории наблюдателем с борта летательного аппарата).
Одним из современных направлений применения дистанционных методов в различных отраслях экономики нашей страны является использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). В этом случае используется комплекс, состоящий из воздушного и наземного модулей. Воздушный модуль представляет собой БПЛА, управляемый автопилотом, оснащенный GPS-приемником и цифровой камерой.
Наземный модуль включает в себя мобильный компьютер с программным обеспечением планирования полетов и управления планером, радиомодем для связи между компьютером и планером и аппаратура радиоуправления для ручной посадки БПЛА.
Для осуществления съемки с применением БПЛА используются цифровые фотокамеры и иное навесное оборудование в зависимости от цели исследования.
ГИС позволяет работниками лесного хозяйства вносить текущие изменения в картографические материалы и информационную базу, автоматизируя рутинные учетные работы. Применяя ГИС, специалист может не только оперативно изготавливать любые тематические лесные карты по материалам лесоустройства, но и получать разнообразную статистическую информацию, для планирования лесохозяйственных мероприятий и принятия других решений.
2. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ На территории Ленинградской области, соседних областей и республики Финляндия в ночь с 29 на 30 июля 2010 года прошел ураган. Объектом исследований являются насаждения Сосновского участкового лесничества Приозерского лесничества Ленинградской области.
Рис.1 Карта-схема Ленинградской области, с нанесенными участками погибших и поврежденных лесных насаждений в результате урагана 2010 года [Центр защиты леса Ленинградской области] По данным метеостанций и анализ характера разрушений указывает на то, что максимальная скорость ветра в местах прохождения шквала по шкале Бофорта достигала 28,5-32,6 м/с, местами 33 м/с и выше. Подобное природное явление классифицируется по шкале Бофорта как Жестокий шторм, местами достигающий силы Урагана.
В результате урагана погибло 17 человек, 289 населенных пунктов оказались обесточенными. Была остановлена работа 22 тяговых подстанций, станций, 56 перегонов. Остановилось движение 38 пассажирских и 77 грузовых поездов По данным Комитета по природным ресурсам Ленинградской области на 10.11.2011 года ураганным ветром повреждено ориентировочно 46,3 тыс.
га с общим объемом погибших и поврежденных лесных насаждений 7,3 млн.
м3.
В связи с масштабом бедствия была организована консолидация сил и средств, необходимых для проведения основных работ по ликвидации последствий урагана. Так по состоянию на 10.11.2011 года, на разборе ветровалов работали 1318 человек, 228 бригады, 268 тракторов, 54 лесозаготовительных комплексов.
Методика организации и проведения обследования поврежденных насаждений представлена в виде блок-схемы.
Рис. 2 Методика проведения обследования поврежденных насаждений Определение границ поврежденной территории и первичная оценка масштабов ущерба производится по средствам визуальной оценки повреждений. Как правило, это облет пострадавших территорий на вертолете или обследование поврежденных территорий, расположенных вблизи дорог. Также могут быть использованы пожарные и иные вышки, оборудованные камерами видеонаблюдения.По результатам первичной оценки принимается решение о целесообразности использования системы оперативного обследования ветровальных насаждений с применением дистанционных методов (БПЛА) и ГИС.
Аэрофотосъемка поврежденных насаждений с помощью БПЛА начинается с подготовительного этапа, на котором определяется территория съемки и взлетно-посадочная площадка. Далее в специальном программном обеспечении задаются объект съемки, указываются точки взлета и посадки, а также параметры съемки.После запуска БПЛА летит по запланированному маршруту согласно командам автопилота, ориентируясь по GPS и производя в автоматическом режиме съемку. Выполнив маршрут полета, планер автоматически приземляется в точку взлета.
В результате съемки получают снимки высокого разрешения с полным набором цифровых данных (высота, географические координаты и др.). Далее в камеральных условиях производится обработка снимков с использованием программного обеспечения с целью создания фотоплана - группы аэрофотоснимков, приведенных к одному масштабу, исправленных на углы наклона (трансформированных) и смонтированных на общей основе.
