Использование современных компьютерных технологий в изучении природно-производственных условий организации и оценки качества проведения лесозаготовительных работ

Лесозаготовительным работам предшествует стадия организации производства , включающая проектирование работы предприятия и объединение людей с целью производства лесоматериалов и осуществления технологий, координирующих свои совместные действия [1]. Одной из составляющих плана организации лесозаготовок являются подготовительные работы – подготовка территории, создание безопасных условий и лучшей организации труда на основных лесосечных работах [2]. Подготовка лесосек к разработке обязательна и должна проводиться до ее начала в соответствии с планом подготовительных работ, который составляется производственным отделом леспромхоза с привлечением техноруков лесопунктов и утверждается директором леспромхоза одновременно с планом организации производства [3].

Исследования в области подготовки лесозаготовительного производства и оценки качества проведения работ выполнялись такими ведущими организациями лесной промышленности, как ЦНИИМЭ, КарНИИЛПК, Марийский политехнический институт, Воронежский институт, СПб ЛТА. Большой вклад в описание подготовительных работ внесли В. Г. Кочегаров [4], Г. К. Вино-горов [2, 3], С. М. Гугелев [5], А. П. Матвейко [6], Б. А. Иевинь [7] и другие. В плане подготовительных работ выделены лесосырьевая и технологическая подготовки [2, 3]. К лесосырьевой подготовке относятся приемка лесосечного фонда, определение рациональной очередности разработки лесосек с использованием существующей дорожной сети и зон зимнего и летнего освоения. Состав работ по технологической подготовке включает в себя изучение лесоэксплуатационных условий (рельефа местности, грунтов, степени захламленности и др.); изыскание трассы лесовозного уса и выбор мест под погрузочные пункты; разработку технологического про-

цесса лесозаготовок и составление технологической карты по типовому образцу.

Затраты на подготовительные и основные лесозаготовительные работы зависят в первую очередь от природно-производственных факторов (рельеф местности; климатические и почвенно-грунтовые условия; эксплуатационные характеристики лесных массивов; развитость транспортной и производственной инфраструктуры предприятия и др.). Качество проведения лесозаготовительных работ связано с оценкой мест рубок (освидетельствование), в результате которой лесопользователю назначаются штрафы за нарушения лесохозяйственных требований.

Для анализа природно-производственных факторов, влияющих на лесозаготовки, были изучены работы по климату А. П. Калашникова [8], А. А. Романова [9], Н. Н. Филатова [10] и др.; по почвенным условиям – Б. Д. Зайцева [11], Р. М. Морозовой [12] и др.; по грунтам – Б. И. Сербы [13], В. Г. Симагина [14]; по типам леса – С. П. Ускова [15], Ф. С. Яковлева [16]; по заболоченности – Е. А. Галкина [17], Н. И. Пьявчен-ко [18], Т. К. Юрковской [19], по другим критериям - А. Д. Волков [20], В. А. Коломыцева [21], М. Л. Раменской [22]. Также о подготовительных работах и о влиянии природно-производственных условий на проведение лесозаготовительных работ изучены труды научных работников леса Ю. А. Бит [23], Г. К. Виногорова [2, 3], А. В. Жукова [7], И. К. Иевинь [7], Б. А. Ильина [24], В. Г. Кочегарова [4], А. П. Матвейко [6], В. С. Сюнёва [25], И. Р. Шегельмана [26].

В этих работах подробно рассматриваются все основные факторы, участвующие в формировании природно-производственных условий Карелии, такие как многолетние показатели среднегодовой, среднемесячной и среднесуточной температуры воздуха, высота снежного покрова, глубина промерзания, геологическое строение, характер растительного покрова, количество осадков, количество дней солнцестояния, сроки наступления заморозков, преобладающие ветры, заболоченность местности, состав древостоя и многое другое. Учет и анализ всех возможных факторов позволяет оперативно и своевременно проводить подготовку лесосек для разработки. Например, одной из составляющих плана лесосырьевой подготовки является пункт разделения территории лесосечного фонда на зоны летнего и зимнего освоения. В зимний период необходимо разрабатывать лесосеки со слабыми и заболоченными грунтами, где летом работа трелевочных и транспортных средств затрудняется. Строительство дорог в лесосеках со слабыми и заболоченными грунтами экономически невыгодно. Поэтому целесообразнее разработку таких лесосек оставить на зиму, используя преимущества зимнего периода. Обработанная соответствующим образом информация о суточной температуре района, почвенногрунтовых условиях и др. позволяет определить зоны зимней и летней заготовки и сроки вывозки. В свою очередь анализ природно-производственных условий и качественно проведенные подготовительные работы способствуют снижению затрат, связанных с лесонарушения-ми. Тематика лесонарушений была проанализирована в разрезе всех лесничеств и лесозаготовительных предприятий Республики Карелия по существующим технологиям лесозаготовок и в зависимости от сезона заготовки (зима-лето).

