ПРОГНОЗ ДИНАМИКИ СОСНОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ ГПУ «БЕРЕЗИНСКИЙ БИОСФЕРНЫЙ ЗАПОВЕДНИК» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ

 

THE PROGNOSIS OF PINE stands DYNAMIC SNPI «Berezinsky
Biosphere Reserve
» WITH USING GIS-TECHNOLOGY

 

Ковалевский С.В., Сидельник Н. Я., Ковалевская А.А.

(БГТУ, г. Минск, Республика Беларусь)

Kovalevskyi S. V., Sidelnik N. YA., Kovalevskaya А.А.
he Belarusian State Technological University, Мinsk, Republic of Belarus)

 

На основе ГИС ГПУ «Березинский биосферный заповедник» выполнена повыдельная актуализация таксационных показателей сосновых древостоев по регрессионным моделям на 2013 год и прогноз на 2014, 2024 гг.

 

The forest subcompanent actualization for 2013 and the prognosis for 2014, 2024 of pine stands characteristics with using regression models based on GIS SNPI «Berezinsky Biosphere Reserve» are made in this article.

 

Ключевые слова: таксационные показатели, актуализация, прогноз, динамика, возрастная структура

Key words: stands characteristics, actualization, prognosis, dynamics, structure of age

 

Эффективность управления и планирования в лесном хозяйстве в значительной степени определяется наличием надежной информации о состоянии и прогнозировании лесного фонда. В связи с этим, особое значение приобретают программы по прогнозированию и актуализации лесного фонда.

Актуализация лесного фонда имеет в виду внесение текущих изменений в лесном фонде с учетом давности лесоустройства. Технология актуализации предусматривает: 1) внесение текущих изменений от проведенных лесохозяйственных явлений (пожаров, ветровалов и др.) и 2) прогнозирование таксационных показателей древостоев с учетом периода роста и развития.

Актуализация лесного фонда может выполняться двумя способами: 1) повыдельная актуализация, когда изменения вносятся в каждый отдельный участок с учетом его особенностей; 2) актуализация лесного фонда совокупностей древостоев по итоговым таблицам классов возраста.

В лесном фонде Республики Беларусь хозяйственным воздействием ежегодно охватывается в среднем 5% выделов и на 25% выделов (преимущественно средневозрастные и приспевающие древостои средних полнот) возникает необходимость уточнения или проведения новых хозяйственных мероприятий [1]. Поэтому остро встает вопрос о точности актуализации этих древостоев на ход естественного роста. При непрерывном лесоустройстве актуализация лесного фонда выполняется с использованием ГИС-технологий.

Леса ГПУ «Березинский биосферный заповедник» являются уникальным объектом, входят в состав заповедного фонда Республики Беларусь и изъяты из хозяйственной эксплуатации. Заповедник является государственным природоохранным учреждением и предназначен для использования в природоохранных, научных и эколого-просветительских целях.

ГИС ГПУ «Березинский биосферный заповедник» разработана в рамках задания № 43 «Разработка и актуализация геоинформационных систем Березинского биосферного заповедника и национальных парков, обеспечение их функциональности» Государственной программы развития системы особо охраняемых природных территорий на 2008-2014 годы, а также договора № 04/10 от 1 июля 2010 г. между ГПУ «Березинский биосферный заповедник» и филиалом «Космоаэрогеология» Республиканского унитарного предприятия «Белорусский научно-исследовательский геологоразведочный институт».

ГИС ГПУ «Березинский биосферный заповедник» представляет собой совокупность программных и технических средств, предназначенных для накопления, структуризации и предоставления данных, необходимых для повышения эффективности деятельности и оперативности принятия управленческих решений, а также слежения за изменениями в природно-территориальных комплексах, их охраны и прогноза развития.

ГИС ГПУ «Березинский биосферный заповедник» разработан на основе использования программных продуктов ArcGISDesktop 10 в операционной среде MSWindows XP SP3/Vista/7.

