Геоинформатика в лесном хозяйстве и лесоустройстве.

ООО "ЛесИС" - ГИС TOPOL-L для лесного хозяйства, лесоустройства и арендаторов лесного фонда
lesis@ya.ru
+7(916)615-42-77 Skype: greshnov

Коротко о фирме

Коротко о фирме
Контакты
Реквизиты
История
Сертификат
Подтверждение УСН
Пользователи

Геоинформационные технологии в лесной отраслиВернуться

 

Д.А. Старостенко


От автора:

Статья в общем являлась заказной и первоначально была опубликована:

Геоинформационные технологии в лесной отрасли. ГИС - Ассоциация, Информационный бюллетень, № 2 (24), 2000, с. 12

Затем к автору обратились с просьбой о перепечатке и они была с авторской правкой перепечатана:

Геоинформационные технологии в лесной отрасли. МПР, Бюллетень "Использование и охрана природных ресурсов России", 2000, № 11-12, с. 137

Здесь приведен второй исправленный вариант. Курсивные выденения - редакции бюллетеня МПР.
 
 

Лесное хозяйство Российской Федерации - государственная отрасль, система управления которой состоит из следующих уровней (в скобках указано примерное число объектов управления на каждом уровне): МПР России (1), управления (министерства, комитеты) лесного хозяйства в субъектах Российской Федерации (89), лесхозы и национальные парки (более 2 тыс.), лесничества (более 15 тыс.).

Потенциальное число рабочих мест ГИС в системе управления отраслью оценить можно лишь приблизительно, так как степень готовности использовать в работе ГИС-технологии различна. Она зависит прежде всего от позиции руководства конкретным звеном управления и степени подготовки кадров, т.е. наличия специалистов, готовых взяться за освоение новых компьютерных и ГИС-технологий. Можно приблизительно оценить емкость рынка на ближайшую перспективу следующим образом: 10-30 рабочих мест для лесного департамента МПР России, 4-12 - для каждого из управлений лесов в субъектах Федерации, 1-6 - в лесхозе и по одному рабочему месту примерно в трети лесничеств.

В отрасли также существуют другие потенциальные потребители ГИС-технологий, причем во многих случаях уже активно использующие их в своей работе. Это прежде всего лесоустройство - специальная служба, выполняющая инвентаризацию лесов и подготавливающая проекты развития для предприятий лесного хозяйства, и, кроме того, авиалесохрана, экологические и лесопатологические экспедиции, научно-исследовательские учреждения. Российское лесоустройство включает 13 лесоустроительных предприятий и 15 территориально автономных лесоустроительных экспедиций.

Предприятия различаются по численному составу и территории деятельности, каждое их них может использовать в среднем 10-35 рабочих мест ГИС, экспедиция - до 15.

Потенциальными потребителями лесных ГИС-технологий могут быть также предприятия-арендаторы лесов. Но этот сектор рынка в настоящее время не поддается количественной оценке.

Лесоустройство и ГИС-технологии


Во времена СССР лесоустройство было централизованной службой, управляемой ВО "Леспроект". Во многих случаях централизованно велась разработка технологий и программного обеспечения для лесоустройства, использовались согласованные стандарты и нормативы. Объем лесоустроительных работ ежегодно распределялся между предприятиями службы, большинство из них имели стабильные регионы деятельности.

После упразднения ВО "Леспроект" лесоустроительные предприятия стали достаточно самостоятельными. Они действуют на основе внутреннего хозрасчета и договариваются с управлениями лесов об объектах лесоустройства, подчас конкурируя между собой. Особенно заметна конкуренция на бурно развивающемся рынке услуг и технологий ГИС.

Каждое из предприятий ежегодно обслуживает несколько лесхозов. В процессе лесоустройства на каждый объект составляются обширные таксационные базы данных (БД), формируются и выводятся на печать различные табличные формы. Компьютерные технологии на многих предприятиях используются уже около 30 лет. Кроме текстовых документов, в состав выходной документации лесоустроительного проекта входят картографические материалы трех масштабных рядов:

    • 1:100 000-1:500 000 - карты лесов лесхоза;
    • 1:20 000-1:50 000 - планы лесонасаждений на каждое лесничество и другие карты на их основе;
    • 1:10 000-1:25 000 - лесоустроительные планшеты - 8-50 (в некоторых регионах и более) на каждое лесничество.
Таким образом, каждое предприятие ежегодно составляет и издает несколько сотен листов различных карт. До недавнего времени эти карты готовились и вычерчивались вручную, использовалась только множительная техника. Сегодня большинство предприятий и экспедиций применяет для составления и издания карт ГИС-технологии.