Работа фотограмметрических систем может производится в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режиме. Результатом вычислений является создание фотоплана территорий поврежденных в результате чрезвычайной ситуации в формате доступном для последующего использования в ГИС.
Рис.3. Обработка фотоплана в ГИС Перед началом обработки фотоплана в ГИС и составлением баз данных полученный фотоплан анализируется на предмет расположения поврежденных участков, определяются приоритетные участки по ликвидации последствий неблагоприятных явлений.
Полученное растровое изображение загружается на отдельный графический слой геоинформационной системы и для него выполняется преобразование Хельмерта. Для каждого лесного квартала положение растра изменяется, для максимально точного совмещения с квартальной сетью и определения границ поврежденных насаждений.
Таксационная характеристика и контуры поврежденных насаждений определялись путем комплексного анализа результатов дешифрирования созданного цифрового фотоплана и материалов лесоустройства, представленных в виде ГИС. Для каждой конкретной чрезвычайной ситуации используется свой набор дешифровочных признаков.
Рис.4. Создание атрибутивной и графической баз данных На основе полученных данных формируются атрибутивная и графическая базы данных поврежденных насаждений. Атрибутивная база данных создается в программе Excel 2003. В ней на повыдельном уровне описываются характеристики поврежденных насаждений: площадь поврежденных участков, степень повреждения насаждений и таксационная характеристика, проектируемое хозяйственное мероприятие, планируемый выбираемый объем древесины.
Графическая база данных представляет собой графический слой в ГИС с нанесенными контурами поврежденных насаждений на материалах лесоустройства.
Полученные материалы помогают оценить размер ущерба и определить объем необходимых сил и средств. В дальнейшем полученная информация используется для планирования мероприятий по использованию лесов, санитарно-оздоровительных, лесовосстановительных, противопожарных и иных мероприятий, направленных на скорейшую ликвидацию последствий негативного явления, а также для составления необходимой документации в соответствии с действующим законодательством.
Аэрофотосъемка территории Сосновского участкового лесничества производилась ФГУП Аэрогеодезия 25 августа 2010 года с применением БПЛА, разработанного ЗАО Институт Телекоммуникаций на цифровую камеру Panasonic DMC-FX150. Продольное перекрытие между аэрофотоснимками составило 60%, поперечное 20%. Съемку планировалось выполнить в масштабе 1:5 000, но в связи с изменением высоты полета летательного аппарата часть снимков имеет иной масштаб.
На основе этой съемки был создан фотоплан поврежденных насаждений, который использовался в ГИС, совмещающей в себе картографическую и таксационную базы данных, основываясь на работе WinPLP (система обработки информации) и WinGIS (графический редактор). Данная ГИС широко распространена в Северо-западном регионе РФ, используется филиалом ФГУП Рослесинфорг Севзаплеспроект и установлена во всех лесничествах Ленинградской области.
3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОГИБШИХ И ПОВРЕЖДЕННЫХ НАСАЖДЕНИЙ В РЕЗУЛЬТАТЕ УРАГАНА 2010 ГОДА НА ТЕРРИТОРИИ СОСНОВСКОГО УЧАСТКОВОГО ЛЕСНИЧЕСТВА ПО ДАННЫМ ОБСЛЕДОВАНИЯ На основании данных, полученных по материалам обследования погибших и поврежденных насаждений в результате урагана 2010 года с применением БПЛА и ГИС, было установлено расположение и характеристика поврежденных насаждений на территории Сосновского участкового лесничества Приозерского лесничества Ленинградской области.
По результатам обследования насаждений, затронутых ураганом, выявлено 72 участка поврежденных насаждений. Общая площадь поврежденных насаждений на обследованной территории составила 2179,2 га (15% от общей площади Сосновского участкового лесничества). По данным обследования, минимальная площадь участка ветровала составила 0,6 га, максимальная - 80,8 га в одном лесотаксационном квартале. Средняя площадь поврежденного участка составила порядка 30 га.