В геоинформационной системе ГПУ «Березинский биосферный заповедник» повыдельная база лесоустроительной информации оптимизирована в системе управления базами данных Microsoft Access.

Принципиальное значение для актуализации имеет установление зависимостей виды H=f(A), D=f(A), M=f(A). Для выражения приведенных закономерностей существует достаточно большой выбор математических моделей. Их описание представлено в научных исследованиях О. А. Атрощенко, Н. Н. Свалова, В. Ф. Багинского, В. К. Захарова, В. В. Антанайтиса [2, 3].

От точности некоторых моделей зависит и достоверность информации о запасах древостоев, которые не таксируются в течение 5–10 летнего периода с момента базового лесоустройства.

Использование ГИС ГПУ «Березинский биосферный заповедник» позволяет выполнять повыдельную актуализацию и предоставляет в этом отношении уникальную возможность мгновенно произвести расчет по всем участкам, предоставленным в базе данных.

Моделирование роста древостоев по диаметру и высоте осуществляется по классам бонитета согласно общебонитировачной шкалы проф. М.М. Орлова.

При прогнозе средних диаметров и высот сосновых древостоев применяли регрессию (Атрощенко О.А., 1986):

                               (1)

где А – возраст древостоя, лет; РH, Dпроцент текущего изменения средней высоты и диаметра древостоя соответственно; H100 – индекс класса бонитета, принятый в соответствии с бонитировочной шкалой проф. М.М. Орлова, как средняя высота в возрасте 100 лет для хвойных и твердолиственных древостоев и 50 лет для мягколиственных; b0, b1, b2, b3 – коэффициенты регрессий.

Для прогноза запаса использована модель абсолютного текущего среднепериодического прироста [4]:

                                      (2)

где А – возраст древостоя, лет; M – запас древостоя, м3.

Актуализация основных таксационных показателей сосновых древостоев на 01.01.2013 г. с использованием ГИС выполнялась следующим образом:

1. Средний возраст древостоя преобладающей и составляющих пород. К возрасту, определённому при лесоустройстве, поочередно прибавляется один год до года актуализации.

2. Средняя высота древостоя преобладающей и составляющих пород. Актуализация средних высот выполняется на каждый год ревизионного периода по формуле (1) для каждой составляющей породы определяется процент текущего изменения средней высоты древостоя, а затем – средняя высота на момент актуализации. Если для составляющей породы высота не указана, то она принимается равной высоте предшествующей породы яруса.

3. Средний диаметр древостоя преобладающей и составляющей пород. Актуализация средних диаметров выполняется на каждый год ревизионного периода, по формуле (1) для каждой древесной породы, входящей в состав насаждения, определяется процент текущего изменения среднего диаметра древостоя, а затем – средний диаметр на момент актуализации.

4. Запас древостоя преобладающей и составляющей пород. Актуализация запасов производится по элементам леса на каждый год ревизионного периода – по формуле (2) определяется величина абсолютного текущего среднепериодического прироста за период актуализации, а затем – запас древостоя.

На основе ГИС ГПУ «Березинский биосферный заповедник» выполнена повыдельная актуализация таксационных показателей сосновых древостоев по регрессионным моделям на 2013 год и прогноз на 2014, 2024 гг. На основе данных актуализации составлены итоговые таблицы распределения площадей и запасов (таблица 1).

Таблица 1 – Прогноз площадей и запасов сосновых насаждений, га/тыс. м3

Период прогноза

Класс возраста

Всего

I

II

III

IV

V

VI

VII

2008

763,4

5,8

3 177,8

98,6

6 715,5

885,5

6 220,4

1 108,6

7921,2

1 630,7

6 633,5

1 376,2

2 190,7

42,3

33 622,5

5 147,7

2013

383,9

5,6

2 015,4

49,4

5 943,1

854,3

6 506,2

1 110,6

6 210,2

1 313,4

7 895,9

1 732,6

4 667,8

1 010,3

33 622,5

6 076,2

2014

142,3

3,2

1 502,7

28,5

5 810,7

739,2

6 159,9

1 002,4

6 600,3

1 399,4

8 738,8

1 997,9

4 667,8

1 023,4

33 622,5

6 194,0

2024

763,4

17,2

3 489,5

309,1

6 414,6

1 256,4

6 209,6

1 503,1

7 921,2

2 085,4

8 824,2

2 201,3

33 622,5

7 372,5

Данные прогноза площадей и запасов показывают, что с момента базового лесоустройства на момент 01.01.2013 г., в сосновых древостоях произошли изменения связанные с естественным ходом роста, характеризующиеся уменьшением площади древостоев I, II и III классов возраста и увеличением площадей древостоев VI и VII класса возраста. В 2024 г. в лесном фонде ГПУ «Березинский биосферный заповедник» прогнозируется преобладание сосняков VII класса возраста и отсутствие молодняков I класса возраста.

Актуализированные данные на 01.01.2013 г. были сопоставлены с данными учета лесного фонда, предоставляемыми ежегодно в Березинский биосферный заповедник РУП «Белгослес». Результаты сравнения представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 – Сравнение данных учёта лесного фонда с прогнозом в ГИС, га

Год
сравнения

Вариант

Молодняки

Средне-возрастные

Приспе-вающие

Спелые и перестойные

Всего

2013

Данные
лесоустройства

2 709

19 092

7 633

4 167

33 601

Прогноз

2 399,3

18 659,5

7 895,9

4 667,8

33 622,5

Отклонение, %

–11,4

–2,3

+3,4

+12,2

+0,1

Таблица 3 – Сравнение данных учёта лесного фонда с прогнозом в ГИС, тыс.м3

Год
сравнения

Вариант

Молодняки

Средне-возрастные

Приспе-вающие

Спелые и перестойные

Всего

2013

Данные
лесоустройства

63,9

3 139,8

1 621,1

845,6

5 670,4

Прогноз

55,0

3 278,3

1 732,6

1 010,3

6 076,2

Отклонение, %

–13,9

+4,4

+6,9

+19,5

+7,1

Результаты показывают, что данные прогноза в ГИС практически совпадают с данными учета лесного фонда. Наибольшее отклонение по площади наблюдаются в спелых и перестойных насаждениях – 12,2%, наименьшее – 2,3% наблюдается в средневозрастных насаждениях. По запасу наибольшее отклонение в спелых и перестойных древостох (19,5%), а наименьшее (4,4%) – в средневозрастных. В целом, по запасу отклонение составило – 7,1%, что говорит о хороших результатах прогноза, которые можно использовать для предварительной оценки текущего состояния лесного фонда.

Таким образом, в результате исследований установлено, что в ГИС ГПУ «Березинский биосферный заповедник» можно выполнять повыдельную актуализацию с применение регрессионных моделей прогноза таксационных показателей. Результаты актуализации зависят от точности моделей прогноза роста.

Список использованных источников

1. Кулагин А. П. Система непрерывного лесоустройства в Беларуси: автореф. дис… канд. с.-х. наук / А.П. Кулагин. -Минск: БГТУ. 1997. – 18 с.

2. Атрощенко О. А. Моделирование роста леса и лесохозяйственных процессов / О.А. Атрощенко.– Минск: БГТУ, 2004. – 249 с.

3. Багинский В. Ф. Лесопользование в Беларуси: история, современное состояние, проблемы и перспективы / В.Ф. Багинский, Л.Д. Есимчик. – Минск: Беларуская думка, 1996. – 367 с.

4. Cидельник Н. Я. Лесотаксационные модели прироста по запасу сосновых древостоев в геоинформационной системе “Лесные ресурсы”: дис. … канд.с.-х. наук: 06.03.02 / Н.Я. Сидельник. – Минск, 2010. – 144 с.