Содержание к диссертации
Введение
1 Общая характеристика работы 7
2 Состояние изученности проблемы 11
2.1 Ресурсы древесного топлива 12
2.2 Классификация биотоплива 13
2.3 Классификация древесного топлива 14
2.4 Классификация древесных отходов 17
2.4.1 Отходы лесоперерабатывающей промышленности 19
2.4.2 Отходы лесозаготовительной промышленности 20
2.5 Использование древесного топлива в странах Скандинавии и Белоруссии 25
2.5.1 Использование древесного топлива в Финляндии 26
2.5.2 Использование древесного топлива в Швеции 29
2.5.3 Использование древесного топлива в Белоруссии 31
2.6 Особенности производства и использования древесного топлива в России 32
2.7 Перспективы использования древесного топлива в России 33
2.8 Ресурсы древесного топлива и их размещение в России 37
2.9 Методы оценки ресурсов древесного топлива в России и за рубежом 38
2.10 Выводы 54
3 Программа и методика исследований, объём и характеристика исходных материалов 56
3.1 Программа исследования 56
3.2 Характеристика исходных материалов 56
3.4 Оценка достоверности и точности исходных материалов 59
4 Характеристика региона исследования 64
4.1 Характеристика объекта исследования: лесного фонда Ленинградской области 64
4.2 Особенности лесопользования 66
4.3 Характеристика энергетического хозяйства МО ЛО. 67
4.4 Оценка целесообразности вовлечения ресурсов древесного топлива в топливный баланс муниципальных котельных ЛО 69
4.5 Потенциал ресурсов древесного топлива от рубок на модельной территории 71
4.5.1 Методика определения возможностей образования и потребления ДТ в регионе 72
4.5.1.1 Методика товаризации запасов растущего и срубленного леса для определения ресурсов ДТ 74
4.5.1.2 Методика определения запасов дровяной и неликвидной древесины при рубках главного пользования 80
4.5.1.3 Методика определения запасов дровяной и неликвидной древесины при рубках промежуточного пользования 87
4.5.1.4 Прогноз возможных объемов неликвидной древесины при различных сценариях лесопользования 91
4.5.1.5 Районирование территории по ресурсам древесного топлива 95
4.5.1.6 Определение РДТ по материалам статистической отчётности 97
5 Географическая информационная база данных ресурсов древесного топлива модельной территории 100
6 Разработка методики оценки ресурсов древесного топлива 123
6.1 Оценка ресурсов древесного топлива на локальном уровне 123
6.2 Оценка ресурсов древесного топлива на региональном уровне 125
6.2.1 Оценка ресурсов древесного топлива на региональном уровне традиционными способами 125
6.2.2 Оценка РДТ с использованием математико-статистического и матричного моделирования 126
6.3 Результаты моделирования 132
6.4 Использование ГИС-технологий для оценки ресурсов древесного топлива 136
6.5 Выводы 139
Заключение 140
Библиографический список 143
- Классификация древесного топлива
- Перспективы использования древесного топлива в России
- Характеристика энергетического хозяйства МО ЛО.
- Географическая информационная база данных ресурсов древесного топлива модельной территории
Введение к работе
Основой энергетики сегодняшнего дня являются топливные запасы углеводородного сырья (угля, нефти и газа). Из этого материала человечество получает около 90% энергии [www.novaman.spb.ru]. Решая проблему увеличения производства энергии за счёт большего использования ископаемых видов топлив, продолжает увеличиваться загрязнение окружающей среды, нарушение теплового баланса атмосферы и увеличение концентрации выбросов парниковых газов, которое постепенно приводит к глобальным изменениям климата.
Дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов с нарастающей остротой показывают неизбежность перехода к нетрадиционным, альтернативным источникам энергии. Альтернативные источники и методы получения энергии становятся существенной частью государственной политики, В международных отношениях все чаще употребляется термин «энергетическая война». Особенно остро данная проблема стоит перед промышленно развитыми государствами (страны ЕС, Канада и США), а методы ее решения используются политиками самого высокого ранга (в том числе и кандидатами в президенты).
Для снижения зависимости промышленно развитых стран от стран-экспортеров нефти, в самом ближайшем будущем планируется перераспределение структуры сельскохозяйственных земель и перевода огромных пахотных площадей под рапс и другие богатые маслами культуры для получения альтернативного топлива для двигателей внутреннего сгорания.