В целом по Сосновскому участковому лесничеству мероприятия по ликвидации последствий урагана должны быть проведены на площади 2179,2 га с уборкой 442,8 тыс. м3 учтенной древесины. Кроме того на площади 67,6 га сохранившиеся запасы древесины в объеме 10,8 тыс. м3 подлежат тщательному лесопатологическому обследованию при назначении выборочносанитарных рубок.
Анализируя характеристики погибших и поврежденных насаждений в результате урагана 2010 года на территории Сосновского участкового лесничества по данным оперативного обследования можно сделать вывод о том, что фронт удара стихии шириной 6 км в направлении с юго-востока на северо-запад под углом 35 - 400 (СЗ 35 - 400).
Рис.4 Пространственное расположение погибших и поврежденных насаждений в результате урагана 2010 года В процессе оперативного обследования поврежденных насаждений были выявлены в основном насаждения с высокой степенью повреждения, где разумно проведение сплошных санитарных рубок. Определение насаждений с низкой степенью повреждения (до 30% включительно) было затруднено изза сложности определения поваленных стволов под пологом леса.
На основе сопоставления распределения по преобладающим породам, площади поврежденных насаждений и в целом кварталов с поврежденными насаждениями можно сделать вывод о соответствии распределений. Это связано с тем, что фронт (коридор) урагана прошелся по части участкового лесничества с силой, повреждающей не только уязвимые породы (ель), но и породы более устойчивые к сильным ветрам (сосна и береза).
Распределение площади поврежденных насаждений, кварталов поврежденных ураганом и Сосновского участкового лесничества по преобладающим породам и классам возраста указывает на отсутствие четкой зависимости повреждений лесных насаждений от урагана от класса возраста.
Можно сказать об увеличении доли поврежденных высокопродуктивных лесных насаждений относительно распределения в целом по кварталам, поврежденным ветровалом (8%). Однако данное распределение варьирует в зависимости от преобладающей породы и класса бонитета.
Таблица 1. Возрастная структура ветровалов в зависимости от преобладающей породы, площади и запаса поврежденных насаждений.
Преобладающая порода Итого Класс Сосна Ель Береза возраста Площадь, Запас, Площадь, Запас, Площадь, Запас, Площадь, Запас, га тыс. м3 га тыс. м3 га тыс. м3 га тыс. м1 4.3 0.09 3.7 0.08 1.3 0.01 9.3 0.2 50.1 4.9 1.4 0.11 0.8 0.06 52.3 5.3 65.8 8.6 3.6 0.4 12.3 1.2 81.7 10.4 323.6 64.7 36.8 8.4 16.6 1.6 377 74.5 714.6 164 526 142.7 43.3 6 1283.9 312.6 208 48.3 89.6 22.7 30.9 4.3 328.5 75.7 39.5 6.6 2.2 0.5 4.8 0.5 46.5 7.Итого 1405.9 297.19 663.3 174.89 110 13.67 2179.2 485.Распределение площади ветровальных насаждений и в целом насаждений кварталов поврежденных ураганом не выявило явной закономерности, данное распределение варьирует в зависимости от преобладающей породы и полноты. Увеличение доли поврежденных среднеполнотных лесных насаждений относительно распределения в целом по кварталам, поврежденных ветровалом составило всего 2%.
В заключении можно сделать вывод о том, что не было выявлено четких доказательств уязвимости для ураганных ветров именно насаждений старовозрастных, высокопродуктивных, среднеполнотных и высокополнотных.
Это связано с преобладанием данных насаждений на территории кварталов подвергшихся урагану, а также с огромной силой ураганного ветра, который повреждал не только уязвимые, но и более устойчивые к ураганному ветру породы.