Лесоустроительные предприятия сами принимают решения о том, какие компьютерные и ГИС-технологии использовать в производственном процессе. Технологии ведения баз лесотаксационных данных создавались централизованно около десяти лет назад. Они успешно используются до настоящего времени, однако чувствуется настоятельная необходимость их приведения к современному уровню программного обеспечения, так как потенциал развития этих DOS-программ в значительной степени исчерпан. Что касается ГИС-технологий, то ряд лесоустроительных предприятий в основном самостоятельно, обычно с привлечением специалистов в данной области, разработали технологии автоматизированного производства карт, учитывающие особенности региона деятельности предприятия. Другие предприятия использовали в качестве основы испытанные технологии коллег, дорабатывая их с учетом конкретных условий и производственного опыта. Надо отметить, что рынок ГИС-технологий для лесоустройства крайне узок, в этом секторе предприятия не чувствуют себя конкурентами, свободно делятся друг с другом технологическими наработками. Федеральная служба лесного хозяйства в централизованном порядке поддерживала некоторые разработки и пыталась повлиять на их внедрение в отрасли, но технологий, которые были бы приняты большинством предприятий, пока не создано.

Системы, используемые в лесоустроительном производстве.


Эти системы непрерывно развиваются, поэтому приведенное описание может не совсем точно соответствовать реальной ситуации. Лесоустроительные предприятия применяют в производственном процессе ГИС-технологии, основанные на различных инструментальных ГИС. При этом в технологической схеме часто бывает одновременно задействовано разное программное обеспечение нескольких производителей. Это связано с недостаточной эффективностью конкретных программных продуктов при выполнении ряда операций. Например, MapInfo и модуль GeoDraw недостаточно эффективны при оцифровке карт по растровой подложке, поэтому для выполнения этой операции многие предприятия используют программы векторизации Easy Trace или MapEDIT. При выборе технологической схемы важны фактор стоимости программного обеспечения ГИС и предлагаемые условия лицензирования. Используемые в лесоустроительном производстве технологические подходы на основе ГИС, по мнению автора данной статьи, можно разделить на три группы.

К первой группе следует отнести технологию лесоустройства, разработанную Северо-Западным лесоустроительным предприятием на основе ГИС WinGIS/WinMAP и используемую также Воронежским и, частично, Брянским лесоустроительными предприятиями. Ее можно охарактеризовать как переложение на ГИС описанной в лесоустроительной инструкции схемы камеральных работ в части лесной картографии: создание лесоустроительных планшета - сведение планшетов в план - сведение планов в схему лесхоза. Сохранен традиционный нестандартный формат лесоустроительных планшетов и их черно-белое исполнение. Главный недостаток такого подхода - позднее выявление потенциальных проблем, связанных с "разночтениями" исходных материалов, - некоторые ошибки на топографических картах или планшетах предшествующего лесоустройства будут выявлены тогда, когда созданные на их основе новые планшеты уже готовы, но вместе не сводятся.

Вторая, наиболее обширная, группа - технологии, основанные на известном с 80-х годов и ставшем классическим подходе, когда работы выполняются по схеме: создание топографической основы проекта на базе топографических карт и других данных - раздельная оцифровка границ с различных источников (карт, аэрофотоснимков, планшетов предыдущего лесоустройства) - привязка оцифрованных границ к топографической основе по опорным точкам и их взаимная увязка. По таким схемам работают технологии Западно-Сибирского лесоустроительного предприятия на основе ГИС MapInfo и векторизатора MapEDIT, технологии Северного, Поволжского, Прибайкальского и других лесоустроительных предприятий, основанные на ГИС ГеоГраф/GeoDraw и векторизаторах MapEDIT или Easy Trace. На всех предприятиях лесоустроительные планшеты выполняются на стандартных листах формата А2 в цвете, что повышает их информативность.

Отдельный этап работ по созданию топографической основы, который может выполняться до полевых работ, позволяет выявить проблемы в исходных данных на ранних стадиях, еще до массовой оцифровки границ выделов. Контуры топографической основы по опорным точкам приводятся к оцифровываемому аэрофотоснимку, чтобы обеспечить опорные данные для оцифровки границ выделов. Но в этой технологии сохраняются и некоторые проблемы: необходимость ручной сводки линий по границам раздельно оцифрованных снимков, карт и т. п., а также сложность выявления причин и принятия решений в ситуации, когда наблюдаются "разночтения" в границах с раздельно оцифрованных источников.

