1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КР ГИЦ СО РАН:

- интеграция потенциала академических, вузовских и отраслевых научных организаций, ведущих исследования в интересах региона с применением геоинформационных технологий;

- создание геоинформационных баз данных по природным ресурсам, промышленности, сельскому хозяйству, транспорту, отходам, народонаселению, здравоохранению, образованию;

- разработка и адаптация геоинформационных технологий в связи с созданием научных основ геоинформационной системы территориального комплекса кадастра (Постановление администрации Красноярского края 4540п от 11.07.96 г. "О территориальном кадастре природных ресурсов Красноярского края").

- мониторинг экологического состояния окружающей среды, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного происхождения с применением дистанционных методов и районирование территорий региона на базе геоинформационных технологий.

- создание кадастровых карт различного назначения на цифровых носителях с использованием картографических и аэрокосмических материалов.

- создание экспертных систем поддержки принятия решений, в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций.

Геоинформационный центр имеет следующую научно-организационную структуру, сформированную на основе структурных подразделений и научных коллективов институтов КНЦ СО РАН:

Источники финансирования КР ГИЦ СО РАН в 1999 г.:

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ВАЖНЕЙШИХ НАУЧНЫХ ДОСТИЖЕНИЙ

Направление 8. Региональные проблемы безопасности

Тема 2.2.4. Комплексная оценка природного и техногенного риска в регионах на основе обследования и составления специальных карт зон природных и техногенных катастроф для определения региональных и федеральных приоритетов обеспечения безопасности (научный руководитель д.т.н. В.В. Москвичев, отв. исполнители к.т.н. А.М. Лепихин, к.т.н. Л.Ф. Ноженкова, к. ф.-м.н. С.С. Замай)

На основе разработанных ранее моделей и технологий разработана общая стратегия оценки риска потенциально опасных объектов. Апробация моделей и технологий осуществлена на конкретных объектах потенциально опасных производств: базы сжиженного газа, химические производства, металлургические производства. Основные усилия в 1999 году были направлены на совершенствование и программную реализацию методической базы, развитие функций картографического анализа, проектирование новых и совершенствование существующих специализированных информационных подсистем по отдельным видам ЧС и подсистем оперативного реагирования. Выполнено апробирование предложенного инструментария. Основные результаты года:

• Разработана библиотека методик прогнозирования последствий разных видов ЧС техногенного характера.
• Расширены аналитические функции ГИС по интерпретации информации.
• Выполнены работы по созданию подсистем анализа пожаро-взрывобезопасности на промышленных предприятиях.
• Разработан проект системы среднесрочного прогноза лесных пожаров.
• Разработан проект системы поддержки деятельности оперативных служб центров управления в кризисных ситуациях.
• Выполнено апробирование предложенных подходов и программных средств для определения риска возникновения ЧС на промышленных предприятиях Красноярского края.

Основные публикации:

1. Москвичев В.В., Ноженкова Л.Ф., Усков Г.А., Эглит В.Э., Кашубский Н.И. Оценка состояния природно-техногенной безопасности Красноярского края // ВИНИТИ. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. – 1999.- Вып. 1. – С. 64-74.
2. Лепихин А.М., Москвичев В.В. Ноженкова Л.Ф. Проектирование и разработка ГИС "Безопасность региона" // Тез. докл. V научн. конф. "Современные методы математического моделирования природных и техногенных катастроф". Красноярск, 1999. – С. 168-172.
3. Москвичев В.В., Ноженкова Л.Ф., Карев В.Ю., Исаев С.В. Разработка ГИС "Безопасность региона" // Вычислительные технологии – 1999 (в печати).
4. Москвичев В.В., Эглит В.Э., Берестевич О.А., Закревский М.П., Кашубский Н.И., Скрипкин И.Е. Природно-техногенная безопасность – необходимое условие устойчивого функционирования промышленного потенциала региона // Тез. докл. Всерос. НПК с межд. участием "Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов" (Красноярск, 24-26 марта 1999 г.). – Красноярск: КГТУ, 1999. – Часть 2. – С. 121-122.

Данный раздел сформирован в рамках региональной программы на основании заявок и предложений КР ГИЦ СО РАН. В раздел включено 5 основных тем, результаты работ, по которым представлены ниже. Данные темы являются плановыми заданиями КР ГИЦ СО РАН на 1999 г. и включены в программу СО РАН "ГИС и Интрернет".

Тема: Создание ГИС "Территория: технология, модельное программное представление, и кадровое обеспечение, интеграция с информационно-аналитической системой природоохранных служб Красноярского края" (научный руководитель, д.ф.-м.н. Шапарев Н.Я.)

Одной из основных задач проекта "ГИС–Территория" является проектирование и практическое внедрение геоинформационных систем регионального уровня. Для ее успешного решения, в процессе реализации прикладного ПО, рассматриваются проблемы научно-исследовательского и технологического характера, проводится анализ предметной области и необходимых инструментальных программных средств. Важное место занимает также сопровождение разработок и кадровое обеспечение проектов. Потребность в исследованиях подобного рода обусловлена возрастающей ролью геоинформационных технологий как информационной основы междисциплинарного взаимодействия и базиса, на котором интегрируются разнородные материалы исследований по состоянию территорий.

В 1999 году в рамках проекта "ГИС–Территория" выполнялись этапы работ по подготовке и наполнению тематических картографических баз данных, по ряду подразделов проекта создавались ГИС-приложения, решались задачи подготовки и переподготовки кадров.

