64
Распознавание и прогнозирование лесных
пожаров на базе ГИС-технологий.
Извините формул и снимков нет.
Если Вы заинтересовались, пишите [email protected],
кое-что могу выслать на E-mail
О Г Л А В Л Е Н И Е
Введение и постановка задачи.
Глава 1. Краткая характеристика физико-географических условий р-на
Бурятия
1.1. Географическое положение
1.2. Рельеф
1.3. Гидрография
1.4. Климат
1.5. Почвы
1.6. Растительность
Глава 2. Оценка пожарной обстановки на примере Забайкальской авиабазы:
2.1. Пространственные характеристики лесных горючих материалов
2.2. Распределение пожаров и погодных факторов по месяцам
пожароопасного сезона
2.3. Распределение лесных пожаров по причинам возникновения
2.4. Спектральные характеристики лесных горючих материалов
2.5. Распознавание лесных горючих материалов по спектральным
признакам и основные принципы создания распознающей
системы
2.6. Выбор диапазона спектра излучения
Глава 3. Проект космической системы:
3.1. Требования к космической системе охраны лесов от пожаров
3.2. Параметры приёмников ИК излучений
3.3. Детекторы излучения
3.4. Многоспектральный построчно-прямолинейный сканер
3.5. Обоснование выбора космического летательного
аппарата и регистрирующей аппаратуры, устанавливаемой
на его борту
Глава 4. Система наземной обработки информации на базе ГИС:
4.1. Требования к наземному комплексу обработки
космической информации
4.2. Назначение разработки ГИС мониторинга лесных пожаров
и её основные функциональные задачи
4.3. Структура информационного обеспечения ГИС
4.4. Принципы преобразования изображений
4.5. Системы восстановления изображений
4.6. Обработка спутниковых данных и система спектрального
доступа к ним удаленных пользователей
4.7. Структурная организация программного комплекса
“ГИС-Лесные пожары”
4.8. Производные продукты “ГИС-Лесные пожары”
Охрана труда
1. Введение
2. Перечень работ и оценка условий труда
3. Общие требования к помещению оператора
4. Мероприятия по охране труда
5. Искусственное освещение помещения
6. Санитарно-гигиеническая обстановка
7. Мероприятия по предупреждению пожаров
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Лесные пожары наносят огромный ущерб народному хозяйству страны. Ущерб,
наносимый лесными пожарами – это не только сгоревшая древесина и затраты
связанные с тушением и обслуживанием пожаров, это и нарушение
экологических функций леса (кислородопроизводящей,
санитарно-гигиенической, водо-охранной и др.), это и нарушение
жизнедеятельности лесных насаждений и снижение их продуктивности, это и
полное уничтожение огнем лесных массивов, это и нарушение
функционирования многих отраслей народного хозяйства, это и уничтожение
лесной фауны, нередки случаи и гибели людей.
По данным Забайкальской базы авиационной охраны лесов, ежегодно
возникает в среднем 850 пожаров, на площади 24,8 млн.га, а проеденная
этими пожарами площадь составляет в среднем 29,4 тыс.га.
Обнаружение и разведка лесных пожаров, контроль за их состоянием, до
недавнего времени в основном осуществлялась визуально, по дымовой полосе
днем и по пламени в темное время суток. Слежение за лесо-пожарной
обстановкой проводится воздушными и наземными патрулями, а также
наземными наблюдательными пунктами.
Но эффективность авиа наблюдений за лесами, кратность
авиапатрулирования в последние годы в России снижаются из-за резкого
удорожания авиационных услуг. В связи с этим возрастает роль космических
средств лесопожарного контроля которые, не заменяя, а дополняя авиа
лесоохрану, существенно расширяют ее возможности в плане своевременного
обнаружения и предотвращения лесных пожаров.
Так как обширная территория Бурятии отличается сложностью рельефа и
климатическими особенностями. Лесные пожары возникают и развиваются
случайным образом, а степень горимости лесов резко варьирует по
территории республики и сезонами года. Следовательно, необходимо создать
гибкую систему охраны леса, которая оценивает и прогнозирует условия
своего функционирования, регулирует структуру, параметры и режимы своей
работы в зависимости от пожарной обстановки, обязательной частью такой
системы должна быть ГИС, предназначенная для сбора, хранения и обработки
данных с горимости лесов, условиях возникновения и развития пожаров, их
воздействие на окружающую среду, а также для интерпретации и анализа
этих данных,
Все основные системы разработанной и введенной в эксплуатацию программы
“ГИС – Лесные пожары” рассмотрены в данной дипломной работе.
ГЛАВА 1
Краткая характеристика района.
1.1.Географическое положение.
Республика Бурятия расположена в юго-восточной части Сибири. Её
территория составляет 351,4 тыс.км2 и ограничена координатами 50-57о
с.ш. и 99-117о в.д. в меридиальном и широтном направлениях протяженность
территории 1200км и 800км.
На западе и севере Бурятия граничит с иркутской областью, на юге – с
Монголией и на юго-западе – с Тувинской республикой.
Обширная территория Бурятии характеризуется сложными и разнообразными
природными условиями и сочетанием различных часто контрастных
ландшафтов. Господствует горный рельеф, который сильно влияет на климат.
Здесь широко распространена многолетняя мерзлота. С ней связаны условия
почвообразования растительности. Большое влияние на природные условия
оказывает Байкал.
Основная часть территории занято горной тайгой и высокогорным
редколесьем. Леса формируются в разнообразных лесорастительных условиях,
контактируя на юге с полупустынными степенями, на севере – с горными
тундрами и гольцами и разреженной растительностью.
Лесозаготовки на территории республики размещены неравномерно и
сконцентрированы в южных районах вдоль железнодорожной магистрали и
сплавных рек, а на севере – по побережью Байкала.
Произрастая на горных склонах сильно расчлененного рельефа и рыхлых
отложениях межгорных депрессией и долин рек, леса выполняют огромную
водо-охранную и противоэрозионную службу.
Сложные природные условия обуславливаются природное и типологическое
разнообразие лесов и их особенностей в разных районах Бурятии. Поэтому
приемы и методы ведения лесного хозяйства и лесоэксплуатации должны быть
дифференцированы с учетом природных условий республики и особенностей
лесов.
1.2. Рельеф.
Республика Бурятия представляет горную страну с сильно пересеченными
рельефами. Равнинные территории встречаются в межгорных котловинах и на
широких участках речных долин.
По высоте, направлению гор и долин, характеру господствующих форм
рельефа, преобладанию тех или иных современных рельефообразующих
процессов и по особенностям истории формирования рельефа территория
Бурятии расчленена на следующие геоморфологические районы: горы
Прибайкалья и Станового нагорья, среднегорье Западного Забайкалья,
Витимское плоскогорье, нагорье Восточного Саяна и Северо-Байкальское
нагорье.
Горы Прибайкалья и Станового нагорья представляют систему параллельных
хребтов и впадин общей ориентацией с юго-запада на северо-восток. Рельеф
здесь сформировался под влиянием разломов и перемещений земной коры. В
этом геоморфологическом районе наблюдается высокая степень эрозионного
расчленения рельефа, многочисленные следы оледенения и процессы,
связанные с многолетней мерзлотой.
В южной и юго-восточной частях района расположены плосковершинные
хребты – Хамар-Дабан (h до 2300м) и Улан-Бургасы (до 1800м). Продолжение
хребта Улан-Бургасы на северо-востоке служит слаборасчлененный в
водораздельной части Икатский хребет, покрытый горной тайгой.
Параллельно Икатскому хребту между р.Баргузин и Байкалом тянется
грандиозный Баргузинский хребет с хорошо выраженными альпийскими формами
рельефа и узкими зубчатыми гребнями, и остроконечными вершинами, а также
многочисленными следами оледенениями-трогами, карами и высокогорными
озерами. Подобный облик имеет Верхнеангарский, Байкальким, Серево- и
Южной-Муйские и Делюн-Уранский хребты.
Между хребтами расположены обширные впадины – Баргузинская,
Вернеангарская, Муйская и др., а также огромная сбросовая впадина
оз.Байкал. Замкнутая Баргузинская впадина долиной около 200км и шириной
до 35-40км, располагается вдоль средней части реки Баргузин. Кроме
равнинных участков, в ней отмечаются платообразные массивы,
возвышающиеся над равниной на 250м и занятые равниной. Отдельные участки
котловины с многочисленными озерами сильно заболочены. Замкнутыми, слабо
продуваемыми и отчасти заболоченными являются Вернеангарская,
Усть-Баргузинская, Муйская котловины.
Все впадины сложены четвертичными песчаными и супесчаными отложениями,
мощностью 400-500м.
На песчаных отложениях Баргузинской впадины широко развиты эловые формы
рельефа аккумулятивного и денудационного происхождения: грядые и
кустовые пески, барханы, эловые котловины, столбы; на побережье Байкала
– дюны.
Для Прибайкалья характерны активные тектонические процессы, с которыми
связана высокая сейсмичность, опускание впадин и поднятия хребтов.
Среднегорье Зап.Байкала с севера и северо-запада ограничено хребтами:
Хамар-Дабан и Улан-Бургасы, с северо-востока примыкает к Витимскому
плоскогорью с юга и юго-востока граничат с МНР и Читинской областью. Оно
отличается от гор Прибайкалья и Станового нагорья умеренной высотой
горных хребтов (1300-1800м над уровнем моря), более узкими репрессиями,
расположенными виде параллельных полос между главным хребтами. Основные
хребты имеют ориентацию с запада юго-запада на восток северо-восток
(Курбинский, Зусы, Цаган-Дабан, Цаган-Хуртей, Худунский и др.). Хребты
среднегорья постепенно переходят в межгорные понижения, которые
располагаются на высотных уровнях в 500-700м над уровнем моря и
характеризуются меньшей шириной, чем в восточной Саяне и Прибайкалья
(Гулино-Удинская цепь далин, Бучурское, Боргойское, Тарбагатайское и
др.).
Территория Забайкалья сложена коренными интрузивными и эффузивными
породами различного возраста кислого и среднего состава. Продукты
выветривания коренных пород представлены элювием и элювио-делювием,
которые являются основными почвообразующими породами. По долинам рек и
депрессй широко представлены рыхлые четвертичные аллювиальные,
древнеозерные, пролювиально-делювиальные, лёссовидные и др. отложения.
Витимское плоскогорье существенно отличается от др. районов республики
своеобразием природных условий. Располагаясь в восточной части Бурятии,
плоскогорье с севера и запада ограничено Южно-Муйским и Икатским
хребтами, на востоке р. Витим и на юге и юго-западе постепенно переходит
в предгорье Яблонового хребта и среднегорье Западного Забайкалья.
Рельеф плоскогорья пологоволнистый и характеризуется однообразием и
слабым расчленением плоскими хребтами-увалами высотой 1100-1300м и
межгорными понижениями с отметками 800-900м
В местах распространения базальтовых покровов поверхность территории
почти плоская.Понижения между увалами сильно заболочены, покрыты
ерниковой растительностью. По сравнению с рельефом окружающих территорий
рельеф плоскогорья наиболее древний, основные черты которого
сформировались в мезозое. В последствие рельеф испытал воздействие
денудационных процессов.
На территории плоскогорья широко представлены граниты, гранодиориты,
диориты, базальты; породы осадочного комплекса менее распространены. По
всей территории плоскогорья близко к поверхности залегает многолетняя
мерзлота, благодаря которой нивелируются лесорастительные условия на
большой площади.
Нагорье Вос. Саяна характеризуется наибольшими в республике колебаниями
абсолютных (от 700 до3492м) и относительных высот, сложным строением
рельефа, высокой сейсмичностью, высокими хребтами и глубокими впадинами
и многочисленными следами оледенения. Здесь часто встречаются формы
рельефа мерзлотного, снегового и эрозионного происхождения.
В создании рельефа главная роль принадлежала разломам земной коры и
вертикальным перемещениями отдельных ее участков. Этот процесс
продолжается и в настоящее время, о чем свидетельствуют частые
землетрясения.
В отличие от других районов рассматриваемой территории в Вост.Саяне
широко распространены базальтовые покровы на плосковершинных
пенепленизированных плато и в речных ледниковых долинах, а также молодые
вулканы. Характерная черта района сочетание высоких выровненных
плоскогорий и плато (1900-2000м) с высокими сильно расчлененными
хребтами и межгорными котловинами. Из наиболее крупных следует назвать
Тункинские гольцы, Бельский, Окинский, Китойские Гольцы, Дзун-Муринский
и Джидинский хребты. Между хребтами располагается ряд глубоких
котловин-Тункинская, Торская, Окинская, Мондинская и др.
Северо-Байкальское нагорье в пределах Бурятии имеет небольшую площадь. В
структурно-геологическом отношении оно является частью Северного крыла
Сводового поднятия. В рельефе господствуют плосковершинные междуречья с
высотными отметками 1100-1600м, которые характеризуются слабым
расчленением.
Долины обычно узкие и расположены по тектоническим разломам и трещинам,
высота днищ долин 500-800м. Большие площади нагорья заняты гольцами с
кедровым стлаником и редколесьями. Наряду с сосной и лиственницей
участие в составе древостоя принимают тёмнохвойные породы.
1.3. Гидрография.
Территория Бурятии хорошо дренирована многочисленными реками, речками и
ручьями, относящимися главным образом к бассейну Байкала. В Байкал
впадает более 330 рек и речек. Самая крупная -р.Селенга, истоки которой
находятся в МНР. По территории Бурятии она протекает на протяжении
420км. Половина годового стока, поступающего с суши в Байкал, приходится
на Селенгу. Из наиболее крупных притоков Селенги следует отметить Джиду,
Чикой, Хилок и Уду. Вторая по водности река – Верхняя Ангара – в притоке
вод Байкала занимает 13%. Длина Верхней Ангары 370км, водосборная
территория располагается в северо-восточной части республики. В горах
Прибайкалья и Станового нагорья берут начало и дренируют обширные
площади реки Баргузин и Турка. Восточная часть территории Бурятии
дренируется р.Витим с притоками, относящиеся к Ленскому бассейну.
Начинаясь в гольцах Икатского хребта, Витим течёт по территории
республики на протяжении более 1200км. В Восточном Саяне берут начало и
протекают на значительном расстоянии Ока и Иркут.
Горные реки имеют быстрое течение, порожистые и каменистые русла,
большое количество перекатов и теснин. Участки рек, протекающих по
обширным котловинам и депрессиями, характеризуются относительно
спокойным течением, песчаными отмелями и перекатами, дроблением русел на
рукава и притоки.
Значительным элементом гидрографии Бурятии являются многочисленные
озёра и среди них уникальное на земном шаре оз.Байкал. Байкал
представляет сбросовую впадину наибольшей глубиной 1620м, длиной 636км,
средней шириной 48км. Уровень зеркала воды находится на высоте 455м над
уровнем моря. Это самое крупное хранилище пресной воды, собирающее её с
огромного бассейна площадью около 600 тыс.км2.
Из крупных озёр, расположенных в различных районах республики и на
разных высотных отметках, следует назвать Баунтовское, Гусиное, Духовое,
Еравнинское, Ильгир, Котокель, Ципинское и др.
Большое количество неоднородных по генезису мелких горных озёр имеется
в высокогорном поясе Вост.Саяна, Прибайкалья и Станового нагорья.
Многочисленны также озёра по межгорным котловинам и
впадинам-мерзлотно-провальные, пойменные старицы и староречья.
1.4. Климат.
Большое разнообразие физико-географических условий определяет ряд
особенностей климата республики. Он резко континентальный. Лишь
побережье Байкала имеет некоторые элементы морского климата, однако,
влияние озера оказывается на узкой прибрежной полосе и за окружающими
хребтами мало проявляется. Континентальность климата обусловлена
радиационным и циркуляционными режимами территории и характеризуется
большими суточными и годовыми амплитудами температур, небольшим
количеством годовых осадков при их неравномерном выпадении.
В годовом цикле преобладает широтная циркуляция атмосферы с переносом
воздушных масс с запада на восток, и только зимой она часто сменяется
меридиональной. Зимой над территорией республике господствует сибирский
антициклон – область высокого давления холодных воздушных масс и
соответствующая ему ясная, безветренная, сильно морозная погода. Летом,
особенно во вторую половину, наблюдается циклон с пасмурной дождливой
погодой.
Среднегодовая температура воздуха повсеместно отрицательно и более
низкая, чем в районах Зап.Сибири и Д.Востока, расположенных в тех же
широтах, и составляет –3,5оС. Это приводит к глубокому промерзанию почв
и грунтов, и смыканию сезонной мерзлоты с многолетней. Самый холодный
месяц – январь, со средней температурой –24,9оС, а наиболее высокие
температуры – в июле, со средней температурой +16,2 оС.
На фоне резко континентального климата смягчающее влияние озеро
обусловлено теплообменном водных масс с прилегающими к ним территориям.
Годовая амплитуда температур на берегу Байкала (Туркинский маяк) 32,2оС,
в Баргузине 45оС, в Тассе 49,5оС. Более высокие амплитуды температуры
свойственны Витимскому плоскогорью, Становому нагорью и горам
Вост.Саяна, где имеются высоко расположенные, замкнутые глубокие
котловины. Абсолютное минимальная температура на побережье равна –40оС,
по периферии Баргузинской впадины –52 оС –57 оС, а абсолютно
максимальная температура +38 оС (среднегорье Зап.Забайкалья).
Зимой в морозную тихую погоду в следствии стекания холодного воздуха в
пониженные элементы рельефа, часто наблюдаются температурные инверсии.
Н.П.Ладохин и А.М.Цуркан, отмечают инверсии в весенне-летний период на
побережье Байкала, когда суша становиться теплея озера, такая
особенность термического режима приводит к задержки происхождения
фенофаз у древесных и кустарниковых пород побережья на 10-12 дней по
сравнению с местами, удаленными от Байкала.
Продолжительность вегетационного и безморозного периода в различных
пунктах сильно колеблется. По данным В.М.Жукова, Вост.Саяне безморозный
период в степных и лесостепных частях Тункенской котловины длится 90-100
дней, в таёжных районах 80-90 дней и в горно-таежных котловинах 40-50
дней; в Зап.Забайкалья 70-115 дней. Наиболее продолжительный безморозный
период на Байкале 100-130 дней, в остальных районах Прибайкалья он
короче и в котловинах Станового нагорья ограничен 80-90 днями. На
Витимском плоскогорье безморозный период продолжается всего 40-60 дней.
Характерная черта климата – чередование засушливых и влажных лет.
Количество осадков каждого конкретного года сильно отличается от
среднегодового. В среднем же выпадает примерно 382мм осадков. Максимум
годового количества осадков в отдельные годы может превосходить минимум
в 3-4 раза. В течение года осадки выпадают неравномерно, и наблюдается
резко выраженный минимум осадков зимой и максимум летом. За 3-и месяца
количество осадков не превышает 4-6% годовой суммы. При этом
максимальная толщина снегового покрова повсеместно составляет 5-20см и
только в горах Прибайкалья и Станового нагорья 15-30см.
В летние месяцы выпадает 50% годовых осадков и более, на побережье
Байкала в это время их несколько меньше. Не менее 80-90% осадков
приходится на теплый период.
Существенное влияние на распределение осадков на территории Бурятии
оказывает рельеф. Увеличение количество осадков с повышением абсолютной
высоты местности характерно для передовых наиболее высоких хребтов,
стоящих на пути движения влажных воздушных масс. Например: на западном
наветренном склоне Багрузинского хребта выпадает осадков в два раза
больше, чем на восточном подветренном.
Весна и начало лета неблагоприятны для роста растений. Указанный период
отличается высокой сухостью воздуха и почвы. Очень незначительными
осадками и сильными ветрами, при которых возникают песчаные и пыльные
бури. Эти отрицательные явления усугубляются резкими сменами температур
воздуха. После высоких дневных температур воздуха ночью часто сильные
заморозки.
Преобладают ветры западные и северо-западные. Наиболее сильные ветры на
побережье Байкала дуют в ноябре и в декабре, на остальной территории –
весной и ранним летом. Кроме того, сложную местную циркуляцию воздуха
вызывают не одинаковое прогревание склонов разных экспозиций и днищ
впадин, а так же ввод Байкала.
Таким образом, большие размеры территории, сложное устройство
поверхности, трансформирующей климатические условия, определяют частую и
резкую пространственную изменчивость климата и его разнообразия.
1.5. Почвы
Сложность рельефа и истории района, разнообразие подстилающих пород и
пестрота климатических условий определят образование различных по
генезису почв.
По исследованиям В.П. Мартынова, в почвенном покрове лесного пояса
Прибайкалья доминируют подзолистые иллювиально-железистые горные
глубокопромерзающие и лесные горные дерновые глубопромерзающие,
преимущественно оподзоленные почвы. Горные подзолистые почвы развиваются
на склонах северной экспозиции, в верхних частях лесного пояса склонов
южной экспозиции и в подгольцовом поясе. Эти почвы характеризуются
сильно кислой реакцией, высокими показателями обменной гидролитической
кислотности, большим количеством подвижного железа и относительно
высоким содержанием гумуса по всему профилю. Толщина их четко
дифференцирована на элювиальный и иллювиальный горизонты по морфологии,
валовому составу и распределению подвижных соединений железа.
Горные дерновые лесные почвы формируются в нижней части лесного пояса
на склонах южной экспозиции. В этих почвах отсутствуют морфологические
признаки оподзоленности, которые обнаруживаются в результате валового
анализа. Мартынов подчеркивает, что слабое развитие
подзолообразовательного процесса горных дерновых лесных почвах
определяется прежде всего сухостью климата.
Наиболее распространенные почвы под сосновыми и лиственничными типами
леса описал Г.М. Орловский. Он назвал их горно-лесными в различной
степени оподзоленностью, перегнойно-карбонатными насыщенными и
выщелочными, дерново-подзолестными, дерново-лестными и др.
На песках под сосняками лишайниковыми в условиях влажного климата
побережья Байкала формируются железистые подзолистые почвы. Под “сухими”
сосняками на песчаных отложениях бассейны Селенги К.А. Уфимцева выделяет
песчано-дерновые слабооподзоленные и неоподзоленные боровые пески. На
большое распространение боровых песков в Баргузинской котловине
указывает Н.А. Ногина; на контактах со степью под сосняками она выделяет
дерново-лесные и дерново-карбонатные почвы.
Из приведенного краткого описания можно сделать вывод, что почвенный
покров территорий, покрытых лесом, отличается большим разнообразием.
1.6. Растительность.
Изучение растительности Прибайкалья и Забайкалья, в том числе и лесной,
относиться к началу ХХ века. Интересные наблюдения о витимских лесах
содержатся в книге А. Гайдука и А. Борисова, отмечавших что ход роста
древостоев зависит от многих факторов – экспозиции и крутизны склонов,
высоты местности над уровнем моря, почвенно-грунтовых условий и глубины
залегания многолетней мерзлоты. Сосновые насаждения, подобно лиственным,
одноярусны и изреженные, занимают южные склоны.
Горный рельеф местности и связанные с ним изменения климатических и
почвенных условий определяют вертикальную поясность в разделении
растительности. Можно выделить четыре высотных пояса – степной,
лесостепной, лесной (таежный) и гольцовый.
Степей много на юге республике, на севере они занимают обширные
котловины и межгорные депрессии.
Лесостепь представлена неширокой переходной к тайге полосой
березово-лиственнично-сосновых лесов и остепененных сосняков, часто
разорванной, с растительными группировками разнотравных низкотравных
степеней.
Таежный (лесной) пояс, в котором господствуют лиственничные,
сосново-лиственничные и сосновые леса, имеет разное высотное положение.
На севере нижняя граница тайги лежит на высоте 460-600м, к югу она
поднимается до 1000-1500м. Верхняя граница лесного пояса на севере
определяется отметками 1100-1500м,на юге достигает высот 2200-2300м.
Лесной пояс через лиственничные и кедрово-лиственничные редколесья и
заросли кедровогостланника переходит в гольцовый пояс, характеризующийся
высокогорными растительными группировками. Положение верхней границы
леса и древесной растительности в разных районах Бурятии отличается
большой изменчивостью.
Почти половина территории республики безлесна, занята степями, гольцами
и другими нелесными площадями, поэтому естественно, что её лесистость в
целом меньше лесистости территории гослесфонда и составляет
приблизительно 60%.
Наибольшей лесистостью характеризуется Витимское плоскогорье, занятое
почти сплошь лиственничной тайгой. Баргузинская впадина и большая часть
Баргузинского хребта, Гусино-Удинская цепь котловин и южная часть
республики-малолесные районы.
Преобладающая часть лесопокрытой площади занята древостоями хвойных
пород. На лиственные породы (берез и осин) приходится всего порядка 10%
лесопокрытой площади. Наиболее распространенные породы – лиственница
даурская и сибирская, сосна и кедр.
Изреженность древостоев в подгольцевой зоне, на почвах многолетней
мерзлоты, на контактах со степенью обусловлена физико-географическими и
климатическими условиями и представляет нормальное, биологически
устойчивое состояние древостоев. Очевидно, целесообразно такие
древостои, в отличие от редин, образовавшихся в результате хозяйственной
деятельности, пожаров и т.п. и представляющих временное явление,
относить к категории покрытых лесом площадей.
Учитывая обширность территории Бурятии (351,4 тыс.км2), сложность
рельефа и климатических условий, многообразие представителей флоры и
фауны, преобладание ценных высокопродуктивных хвойных пород
(лиственница, сосна, кедр),выполняющих огромную водо-охранную,
противоэрозионную и климаторегулирующею функцию, налицо факт
необходимости повышения уровня противопожарных мероприятий, в частности,
усовершенствование системы обнаружения и прогнозирования лесных пожаров,
в целях повышения эффективности охраны лесов. Актуальность и влажность
проблемы в данном регионе, обуславливает выбор темы дипломной работы.
ГЛАВА 2
ОЦЕНКА ПОЖАРНОЙ ОБСТАНОВКИ
НА ПРИМЕРЕ ЗАБАЙКАЛЬСКОЙ АВИАБАЗЫ.
2.1. Пространственные характеристики лесных горючих материалов.
Регулярные циклические изменения климатических и погодных условий
вызывают соответствующие периодичности в процессах возникновения и
развития лесных пожаров. Существование сезонного хода атмосферных
процессов и смены фенологических фаз растительности, а также
определенных сроков наступления и окончания пожароопасных сезонов дает
основания предполагать существование в рамках каждого широтного пояса
специфической временной структуры горимости лесов.
Это предположение подтверждается результатами анализа сезонной динамики
числа лесных пожаров на территории республики Бурятии. Суточный ход
атмосферных процессов, зависящих от календарной даты и географической
широты местности, обуславливают существование суточной динамики условий
возникновения и развития пожаров, а следовательно, и определенной
суточной структуры горимости лесов.
Анализ динамики условий возникновения и числа пожаров свидетельствуют о
хорошей согласованности этих процессов и суточного хода горимости.
Наряду с общими закономерностями процессов возникновения и развития
лесных пожаров существуют локальные развития, обусловленные местными
особенностями: структурой ЛФ, рельефом местности, степенью освоенности
территории и т.д. они приводят к существованию специфических
особенностей в структуре горимости лесов различных регионов. Наиболее
заметное влияние локальные особенности оказывают на пространственную
структуру горимости лесов в зависимости от распределения лесных горючих
материалов и источников огня. Их распределение является специфическим
для каждого конкретного района и отличается высокой стабильностью в
течении достаточно продолжительного интервала времени. Высокая
стабильность пространственного распределения источников огня обусловлена
значительной инертностью каждого региона, то есть количеством и
дислокацией населенных пунктов, структуры и параметров транспортной
сети, численности и состава населения.
Под пожароопасным сезоном понимается часть календарного года в течении
которого на охраняемой территории возможны возникновения лесных пожаров.
Возможность их возникновения определяется текущим влагосодержанием ЛГМ,
динамика которого обусловлена ходом погодных условий и последовательной
сменой фенологических фаз растительности. При использовании данных учета
лесных пожаров, сроки наступления и длительности пожароопасного сезона
отождествляются, как правило, со сроками наступления и длительностью
периода фактической горимости. Началом сезона в этом случае считается
день возникновения первого пожара, а концом сезона – день ликвидации
последнего пожара.
Отождествление пожароопасного сезона с периодом фактической горимости
правомерно только при достаточно большом количестве источников огня,
когда вероятность возникновения, на анализируемой территории, хотя бы
одного пожара, близка к единице даже при слабой воспламеняемости
напочвенного покрова. Последнее условие зависит от размеров
анализируемой территории и плотности источников огня.
Пожарная безопасность территории Забайкальской авиабазы считается
высокой. Это обусловлено множеством открытых участков (вырубок, гарей,
редин), а также вейниковых и лишайниковых лугов. Для Восточной Сибири, в
целом, и Забайкальской авиабазы, в частности средний класс пожарной
опасности лесной площади в настоящее время составляет П,9. Из-за
вмешательства человека в природную среду (рубки, костры, окурки и т.д.)
коэффициент пожарной опасности территории имеет тенденцию к возрастанию.
Для расчета класса пожарной опасности, в авиабазе применялось шкала
проф. Нестерова, с учетом специфики климата Забайкалья и оз. Байкал.
Длительные метеорологические наблюдения показывают, что средняя
многолетняя характеристика пожарной опасности территории Забайкальской
авиабазы по условиям погоды в пятилетии 1994-1998г. составляет 39,2% с
высоким (Ш-У) классом пожарной опасности.
Анализ многолетних рядов распределения лесных пожаров по календарным
датам показывает, что длительность периода, охватывающего 95%
возникающих лесных пожаров, может быть определена в виде нормально
распределенной случайной величины:
2.1.1.
где – среднее значение длительности пожароопасного сезона.
– стандартное отклонение длительности пожароопасного сезона.
– географическое широта местности.
Выборочная дисперсия длительности пожарного сезона варьирует в
достаточно широких пределах, не проявляя каких-либо тенденций к убыванию
или возрастанию с географической широтой местности, что дает основания
для принятия гипотезы о равенстве дисперсии в различных широких поясах.
Усредненное по всей обслуживаемой авиацией территории ЛФ стандартное
отключение длительности пожароопасного сезона вычисляем по формуле
средней квадратической погрешности:
2.1.2. Средняя продолжительность пожароопасного сезона составляет 176
дней, отсюда стандартное отключение длительности пожароопасного сезона
составляет 1 день. Стандартное отключение даты наступления
пожароопасного сезона составляет 8 дней.
2.2. Распределение пожаров и погодных факторов
по месяцам пожароопасного сезона.
Анализ погодной обстановки в период, предшествующий пожаром,
показывает, что из всех факторов, которые оказывают влияние на
лесопожарную обстановку, метеорологические факторы являются
определяющими. Основными из них являются: температура, влажность
воздуха, ветер и лесных пожаров наступает тогда, когда эти изменяющиеся
факторы становятся экстремальными.
допустим, что Рв – вероятность возникновения пожара. тогда Рв находится
в функциональной зависимости от метеорологических факторов и можно
записать:
2.2.1.
Учитывая сложность этой зависимости условно обозначим: Pt, Pp, … Pn,
где Pt – вероятность возникновения пожара при температуре выше
критической, т.е. t>tкр;
Pp – вероятность возникновения пожара при низкой влажности РPкр и низкая, когда
Рв
40;
Постоянная времени , мксек – 60%), а также его загрязнение продуктами дыхания и
табачным дымом.
Тишина является одним из главных факторов, обеспечивающих
продуктивность умственного труда, т.к. шум неблагоприятно влияет на
центральную нервную систему, снижает внимание и работоспособность. В
целях создания нормальной рабочей обстановки в рабочем помещении
(уровень громкости шума не превышает ~60дБ), необходимо проведения
комплекса административных, строительных и организационно-технических
мероприятий. К административным мероприятиям относятся запрещение
громких разговоров, требование, чтобы не хлопали дверью и т.п. К
строительным мероприятиям относится звукоизоляция.
Организационно-технические мероприятия предусматривают: облицовку дверей
звукопоглощающими материалами, установку амортизаторов.
Чтобы операторы не чувствовали себя утомленными, необходимо вводить
производственную гимнастику, которая служит хорошим средством
предупреждения утомляемости и повышения эффективности труда. Комплекс
гимнастических упражнений следует разрабатывать, предварительно изучив,
конкретные условия и характер работы, возрастной состав людей, состояние
их здоровья и т.п.
Гимнастика проводится в рабочих помещениях или коридорах во время
регламентированных перерывов в течение рабочего дня.
7. Мероприятия по предупреждению пожаров.
Оценка пожарной опасности помещений с радиоэлектронной аппаратурой,
также связана с применением электрического тока. Поэтому
электрооборудование должна отвечать требованиям ПУЭ. Источниками пожара
могут быть короткие замыкания, которые возможны при нарушении изоляции
деталей и электропроводов. Кроме того возгорания могут произойти и по
вине самых людей, нарушивших правила пожарной безопасности. Одной из
причин, влекущей к пожарной ситуации, может быть нарушение правил
эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры, небрежное отношение к приборам
и перегрузка сети.
В связи с этим, в работе проектируются следующие мероприятия и
требования по предупреждению возможных загораний:
1? При работе с электроприборами шнуры и детали должны быть покрыты
соответствующей изоляцией.
2? Электрооборудование запрещается располагать вблизи отопительных
коммуникаций и газового оборудования. Его следует устанавливать на
специальные столы или подставки в удобном для работы положении.
3? Во всей системе электроснабжения помещения должны быть две точки
выключения тока в сети: на щитке внутри здания и вне его.
4? Не допускать к работе людей, не прошедших инструктаж по технике
безопасности.
5? Помещения и места работы электрооборудования оборудовать средствами
пожаротушения (ОУ-5) с приложением инструкции пользования и действий в
случае пожара.
6? В помещении на случай пожара должна быть разработана инструкция о
порядке действия персонала при пожаре.
Исходя из вышеперечисленных мероприятий, проектируемых в разделе
“Охрана труда” можно сделать следующие выводы.
При соблюдении всех правил эксплуатации электрооборудования и
инструкций по технике безопасности возможность травматизма
обслуживающего персонала, а также возможность произвольного загорания
помещений будут сведены к минимуму.
При правильном сочетании труда и отдыха операторов и обслуживающего
персонала пункта приема и обработки информации, будут предотвращены
профессиональные заболевания. ГОСТ 12.1ю004-96 ССБТ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Одной из основных особенностей охраны лесов от пожаров в России в целом
и в Республике Бурятия в частности, является необходимость наблюдение
таких территорий может быть организовано с помощью спутниковых систем
NOAA в совокупности с авиалесоохраной.
К основным задачам, предъявляемым к спутниковой системе NOAA относятся:
оперативная оценка метеобстановки; система раннего обнаружения очага
пожара и оперативной передачи данных на наземный пункт приема и
обработки информации; контроль динамики крупных лесных пожаров;
прогнозирование появления пожаров на охраняемой территории Бурятии. Всем
перечисленным выше требованиям отвечает низкоорбитальная
метеорологическая спутниковая система серии NOAA, рассмотренная в данной
дипломной работе.
В настоящее время в оперативной работе используются три спутника –
NOAA-12, NOAA-14, NOAA-15. Это позволяет получать снимки одного и того
же места не реже 4 раз в сутки, с разрешением не хуже 1 км. Со спутников
поступает информация в цифровом виде, что значительно повышает
помехозащищенность. Телеметрия содержит данные сканера высокого
разрешения AVHRR, который имеет 2 видимых и 3 ИК-канала. На широтах
России соседние витки спутника “заметают” всю поверхность Земли без
пропусков. Для полного покрытия всей России необходимо 5-6 пролетов
спутника. Серия спутников NOAA функционирует уже около 20 лет, что
говорит об их надежности и NASA планирует запуск новых аппаратов с
улучшенными характеристиками. Все вышеперечисленные достоинства
спутниковой системы NOAA, Удовлетворяющие требованиям по оперативному
обнаружению лесных пожаров, а также экономическая эффективность
использования её, в условиях ограниченного финансирования отрасли,
послужили обоснованием выбора системы для обнаружения и прогнозирования
лесных пожаров на территории республики Бурятия.
Основной проблемой интегрирования спутниковых данных в существующую
систему мониторинга лесных пожаров является оперативная доставка данных
и результатов их обработки в центр сбора и анализа информации. Это
задача решается использованием двух центров приема цифровых данных с
метеоспутников серии NOAA, расположенных в Москве (ИКИ РАН) и Иркутске
(ИСЗФ СО РАН), а принимаемые в них данные и результаты их обработки
получаются и анализируются в Центральной базе авиационной охраны лесов
России “Авиалесоохрана” (г.Пушкино Московской обл.). Удобство
использования этих двух региональных центров заключается в том, что их
зона видимости охватывает почти всю территорию России, за исключением
Чукотки. Оба центра имеют доступ к глобальной компьютерной сети и в
обоих используются одинаковые программные пакеты, что обеспечивает
совместимость данных на уровне форматов.
Сегодня технологии сетей Internet позволяют создавать и поддерживать
работу информационных WWW-серверов, к которым в любой момент времени
информации заинтересованные удаленные пользователи, такие как
Федеральная служба лесного хозяйства России, МИС и МВД.
Данные схема позволяет осуществить оперативный доступ к данным
мониторинга на реально существующих коммуникационных возможностях. Она
может быть достаточно быстро изменена (при этом сервер легко переносится
в любое место сети) и по мере развития центров созданы дополнительные
серверы.
Следует отметить также, что высокий уровень автоматизации систем приема
и обработки данных позволил для выполнения работ в приемных центрах не
привлекать дополнительный персонал, что безусловно снизило себестоимость
проводимых работ.
Таким образом, видно, что даже с помощью уже существующих в России
глобальных компьютерных сетей можно эффектно организовать оперативный
сбор, обработку и доставку спутниковых данных потребителю. Поэтому
безусловно предоставляется разумным дальнейшее развитие таких систем в
рамках Географической информационной системы (ГИС) мониторинга лесных
пожаров, разрабатываемой Международным институтом леса, и уже в
значительной мере функционирующей в Центральной авиабазе.