В последнее время Западно-Сибирское лесоустроительное предприятие проводит активные разработки по совершенствованию используемых в производстве технологий, приближая их к технологиям описанной ниже группы.

Третья группа - ГИС-технологии, разработанные в Центрлеспроекте на базе ГИС TopoL и используемые также в Мослеспроекте. Если вышеописанные технологии избегают трансформировать растровые (сканированные) изображения исходных материалов, то в соответствии с нашей технологией, наоборот, монтаж всех исходных материалов - топографических карт, аэрофотоснимков, лесоустроительных планшетов - выполняется в растровой форме. Топографические карты сканируются и монтируются в сплошной слой растровой топоосновы, на него трансформируются аэрофотоснимки. Окружные границы формируются на основе топографических карт и геоданных прямо на растровой подложке топографической основы, прозрачные растры планшетов встраиваются в окружные границы.

В результате оцифровка всех видов объектов от элементов топографической основы до границ выделов выполняется как непрерывная процедура, нет необходимости в сведении векторных линий. Принятие решений в случае "разночтения" данных из различных источников выполняется оператором непосредственно в процессе оцифровки, так как он может, переключая растровые слои, наблюдать одновременно все исходные материалы, приведенные к единой системе координат. Этот вариант технологии к тому же наиболее перспективен для переноса значительной части (до 50%) камеральных работ в подготовительный период до полевых работ, что позволит снабдить таксаторов в поле дополнительными материалами.

В Центрлеспроекте и Мослеспроекте лесоустроительные планшеты также выполняются на стандартных листах формата А2 в цвете, но технология позволяет без значительных дополнительных затрат выпускать принципиально новые виды лесных карт - лесоустроительные планшеты на цветной растровой топографической подложке, фотопланы с наложенными контурами кварталов и выделов, другие подобные карты. Растровые подложки из топографических карт и аэрофотомозаики могут быть включены в состав ГИС, передаваемых лесхозам.

ГИС-технологии для лесного хозяйства

Лесоустроительные предприятия - основные производители информации о лесном фонде. При использовании в производственных процессах цифровых методов обработки данных и ГИС-технологии они являются основными производителями ГИС-данных и таксационных БД в отрасли. Это прямой путь к внедрению современных ГИС-технологий в лесное хозяйство, но необходимо специализированное программное обеспечение. Тот, кто сумеет создать программное обеспечение, которое получит признание на предприятиях лесного хозяйства, может рассчитывать на определенный коммерческий успех.

Проблема заключается в том, что технологии, созданные для лесоустройства, не могут быть непосредственно внедрены в лесное хозяйство. Основных причин две. Во-первых, технологии лесоустройства - это прежде всего технологии создания таксационных и картографических БД, а технологии лесного хозяйства - это технологии их использования в повседневной работе. Образно говоря, технологии лесного хозяйства начинаются там, где технологии лесоустройства заканчиваются. Во-вторых, различны требования этих систем к уровню подготовки использующего их персонала.

На лесоустроительном предприятии персонал имеет высокую квалификацию, поскольку активно занят в рамках годового цикла единообразной производственной деятельностью. В отрасли проводится постоянное и централизованное обучение использованию новых технологий, работа выполняется компактными коллективами со взаимным обменом опытом. В лесном хозяйстве обучение работников связано с отрывом их от основного производства и не может быть продолжительным, а в силу территориальной удаленности предприятий трудно обеспечить обмен опытом специалистов, работающих с ГИС. Системы и технологии для лесного хозяйства должны быть просты в использовании и ориентированы на большую долю самообучения работников. При этом лесхозу не нужна "чистая" ГИС, ему необходима комплексная система, включающая таксационную БД, связанную с картографией, и решающая задачу ведения обеих БД.

Опыт предшествующих попыток внедрения не обеспеченных цифровой картой таксационных БД в лесное хозяйство не привел к значительному их распространению. Причины - отсутствие картографической поддержки, и слабо приспособленные к нуждам лесного хозяйства интерфейсы этих БД. Не имели большого успеха и многочисленные частные разработки, автоматизирующие некоторые операции производственного цикла. Этот опыт наглядно показал, что для лесного хозяйства должны создаваться специальные системы и ГИС-технологии. Разработкой таких комплексных технологий занимаются несколько лесоустроительных предприятий. Варианты систем поставляются в лесное хозяйство, но явных лидеров пока нет.