4.СРАВНЕНИЕ И АНАЛИЗ ДАННЫХ О ПОГИБШИХ И ПОВРЕЖДЕНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЯХ В РЕЗУЛЬТАТЕ УРАГАНОВ НА ТЕРРИТОРИИ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ Для определения закономерностей повреждения ураганных ветром тех или иных древесных пород, насаждений различного возраста, продуктивности сравнивались и анализировались данные распределения площадей погибших и поврежденных лесных насаждений, пострадавших в результате различных ураганов на территории Ленинградской области Данные оперативного обследования сравнивались с данными обследования ветровала 1981 года в Тихвинском мехлесхозе, 1981и 1982 годов Бокситогорском эксспецхозе Ленинградской области, выполненных СевероЗападным лесоустроительным предприятием всесоюзного объединения Леспроект государственного комитета СССР по лесному хозяйству (в настоящее время филиал ФГУП Рослесинфорг Севзаплеспроект).
Согласно отчету Северо-Западного лесоустроительного предприятия шквал ветра охватил полосу шириной около 25 км и длиной до 100 км. По данным Северо-Западного территориального управления по гидрометеорологии и контролю природной среды, в Тихвине отмечалась сильная гроза при порывах ветра до 28м/с. По данным дешифрирования аэрофоснимков, массовый повал деревьев происходил в направлении с юго-востока на северо-запад под углом 35-400 (СЗ: 35-400). Данные о силе и направлении ураганного ветра идентичны характеристикам урагана 2010 года.
Все работы также проводились в камеральных условиях на основе дешифрирования аэрофотоснимков и использования материалов лесоустройства 1978 года и выполнены в период с 7 декабря 1981 года по 25 февраля 19года.
Анализ распределения площадей поврежденных насаждений в результате ураганов 1981 и 2010 годов по преобладающим породам, классам возраста, бонитетам, полнотам и типам леса позволяет сделать следующие обобщения:
1. Четкая зависимость повреждения насаждений ураганным ветром от преобладающей породы не выявлена. Вероятно, ветровой поток был такой силы, что и уязвимые и более стойкие к ураганному ветру породы были повреждены в равной степени;
Рис.5 Распределение площадей поврежденных насаждений в результате ураганов 1981 и 2010 годов по преобладающим породам, % 2. Для каждой породы выявлена закономерность увеличения площадей поврежденных насаждений с увеличением степени их повреждения;
3. Наиболее подвержены воздействию ураганного ветра оказались насаждения V и выше классов возраста, независимо от породы. Спелые и перестойные еловые насаждения несколько в меньшей степени ветроустойчивые;
4. Большему воздействию ветровала подверглись наиболее высокопродуктивные и высокопроизводительные насаждения;
5. Среднеполнотные и высокополнотные лесные насаждения более уязвимы от ураганных ветров. На всех объектах основной удар пришелся на насаждения с полнотами 0,6, 0,7, 0,8, изменяясь на каждом объекте в зависимости от породы;
6. На всех объектах основная доля поврежденных насаждений пришлась на насаждения с зеленомошными типами леса.
5.ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПЕРАТИВНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ УРАГАНА С ПРИМЕНЕНИЕМ МАТЕРИАЛОВ ОПЕРАТИВНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ПОВРЕЖДЕННЫХ НАСАЖДЕНИЙ На основании данных оперативного обследования разработана система оперативного планирования комплекса мероприятий по ликвидации последствий негативного явления.
Рис.5 Обобщенная схема работы системы оперативного планирования комплекса мероприятий по ликвидации последствий урагана Система состоит из трех частей - сбор информации о поврежденных насаждениях, непосредственно планирование комплекса необходимых мероприятий и их документального оформления на осуществление работ в соответствии с действующим законодательством.
Санитарно-оздоровительные мероприятия На основе графической и атрибутивной баз данных, а также с учетом приоритета разбора поврежденных участков производится планирование санитарно-оздоровительных мероприятий (СОМ) и заполнение документации для их проведения в соответствии с действующим законодательством (лист сигнализации, акт лесопатологического обследования, сводная ведомость поврежденных, расстроенных и погибших лесных участков, абрис с указанием границ поврежденных насаждений).
