3. Леса, как объекты геоинформационного проектирования

Лес можно рассматривать как систему, состоящую из взаимосвязанных частей (деревьев, экологических групп, горизонтальных или вертикальных неоднородностей). Лесным экосистемам присущи основные свойства систем – эмерджентность¹, устойчивость, управляемость. Для изучения лесов, как систем целесообразно использовать системный подход и его основной метод - моделирование².

Системный подход заключается в рассмотрении объекта исследования (лесных экосистем) как целостной сложной системы, состоящей из ряда подсистем и имеющей функциональные зависимости и связи внутри системы, между ее подсистемами. Основным методом системного подхода для изучения свойств систем является метод моделирования – представление изучаемого объекта (системы) в упрощенной форме – форме модели. Моделирование традиционно применяется в лесном деле – на основе математических моделей определяются таксационные характеристики, сортиментно-сортная структура насаждений, выполняются лесоустроительные расчеты (размеры рубок главного, промежуточного пользования, использование недревесных ресурсов, в том числе ресурсов охотничьей фауны).

В основе лесной таксации лежат принципы вариационной статистики, позволяющие производить измерения случайных величин (диаметров, высот, запасов и пр.) с определенной степенью точности, с учетом вероятностей их появления. На основе моделирования построены большинство справочных данных лесоустройства – таблицы бонитетов, запасов, хода роста, сортиментно-сортные и товарные таблицы.

Для моделирования (хранения и обработки) атрибутивной лесоустроительной информации с конца 80-х гг. применяются системы управления базами данных. Единицами хранения при этом могут выступать отдельные деревья, лесоустроительные выделы, кварталы, единицы ландшафтной структуры – фации, местности, ландшафты.

Кроме табличных форм и текстовых описаний, для управления лесами необходима информация о пространственном размещении объектов. Это относится к взаимной близости лесных участков, положению участков в ландшафте (относительно сырых мест, изрезанных склонов, берегов рек, ручьев), распределению участков с определенными характеристиками по территории, близости к элементам дорожной и гидрографической сети. Существенное значение для определенных географических районов играют объемные составляющие рельефа (экспозиция, высота, вогнутость склонов, чередование форм микро и мезорельефа на территории и пр.). Подобную информацию сложно описать на основе атрибутивных данных без использования пространственных характеристик и средств картографии (картографическое моделирование?).

Наиболее полное представление о распределении лесных ресурсов по территории, можно получить при использовании географического подхода. Значительная часть пространственной информации может быть получена на основе карт (лесных – планшетов, планов, топографических, физических, административных и пр.). Современным средством совместного применения табличных и картографических данных являются геоинформационные системы (геоинформационное моделирование).

(моделирование в ГИС - процесс рубок ухода, моделирование разработки лесосеки).

О необходимости одновременного изучения позиционных и непозиционных свойств лесов (географического подхода) говорил еще классик лесоведения Г.Ф. Морозов, называя лес “явлением географическим”, подразумевая важность учета иных составляющих ландшафта, кроме лесной растительности – рельефа, климата, водного режима, почв.

Все физико-географические компоненты ландшафтов связаны между собой и образуют закономерные территориальные сочетания – ПТК разных порядков. Знания закономерностей структуры, продуктивности и динамики лесных ландшафтов важны при планировании и ведении лесного хозяйства.

При управлении лесами на локальном уровне наибольшую практическую значимость представляют фации, урочища и местности.

Не говорил на лекции

Данные о лесах сложны для описания - лес является сложным природным объектом, он рассредоточен и занимает обширные территории, состоит из множества компонентов, описание которых часто трудно формализовать и описать суммарно.

Информация о лесах является разнородной, относится к пространственной (географической). Данные о лесных экосистемах могут содержать массовые и уникальные сведения, высокоточные и оценочные параметры.

Следовательно, при управлении лесами должны учитываться сложные свойства лесов как систем, использоваться методы моделирования для характеристики и анализа разнородной информации о лесных ресурсах. На данный момент для выполнения этих задач нужны средства автоматизации. Учет пространственных характеристик лесов и связь лесной растительности с другими компонентами ландшафтов возможно выполнять на основе ГИС-технологий.

Информация о лесах является разнородной, относится к пространственной (географической). Данные о лесных экосистемах могут содержать массовые и уникальные сведения, высокоточные и оценочные параметры.

Следовательно, при управлении лесами должны учитываться свойства лесов как систем, использоваться методы моделирования для характеристики и анализа разнородной информации о лесных ресурсах. Учет и представление пространственных характеристик лесов, изучение связей между компонентами лесных экосистем возможно выполнять с помощью ландшафтного подхода. Для инвентаризации составляющих лесных экосистем используются дистанционные методы и материалы (аэрофотоснимки, космическая, сканерная съемка), методы лесной таксации и лесоустройства…

ГИС-технологии позволяют сочетать перечисленные методы описания лесных ресурсов, а также дополнять их средствами картографической визуализации, пространственного анализа, обработки атрибутивных и картографических данных.

На рис. отражено послойное отображение лесных экосистем, применяемое при создании ГИС лесоустройства – на отдельных слоях с помощью геометрических примитивов (точек, символов, полилиний, полигонов) изображаются отдельные составляющие – границы однородных в хозяйственном и биологическом отношении участков (выделов), реки, ручьи, дороги…исходные картографические материалы – топографические карты, аэрофотоснимки, космические снимки, карты рельефа…

Возможность подобного представления информации позволяет, как отдельно рассматривать разные составляющие, так и изучать их возможные связи на основе пространственного положения и атрибутивных характеристик (статуса дороги, таксационных характеристик выделов).

В большинстве случаев поиск правильного решения при управлении связан с учетом большого числа влияющих факторов и быстрого изменения внешних условий. В лесном хозяйстве и лесоустройстве часть трудностей управления являются информационной проблемой – часто для выработки оптимальных и своевременных решений необходимо сконцентрировать и оперативно обработать значительные объемы информации. В ближайшее время и без того значительные объемы информации о лесах будут дополняться новыми сведениями, необходимыми для устойчивого управления. Так к традиционным сведениям о лесах (таксационным характеристикам, сведениям о лесозаготовках, документам расчетов) будет добавляться информация о социальных, экономических и экологических сторонах лесопользования, сведения о сертификации лесов.