Системы, поставляемые в лесхозы


ГИС-технологии в лесхозы поставляют не только лесоустроительные предприятия, но и многие другие организации. При этом картографические БД, созданные по материалам ранее выполненных лесоустройств, часто значительно уступают по качеству БД, созданным в процессе лесоустройства. В ряде случаев такие "доморощенные" БД некорректны. Информация о поставляемых в лесхозы ГИС у нас достаточно скудна, так как многие системы имеют ограниченную зону распространения, а часть из них находится в стадии предварительных версий.

Лесоустроительные предприятия являются основными производителями данных ГИС и соответственно поставщиками таких систем в лесхозы. Ознакомиться с некоторыми поставляемыми в лесхозы системами удалось лишь поверхностно, но и они оставили впечатление достаточно "сырых" программных продуктов. Чаще всего эти системы построены на базе инструментальных ГИС от тех же производителей, что и используемые лесоустройством для создания картографических БД, но упрощенных их вариантов, иногда на базе других, более дешевых систем. Пример поставляемой в лесхозы дешевой ГИС - АРМ "Лесфонд" (НВФ "Лабмастер", Екатеринбург), работающая в среде DOS и поставляемая Поволжским лесоустроительным предприятием.

Круг решаемых такими системами задач ограничен функциями отображения на карте информации таксационной базы данных, плюс проектирование отводов с их материально-денежной оценкой и последующее внесение изменений в картографическую и таксационную базы данных по результатам освидетельствований.

Перспективы развития ГИС-технологий в отрасли


Технологии ГИС для лесного хозяйства настолько молоды, что пока не сформировался сколько-нибудь обширный опыт их использования. На сегодня лесники только осваивают возможности, заложенные разработчиками, и поэтому пока не предъявляет дополнительных требований к этим технологиям.

ГИС-технологии для лесоустройства уже достаточно освоены в производстве. Их интенсивное использование выявляет направления дальнейшего совершенствования. Стандартный цикл лесоустроительных работ состоит из периодов: подготовительного, полевых работ и камерального. Большинство ГИС-технологий встроено в стандартный цикл работ лесоустроительного производства и заменяет соответствующие этапы работ камерального периода. Но очевидна необходимость смещения ряда этапов выполнения ГИС-проекта лесоустройства на более ранние сроки - до начала полевых работ. В весенний период должны проводиться работы по созданию топографической основы ГИС-проекта, построению (нанесению, уточнению) границ земель лесного фонда и других линий - квартальных просек, трасс и т.п. Для этого используются топографические карты, геоданные, планшеты предшествовавших лесоустройств. В органах землеустройства необходимо получить данные (если они имеются) о границах землепользований в цифровой форме, которые обязательно надо сверить с данными об окружных границах, имеющимися в лесном хозяйстве. То есть все потенциальные проблемы с окружными границами должны быть выявлены до полевых работ и решены в процессе их проведения. Здесь существенную помощь могут оказать системы глобального позиционирования.

До полевых работ могут быть выполнены и другие этапы ГИС-проекта, например привязка аэрофотоснимков к топографической основе. Это позволит перенести на снимки окружные границы и другие элементы топоосновы, снабдив таксаторов дополнительными материалами. Эти изменения могут внедряться в лесоустроительное производство уже сейчас.

Перспектива ближайших лет - переход на цифровую аэрофотосъемку


С одной стороны, для ГИС это очень хорошо, так как из технологического цикла исключаются дорогостоящие этапы фотопечати, последующего сканирования и монтажа крупноформатных аэрофотоснимков, что позволяет повысить качество цифрового изображения аэрофотоснимка на экране компьютера. Но требуется найти эквивалентную замену операции ручного дешифрирования стереопар с помощью стереоскопа. Для этого необходимо провести целевые технологические исследования - оценить возможности дешифрирования на экране без использования стереоэффекта, возможности полуавтоматической классификации аэрофотоснимка на основе спектральных составляющих изображения и оценить эффективность использования в производстве модулей ГИС для цифровой стереообработки снимков на экране.

Еще одно перспективное направление развития ГИС-технологий при их использовании в сложных условиях горных лесов - это применение точных методов трансформирования на основе цифровой модели рельефа и цифровых стереомоделей.
Вернуться


Почтовый адрес для ЗАКАЗНЫХ писем:
С.П.Грешнов, +7(916)615-42-77, 108832, г Москва, п Кленовское, д Лукошкино, а/я № 1
НЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ курьерскую доставку!!!
E-Mail: lesis@ya.ru
Вопросы общего характера:
+7(916)615-42-77
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
Общество с ограниченной ответственностью "ЛЕСИС"
ОГРН: 1035007204902, ИНН: 5036046400, КПП: 503601001