Леса, как объекты геоинформационного проектирования

Лесные экосистемы можно рассматривать как системы, состоящие из взаимосвязанных частей (деревьев, экологических групп, горизонтальных или вертикальных неоднородностей). Лесным экосистемам присущи свойства систем – эмерджентность, устойчивость, управляемость. Для изучения систем целесообразно использовать методы системного подхода. Основным методом системного подхода для изучения свойств систем является метод моделирования – представление изучаемого объекта (системы) в упрощенной форме – форме модели. Моделирование применяется в лесной науке и производственной деятельности с 19 века – на основе математических моделей определяются таксационные характеристики, сортиментно-сортная структура насаждений, выполняются лесоустроительные расчеты (размеры рубок главного, промежуточного пользования, использование недревесных ресурсов, в том числе ресурсов охотничьей фауны).

В основе лесной таксации лежат принципы вариационной статистики, позволяющие производить измерения случайных величин (диаметров, высот, запасов и пр.) с определенной степенью точности, с учетом вероятностей их появления. На основе моделирования построены большинство справочных данных лесоустройства – таблицы бонитетов, хода роста, сортиментно-сортные и товарные таблицы.

Для хранения и обработки атрибутивной (непозиционной) лесоустроительной информации с конца 80-х гг. применяются системы управления базами данных, позволяющих совершенствовать хранение, обработку и моделирование данных о лесных экосистемах. Минимальной единицей хранения баз данных при этом могут выступать отдельные деревья, лесоустроительные выделы, кварталы.

Кроме табличных форм и текстовых описаний, для ведения лесного хозяйства, проектирования мероприятий важна информация о пространственном размещении объектов лесного фонда. Это относится к близости участков, назначенных в рубки относительно друг друга, положению участков в ландшафте (относительно сырых мест, изрезанных склонов, берегов рек, ручьев), распределению участков с определенными характеристиками по территории, близости к элементам дорожной и гидрографической сети. Наиболее полное представление о распределении лесных ресурсов по территории, можно получить при использовании географического подхода. Значительная часть пространственной информации может быть получена на основе карт (лесных – планшетов, планов, топографических, физических, административных и пр.). Современным средством совместного применения табличных и картографических данных являются геоинформационные системы.

В основе создания и применения ГИС также лежит системный подход. Системный подход заключается в рассмотрении объекта исследования (лесных экосистем) как целостной сложной системы, состоящей из ряда подсистем и имеющей функциональные зависимости и связи внутри системы, между ее подсистемами. Системный подход обеспечивает единство создания, технического, математического, информационного и лингвистического обеспечения, их совместимость, определяет методы исследования и проектирования ГИС, ее структуру. Инструментом системного подхода в ГИС является моделирование – такой способ отражения реальной действительности, при котором для изучения оригинала применяется специально построенная модель, воспроизводящая существенные свойства и характеристики исследуемого реального объекта и процесса.

О необходимости одновременного изучения позиционных и непозиционных свойств лесов (географического подхода) говорил еще классик лесоведения Г.Ф. Морозов, называя лес “явлением географическим”, подразумевая важность учета иных составляющих ландшафта, кроме лесной растительности – рельефа, климата, водного режима, почв.

Все физико-географические компоненты ландшафтов связаны между собой и образуют закономерные территориальные сочетания – ПТК разных порядков. Знания закономерностей структуры, продуктивности и динамики лесных ландшафтов важны при планировании и ведении лесного хозяйства.

Данные о лесах сложны для описания - лес является сложным природным объектом, он рассредоточен и занимает обширные территории, состоит из множества компонентов, описание которых часто трудно формализовать и описать суммарно.

Информация о лесах является разнородной, относится к пространственной (географической). Данные о лесных экосистемах могут содержать массовые и уникальные сведения, высокоточные и оценочные параметры.

Следовательно, при управлении лесами должны учитываться сложные свойства лесов как систем, использоваться методы моделирования для характеристики и анализа разнородной информации о лесных ресурсах. Учет пространственных характеристик лесов и связь лесной растительности с другими компонентами ландшафтов возможно выполнять на основе ГИС-технологий.