• Продолжены работы по математическому моделированию процессов распространения примесей в атмосфере и программной реализации информационно-аналитической системы природоохранных служб. Создана новая эффективная двухслойная двумерная численная модель, осуществлен перенос ядра комплекса программ в среду Windows. Визуализация картоориентированных данных обеспечивается библиотекой классов ГеоКонструктор ЦГИ ИГ РАН.

Рис. 1. ГИС-приложение для моделирования процессов
распространения примесей в атмосфере.

• Продолжены аналитические исследования по методике публикации пространственных данных на Web-сервере в Internet. Созданы прототипы программного обеспечения для сервера Microsoft IIS в среде Windows (ГИС-приложение, разработанное на Delphi, c использованием протокола ISAPI), сервера Baikonur российской компании Epsylon Technologies и для Web-сервера Apache в среде Linux (в качестве ядра использован пакет MapServer из университета Миннесоты). ГИС-приложения, работающие на Web-сервере, обеспечивают визуализацию векторных карт с помощью стандартного броузера, реализуют картоориентированные запросы к атрибутивной базе данных.

Рис. 2. Публикация электронной карты на Web-сервере в Internet.

• Продолжены исследования по анализу основных характеристик экосистем бассейна реки Енисей (совместно с НИИ экологии рыбохозяйственных водоемов и наземных биосистем). На текущем этапе работ готовятся цифровые карты бассейнов рек, осуществляется необходимое редактирование и преобразование координат – это позволяет осуществить привязку архивных данных с бумажных носителей. Выполняются работы по наполнению баз данных по кормовой базе ихтиофауны. Проектируется Web-интерфейс к пространственным данным (ГИС-Web-сервер).

Рис. 3. Обработка пространственных данных: генерализация
слоя рек для визуализации на региональном масштабе.

• Выполнены работы по созданию ГИС-приложений и картографических наборов данных информационно-справочного характера. В процессе реализации этих проектов решались задачи актуализации пространственной информации, создания тематических карт по внешним базам данных, подготовки гипертекста и связывания его с объектами на карте.

• По заказу Управления внешних связей Администрации Красноярского края подготовлена к изданию и издана экспериментальным тиражом в 100 экземпляров первая версия презентационного информационно-справочного компакт-диска о Красноярском крае "CD – Красноярский край". Диск был представлен на днях Красноярского края в Москве в ноябре 1999 года.
• По заказу Центра информатизации Министерства образования России в рамках выполнения работ по МНТП "Создание справочно-аналитической информационной системы мониторинга образовательной и социально-экономической среды региона, основанной на ГИС-технологии" по материалам Красноярского краевого статистического управления и Красноярского краевого управления народного образования подготовлены данные по Красноярскому краю (в формате ГИС MapInfo) для "Атласа образовательных ресурсов России". Представлено более 100 тематических карт.
• Составлена цифровая экологическая карта государственного заповедника "Столбы". Создана топооснова в масштабе 1:25 000 и тематические карты по растительности, антропогенным загрязнениям – около 50 шт.
• представление археологических памятников ряда южных районов края.

Рис. 4. Фрагмент "Атласа образовательных ресурсов России".

• По заказу Красноярского комитета по земельным ресурсам и землеустройству выполняются работы по созданию цифровой топоосновы ряда городов Красноярского края – Сосновоборск, Боготол (масштабы 1:2000 и 1:500). Эту топооснова будет использоваться в кадастровых информационных системах по ценовому районированию.

1. Елгин Б.А., Замай С.С., Касьянов В.В., Лопатин В.Н., Якубайлик О.Э. Научно-исследовательский ГИС-Web-сервер водных экосистем Енисейского бассейна (Проект). // в сб. "Проблемы и перспективы рационального использования рыбных ресурсов Сибири", Красноярск, НИИ ЭРВНБ, 1999, с. 306-310.
2. Замай С.С., Якубайлик О.Э. Программное обеспечение и технологии геоинформационных систем. – Новосибирск: Наука. – 1998. – 112 с.
3. Замай С.С., Якубайлик О.Э. Модели оценки и прогноза загрязнения атмосферы промышленными выбросами в информационно-аналитической системе природоохранных служб крупного города. – Новосибирск: Наука. – 1998. – 168 с.
4. Мельников А.А., Бородулин Н.Н., Сапожков В.И., Исакджанов Ю.Т., Якубайлик О.Э. Публикация электронной карты на Web-сервере. // Проблемы информатизации региона – 98. Труды конф. –Красноярск. – 1998., с. 4–7.
5. Якубайлик О.Э. Математическое моделирование процессов распространения примесей в атмосфере и программная реализация информационно-аналитической системы природоохранных служб: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук: 05.13.16. – Красноярск, 1998. – 19 с.
6. Артемьев Е.В., Дроздов Н.И., Зайцев Н.К., Шапарев Н.Я., Якубайлик О.Э., Шахматов А.В. Создание геоинформационной системы "Археологические памятники Красноярского края" // Вычислительные технологии, N 5, 1998, с. 5-10.

Тема: Создание ГИС "Безопасность региона: вероятностные модели и экспертные системы для районирования территорий по уровню риска возникновения чрезвычайных ситуаций" (руководитель проекта, д.т.н. Москвичев В.В., отв. исполнители - к.т.н. Ноженкова Л.Ф., к.т.н. Лепихин А.М.).

ГИС "Безопасность региона" предназначена для стратегического и оперативного прогнозирования уровня риска возникновения ЧС и их последствий, для поддержки управленческих решений по организации мероприятий по предупреждению их возникновения. Разработаны общая концепция и методология анализа риска и принятия решений, модели и методы прогнозирования риска аварий и катастроф конструкций потенциально опасных объектов. Апробируются важнейшие информационные подсистемы по отдельным видам природных ЧС с наиболее высокими уровнями рисков.

На текущем этапе выполнен большой объем работ по проектированию ГИС "Безопасность региона" в целом, по разработке и развитию инструментальных средств. Разработан ряд подсистем, ориентированных на прогнозирование и поддержку принятие решений по отдельным видам ЧС с наиболее высокими уровнями рисков. Системы апробируются на решении реальных задач.

Апробация моделей и технологий осуществлена на конкретных объектах потенциально опасных производств: базы сжиженного газа, химические производства, металлургические производства. Основные усилия в 1999 году были направлены на совершенствование и программную реализацию методической базы, развитие функций картографического анализа, проектирование новых и совершенствование существующих специализированных информационных подсистем по отдельным видам ЧС и подсистем оперативного реагирования. Выполнено апробирование предложенного инструментария. Основные результаты года:

• Разработана библиотека методик прогнозирования последствий разных видов ЧС техногенного характера.
• Расширены аналитические функции ГИС по интерпретации информации.
• Выполнены работы по созданию подсистем анализа пожаро-взрывобезопасности на промышленных предприятиях.
• Разработан проект системы среднесрочного прогноза лесных пожаров.
• Разработан проект системы поддержки деятельности оперативных служб центров управления в кризисных ситуациях.
• Выполнено апробирование предложенных подходов и программных средств для определения риска возникновения ЧС на промышленных предприятиях Красноярского края (рис.1.).

Рис. 1. Анализ потенциальной опасной зоны промышленного предприятия

Основные публикации:

1. Москвичев В.В., Ноженкова Л.Ф., Усков Г.А., Эглит В.Э., Кашубский Н.И. Оценка состояния природно-техногенной безопасности Красноярского края / Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. - 1999. - Вып. 1. - С. 64-74.
2. Ноженкова Л.Ф. Экспертные геоинформационные системы по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций / Вычислительные технологии. - 1999. - Том 4, Специальный выпуск. - С. 111-118.
3. Лепихин А. М., Москвичев В. В. Ноженкова Л. Ф. Проектирование и разработка ГИС "Безопасность региона" // Тез. докл. научн. конф. "Современные методы математического моделирования природных и техногенных катастроф". Красноярск, 1999. – С. 168-172.
4. Москвичев В. В., Ноженкова Л. Ф., Карев В. Ю., Исаев С. В. Разработка ГИС "Безопасность региона" // Вычислительные технологии – 1999 (в печати).

Тема: Информационно-аналитическая система археологических памятников (руководители проекта – д.ф.-м.н. Шапарев Н.Я. (ИВМ СО РАН), д.и.н. Дроздов Н.И. (ИАиЭ СО РАН)

Совместно со специалистами-археологами из Красноярского педуниверситета получены первые результаты в задаче создания информационно-аналитической системы "Археологические памятники Красноярского края":

• Создан электронный энциклопедический словарь археологических памятников Красноярского края, имеющий более двухсот наименований, включающий персоналии и памятники различных временных эпох.
• Подготовлена цифровая карта-топооснова регионального масштаба (на основе цифровых карт масштабов 1:1 000 000 и 1:200 000) для ядра информационной системы.
• Подготовлено описание нескольких археологического районов на территории Красноярского края (тексты, графика, фотографии и стереофотографии, цифровые карты).
• Выполнено соответствующее государственным стандартам паспортное представление археологических памятников ряда южных районов края.
• Ведутся работы по картографированию археологических памятников.

Основные публикации:

1. Артемьев Е.В., Дроздов Н.И., Зайцев Н.К., Шапарев Н.Я., Якубалик О.Э., Шахматов А.В. Создание геоинформационной системы "Археологические памятники Красноярского края". Вычислительные технологии, N 5. С.5-10, 1998.
2. Дроздов Н.И., Шапарев Н.Я., Шкедов И.М. Электронный энцеклопедический словарь "Наука в Красноярском крае"//Вычислительные технологии.-1999. – Т.4. – С.69-71.

Тема: Создание ГИС "Леса Средней Сибири" (руководитель проекта, академик РАН Ваганов А.Е.)

Этап 1999 года. Создание топоосновы лесных массивов и анализ данных мониторинга лесов на локальном, субрегиональном, региональном уровнях.

Региональный уровень

1. Редактирование и формирование топографической основы на базе цифровых слоев топографических карт России, оцифрованных РОСКАРТОГРАФИЕЙ и ИВМ СО РАН по Интеграционному проекту N6
2. Начато формирование экологического блока ГИС для информационной поддержки изучения и оценки биосферных функций лесов Енисейского трансекта IGBP. Разработаны цифровые карты продуктивности лесов (запас, фитомасса, годичная продукция, возрастная структура, преобладающая порода, полнота, бонитет) по лесорастительным округам и провинциям. На их основе с учетом возрастной структуры лесов и взаимосвязи массы отдельных фракций фитомассы с запасами древесины основных лесообразующих пород составлены компьютерные корреляционные карты запасов углерода в лесах Красноярского края.

Запасы углерода в фитомассе лесов Средней Сибири (в границах Красноярского края) определялись с использованием материалов государственного учета лесов по состоянию на 01.01.1993 г (рис. 1а, 16).

Данные по лесхозам распределялись по лесорастительным округам, провинциям, зонам и подзонам согласно лесорастительному районированию. Переход от запасов древесины сырорастущего леса к углеродным единицам рассчитывали по базисной плотности древесины и коры основных лесообразователей.

В фитомассе древостоев и нижних ярусов растительности лесотундры содержится 28,1 т углерода на 1 га, северной тайге – 47,1, средней _ 44,2, южной – 56,7. В годичном приросте фитомассы лесов Средней Сибири аккумулируется 0,8% углерода от его общего запаса. Размер накопления углерода в годичной продукции зависит от породного состава лесов, возраста древостоев и условий произрастания. В среднем за год леса Средней Сибири связывают 0,36 т/га углерода, при этом в притундровых лесах и северной тайге этот показатель не превышает 0,18-0,22 т/га, а в южных районах он увеличивается до 0,38-0,68 т/га.



а

б

Рис.1. Запасы древесины спелых (а) и перестойных (б) лиственничников Красноярского края.

Прямая пирогенная эмиссия углерода, рассчитанная по данным о ежегодной горимости лесов за последние 300 лет, составляет: для лесотундры – 3%, северной тайги – 9%, средней – 11%, южной – 14% от величины его аккумулирования в годичном приросте. Ежегодная эмиссия углерода от всех видов рубок леса и переработки древесины колеблется в разных подзонах от 3 до 42% от его годичного связывания растительностью.

3. Составлены схемы расположения исследовательских станций на IGBP-трансекте и географической привязки дистанционных данных (сцен и снимков) космических изображений (спутники SPOT, LANDSAT, RESURS, ERS). Сформирована структурная база данных ДДЗ (рис. 2).



Рис.2. Сеть экспериментальных наземных станций Института леса
- постоянные пробные площади для изучения динамики лесных экосистем
- станции IGBP

4. Выполнено сканирование топографических карт М 1:1000000 на территорию Красноярского края с целью использования их в качестве растровой подложки для решения различных задач регионального уровня

Субрегиональный уровень.

1. Составлена цифровая карта нарушенности лесов пожарами для Нижнего Приангарья в масштабе 1:1000000 на трапецию О-46. Цифровая карта содержит следующие тематические составляющие: нарушенность лесов, оцененная по доли производных насаждений; горимость лесов как условная среднемноголетняя ежегодная площадь, на которой действовали сильные низовые или верховые пожары с частичной или полной гибелью древостоев и последующей сменой пород, пирологических режимов, как классов средней многолетней повторяемости пожаров (рис. 3).

Рис. 3. Пирологические карты для трапеции О-46.

Локальный уровень.

1. Выполнен анализ лесокультурного фонда и составлены карты распределения основных категорий земель (пустыри, прогалины, гари, вырубки, погибших насаждения, лесные культуры неудовлетворительного качества, площади, требующие реконструкции). С использованием ГИС оценено состояние искусственного лесовосстановления по породному составу, возрасту и проценту выживаемости. Для информационной поддержки решения задачи классификации территории лесхоза по степени пригодности участков лесокультурного фонда для выращивания культур определенных пород в картографическую базу данных введен в формате Arc/Info векторный слой изолиний рельефа с топографических карт М 1:200 000, который совмещен с планом лесонасаждений и преобразован в растровые карты-изображения крутизны и экспозиций склонов. Для целей совместного анализа подготовлена база данных подсистемы ГИС "Лесокультурный фонд", содержащая характеристики о влажности, механическом составе и типах почв, породном составе, возрасте, группах типов леса и бонитете насаждений, ландшафтные описания на уровне местностей. По этим данным сформированы пространственные слои, которые предполагается используются при создании искусственных фитоценозов для подбора древесных пород в соответствие с условиями местопроизрастания. Сформирована также база таксационных данных по анализу роста культур на экспериментальных участках, которая будет использования для моделирования насаждений будущих культур (рис. 4).

Рис. 4. Карта основных категорий лесокультурного фонда Таловского лесничества.

2. Разработана методика составления экологической карты динамики растительности на основе совмещенной экологической базы цифровых и пространственных данных, показаны возможности ее использования для оценки современного состояния и устойчивости лесов. Систематизация динамических категорий лесной растительности осуществлялась по типам лесорастительных условий, выделяемым по характеру рельефа и подтипам почв. Выявлены ряды восстановления после рубок и пожаров сосновых и темнохвойных лесов. Карты восстановительной динамики растительности и почв совмещались автоматизированным способом с планом лесонасаждений. С использованием лесоустроительной базы данных для каждой динамической линии сообществ определены параметры состояния и устойчивости насаждений на разных временных периодах. Состояние лесов оценивалось по степени нарушения продукционного процесса, их устойчивость - по изменению лесистости территории, формационно-типологического состава и возрастной структуры лесов (рис 5). Полученная информация интегрируется в экологической карте, отражающей количественные показатели условий среды, современное состояние, устойчивость и динамику лесного покрова. Методика оценки состояния и устойчивости лесов с использованием экологической карты апробирована в Большемуртинском лесхозе (рис. 6). Для решения этих задач составлены цифровые карты: почвенная М 1:50000; лесорастительных условий (М 1:25000); четвертичных отложений (М 1:50000), геоморфологическая карта (М 1:50000).

Рис. 5. Нарушенность лесных экосистем Большемуртинского лесхоза вследствие изменения возрастной структуры насаждений данной территории

Рис. 6. Современное состояние насаждений в разных лесорастительных условиях

3. Выполнена оцифровка и совмещение картографических материалов лесоинвентаризации разных лет (1956, 1969, 1981, 1991 г.г.) и выявлен ход естественного лесовосстановления на участках с древостоями, усохшими в 1953-57 годы после вспышки массового размножения сибирского шелкопряда. Использование ГИС позволило подтвердить описанные ранее закономерности (возникновение очагов на водоразделах в высокопродуктивных пихтачах средних полнот, увеличение поврежденных шелкопрядом площадей в результате деятельности вторичных вредителей, зарастание в течение 10 - 15 лет участков площадью от 30 до 200 га и медленное лесовосстановление на более крупных участках). Выявлена высокая повторяемость пожаров в шелкопрядниках, что связано с замедленным гниением бурелома древесины и постепенным вывалом сухостоя. Изменение запасов сухостоя, захламленности и единичных деревьев в шелкопрядниках за 35-40 лет возвращается на средний уровень, отмеченный до поражения леса. Динамика этих показателей важна для оценки углеродного баланса (рис. 7, 8).

Рис. 7.

Рис. 8. Динамика запаса сухостоя, захламленности и единичных деревьев (м³ / га).

4. С использованием ГИС решалась задача прогноза изменений запасов и других таксационных показателей насаждений под влиянием естественных процессов роста и распада. От динамики запасов, полноты, средних высот и диаметров деревьев в насаждении возможен переход к динамике фитомассы по фракциям на больших территориях, не подверженных в рассматриваемые периоды рубкам леса и стихийным воздействиям. Предполагается, что на однородных по комплексу лесорастительных условий территориях для каждого отдельного лесного выдела можно отыскать его будущее состояние. В основу реализованного алгоритма подбора таких состояний положено, прежде всего, сходство породного состава насаждений. Разработана методика и программное обеспечение актуализации или прогноза изменений таксационных показателей каждого отдельного участка леса (выдела) по восьми породам на 10 летний период. Верификация прогноза по 20-ти кварталам Большемуртинского лесхоза, выполненная сравнением его с данными последующей ревизии лесоустройства, показала превышение модельного запаса на 1.36%, что следует считать очень хорошим результатом. Для интеграции результатов прогноза в ГИС сформирована локальная база данных, которая позволила оценить пространственное расположение и экологические условия формирования разных классов прироста по запасу насаждений (рис. 9).

Рис. 9. Запасы древесины на тестовом участке в 1991 г. (а) и прогнозируемые на 10 лет вперед значения запасов (б).

5. Для целей актуализации информации оценена информативность сканерных снимков со спутника "Ресурс-01". Оценивалась возможность определения типов лесорастительных условий, почвенно-геоботанических комплексов (т.е. сочетания типологических единиц растительности и почв на уровне типа леса и типов почв), породного состава и продуктивности насаждений. На основе ГИС на снимке выбирались тестовые участки с гомогенной структурой насаждений, однородным составом, фиксированной полнотой (рис 10). Внутри тестовых участков для каждого оцениваемого экологического показателя формировались репрезентативные обучающие выборки, принадлежащие различным обучающим классам. Классификация выполнялась по спектральным и текстурным признакам. Множественный линейный регрессионный анализ позволил исследовать взаимосвязь текстурных признаков, отобрать из них независимые и оценить их взаимосвязь с экологическими и продукционными показателями (рис. 11). Анализ результатов показал значительное улучшение качества классификации при использовании текстурных признаков для всех оцениваемых показателей: для типов леса от 0,17 до 0,71, для классов биомассы от 0,17 до 0,76, для продуктивности – от 0,11 до 0,52.

Рис. 10. Совмещение снимка с векторными картами ГИС

Рис. 11. Геоботаническая карта с границами лесорастительных условий (а) и карта классов биомассы (б), полученные на основе спутникового снимка "Ресурс-О1"

6. Для целей более точной экологической характеристики экологических условий насаждений Большемуртинского лесхоза введена карта М 1:50000 гидросети и рельефа, которая будет использована в работах по оценке лесокультурного фонда, пожарной опасности, распространения пожаров, местообитаний насекомых-вредителей и диких животных и т.д.
7. Сформирована база аэрофотоснимков М 1:15000 на территорию Предивинского и Юксеевского лесничеств Большемуртинского лесхоза. Она включает 212 цифровых цветных координатно совмещенных растровых файлов (объем ).
8. Сформирована картографическая база данных для Саяно-Шушенского заповедника (1:200000), включающая карты:

• Формации лесообразующих пород по лесорастительным округам и высотно-растительным поясам;
• Растительного покрова и состояния лесов;
• Редких, лекарственных и уязвимых видов.

1. Pleshikov F.I., Ryzkova V.A., Kaplunov V.Ya., Usoltseva J.V. A computer system for evaluating and predicting hurricane impact on forest. // Safety Science 30, 1998, p. 3-8.
2. Корец М.А. Индикация экологических и продукционных показателей лесных территорий по данным со спутника "Ресурс О1" // Материалы конференции молодых ученых, посвященная 275-летию РАН. Красноярск, 17 марта 1999 г., с.36-41.
3. Корец М.А., Черкашин В.П., Рыжкова В.А. Индикация экологических характеристик лесных территорий по данным со спутника "Ресурс 01" с использованием ГИС. // Интеркарто-5. ГИС для устойчивого развития территорий. Доклады международной конференции, часть 3. ГИС и картография в экологии и охране природы. – Якутск, изд-во Якутского ун-та, с. 120-126.
4. Brissette J.C., Ivanov V.V., Cherkashin V.P. Use of GIS in Thinning. // Assessment Methods of Forest Ecosystem status and Sustainability. Abstracts, Workshop, August, 1999, Krasnoyarsk, Russia, p. 42-43.
5. Бриссет Дж.С., Иванов В.В., Черкашин В.П. Использование ГИС для рубок ухода за лесом. // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Тезисы докладов Международного совещания, август, 1999, Красноярск, Россия, с. 43.
6. Kuzmichev V.V., Koretz M.A., Mikhailova I.A., Cherkashin V.P. Reforestation on Areas Damaged by Gypsy Moth. // Assessment Methods of Forest Ecosystem status and Sustainability. Abstracts, Workshop, August, 1999, Krasnoyarsk, Russia, p. 98.
7. Кузьмичев В.В., Корец М.А., Михайлова И.А., Черкашин В.П. Восстановление леса на площадях, поврежденных сибирским шелкопрядом. // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Тезисы докладов Международного совещания, август, 1999, Красноярск, Россия, с. 98-99.
8. Ryzkova V.A., Cherkashin V.P., Modina E.N., Mikhailova I.A., Koretz M.A. Developing Ecological Maps for Estimating Forest State Based on GIS Technologies. // Assessment Methods of Forest Ecosystem status and Sustainability. Abstracts, Workshop, August, 1999, Krasnoyarsk, Russia, p. 134-135.
9. Рыжкова В.А., Черкашин В.П., Модина Е.Н., Михайлова И.А., Корец М.А. Разработка экологических карт для оценки состояния лесов на основе технологии ГИС. // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Тезисы докладов Международного совещания, август, 1999, Красноярск, Россия, с. 135.
10. Varaksin G.S., Cherkashin V.P., Koretz M.A., Polyakov S.V. Assessment of Forest Cultural Fund Using GIS. // Assessment Methods of Forest Ecosystem status and Sustainability. Abstracts, Workshop, August, 1999, Krasnoyarsk, Russia, p. 176.
11. Вараксин Г.С., Черкашин В.П., Корец М.А., Поляков С.В. Оценка лесокультурного фонда с использованием ГИС. // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Тезисы докладов Международного совещания, август, 1999, Красноярск, Россия, с. 176-177.
12. Черкашин В.П., Плешиков Ф.И., Стаканов В.Д., Корец М.А., Михайлова И.А. Геоинформационные технологии для управления лесами региона. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции и выставки с международным участием "Достижения науки и техники – развитию сибирских регионов", март, 1999.
13. Корец М.А. ГИС для экологического управления лесами. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции и выставки с международным участием "Достижения науки и техники – развитию сибирских регионов", март, 1999.
14. Исаев А.С., Киселев В.В., Калашников Е.Н., Плешиков Ф.И., Черкашин В.П. Геоинформационные системы в прогнозировании и контроле массового размножения лесных насекомых // Лесоведение N5, 1999, с. 19-23.

Тема: "Информационно-прогностическая система водно-экологического состояния Ангаро-Енисейского бассейна" (руководитель проекта - д.ф.-м.н. Белолипецкий В.М.)

Этап 1999 года. Разработка вычислительного модуля ИПС для решения широкого класса задач гидрофизики, включающего дополнительные средства для формирования начальных данных и подключения расчетных модулей.

Для решения задач, связанных с анализом, использованием и накоплением большого количества информации об экологическом состоянии водных объектов, разработана специальная информационно-прогностическая компьютерная система. Информационно-прогностическая компьютерная система (ИПКС) состоит из двух блоков, каждый из которых выполняет определенный набор задач.

Первым блоком является база данных (БД), предназначенная для хранения всей необходимой информации. Этот же блок содержит в себе средства необходимые для обработки данных, хранящихся в БД, а также выполняет установление двухсторонней связи между ИПКС и другими источниками данных

Рис. 1. Экран монитора при работе с ИПКС.

Второй блок ИПКС, основанный на комплексе математических и численных моделей, отвечает за проведение прогнозных расчетов. Он обеспечивает формирование начальных данных, проведение расчетов по численным моделям и передачу полученных результатов в базу данных для их дальнейшей обработки. Используются математические модели для определения гидротермического режима реки, одномерное приближение в задаче транспорта наносов и примесей в реках. Построенная одномерная модель позволяет исследовать динамику примесей в речной системе с учетом морфометрических и гидравлических характеристик потока, седиментации и взмучивания.

Для исследования гидротермических процессов в реках, более сложных по сравнению с одномерными, применяется плановая (двумерная в горизонтальной плоскости) модель гидродинамики и теплопереноса, т.е. рассматриваются характеристики, осредненные по глубине водоема.

Выполнено сопряжение гидрофизических моделей с математической моделью речной экосистемы (рис. 2).

Реализованный вариант ИПКС позволяет накапливать разнообразную информацию о водной системе, выполнять численные эксперименты по исследованию гидрофизических и гидробиологических процессов, анализировать имеющиеся в БД натурные и расчетные данные с использованием геоинформационных технологий.

Белолипецкий В.М., Генова С.Н., Гуревич К.Ю., Дегерменджи А.Г., Косолапова Л,Г., Дрюккер И.И. Компьютерная система для исследования динамики гидрофизических и радиоэкологических характеристик речной системы // Журнал "Вычислительные технологии" (в печати).

Рис. 2. Сравнение расчетных кривых, полученных по одномерной модели речной экосистемы (Институт биофизики СО РАН) и натурных данных (Лимнологический институт СО РАН): а) бактерии, б) микрозоопланктон.

Доклады на конференциях

Международная конференция "Математические модели и методы их исследования" (Красноярск, август 1999 г.):
Якубайлик Т.В. Численный алгоритм расчета распространения примесей в речном потоке.

V конференция "Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф" (Красноярск, август 1999 г.):
Белолипецкий В.М. О проблеме охраны водных ресурсов. Генова С.Н. Информационно-прогностическая система гидрофизического состояния р. Кача.
Компаниец Л.А. Численное исследование ветровых течений в замкнутых стратифицированных водоемах.

Важнейшие публикации

Belolipetskii V.M., Genova S.N. Numerical modelling of heat and pollutants transfer in river flows// Russ. J. Anal. Math. Modelling, Vol.14, No.1, pp.1-13.

1. Белолипецкий В.М. О проблеме охраны водных ресурсов // Тезисы докл. V конференции "Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф", Красноярск, 1999.- С. 15-16.
2. Белолипецкий В.М., Генова С.Н., Гуревич К.Ю. Информационно-прогностическая система гидрофизического состояния р. Кача // Тезисы докл. V конференции "Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф", Красноярск, 1999.- С. 148-150.
3. Компаниец Л.А., Гаврилова Л.В. Численное исследование ветровых течений в замкнутых стратифицированных водоемах // Тезисы докл. V конференции "Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф", Красноярск, 1999.- С. 91-92.
4. Белолипецкий В.М., Петрашкевич В.И., Якубайлик Т.В. Численный алгоритм расчета распространения примесей в речном потоке // Тезисы докл. международной конференции "Математические модели и методы их исследования", Красноярск, 1999.- С. 39-40.

Исследования выполнялись при поддержке Красноярского краевого фонда науки

3. НАУЧНО-ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КР ГИЦ СО РАН

Специалистами, участвующими в деятельности КР ГИЦ СО РАН, обеспечены организация, проведение и активное участие в следующих научно-технических мероприятиях и конференциях:

1. 5-ая научная конференция "Современные методы математического моделирования природных и техногенных катастроф" (Красноярск) – 4.
2. Всероссийская научная конференция "Математические модели и методы их исследования" (Красноярск) – 4.
3. 5-th International Conf. on Northest Asian Natural Gas Pipeline(Russia, Yakutsk) – 2.
4. 5-th Russian – Chines Int. Symposium (Russia, Baikalsk) – 1.
5. Всероссийская научно-практическая конференция и выставка с международным участием "Достижения науки и техники – развитию сибирских регионов", Красноярск, март, 1999
6. Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Международное совещание, август, 1999, Красноярск, Россия.
7. Конференции молодых ученых, посвященная 275-летию РАН. Красноярск, 17 марта 1999
8. Интеркарто-5. ГИС для устойчивого развития территорий. Международная конференция. ГИС и картография в экологии и охране природы. – Якутск, 1999.

4. СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

1. Елгин Б.А., Замай С.С., Касьянов В.В., Лопатин В.Н., Якубайлик О.Э. Научно-исследовательский ГИС-Web-сервер водных экосистем Енисейского бассейна (Проект). // в сб. "Проблемы и перспективы рационального использования рыбных ресурсов Сибири", Красноярск, НИИ ЭРВНБ, 1999, с. 306-310.
2. Замай С.С., Якубайлик О.Э. Программное обеспечение и технологии геоинформационных систем. – Новосибирск: Наука. – 1998. – 112 с.
3. Замай С.С., Якубайлик О.Э. Модели оценки и прогноза загрязнения атмосферы промышленными выбросами в информационно-аналитической системе природоохранных служб крупного города. – Новосибирск: Наука. – 1998. – 168 с.
4. Мельников А.А., Бородулин Н.Н., Сапожков В.И., Исакджанов Ю.Т., Якубайлик О.Э. Публикация электронной карты на Web-сервере. // Проблемы информатизации региона – 98. Труды конф. –Красноярск. – 1998., с. 4–7.
5. Якубайлик О.Э. Математическое моделирование процессов распространения примесей в атмосфере и программная реализация информационно-аналитической системы природоохранных служб: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук: 05.13.16. – Красноярск, 1998. – 19 с.
6. Артемьев Е.В., Дроздов Н.И., Зайцев Н.К., Шапарев Н.Я., Якубайлик О.Э., Шахматов А.В. Создание геоинформационной системы "Археологические памятники Красноярского края" // Вычислительные технологии, N 5, 1998, с. 5-10.
7. Москвичев В.В., Ноженкова Л.Ф., Усков Г.А., Эглит В.Э., Кашубский Н.И. Оценка состояния природно-техногенной безопасности Красноярского края // ВИНИТИ. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. – 1999.- Вып. 1. – С. 64-74.
8. Лепихин А.М., Москвичев В.В. Ноженкова Л.Ф. Проектирование и разработка ГИС "Безопасность региона" // Тез. докл. V научн. конф. "Современные методы математического моделирования природных и техногенных катастроф". Красноярск, 1999. – С. 168-172.
9. Москвичев В.В., Ноженкова Л.Ф., Карев В.Ю., Исаев С.В. Разработка ГИС "Безопасность региона" // Вычислительные технологии – 1999 (в печати).
10. Москвичев В.В., Эглит В.Э., Берестевич О.А., Закревский М.П., Кашубский Н.И., Скрипкин И.Е. Природно-техногенная безопасность – необходимое условие устойчивого функционирования промышленного потенциала региона // Тез. докл. Всерос. НПК с межд. участием "Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов" (Красноярск, 24-26 марта 1999 г.). – Красноярск: КГТУ, 1999. – Часть 2. – С. 121-122.
11. Москвичев В.В., Ноженкова Л.Ф., Усков Г.А., Эглит В.Э., Кашубский Н.И. Оценка состояния природно-техногенной безопасности Красноярского края / Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. - 1999. - Вып. 1. - С. 64-74.
12. Ноженкова Л.Ф. Экспертные геоинформационные системы по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций / Вычислительные технологии. - 1999. - Том 4, Специальный выпуск. - С. 111-118.
13. Лепихин А. М., Москвичев В. В. Ноженкова Л. Ф. Проектирование и разработка ГИС "Безопасность региона" // Тез. докл. научн. конф. "Современные методы математического моделирования природных и техногенных катастроф". Красноярск, 1999. – С. 168-172.
14. Москвичев В. В., Ноженкова Л. Ф., Карев В. Ю., Исаев С. В. Разработка ГИС "Безопасность региона" // Вычислительные технологии – 1999 (в печати).
15. Pleshikov F.I., Ryzkova V.A., Kaplunov V.Ya., Usoltseva J.V. A computer system for evaluating and predicting hurricane impact on forest. // Safety Science 30, 1998, p. 3-8.
16. Корец М.А. Индикация экологических и продукционных показателей лесных территорий по данным со спутника "Ресурс О1" // Материалы конференции молодых ученых, посвященная 275-летию РАН. Красноярск, 17 марта 1999 г., с.36-41.
17. Корец М.А., Черкашин В.П., Рыжкова В.А. Индикация экологических характеристик лесных территорий по данным со спутника "Ресурс 01" с использованием ГИС. // Интеркарто-5. ГИС для устойчивого развития территорий. Доклады международной конференции, часть 3. ГИС и картография в экологии и охране природы. – Якутск, изд-во Якутского ун-та, с. 120-126.
18. Brissette J.C., Ivanov V.V., Cherkashin V.P. Use of GIS in Thinning. // Assessment Methods of Forest Ecosystem status and Sustainability. Abstracts, Workshop, August, 1999, Krasnoyarsk, Russia, p. 42-43.
19. Бриссет Дж.С., Иванов В.В., Черкашин В.П. Использование ГИС для рубок ухода за лесом. // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Тезисы докладов Международного совещания, август, 1999, Красноярск, Россия, с. 43.
20. Kuzmichev V.V., Koretz M.A., Mikhailova I.A., Cherkashin V.P. Reforestation on Areas Damaged by Gypsy Moth. // Assessment Methods of Forest Ecosystem status and Sustainability. Abstracts, Workshop, August, 1999, Krasnoyarsk, Russia, p. 98.
21. Кузьмичев В.В., Корец М.А., Михайлова И.А., Черкашин В.П. Восстановление леса на площадях, поврежденных сибирским шелкопрядом. // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Тезисы докладов Международного совещания, август, 1999, Красноярск, Россия, с. 98-99.
22. Ryzkova V.A., Cherkashin V.P., Modina E.N., Mikhailova I.A., Koretz M.A. Developing Ecological Maps for Estimating Forest State Based on GIS Technologies. // Assessment Methods of Forest Ecosystem status and Sustainability. Abstracts, Workshop, August, 1999, Krasnoyarsk, Russia, p. 134-135.
23. Рыжкова В.А., Черкашин В.П., Модина Е.Н., Михайлова И.А., Корец М.А. Разработка экологических карт для оценки состояния лесов на основе технологии ГИС. // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Тезисы докладов Международного совещания, август, 1999, Красноярск, Россия, с. 135.
24. Varaksin G.S., Cherkashin V.P., Koretz M.A., Polyakov S.V. Assessment of Forest Cultural Fund Using GIS. // Assessment Methods of Forest Ecosystem status and Sustainability. Abstracts, Workshop, August, 1999, Krasnoyarsk, Russia, p. 176.
25. Вараксин Г.С., Черкашин В.П., Корец М.А., Поляков С.В. Оценка лесокультурного фонда с использованием ГИС. // Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем. Тезисы докладов Международного совещания, август, 1999, Красноярск, Россия, с. 176-177.
26. Черкашин В.П., Плешиков Ф.И., Стаканов В.Д., Корец М.А., Михайлова И.А. Геоинформационные технологии для управления лесами региона. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции и выставки с международным участием "Достижения науки и техники – развитию сибирских регионов", март, 1999.
27. Корец М.А. ГИС для экологического управления лесами. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции и выставки с международным участием "Достижения науки и техники – развитию сибирских регионов", март, 1999.
28. Исаев А.С., Киселев В.В., Калашников Е.Н., Плешиков Ф.И., Черкашин В.П. Геоинформационные системы в прогнозировании и контроле массового размножения лесных насекомых // Лесоведение N5, 1999, с. 19-23.
29. Belolipetskii V.M., Genova S.N. Numerical modelling of heat and pollutants transfer in river flows// Russ. J. Anal. Math. Modelling, Vol.14, No.1, pp.1-13.
30. Белолипецкий В.М. О проблеме охраны водных ресурсов // Тезисы докл. V конференции "Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф", Красноярск, 1999.- С. 15-16.
31. Белолипецкий В.М., Генова С.Н., Гуревич К.Ю. Информационно-прогностическая система гидрофизического состояния р. Кача // Тезисы докл. V конференции "Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф", Красноярск, 1999. - С. 148-150.
32. Компаниец Л.А., Гаврилова Л.В. Численное исследование ветровых течений в замкнутых стратифицированных водоемах // Тезисы докл. V конференции "Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф", Красноярск, 1999.- С. 91-92.
33. Белолипецкий В.М., Петрашкевич В.И., Якубайлик Т.В. Численный алгоритм расчета распространения примесей в речном потоке // Тезисы докл. международной конференции "Математические модели и методы их исследования", Красноярск, 1999.- С. 39-40.