авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Разработка геоинформационной системыдля решения задач управления лесным хозяйством

-- [ Страница 1 ] --

УДК 528.91:630 На правах рукописи

Манович Владимир Николаевич

Разработка геоинформационной системы
для решения задач управления лесным хозяйством

25.00.35 – «Геоинформатика»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата
технических наук

Новосибирск – 2009

Работа выполнена в Сибирской государственной геодезической академии и филиале Федерального государственного унитарного предприятия «Рослесинфорг» «Запсиблеспроект».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор
Журкин Игорь Георгиевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Цветков Виктор Яковлевич; доктор технических наук, старший научный сотрудник
Нехин Сергей Степанович
Ведущая организация – ФГУП Уральский региональный информационно-аналитический центр «Уралгеоинформ»

Защита состоится 26 марта 2009г. в 10 час. на заседании диссертационного совета Д 212.143.03 в Московском государственном университете геодезии и картографии по адресу: 105064, Москва, К-64, Гороховский пер. 4, МИИГАиК, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета геодезии и картографии.

Автореферат разослан 25 февраля 2009г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Климков Ю.М.

Изд. лиц. ЛР № 020461 от 04.03.1997.

Подписано в печать 21.01.2009. Формат 60 84 1/16.

Усл. печ. л. 1,39. Уч.-изд. л. 0,75. Тираж 100 экз.

Заказ.

Редакционно-издательский отдел СГГА

630108, Новосибирск, ул. Плахотного, 10.

Отпечатано в картопечатной лаборатории СГГА

630108, Новосибирск, 108, Плахотного, 8.

Актуальность работы

Формирование устойчивого управления лесами является одной из основных задач лесного хозяйства. Под устойчивым управлением лесами понимается целенаправленное, долговременное, экономически выгодное взаимоотношение человека и лесных экосистем.

Сегодня трудно представить устойчивое лесоуправление без материалов лесоустройства и данных лесного экологического мониторинга.

Главной задачей лесоустройства является получение достоверной и разносторонней информации о лесном фонде, разработка системы мероприятий, направленных на обеспечение рационального ведения лесного хозяйства и пользования лесным фондом, эффективного воспроизводства, охраны и защиты лесов. Данные, получаемые лесоустройством, являются одним из важнейших источников формирования информационных ресурсов о состоянии окружающей среды, антропогенного воздействия на неё, в том числе и за счет трансграничного переноса потоков загрязнителей. Эти данные помогают более рационально использовать природные ресурсы, выявлять состояние потенциально опасных объектов народного хозяйства.

В своей основе задача лесоустройства – это обеспечение информацией о лесных ресурсах и картами с их расположением специалистов лесного хозяйства, лесопромышленной деятельности и органов государственной власти для осуществления контроля за деятельностью организаций в лесу.

Задача системы экологического мониторинга – информационное обеспечение и поддержка процедур принятия решения в области природоохранной деятельности и экологической безопасности.

Эффективное лесоустройство и управление лесным хозяйством невозможно без соответствующего информационного обеспечения. Быстрое развитие вычислительной техники и информационных систем, появление ГИС – как информационных систем, обеспечивающих использование пространственно-распределенной разновременной информации, – привело к необходимости кардинально изменить всю систему информационного обеспечения лесоустройства и управления лесным хозяйством и создать специализированную геоинформационную систему для решения задач лесного хозяйства.

Целью диссертации является разработка лесной геоинформационной системы, обеспечивающей решение задач управления лесным хозяйством на разных административно-хозяйственных уровнях: участковое лесничество – лесничество – орган управления лесным хозяйством субъекта Российской Федерации, а именно:

1) для участкового лесничества и лесничества (расположенных в подавляющем большинстве в пределах муниципального образования) необходимо решить задачи:

- автоматизации обработки текущей лесохозяйственной информации;

- автоматизации получения и обработки лесоустроительной информации;

2) для органа управления лесным хозяйством в субъекте Российской Федерации обеспечить:

- получение статистической и оперативной информации от лесничеств, арендаторов;

- анализ полученной информации и принятие управленческих решений;

- ведение государственного лесного реестра.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- выполнить анализ задач управления лесным хозяйством и определить требования к их информационному обеспечению;

- исследовать различные программно-инструментальные средства с целью выбора среди них наиболее эффективной для создания лесной геоинформационной системы леса (ЛесГИС);

- разработать информационно-функциональную структуру геоинформационной системы ЛесГИС, обеспечивающую решение задач управления лесным хозяйством для различных уровней;

- разработать технологию обработки данных и систему формирования запросов для обеспечения управленческих решений на основе ЛесГИС;

- разработать технологию сбора и обновления данных для ЛесГИС на основе аэрокосмических и наземных методов съемок;

- разработать технологию стратификации для выполнения задач государственной инвентаризации лесов с использованием ЛесГИС и материалов аэрокосмических съемок;

- разработать технологию экологического мониторинга лесов с использованием геоинформационной системы ЛесГИС и материалов аэрокосмической съемки.

Научная новизна заключается в том, что разработано геоинформационное обеспечение для решения задач управления лесным хозяйством, реализованное в виде геоинформационной системы ЛесГИС, обеспечивающей решение задач управления на всех уровнях в субъекте Российской Федерации.

На защиту выносятся:

- структура лесной ГИС для информационного обеспечения решения задач управления лесным хозяйством на разных уровнях;

- геоинформационная система ЛесГИС, разработанная на основе предложенной структуры;

- система, обеспечивающая решение функциональных задач;

- технология сбора и обновления информации для ЛесГИС;

- технология инвентаризации лесов с использованием ЛесГИС, стратификации лесов, космических снимков среднего и высокого разрешения.

Практическая значимость диссертации заключается в том, что предприятием разработан и внедрен информационно-программный комплекс ЛесГИС (геоинформационная система «Лесное хозяйство»), который обеспечивает решение задач управления лесным хозяйством на уровне «участковое лесничество – лесничество – орган управления лесным хозяйством в субъекте РФ», позволяет решать задачи государственной инвентаризации лесов, мониторинга состояния земель лесного фонда, охраны лесов от пожаров, защиты лесов от вредителей и болезней лесов, ведения государственного лесного реестра, получать всю необходимую информацию для анализа и принятия управленческих решений.

Разработанная геоинформационная система ЛесГИС внедрена в четырех филиалах ФГУП «Рослесинфорг» и используется в «Востсиблеспроект», «Заплеспроект», «Запсиблеспроект», «Прибайкаллеспроект».

Методы исследования. В работе использовались методы геоинформационного анализа и цифровой обработки снимков.

Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы докладывались на VII, VIII, IX и X международных научно-практических конференциях «Геоинфокад» в Австрии, Франции, Италии, Китае, в 2003, 2004, 2005 и 2006 гг.; международных научных конгрессах «ГЕО-Сибирь» в г. Новосибирске в 2005, 2006, 2007 и 2008 гг.

Структура и объем работ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, содержащего 107 наименований, и четырех приложений. По теме диссертации опубликовано 19 статей, две из которых – в журналах, рекомендованных ВАК.

В первом разделе рассмотрена роль лесоустройства в системе управления лесным хозяйством России. Определены потребности органов управления всех уровней (участковые лесничества, лесничества, органы управления лесным хозяйством субъектов РФ и органы управления лесным хозяйством на федеральном уровне) в информации о состоянии динамики развития и экономической оценке лесных ресурсов для принятия оптимальных решений распоряжения, пользования и владения лесами, формирования отчетной документации по государственному лесному реестру и т. д.

Отмечены особенности лесоустроительного районирования Западной Сибири – зоны деятельности филиала ФГУП «Рослесинфорг» «Запсиблеспроект», в котором автор выполнил диссертационную работу, соответственно определены особенности проведения лесоустроительных работ.

Также выполнен анализ современного информационного обеспечения для решения задач лесного хозяйства.

Второй раздел посвящен проектированию лесной геоинформационной системы и изложению структуры и функциональных возможностей ЛесГИС.

Определены основные требования к геоинформационной системе лесного хозяйства. Геоинформационная система лесного хозяйства должна представлять собой программный комплекс, обеспечивающий хранение, поиск, визуализацию и редактирование лесоустроительной информации, а также ее преобразование для решения задач проектирования, анализа, планирования и учета, проведения промежуточных и итоговых расчетов, формирования отчетной документации в соответствии с установленными шаблонами.

Информационная система, ориентированная на задачи лесного хозяйства, должна обладать следующими функциональными возможностями, позволяющими обеспечивать:

- внесение текущих изменений в данные о состоянии территории лесного фонда, происходящих в результате хозяйственной деятельности, стихийных бедствий, роста насаждений на основе материалов аэрофотосъемки и космической съемки, полевых обследований и материалов съемок с использованием GPS-технологий;

- быстрый поиск информации в соответствии с различными условиями запроса;

- хранение условий запросов для последующего использования;

- визуализацию совмещенной таксационной и картографической информации;

- формирование отчетной документации в соответствии с установленными шаблонами;

- хранение производимых изменений для возможной корректировки.

В результате анализа состава и структуры информационного обеспечения для поддержки управленческих решений были выявлены связи и особенности хранения различной информации. Было установлено, что геоинформационная система должна иметь иерархическую структуру; определен рациональный набор информативных показателей для базового уровня управления. Система должна быть динамической и иметь возможность изменяться в соответствии с изменениями форм отчетности, расчета показателей и т. д. В системе должен быть реализован принцип открытости для наращивания функциональных возможностей.

Система должна обеспечивать реализацию следующих функциональных задач:

- поиск и отображение требуемой информации о состоянии лесного фонда в интерактивном режиме;

- осуществление выборки и группировки совокупности значений таксационных показателей из повыдельной базы данных с формированием отчетов о выборке;

- проектирование площадных и линейных отводов на электронной карте;

- работу с современным навигационным оборудованием;

- накопление и анализ информации о выполняемых хозяйственных мероприятиях;

- оперативный обмен атрибутивной и картографической информацией о выполненных мероприятиях между различными уровнями управления;

- получение стандартных и произвольных форм отчетности;

- персонификация и учет действий пользователя с повыдельной базой данных (БД);

- предоставление различных инструментальных средств работы с электронными картами;

- внесение изменений, вызванных хозяйственной деятельностью и стихийными факторами, в таксационные (атрибутивные) и картографические базы данных;

- выполнение расчетов.

Основа проектируемой системы представлена в виде информационной модели, сформированной исходя из характера информационных задач и потребностей будущих пользователей. Обобщенную структуру такой модели можно определить как совокупность взаимосвязанных функциональных подсистем. На рисунке 1 показана общая структура системы ЛесГИС. Обобщенную структуру такой модели можно определить как совокупность взаимосвязанных функциональных подсистем:

  1. Подсистема «Производство отводов».
  2. Подсистема «Изменение таксационных характеристик выделов».
  3. Подсистема «Интерфейс с GPS-навигатором».
  4. Подсистема «Подсистема запросов».
  5. Подсистема «Генерация отчетов».
  6. Подсистема «Журнал изменений».
  7. Подсистема «Контроль и идентификация доступа».

В ЛесГИС представлены различные способы обновления данных:

- на основе съемки участков леса с помощью GPS;

- на основе материалов аэрофотосъемки и полевого дешифрирования снимков;

- на основе материалов космических съемок.

В результате детального анализа функциональных свойств каждой ГИС: набора сервисных программ, возможности работы с картографическим материалом, удобства работы пользователя и возможности быстрого обучения – в качестве базовой была выбрана MapInfo.