Основные виды нарушений лесохозяйственных требований:

• •    оставление не вывезенной в срок древесины;

• •    оставление в лесу на лето не окоренной древесины;

• •    оставление пней выше нормы;

• •    оставление недорубов;

• •    неудовлетворительная очистка мест рубок от порубочных остатков.

Многообразие природно-производственных характеристик, а также географическое положение Республики Карелия обусловили зональность территории, что ведет к многовариантности в принятии решений по организации производства. Анализ природно-производственных факторов, влияющих на лесозаготовительные работы, связан с обработкой большого объема информации, требующего использования современных компьютерных методов. Очень популярным и удобным в настоящее время является применение геоинформационных технологий (ГИС) при решении вопросов организации и оценки качества проведения лесозаготовительных работ.

Географические информационные системы – это современная компьютерная технология, которая позволяет тесно связать графические объекты с некоторой описательной, атрибутивной информацией (алфавитно-цифровой, графической, видео, звуковой и т. д.) и поэтому пользователю легко манипулировать этими связанными данными, а также анализировать и обрабатывать их.

Одна из главных областей приложений ГИС – это управление природными ресурсами, включающее управление лесами. В лесном комплексе использование ГИС находит следующее применение [27]:

• •    составление прогнозов того, какой будет лесная отрасль в результате тех или иных способов управления. Возможность данного анализа особенно важна для долгосрочных оценок лесопродукции, состояния лесного фонда и экологических последствий деятельности;

• •    планирование лесозаготовок – составление графиков текущих и будущих лесозаготовок и получение необходимого картографического материала. Относительная географическая привязка дает возможность учесть экономические и естественно-природные особенности;

  

  Рис. 1. Геоинформационная система Республики Карелия с природно-производственными характеристиками.

  
  

• •    планирование инфраструктуры лесозаготовок - учет местоположения, времени строительства дорожной сети, что сказывается на объемах лесозаготовок. Возможность в динамическом режиме изменять сроки и расходы на транспортировку древесины во взаимосвязи с запасом и породным составом позволяет провести анализ проекта дорожной сети с экономической точки зрения; обновление лесных кадастров на основе цифровой информации дистанционного зондирования (аэрокосмические снимки) и средств обработки изображений, статистической обработки.

Применение ГИС-технологий позволяет автоматизировать работу с картами, оперативно обновлять данные, соединять картографическую и любую справочную информацию об объектах, представленных на карте, а также проводить сложную обработку и анализ данных.

С применением ГИС-технологий получена новая геоинформационная система Республики Карелия, связывающая множество природнопроизводственных факторов, влияющих на проведение лесозаготовительных работ.

Из анализа работ предшественников за основу выбраны карты:

• •    климатическая карта А. A. Романова [28],

• •    ландшафтная карта А. Д. Волкова [20],

• •    карта ле сниче ств.

Критерием выбора были информативность и достоверность, наглядность и легкочитаемость и соответствие настоящему времени.

Дополнительно по всем районам Республики Карелия:

• •    построены дорожно-климатические графики;

• •    сформированы базы данных по природнопроизводственным условиям;

• •    определены вероятные сроки вывозки по зимним лесовозным дорогам;

• •    представлена динамика лесонарушений.

Итоговая карта, полученная посредством ГИС-технологий, представлена на рисунке 1.

Данная программная система позволяет получить информацию о природно-производственных условиях любого района Республики Карелия; оптимально выбрать план подготовительных работ организации производства, проследить и проанализировать динамику лесонарушений. Специфика разработанной системы позволяет обновлять и пополнять данные по Республике Карелия, что делает ее универсальной. Разработанная методика может быть использована в других регионах Российской Федерации.

Использование современных компьютерных технологий в лесной промышленности (например, ГИС-технологий) дает возможность:

• •    находить оптимальные решения для организации лесозаготовок;

• •    уменьшить экономические потери лесопромышленного комплекса;

• •    определять направления дорожно-строительных мероприятий;

• •    анализировать динамику природно-производственных показателей;

• •    соблюдать экологические нормы природопользования.

296 с.

164 с.