По материалам оперативного обследования поврежденных насаждений в зависимости от степени повреждения устанавливаются предварительные виды СОМ для каждого из поврежденных участков, это могут быть сплошные санитарные рубки, выборочные санитарные рубки или уборка захламленности.
Должен быть организован постоянный лесопатологический мониторинг в лесах в зоне поврежденных насаждений в связи с возможным увеличение площади ветровальных насаждений за счет ослабленных деревьев в стене леса, а также высокой угрозы распространения энтомо-фитовредителей леса.
Использование лесов а пострадавших от урагана лесных участках необходимо в кратчайшие сроки начать работы по ликвидации последствий урагана. Для этого данные арендаторы лесных участков с целью заготовки древесины приостанавливают работы по текущей лесной декларации и вносят изменения в проект освоения лесов и лесную декларацию этого года в соответствии с утвержденными планами-корректировками проведения санитарно-оздоровительных мероприятий.
Для проведения работ на неарендованной территории органам исполнительной власти субъектов Российской Федерации, осуществляющим переданные полномочия в области лесных правоотношений необходимо подготовить и заключить государственные контракты на ликвидацию последствий урагана.
есовосстановление При подготовке материалов СОМ устанавливаются предварительные способы и объемы мероприятий по лесовосстановлению на основе таксационной характеристики лесных насаждений.
Предположительно основную долю будет составлять комбинированное лесовосстановление. Объединяя в себе несколько выделов с различной характеристикой, делянки сплошных санитарных рубок будут нуждаться в применении различных способов лесовосстановления на различных участках одной лесосеки.
Противопожарные мероприятия Для обеспечения пожарной безопасности и контроля над ходом разбора ветровалов в зависимости от масштабов повреждений по патрулированию территории поврежденных насаждений представителями арендатора, работниками лесничества, а при необходимости привлечения сотрудниками МВД.
Оперативным штабом проектируются маршруты патрулирования и формируются патрульные бригады, в которые должны входить представители вышеперечисленных организаций.
При необходимости допуск населения в районе с погибшими и поврежденными насаждениями может быть ограничен в связи с высокой пожарной опасностью, проведением работ по разработке поврежденных насаждений или иных причин.
В близлежащих населенных пунктах и садоводствах должна быть усилена противопожарная агитация: проведены встречи с местным населением, увеличено количество агитационных аншлагов и витрин на противопожарную тематику.
На границе поврежденных насаждений, примыкающих к дорогам общего пользования и населенным пунктам, должны быть созданы минерализованные полосы, а при необходимости и противопожарные разрывы. Минерализованные полосы также создаются вокруг лесных культур, созданных в местах проведения сплошных санитарных рубок.
Сопутствующие работы В процессе осуществления основных работ ликвидации последствий негативных явлений (оперативное обследование поврежденных насаждений, подготовка необходимой документации, ликвидация последствий), оперативный штаб проводит также и сопутствующие работы на поврежденных территориях.
Так во время подготовки фотоплана, баз данных и документации осуществляется координация сил и средств для помощи в расчистке объектов первоочередной необходимости. К объектам первоочередной необходимости относятся: трассы ЛЭП, газопроводов, автомобильные дороги общего пользования, железные дороги, а также проселочные дороги, связывающие населенные пункты. Также в этот период оцениваются и консолидируются силы и средства для основных работ по разбору ветровала.
При проведении основных работ проводится работа со средствами массовой информации по освещению хода разбора завалов и противопожарной агитации. Проводятся встречи с администрациями поселений и местным населением по информированию о проводящихся мероприятиях по ликвидации последствий урагана и решению возникающих вопросов и жалоб.
Для контроля над оборотом древесины на территориях поврежденных ураганом, а также для пресечения незаконной заготовки древесины организуются контрольные посты на пересечении основных дорог, а также производится патрулирование территории совместно с сотрудниками МВД.