В настоящее время наибольшие преимущества среди возобновляемых источников энергии имеет биотопливо, и в первую очередь древесное топливо, источником которого является лес.
Использование древесной биомассы для получения энергии является традиционным для человечества на протяжении миллионов лет. В странах с развитой лесной промышленностью наблюдается устойчивый рост производства биоэнергии, то есть энергии, получаемой из биомассы.
Биотопливо относится к возобновляемым источникам энергии. Основным преимуществом возобновляемых источников энергии является их неисчерпаемость и экологическая чистота. Использование биотоплива не изменяет энергетический баланс планеты. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики за рубежом и весьма оптимистических прогнозов их развития на ближайшие десятилетия.
Возобновляемые источники энергии играют значительную роль в решении трёх глобальных проблем, стоящих перед человечеством: энергетика, экология и продовольствие.
Возрастающий спрос на древесную биомассу в качестве топлива создает необходимость создания модели расчета сырьевой базы. Оценка спроса и предложения на древесину - «баланса древесины», долгое время была сосредоточена на деловой древесине, т.е. пиловочнике и балансе. Древесному топливу придавалось небольшое значение и данные оценки древесных ресурсов редко включают данные о других компонентах биомассы, например, о таких как, лесосечные отходы. Прямой перевод объема (скл. м , пл. м3) в энергетические эквиваленты часто дают неверное представление о потенциалах. Модели оценки стволовой древесины важны для лесо-хозяйственного планирования, однако, этой информации недостаточно, если целью является использование древесины для производства энергии.
Данное исследование посвящено оценке ресурсного потенциала биотоплива на всех этапах производства и потребления лесных ресурсов. В процессе исследования предполагалось оценить существующие и разработать новые методы учета биотоплива на примере одного из наиболее индустриально развитых регионов России - Ленинградской области.
Классификация древесного топлива
Основным источники сырья для производства древесного топлива является древесное сырьё (поваленные деревья, древесные хлысты, круглые и колотые лесоматериалы, пневая и измельчённая древесина, а также отходы лесозаготовок, лесопиления и деревообработки, предназначенные для переработки в качестве топлива). По происхождению древесное топливо разделяют на первичное и вторичное (рисунок 2.1). К первичному древесному топливу относят такое древесное сырье, которое не подходит для другого использования. Первичное древесное топливо это дровяная древесина, порубочные остатки, пни и корни деревьев, хвоя, древесина кустарников, древесина от рубок ухода, неликвидная древесина, отходы деревообработки, древесина, поврежденная при транспортировке и хранении [Холодков. 2004].
К вторичному древесному топливу относят древесное сырье, которое первоначально используется в других целях, не связанных с энергетикой (упаковка, модельная древесина, рейки, дранки от строительных целей). Отдельным видом биологического топлива, связанного с глубокой химической переработкой древесины являются продукты ЦБП.
Каждое дерево в лесу является и самостоятельным объектом, и частью совокупности, что требует специальных методов для их измерения и качественной оценки [Моисеев. 1970]. В зависимости от производственного использования, из отдельных частей дерева могут получаться разные составляющие: - ствол - деловые сортименты, дрова, отходы раскряжевки (кора деловой части и вершинка ствола); - крона — дрова, сучья, зеленая масса (мелкие ветки с листьями или хвоей); - пни и корни — дрова, сырье для химической переработки. Биомасса лесных экосистем включает фитомассу древесной растительности, напочвенного покрова, биомассу сухостоя и захламленности. Сырьем для производства древесного топлива могут служить составляющие всех частей дерева.
Источником сырья для древесного топлива в первую очередь, является сырьё, полученное в результате хозяйственных мероприятий, т.е. полученное в результате различного вида рубок (дровяная древесина и отходы лесозаготовок).
При необходимости, для топливных целей можно использовать древесную зелень, пни и корни, сучья, подрост, подлесок. Но изъятие данных ресурсов из лесных экосистем требует дополнительных трудозатрат, а также соблюдения экологических ограничений (сохранение баланса питательных веществ, поддержание биологического разнообразия).
В связи с тем, что ресурсы древесного топлива имеют не только лесное происхождение, Лесной Департамент Продовольственной и Сельскохозяйственной Организации ООН (ФАО), предложил систему терминологии древесного топлива под названием "Общая схема классификации биотоплива". По этой системе, древесное топливо классифицируется следующим образом [Bangkok, 2000]: - древесное топливо, получаемое из древесины, которая заготавливается в лесу и других лесных землях непосредственно в энергетических целях. Оно делится на первичное топливо (стволовая древесина, кора, ветви и кустарники) и вторичное (щепа, гранулы, брикеты и древесный уголь); - древесное топливо, получаемое из побочных продуктов промышленно сти, которые образуются от первичных производств (лесопильные заводы, производство древесно-стружечных плит, целлюлозно-бумажные фабрики) и вторичных (столярное и мебельное производство). В таком топливе су 16 щественно сохраняется первоначальная структура. Оно может быть либо использовано сразу без какого-либо преобразования, либо может быть преобразовано в другие виды биотоплива; - топливо, полученное из древесины, вышедшей из использования (вторично используемая древесина). Это древесная биомасса, которая получена от всех видов хозяйственной и социальной деятельности, не входящих в лесной сектор. Обычно это отходы от строительства, снесения зданий, вышедшие из использования поддоны, деревянные ящики и коробки и т.д. Все эти отходы (вторично используемая древесина) могут прямо сжигаться или быть переработаны в щепу, пеллеты (гранулы), брикеты или древесный порошок.
Под древесными видами топлива подразумеваются топлива, которые имеют древесную физическую структуру, которые можно получить из лесных материалов, содержащих древесину или отдельные части дерева без химических преобразований. Топливо, произведенное из побочных продуктов древесины, таких как щепа или опилки, путем уплотнения (densification) часто называют облагороженным. При облагораживании древесного топлива не только устраняется потенциальный экологический риск, но и достигается высокая энергетическая ценность топлива, обеспечивается более чистое сжигание, к тому же, топливо, которое при этом получается, более удобно в обращении.
Никишов [Никишов. 1985] предлагает всё сырьё, которое получает лесозаготовительная промышленность из леса, подразделить на основное и дополнительное. Основное древесное сырьё служит для выработки круглых и колотых лесоматериалов различного назначения, хлыстов, сырья для химико-технологической переработки и древесного топлива. На отдельных стадиях производства лесопродукции часть древесного сырья из-за низкой товар 17 ной ценности не используется или теряется в виде отходов, которые в свою очередь могут быть использованы в качестве древесного топлива. Дополнительным сырьём для переработки в лесозаготовительном производстве могут служить отходы лесозаготовок и лесоперерабатывающих производств, а также древесина, образующаяся на лесных складах при переработке хлыстов и по своему качеству непригодная для выработки деловых круглых лесоматериалов. Черниховский предлагает классифицировать сырьё для производства ДТ по видам рубок, т.к. это удобно использовать при оценке РДТ лесных экосистем [Черниховский. 2007]; По мнению многих специалистов, в том числе [Головков и др. 1987] наиболее перспективным сырьём для производства древесного топлива являются древесные отходы.
Перспективы использования древесного топлива в России
Использовать древесину, как местный вид топлива возможно на большей части России. Россия, используя свои природные ресурсы, может улучшить экологический фон, привлечь средства от сокращения выбросов, и перевести часть энергетики на ВИЭ, местные виды топлива, а ископаемые энергетические ресурсы использовать для экспорта.
Быстрорастущий лес (ивовые плантации), сельскохозяйственные культуры могут помочь решить часть проблем малолесных регионов, связанных с развитием территорий и созданием рабочих мест на производстве биотоплива.
Постепенное повышение экспортных пошлин на круглый лес должно привести к тому, что практически вся заготовленная древесина будет перерабатываться в России, т.е. суммарный объем древесных отходов в лесах и на деревообрабатывающих предприятиях увеличится кратно. Возрастание стоимости органического топлива и низкая стоимость древесных отходов при массовом их использовании, а также дефицит природного газа уже создали экономические предпосылки для массового внедрения биоэнергетических установок на щепе и ДТГ, начиная с отопления частных домов автоматизированными котлами и до ТЭЦ средней мощности. Так на предприятиях ЛПК ЛО (крупные и средние лесозаготовительные и деревопере-рабатывающие предприятия) работает 51 котельная, где основным сырьём являются отходы деревообработки. Количество отходов, образующихся на этих предприятиях, составляет 863,1 тыс. м (не учтены отходы ЦБК), а го-товое потребление для собственных котельных составляет 498,7 тыс. м . [Отчёт о НИР. 2007].
Проблема не в отсутствии инвесторов, а в отсутствии проработанных бизнес-проектов на которые можно объявлять конкурс инвесторов. Ложная экономика на взаимоувязанном лесном и энергетическом планировании оборачивается гораздо большими затратами из бюджета на подготовку к зиме включая завоз топлива, субсидии, ремонт котельных и т.д.
Биоэнергетика на отходах лесов и предприятий деревообработки естественное неотъемлемое звено общего цикла использования нашего достояния - лесов. Только при серьезном планировании можно учесть общие экономические эффекты от увеличения выхода деловой древесины при санитарных чистках лесов за их использование; возможности продажи квот по Киотскому протоколу; эффект масштаба при централизации переработки отходов и т.д. [«Энергосовет». 2007].
Также можно оценить возможности рекультивации непригодных для сельского хозяйства почв, восстановление микроклимата лесов, оздоровление ландшафтов. Затраты на планирование окупятся через снижение других расходов бюджета, через повышение арендной платы за использование лесов, а также могут компенсироваться по условиям тендеров инвесторами биоэнергетических объектов. Учитывая экологическую составляющую, территориальную привязку проекта, сдерживание энергетических тарифов, а также морально-психологическую привлекательность проектов возможно привлечение средств населения и местных предпринимателей в акционерный капитал биоэнергетических предприятий.
В России огромные площади земель непригодных для сельского хозяйства и выращивания деловой древесины можно использовать для древесных посадок в энергетических целях. Например, в Швеции и Польше плантации ивы на болотах дают с 1 га 15 тонн древесины в виде сухого древесного топлива при двух-трехлетнем цикле выращивания. Собирают древесину специальными комбайнами в зимнее время по промерзшему грунту. Древесину измельчают в щепу, сушат и гранулируют. Максимальный прирост растений 10-11 т/га наблюдается через год после срезания древесины [«Энергосовет». 2007].
По оценкам специалистов сегодня на территории России существует ряд областей, где высока вероятность возникновения энергодефицита. Это Архангельская, Вологодская, Ленинградская, Московская, Новгородская, Нижегородская, Свердловская, Саратовская, Тюменская, Ульяновская и Челябинская области, Дагестан, Карелия, Коми, Краснодарский край, Пермский край, Тува и др. [Бенин. 2007].
Ряд энергодефицитных регионов можно отнести с лесоизбыточным. В первую очередь использование лесных древесных ресурсов в энергетических целях должно быть интенсифицировано в Северо-Западном Федеральном Округе, Уральском, Сибирском и Дальневосточных округах - там, где находится более всего лесоизбыточных районов. При этом приоритеты в развтии биоэнергетики должны начинаться с регионов, которые одновременно являются энергофедицитными и лесоизбыточными, т.е. с республик Карелия и Коми, Архангельской, Вологодской, Ленинградской, Тюменской областей, Пермской области и Коми-Пермяцкому АО.
В целом, низкая лесистость регионов не является препятствием для развития «древесной энергетики». Даже территории с низким уровнем лесистости могут успешно использовать древесное топливо на местном уровне, но при условии, что должны быть оптимизированы ресурсы древесного топлива и энергетические мощности, использующие эти ресурсы.
В малолесных регионах России имеется положительный опыт использования биотоплива. Так в Калининградской области устойчиво работает ряд котельных на древесном топливе и торфе, хотя лесистость области менее 20%.
Самым распространенным в мире направлением использования древесины в качестве источника энергии, является ее прямое сжигание в топках паровых и водогрейных котлов. Причем наиболее эффективным способом признается совместное производство тепловой и электрической энергии (Cogeneration) по схеме «паровой котел - паровая турбина». Широкое распространение получает производство древесного топлива с улучшенными свойствами — древесных топливных гранул — пеллет. Вместе с тем в странах ЕС ведутся интенсивные исследования других направлений энергетического использования древесины, основным из которых является производство жидкого моторного топлива, брикетированной и гранулированной продукции.
