1.5. Создание лесных карт по гис-технологии
При описании лесных ресурсов неизбежно возникают проблемы, затрудняющие их инвентаризацию и картирование. Лес является сложным объектом для описания, потому что лесные ресурсы рассредоточены, занимают обширные территории, состоят из множества взаимосвязанных компонентов.
В основе лесной таксации лежат принципы вариационной статистики, позволяющие количественно оценивать таксационные показатели, прогнозировать их изменение с определенной степенью точности. С помощью математического моделирования получены основные справочные данные лесоустройства – таблицы бонитетов, хода роста, сортиментно-сортные и товарные таблицы. Но вместе с этим в лесоустройстве остается широкий спектр показателей, которые нельзя однозначно воспринимать без указания их пространственного положения. Это относится к типам леса, условиям местопроизрастания, положению участков в ландшафте, распределению участков с определенной характеристикой по территории, удаленности от дорог, рек, болот. Все компоненты, явления и процессы в лесном фонде связаны с местом их расположения. Местоположение должно учитываться при инвентаризации, планировании хозяйственных мероприятий.
Наиболее полное представление о распределении лесных ресурсов по территории, местоположении участков лесного фонда можно получить при помощи географических информационных систем. На современном техническом уровне пространственная информация о лесах может быть представлена в виде электронных карт лесов, которые должны своевременно обновляться [3].
Электронными картаминазывают картографические изображения, отображенные с использованием программных средств в заданной проекции, размерности, системе условных знаков на дисплее компьютера. Электронные карты предназначены для передачи пространственной информации об объекте [1]. При этом информацию можно представлять в простой и наглядной форме, менять вид изображения. Электронные карты используются для решения разнообразных задач в ГИС, получения справочной информации о местности, моделирования. Электронные карты могут содержать цифровые карты местности , условные знаки, аэрофотоснимки, справочную текстовую информацию, программные средства отображения электронных карт на экране [16]. При создании электронных карт создается многоуровневая система слоев. Благодаря послойному представлению информации возможно объединение и отображение большего количества информации, чем на обычной (однослойной) карте, существует возможность убирать лишние слои для более удобного просмотра и анализа данных, уменьшается число атрибутов, связанных с каждым объектом, облегчается корректировка карт, облегчается отображение карт при просмотре и печати. Электронные карты лесов, связанные с базой данных лесоустройства пространственными связями образуют географическую информационную систему.
Под географическими информационными системами (геоинформационными системами или ГИС) понимают совокупность технических, программных и информационных средств, обеспечивающих ввод, хранение, обработку, моделирование и представление географических и атрибутивных данных для решения проблем территориального планирования и управления [1]. Задачи ГИС – формирование знаний о Земле, отдельных территориях, местности, своевременное доведение необходимых и достаточных пространственных данных до многочисленных пользователей с целью наибольшей эффективности их работы [10].
Географическими данными (пространственными данными, геоданными) является набор данных, определяющих географическое положение и форму реальных пространственных объектов. К реальным пространственным объектам, опознаваемым в натуре и имеющим определенные границы, можно отнести дороги, таксационные выделы, водоемы и т.д. Атрибутивными данными являются качественные или количественные (неграфические) данные, представленные в виде свойств или характеристик, относящихся к определенному пространственному объекту базы данных ГИС [1]. К атрибутивным данным относят координаты точек, длины линий, площади полигонов. Основным элементом ГИС является информация – совокупность данных, несущих определенный смысл и предоставляемых пользователю для дальнейшей географической обработки. В ГИС осуществляется комплексная обработка информации – от этапа ее сбора, до хранения, обработки, обновления и представления [2, 5, 16]. Лесоустроительные геоинформационные системы можно рассматривать как совокупность взаимосвязанных баз данных. Так АКС “ЛУГИС” оперирует со следующими базами данных: тематическими базами данных (ТБД), где хранится табличная информация лесоустройства – таксационные описания, данные кадастровой оценки земель (системы обработки лесоустроительной информации WinPLP, WinEKO, WinGEO); картографическими базами данных (КБД), где находятся лесные электронные карты (планшеты, планы); атрибутивными базами данных (АБД), где хранится табличная информация о картографических объектах – площади, ГИС-идентификаторы, номера кварталов и выделов, длины линий, координаты точек на карте. Геоинформационная база данных (ГисБД) объединяет все перечисленные базы данных и обеспечивает их взаимодействие с помощью ГИС-идентификаторов.
История появления ГИС, несмотря на их относительную молодость, недостаточно определенна. ГИС в современном понимании, происходят от ряда научных направлений возникших в 60-70 г.г. и развивающихся по-разному. Геоинформационные системы объединяют в себе ряд технологий, сформированных в разное время. Поэтому, когда на определенном временном этапе в определении ГИС доминировали возможности (функции), связанные с какой-либо одной ведущей технологией – родоначальницей ГИС могла признаваться эта технология (например, цифровое картирование), а история ГИС отсчитывалась с момента появления этой технологии.
Первые ГИС появились в середине 60-х г.г. в Канаде и Швеции. Целью их создания была разработка информационных систем для обработки пространственных данных. В 1963-1971 г.г. в Канаде была создана универсальная региональная ГИС национального уровня, под руководством Р. Томлинсона, признанная классической. Практически одновременно в Швеции была создана ГИС земельного банка данных – для учета недвижимости, земельных владений.
Недостатками первых ГИС были неразвитость компьютерной техники (мониторов, устройств ввода-вывода), высокая стоимость электронно-вычислительных машин, продолжительное время выполнения операций, ограниченный объем ресурсов памяти.
Качественный и количественный скачок в использовании ГИС произошел в 80-е годы, когда ГИС превратились из малоизвестных систем, применяемых главным образом в научно-исследовательских учреждениях, в средство для повседневной работы в бизнесе, управлении, образовании. Главная причина широкого применения ГИС стало снижение стоимости компьютерного оборудования и программного обеспечения для решения ГИС-задач, а также становление ряда направлений в прикладной математике – системного анализа, исследования операций, искусственного интеллекта [3]. К середине 80-х годов было известно уже о 500 ГИС. В этот период формируется ГИС-индустрия, развиваются коммерческие программные средства ГИС. Программное обеспечение ГИС адаптируется с уникальных программных разработок на универсальные программные продукты. Появляются и быстро расширяются новые сферы применения ГИС – наука, производство, образование. Появляются новые источники данных для ГИС – данные дистанционного зондирования (поступающие со спутников), GPS. Цифровые методы обработки изображений сочетаются с электронной картографией. Растет международное сотрудничество и координация в области ГИС [8, 9, 16].
Последовательность действий, выполняемых при создании ГИС лесоустроительного назначения представлена в табл.7. Как правило, ГИС лесоустройства состоят из двух блоков – картографического проекта (электронных карт) и таксационной базы данных. Для решения прикладных задач могут применяться дополнительные модули и приложения, совместимые с ГИС – программы отвода делянок, материально-денежной оценки, корректировки изображений, создания моделей поверхности, подключения GPS и т.д.[3, 15, 17].
Создание ГИС лесоустроительного назначения
Создание ТБД на объект лесоустройства. Ввод данных таксации
— определение нормативно-справочной информации на объект лесоустройства;
Источник
Создание лесных карт с помощью ГИС-технологий: Методическое пособие , страница 2
В зависимости от вида лесоустройства технология работ по составлению лесных карт может отличаться. Так при первичном лесоустройстве лесные карты создаются впервые – создается и утверждается проект квартальной и визирной сети, используются все имеющиеся в наличии планово-картографические материалы – аэрофотоснимки, топографические карты, материалы землеустройства и т.д. При повторном и непрерывном лесоустройстве используются лесные карты (планшеты) предыдущего (базового) лесоустройства, уточненная топографическая основа, материалы аэро- или космосъемки. Характер изменений лесных карт, источники вносимых изменений перечислены в табл.2.
Особенности изготовления лесных карт при разных видах лесоустройства
Организация натурных л/у работ
Особенности камеральных работ
Срок предоставления выходных картографических материалов. Виды карт.
Первичное (впервые устраиваемые леса, намечаемые в освоение в ближайшие 10-15 лет)
Организация территории в натуре, прокладка квартальной и визирной сети, первичное разделение лесного фонда на элементарные участки (выделы)
Первичная дифференциация лесного фонда на основе контурного дешифрирования и натурного обследования
По окончании камерального периода лесоустройства (полного цикла). Стандартный набор лесных карт.
Повторное (в ранее устроенных объектах по истечении ревизионного периода)
Подновление существующей квартальной сети, таксация выделов, затронутых хозяйственной деятельностью.
Актуализация таксационных выделов, не охваченных хозяйственной деятельностью на естественный рост древостоев. Камеральное дешифрирование материалов аэрофотосъемки. Использование в качестве планово-картографической основы планшетов предыдущего лесоустройства
По окончании камерального периода лесоустройства (полного цикла). Стандартный набор лесных карт.
Непрерывное (условие – хозяйственным воздействием ежегодно затрагивается 1.5% выделов и выше)
После базового л/у. Ежегодная инвентаризация выделов лесного фонда, вовлекаемых в хозяйственную деятельность, а также пройденных пожарами, ветровалами и т.д.
Большая часть выделов не меняется, использование в качестве планово-картографической основы планшетов базового лесоустройства
Обновленные лесные карты (обычно только черно-белый план лесонасаждений) в объеме полных листов, либо фрагментарно на изменившуюся часть территории с заданной периодичностью (один раз в год) или по требованию заказчика. Полный набор карт остается с базового лесоустройства.
1.3. Исходные материалы для изготовления лесных карт
Происхождение, качество, содержание и масштабы исходных материалов для изготовления лесных карт существенно отличаются. Материалами для изготовления лесных карт служат исходные планово-картографические материалы, собранные в процессе подготовительных работ, данные землеустройства, данные полевых лесоустроительных экспедиций [6, 7, 14]. Чтобы получить представление о формировании и преобразовании исходных картографических данных необходимо проследить основные периоды лесоустроительного цикла, где осуществляется сбор, накопление и преобразование исходных материалов разного рода, начиная с аэрофотосъемки и заканчивая изданием готовых планшетов (табл. 3).
Исходные материалы для изготовления лесных карт
Источник