ЛесГИС имеет расчетные и модельные функции для работы с совмещенными (интегрированными) базами данных и позволяет на их основе принятие разнообразных пользовательских решений для лесного хозяйства:

- вносить с помощью компьютера текущие изменения в существующие таксационную (информационную) и картографическую базы данных, т. е. постоянно иметь оперативную (обновленную) информацию о лесном фонде;

- получать из базы данных информацию по стандартным и произвольным запросам как в числовом, так и в картографическом виде (о пространственном размещении результатов запроса);

- распечатывать на бумажных носителях фрагменты планшетов и окрашенных планов лесонасаждений с обновленной информацией;

- получать по запросу пользователя любые тематические карты на основе информации лесоустройства;

- осуществлять текущее планирование рубок леса и других лесохозяйственных мероприятий;

- производить отвод и материально-денежную оценку лесосек;

- производить предварительный многовариантный отвод лесосек и их материально-денежную оценку с целью принятия экономически выгодного решения;

- осуществлять сортиментацию, товаризацию на арендуемых участках, в том числе по сортиментам, выбираемым пользователем; осуществлять экономическую (стоимостную) оценку лесных ресурсов и ведение государственного лесного реестра;

- осуществлять контроль за всеми видами лесопользования (мониторинг).

Рассмотрим кратко функциональные возможности комплекса (системы):

1. Блок получения информации и производства запросов обеспечивает: получение информации о каждом участке земель лесного фонда; производство запросов, получение отчетов по запросам и тематических карт; получение информации о лесосеках.

2. Блок отводов линейных и площадных объектов: производство отводов линейных объектов (дорог, ЛЭП, трасс и т. п.) и площадных объектов (лесосек); отвод участков под строительство промышленных и жилых объектов; получение характеристик участков земель лесного фонда в границах отвода, материально-денежной оценки по данным лесоустройства, данных для составления декларации лесопользователем.

3. Блок работы с GPS: использование данных GPS-приемников при внесении изменений в картографическую базу данных.

4. Блок ГЛР: получение основных форм государственного лесного реестра; отчет о сортиментной структуре древостоев лесного участка; отчет по результатам кадастровой оценки; отчет по результатам материально-денежной оценки лесосек.

5. Блок «Производство запросов».

Формирование запросов выбора и группировки таксационных показателей осуществляется посредством модуля «Система запросов к повыдельной БД». Стандартом построения запросов к базам данных является язык SQL.

6. Блок «Лесосечный фонд»:

- получение материально-денежной оценки по данным отвода;

- учет лесосек, лесорубочных билетов (с 2009 г. – лесных деклараций), фактически вырубленной древесины, учет актов освидетельствования лесосек и нарушений правил отпуска древесины на корню, анализ лесосечного фонда;

- получение статистических отчетов;

- свод статистических отчетов, анализ использования лесосечного фонда на всех уровнях управления.

Информационной основой системы является банк данных, состав и организация которого определялись составом входных и выходных данных, необходимых для решения функциональных задач. Основным компонентом информационной системы является совмещенная повыдельная база данных реляционного типа, содержащая лесоустроительную информацию. Для функционирования системы предусмотрены дополнительные базы данных:

  • БД сохраненных отводов;
  • БД лесосек;
  • БД сохраненных запросов;
  • БД СКД (система контроля доступа);
  • БД шаблонов отчетов;
  • БД ХСТВ (хранение состояний таксационных выделов);
  • БД НСИ (нормативно-справочная информация);
  • БД репликации.

В качестве ключевого элемента геоинформационной системы определена лесотаксационная повыдельная БД, представляющая собой совокупность реляционных таблиц-макетов, содержание которых характеризует различные аспекты состояния насаждений. Поля таблиц-макетов содержат числовые данные и кодированную информацию об учитываемых таксационных показателях, качественных характеристиках и проектируемых мероприятиях. Кодирование данных соответствует стандартам СОЛИ (система обработки лесоустроительной информации) и сопровождается соответствующими справочниками, входящими в состав специально предусмотренной в системе БД НСИ. Структура БД является прототипом стандартной формы карточки таксации, заполняемой в процессе лесоустройства.

В третьем разделе описывается разработанная в диссертационной работе технология государственной инвентаризации лесов с использованием геоинфор-мационной системы ЛесГИС и материалов аэрокосмических съемок.



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.