Для России мощным фактором развития лесопромышленного комплекса является производство тепловой и электрической энергии с использованием древесного топлива. Использование древесины в качестве источника энергии позволяет решить двуединую задачу: снизить затраты на древесное сырьё при производстве всех видов лесобумажной продукции за счёт боле полезного использования древесных отходов и снижения убыточности от дровяной древесины, а также снизить затраты на энергию за счёт выработки более дешёвой, чем покупная, собственной энергии.
Характеристика энергетического хозяйства МО ЛО.
В ЛО имеется 534 муниципальные котельные. По данным комитета по ЖКХ и ТЭК Правительства ЛО большинство действующих котельных используют устаревшее котельное оборудование, сжигающих различные виды топлива с низкими технико-экономическими показателями, и в ряде случаев, выработавшее свой ресурс. Основная часть эксплуатируемых котельных введена в строй в 1950 - 70 гг. 249 котельных работают без химической водоочистки и деаэрации. Котельные мощностью до 5 Гкал работают с низким КПД с морально и физически изношенным вспомогательным оборудованием.
Баланс ТЭР по муниципальным котельным ЛО за 2006 год. Потребление ископаемых видов топлив, древесного топлива и электрической энергии для производства тепла в муниципальных котельных ЛО в 2006 году представлены в табл. 4.1.
Анализ работы муниципальных котельных ЛО показывает, что преимущественное использование природного газа является оправданным по экономическим причинам, а перспективными для перевода на древесное топливо являются котельные, работающие на угле, мазуте, дизельном топливе, электричестве и сланце (26,17%).
В настоящее время основными видами используемого древесного топлива для муниципальных котельных Ленинградской области является дрова — 26,066 тыс. м3 и топливная щепа из стволовой древесины - 15,12 тыс. м3. Как видно на рис. 4.3, в общем балансе топливно-энергетических ресурсов доля древесного топлива составляет менее 1%.
Всего на территории ЛО 14 муниципальных котельных, которые уже работают на древесном топливе. 177 котельных в настоящее время используют в качестве топлива мазут, уголь, дизельное топливо и электричество. Эти котельные можно рассматривать как перспективные для перевода на древесное топливо и для обеспечения этих котельных ДТ потребуется 800 тыс. м3 пл. древесины в год.
Расположение потенциальных потребителей ДТ - муниципальных котельных, работающих на ископаемых видах топлива и электричестве, по административным районам ЛО показано на рисунке 4.4. Рисунок 4.4. Распределение котельных по административным районам Ленинградской области.
Целесообразность вовлечения ресурсов древесного топлива в топливный баланс муниципальных котельных ЛО определяется следующими факторами: 1. Наличием лесных ресурсов и развитым ЛПК. ЛО относится к числу регионов с высокими процентом лесистости, развитым сектором предприятий ЛПК и динамично развивающимися предприятиями по переработке древесины. В лесопромышленном комплексе Ленинградской области производственную деятельность осуществляет более 200 предприятий, из которых около 85 - занимаются переработкой древесины, [www.lenobl.ru] 2. Проблемами реконструкции энергетики ЖКХЛО. В настоящее время в коммунальном энергетическом комплексе стоит острая проблема по реконструкции котельных. Основная часть котельных в работе с 1950-70 гг. 47% котельных работают без химической водоподготовки и деаэрации. Большинство котельных не оснащено автоматикой регулирования режимов экономичного сжигания топлива и КИП. Котельные мощностью до 5,0 Гкал морально и физически изношены. Установленные мощности превышают подключенные тепловые нагрузки. Котельные на угле работают с КПД - 35 - 55%, и на мазуте - 55 - 75%, что является довольно низким показателем [Отчёт НИР. 2007].
Инвестиции в биокотельные сопоставимы с инвестициями в котельные на угле и несколько превышают в котельные на дизельном топливе и мазуте. 3. Проблемами экологического характера. При использовании древесного топлива выбросы парниковых газов значительно меньше, чем при использовании невозобновляемых источников энергии, и по условиям Киотского протокола считаются нулевыми, т.к. при сжигании из древесины освобождается углекислый газ в тех же объемах, в каких и был поглощен в процессе роста. Увеличение использования древесного топлива снизит выбросы парниковых газов в атмосферу, особенно выбросы ССЬ. 4. Накопленным положительным опытом по использованию ДТ. Положительный опыт по использованию ДТ в ЛО и соседних стра нах (Финляндия, Швеция, Белоруссия), развитие технологий по производ ству и использованию ДТ, различные меры по стимулированию использо вания возобновляемых источников энергии (в первую очередь древесного топлива) в развитых странах предполагают значительное увеличение ис пользования ДТ и в России. 5. Экономическими факторами. Улучшение экономической деятельности энергетических предприятий. Устойчивый высокий рост цен на ископаемое топливо предполагают значительный рост использования древесного топлива в топливном балансе муниципальных котельных. В качестве примера можно использовать опыт производства тепловой энергии в котельной пос. Лисино-Корпус, Тосненского района, где в 1996 году заменили мазутные котлы, на котёл на древесной щепе мощностью 2 МВт. Расход мазута составлял 1138 тонн/год. После реконструкции расход щепы составляет около 4500 м /год. Годовой экономический эффект от замены топлива за 2007 год составил (при цене щепы 700 руб./ м3) 9 104 000 - 3 150 000=5 954 000 руб.
Улучшение экономической деятельности предприятий лесного комплекса. Использование ДТ позволит улучшить экономическую деятельность предприятий лесного комплекса, получить дополнительную прибыль от использования низкотоварной древесины и отходов, в том числе возникающих при рубках ухода. Привлечь дополнительные источники финансирования для перевода котельных на ДТ, используя механизмы гибкости Киотского протокола. Увеличение использования древесного топлива, снизит потребление ископаемых видов топлива. Это будет способствовать развитию местной экономики, особенно в северо-западном регионе России. 6. Социальными факторами. Создание новых рабочих мест занятых на производстве ДТ, развитие лесных посёлков и обеспечении их дешёвым, доступным топливом и энергией. Что актуально для удалённых от Санкт-Петербурга районов ЛО с развитым лесным сектором и повышенным уровнем безработицы (Лодей-нопольский, Тихвинский, Лужский, Подпорожский районы).
Географическая информационная база данных ресурсов древесного топлива модельной территории
Географические информационные системы и технологии применяются практически во всех сферах, связанных с изучением, оценкой и управлением природными ресурсами. Оценка ресурсов древесного топлива может рассматриваться как частная задача использования ГИС-технологий в лесном секторе. В качестве информационной основы предпочтительно использовать данные лесоустройства повыдельного уровня. Картографические базы данных лесоустройства можно дополнить транспортными схемами, местами сбора, хранения и переработки сырья, данными дистанционного зондирования, топографическими и тематическими картами. Атрибутивные базы данных можно дополнить информацией о выходе тонкомерных сортиментов, сучьев, древесной зелени, корней, детрита, общей биомассы.
Использование ГИС-технологий для оценки ресурсов биотоплива отдельных территорий и стран3 связано с созданием электронных карт, отражающих размещение и характеристики отдельных видов ресурсов. Атрибутивные данные могут включать информацию о запасах ресурсов, энергетические и экономические оценки.
Средства и методы ГИС-технологий могут использоваться для решения следующих задач: хранение, отображение, корректировка информации о ресурсах древесного топлива в форме геоинформационных баз данных; определение количества ресурсов и возможностей их заготовки на разных уровнях управления средствами запросов, выборок, пространственного анализа; оценка ресурсного потенциала территорий для развития биоэнергетики. Операции по оценке ресурсного потенциала и прогнозу развития биоэнергетики в регионе могут включать инвентаризацию источников энергии, потребителей энергии, сетей, лесного фонда, анализ работы системы жилищно-коммунального хозяйства, социально-экономической и демографической ситуации. Все перечисленные операции могут быть реализованы средствами ГИС. Преимуществами применения ГИС-технологий для оценки ресурсов биотоплива являются: наличие средств визуализации пространственной информации для пользователей разного уровня), возможность одновременного анализа пространственных и атрибутивных характеристик участков лесного фонда (мест сбора сырья), возможность совмещения и анализа информации из разных источников, наличие инструментов выборок и запросов к атрибутивным и картографическим данным, пространственный анализ.
Географические информационные системы, органической частью которых являются материалы дистанционных съемок, становятся важнейшей частью лесного комплекса, приобретая особое значение в лесном хозяйстве, лесоустройстве, охране окружающей среды и лесозаготовках [Алексеев, Трей-фельд, Минаев, Тетюхин, 1999; Исаченко, Самарский, 1992; Киреев, 1999; Любимов, 1999; Любимов, Салминен, Вавилов, 1999].
За последние десятилетия ГИС превратились в средство фундаментального преобразования технологий создания карт, оперативного и стратегического планирования деятельности лесохозяиственных, лесозаготовительных и природоохранных предприятий и организаций, связанных со сбором и анализом информации о лесных и природных ресурсах [Алексеев, Любимов и ДР., 1998].
Практически во всех индустриально развитых странах составление и обновление лесных картографических произведений производится с помощью ГИС-технологий или близких к ним картографических комплексов [Lillesand and Keifer, 1994, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Special Issue: Integration of Remote Sensing and GIS, 1991].
К настоящему времени ГИС в российском лесном хозяйстве и лесоустройстве находятся на этапе становления. Отдельные лесоустроительные предприятия и региональные органы управления лесным хозяйством в значительной степени самостоятельно разработали и используют информационные системы, в разной степени приближающиеся к геоинформационным (Лес-ГИС, WinGIS, Topol и др.).
Лесоустроительными предприятиями и организациями осваиваются не только основные операции ГИС, но и возможности, предоставляемые аналитическими модулями информационных систем: обработка материалов дистанционного зондирования, математические операции с растровыми и векторными картографическими слоями, контекстные операции и многое другое из арсенала профессиональных ГИС (ARC/Info, MAPInfo, ARCView, IDRISI for Windows, WinGIS V.3.0; GeoGraph/GeoDraw и т.п.
Новая Концепция развития лесоустройства в России соответствует современным тенденциям развития информационных технологий. В главе 3 Концепции содержатся прямые указания на то, что «Лесоустроительный проект и вся прилагаемая к нему документация, включая лесные карты, разрабатываются средствами ГИС-технологий», что будет способствовать внедрению ГИС в органы управления лесным хозяйством и ООПТ в субъектах Российской Федерации (лесничествах, агентствах, а также связанных с ними лесозаготовительных предприятиях) [ФСЛХР, 1998, 1999].
Решение задач данного исследования базировалось на моделировании объектов и процессов в пространстве и времени с помощью математико-ста-тистических методов и картографического метода исследования, одним из проявлений которого являются ГИС.
Для моделирования лесного фонда Ленинградской области была использована оболочка профессиональной ГИС «MapInfo-7.5». Выбранная ГИС дает возможность картографировать и анализировать все объекты и процессы лесохозяйственного производства и лесозаготовок, включая лесо-выращивание, охрану лесов от пожаров, динамику энтомовредителей и болезней, объемы тематической ресурсной древесины, незаконных рубок и ущерб, вследствие естественных причин (буреломов, ветровалов, снеголомов, ожеледей и мн.др.).
Создаваемая в результате проработки программы диссертационного исследования ГИС базируется на использовании электронной государственной топографической карты-основы Ленинградской области, выполненной в М 1:200000. Карта состоит из стандартного набора картографических слоев, зарегистрированных в системе географических (Пулково-42) и геодезических координат. Таким образом, вся лесная тематическая информация оказывается увязанной с топоосновой и может быть проанализирована с помощью аналитических блоков и модулей геоинформационной системы.
При разработке ГИС-технологии решения задач данного исследования был использован наиболее эффективный прием - формирование структуры ГИС «от результатов», перечисленных в действующем лесном законодательстве, лесоустроительной инструкции и положениях об устройстве и инвентаризации лесов. Данный подход позволил оптимизировать структуру ГИС, исключить дублирование и сократить количество программных блоков и модулей, комбинируя их использование.
Многие технологические процессы устройства и инвентаризации лесов жестко регламентированы отраслевыми и общероссийскими стандартами, нормативами и инструкциями, исключающими прямое использование того или иного типа существующих ГИС. Это заставляет дополнять типовые ГИС программами специального назначения (создания специфических картографических произведений, расчета пользования ресурсами лесных экосистем, оценки биологического разнообразия, величины зеленых зон, объемов и методов лесовосстановления и т.п.).
Похожие диссертации на Оценка ресурсов древесного топлива Ленинградской области с использованием ГИС-технологий