Система оперативного планирования комплекса мероприятий по ликвидации последствий урагана разработана в соответствии с действующим законодательством и направлена на ускорение процессов планирования данных мероприятий, решая при этом следующие задачи:
1. Увеличение скорости достигается за счет использования дистанционных методов (БПЛА) и ГИС, что значительно упрощает работу по обследованию поврежденных насаждений и планированию необходимых мероприятий;
2. Беспилотные летательные аппараты позволяют получить быстро и необходимого качества материалы для оперативного обследования поврежденных насаждений, с лучшим соотношением цены и качества;
3. Работа системы основана на применении разнообразного программного обеспечения, при этом сделан упор на уже имеющиеся в наличии в лесничествах программные продукты;
4. Результатом работы системы является получение разнообразной информации о поврежденных лесных насаждениях, необходимой для принятия решений при ликвидации последствий чрезвычайной ситуации;
5. Скорость работы системы зависит от многих факторов: квалификации специалистов, погодных условий, длительности получения первичных данных графической и атрибутивной баз, согласования документации СОМ и изменений и дополнений в проект освоения и лесную декларацию;
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Анализ распределения площадей поврежденных насаждений в результате ураганов в Тихвинском мехлесхозе и Бокситогорском эксспецхозе в 1981 году и в Сосновском участковом лесничестве в 2010 году позволяет сделать следующие обобщения:
1. Четкая зависимость повреждения насаждений ураганным ветром от преобладающей породы не найдена. Вероятно, ветровой поток был такой силы, что и уязвимые и более стойкие к ураганному ветру породы были повреждены в равной степени;
2. Для каждой породы выявлена закономерность увеличения площадей поврежденных насаждений с увеличением степени их повреждения;
3. Наиболее подверженными воздействию ураганного ветра оказались насаждения V и выше классов возраста, высокопродуктивные и высокопроизводительные насаждения, лучших условий местопроизрастания, среднеполнотные и высокополнотные;
4. Перспективным исследованием является определение закономерностей повреждений ураганом лесных насаждений в зависимости от силы ветра для конкретных насаждений.
В качестве заключения можно добавить, что опыт практического применения оперативного обследования поврежденных насаждений с применением БПЛА и ГИС показал эффективность предлагаемой технологии:
1. Увеличение скорости получения информации для планирования достигается за счет использования дистанционных методов (БПЛА) и программного обеспечения (ГИС, Excel), что также значительно упрощает работу по обследованию поврежденных насаждений, планированию необходимых мероприятий, и к тому же существенно экономит средства за счет применения уже имеющихся в наличии в лесничествах программных продуктов и съемки с помощью БПЛА;
2. Оперативное обследование поврежденных насаждений с корректировкой для конкретной чрезвычайной ситуации может применяться для определения воздействий природного, антропогенного и техногенного характера (пожар, вспышки вредителей, загрязнение веществами) на лесные насаждения.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:
1. Акайкин Д.А. Оценка характеристик лесных ресурсов ветровалов с применением дистанционных методов и ГИС // Известия СанктПетербургской лесотехнической академии. Вып. 197ЦСПб.:
СПбГЛТУ, 202. Акайкин Д.А. Оперативное планирование комплекса мероприятий по ликвидации последствий урагана с применением дистанционных методов и ГИС (на примере Сосновского участкового лесничества Приозерского лесничества Ленинградской области) // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Вып. 199Ц СПб.: СПбГЛТУ, 203. Никифоров А.А., Акайкин Д.А. Анализ и сравнение программного обеспечения для планирования аэрофотосъемки беспилотными летательными аппаратами // Материалы пятой международной научнопрактической Интернет конференции Леса России в XXIСПб.:ЛТА.2010.с. 112-14. Никифоров А.А., Акайкин Д.А. Беспилотные летательные аппараты, применяемые в лесном хозяйстве// Сборник материалов между народной научно-практической конференции молодых ученых Современные перспективы рационального лесопользования в условиях рынка СПб.:ЛТА.2010.с. 140-15. Akaikin D.A. Development of operational planning system of forest treatments for liquidation of storm consequences based on remote methods and GIS // ICFFI News. Volume 1, №13. С. 24.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству