Функциональная структура аэрокосмического мониторинга лесов

Аэрокосмический мониторинг лесов призван решать широкий круг народнохозяйственных задач, при этом должен учитываться характер лесного фонда, экологические и экономические особенности каждой конкретной территории. В различных регионах страны состав этих задач, степень детализации и методы получения информации могут быть неодинаковыми и существенно отличаться друг от друга. Однако, как отмечалось ранее, методологическая основа и техническая база решения однотипных задач должны быть одинаковыми или совместимыми,

обеспечивающими объединение технологических и информационных баз региональных мониторингов в единую общегосударственную отраслевую информационную систему.

В структурном отношении аэрокосмический мониторинг лесов должен состоять из пяти автономных, но взаимно согласованных блоков.

1) Ландшафтно-экономическое районирование, изучение и картографирование лесного фонда. Оно составляет базовую основу лесного мониторинга, представленную согласованными в пространстве картографическими и статистическими данными различных масштабов, содержания и уровней генерализации, характеризующими лесной фонд в статике и динамике и обеспечивающими учет и оценку в нем последующих количественных и качественных изменений.

Рис. 1.1 – Структурная схема организации аэрокосмического мониторинга

Целью данного блока является создание автоматизированного банка картографических и статистических данных на обширные территории может быть реализовано на основе существующих методов, базирующихся на использовании аэрокосмической и наземной информации и геоинформационных систем.

2) Охрана лесов от пожаров. Одной из главных задач лесного хозяйства является охрана лесов от пожаров, поскольку в результате их возникновения и распространения наносится большой

ущерб лесным ресурсам. Традиционная методология охраны лесов от пожаров основывается на данных изученности лесного фонда, авиационном и наземном патрулировании и наблюдении лесов. Практически в пожароопасный период идет поиск очагов загорания, причем в значительной степени " вслепую". Спутниковая информация позволяет проводить охрану лесов от пожаров более целенаправленно. Для организации охраны лесов от пожаров нужны данные изученности

лесного фонда: карты лесов, карты типов лесных горючих материалов, районирования лесного фонда по горимости и прогнозной пожарной опасности. В рамках аэрокосмического мониторинга в процессе создания банка данных (блок 1) задачи по изучению лесов и составлению необходимых для охраны лесов карт могут быть совмещены. Дистанционное зондирование в целях охраны лесов от пожаров предусматривается использовать для решения трех ключевых лесопожарных задач:

а) наблюдение за сходом снежного покрова, фенологическим состоянием лесов,

общей метеорологической обстановкой, влажностью горючих материалов в лесу и нарастанием пожароопасности лесных территорий;

б) обнаружение и оценка параметров лесных пожаров при любом состоянии атмосферы;

в) прогнозирование распространения огня по элементам ландшафта и контроль за динамикой лесных пожаров. Для охраны лесов от пожаров используют спутниковые средства ежедневной оценки общей метеорологической и пожарной обстановки, обнаружения пожаров и контроля за их динамикой и самолетное зондирование, которое осуществляется с целью обнаружения лесных пожаров и детальной оценки пожарной опасности, в том числе в условиях облачности и задымления территории, их картографирования и диагностики.

После сбора в процессе наблюдения информация о лесных пожарах должна обрабатываться, оцениваться и передаваться государственным органам для принятия оперативных решений.

3) Защита от насекомых-вредителей, стихийных бедствий, промышленных выбросов. Ущерб лесному хозяйству от насекомых-вредителей сопоставим с потерями от лесных пожаров. Существенные неблагоприятные воздействия на лес оказывают также ветровалы, буреломы, промышленные выбросы, деятельность нефтегазодобывающей промышленности. Поэтому одна из важнейших задач лесного мониторинга — оперативный учет, надзор и прогнозирование массового размножения насекомых-вредителей и других неблагоприятных явлений и контроль за их локализацией и последствиями.

4) Контроль за порядком лесопользования и восстановлением лесов и почв. Контроль за порядком лесопользования особенно необходим в настоящее время, так как во многих регионах нашей страны происходит бесконтрольная браконьерская вырубка леса. Кроме того, нередко и официально действующие лесозаготовительные организации производят вырубку леса в объеме гораздо большем, чем им отпущено, а местные структуры государственной власти коррумпированы и не мешают данной деятельности. Принцип неистощительного лесопользования предусматривает, что вместо вырубленных лесов в сжатые сроки должны быть созданы новые леса, в экономическом и экологическом отношении отвечающие цели ведения хозяйства в данных регионах. Однако эта задача не всегда решается удовлетворительно: нередко вырубки ценных хвойных насаждений зарастают малоценными лиственными породами (осина, береза, ольха), на вырубленных площадях, особенно в районах с горным рельефом и вечной мерзлотой, развиваются эрозионные процессы и другие неблагоприятные явления. Контроль за восстановлением лесов и лесных почв с использованием аэрокосмического мониторинга позволяет государственным органам во время получать информацию о развитии данных негативных процессов и принимать необходимые действия.

5) Учет текущих изменений в лесном фонде, вызванных антропогенной деятельностью» лесными пожарами, другими стихийными бедствиями. В лесном фонде большие изменения происходят в результате рубки леса, проведения строительных работ, горных разработок, деятельности нефтегазодобывающей промышленности, лесных пожаров, ветровалов, повреждения лесов болезнями и вредителями, промышленными выбросами и т.д. Большая часть этих изменений не регистрируется традиционными методами. В то же время информация об ущербе, нанесенном лесному хозяйству, необходима как для ликвидации неблагоприятных последствий, так и для актуализации картографической и статистической информации о лесном фонде, хранящейся в банке данных лесного мониторинга (блок 1). Для мониторинга необходимо организовать сбор информации с помощью комплекса наземных и дистанционных аэрокосмических методов. Многоцелевые космические и авиационные средства дистанционного получения информации о лесном фонде должны обеспечивать различную оперативность и иметь разрешение на местности от нескольких сантиметров до десятков километров. Зондирование необходимо проводить в видимом, инфракрасном (тепловом) и радиодиапазоне. Для контроля за окружающей обстановкой в лесу (влажность, температура почвы, напочвенного покрова, воздуха и пр.) требуется размещение системы наземных автоматических станций. Они должны размещаться не реже, чем через 100—200 км и быть связаны со спутниковыми системами приема и передачи информации. В рамках аэрокосмического мониторинга лесов должна быть обеспечена автоматизированная непрерывная обработка материалов дистанционных съемок с момента их получения до преобразования в картографические, статистические или другие материалы, необходимые лесоустроительным предприятиям, органам охраны лесов от пожаров и управления лесным хозяйством для принятия решения или дальнейшего анализа и обработки информации. Прием оперативной информации дистанционных съемок и ее интерпретация применительно к задачам охраны лесов от пожаров должны осуществляться в реальном масштабе времени, при этом длительность обработки информации от ее получения до полного введения в банк данных должна составлять от 2 до 5 часов.