Использование возможностей ГИС – технологий, позволяет проводить
комплексный анализ спутниковых изображений и данных и метеорологической
обстановке и лесопожарной ситуации на охраняемой территории республики
Бурятия.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1? Авдуевский В.С. и др. Критерии эффективности космических комплексов
для изучения природных ресурсов Земли. Сб. Исследование Земли из
космоса. 1981г. №3 с.89-96.
2? Алиев Т.М., Вигдоров Д.И., Кривошеев В.Т. Системы отображения
информации. М.Высшая школа 1988-221с.
3? Арцыбашев Е.С., Власов М.Н. и др. Применение спутниковой информации в
охране леса от пожаров /Практические рекомендации Л.ЛенНИИЛХ 1986г.-27с.
4? Арцебашев Е.С. Применение аэрологических методов в охране лесов от
пожаров М.Наука. 1984г.-15с.
5? Баранов Н.М. Пожароопасность лесов в бассейне озера Байкал. Кн.
Охрана лесов от пожаров в бассейне озера Байкал. Красноярск
1976г.с.12-28
6? Валендик Э.Н., Кисляков Е.К. Оценка пожарной опасности лесов по
радиотепловому излучению Сб.Исследование Земли из космоса.
1980г.№2с.14-19
7? Валендик Э.Н., Исаков Р.В. и др. О применении дистанционных методов
для обнаружения лесных пожаров. Исследование Земли из космоса. 1986г.
№4.
8? Волков А.М. Определение спектральных характеристик природных объектов
на полигонах и вопросы эффективности космических систем. М.
Гидрометиздат. 1985г.-120с.
9? Вялых Н.И., Звонкова А.А, и др. Запасы ЛГМ в некоторых типах леса
средней подзоны Тайги. Сб. Материалы годичной сессии по итогам работ за
1982г. с.73-74
10? Вентцель Е.С. Теория вероятностей М. Наука 1969г.-575с.
11? Душа-Гудым С.И. Закономерности пространственно-временного
распределения лесных пожаров в РСФСР и повышение эффективности охраны
лесов М.МЛТИ 1984г.-18с.
12? Кизелькин В.В., Усальцев И.Ф. Основы Ик техники. М. Машиностроение
1974г.
13? Коровин Г.Н., Андреев И.А. Авиационная охрана лесов М.
Агропромиздат. 1988г.-223с.
14? Мелуа А.И. Космические природоохранные исследования Л. Наука
1988г.-175с.
15? Методические указания по прогнозированию пожарной опасности в лесах
по условиям погоды М.Гидрометиздат. 1975-15с.
16? Мелехов И.С, и др. Лесная пирология 1-5 вып. М.МЛТИ.
17? Столярчук Л.В. Прогноз и оценка грозовой пожарной опасности в лесу
/Методические указания Л.ЛенНИИЛХ. 1982г.-27с.
18? Ярославский Л.Т. Цифровая обработка сигналов в оптике и голографии.
М. Радио и Связь 1987г.-296с.
19? Абушенко Н.А., Барталев С.А., Коровин Г.Н., Лупян Е.А., Щетинский
В.Е., и др. Опыт и перспективы организации оперативного спутникового
мониторинга территории России в целях службы пожароохраны лесов. Сб.
Исследование Земли из космоса. 1998г. №3 с.89-95.
20? Букгин М.А., Лупян Е.А. и др. Возможность создания и перспективы
использования недорогих станций приема данных со спутников серии NOAA в
режиме HRPT.Сб. Исследование Земли из космоса. 1992г. №6 с.85-89
21? Барталев С.А., Коровин Г.Н. и др. Разработка ГИС мониторинга лесных
пожаров России на основе ArcView CIS 3.0 и глобальной сети Internet. ARC
REUIEW – современные геоинформационные технологии. 1998г. №1 с.6-7
22? David A. Prevedel. Project Sparkey: A Strategic Wildfire Monitoring
Package Using AVHRR Satellites fnd GIS. PE&RS. с.271-278
23? Кондауров Н.С., Харин О.А. Основные положения концепции построения
информационной системы контроля и охрана леса. Сб. Научные труды МЛТИ
вып. 242. 1991г. с.5-13
24? Кондауров Н.С. Принципы и способы использования космических средств
контроля и охраны леса. Сб. Научные труды. М.МЛТИ. вып. 242. 1991г.
с.13-18
25? Свалов Н.Н. Вариационная статистика М.Лесная промышленность 1977г.
176с.
26? Баршай С.Е., Нестеренок В.Ф., Хренов Л.С. Инженерная геодезия
/Высшая школа/ 1976г. 399с.
27? Кондауров Н.С., Харин О.А., Степанов Б.В. Автоматизированная
информационно-управляющая система контроля и охраны леса. М.МЛТИ Сб.
Научные труды. Вып.225 1990г. с.12-21
28? Захаров М.Ю. и др. Организация системы оперативного доступа
удаленных пользователей к спутниковым данным. Сб. Исследование Земли из
космоса. 1996г. №5 с.67-71
29? Букчин М.А. и др. Первичная обработка данных метеорологических
спутников на локальных станциях приема Сб. Исследование Земли из
космоса. 1994г. №5 с.112-117
30? Жеребцов Г.А. и др. Использование данных AVHRR с ИСЗ NOAA для
обнаружения лесных пожаров. Сб. Исследование Земли из космоса 1995г. №5
с.74-77.
31? Ежков В.В., Щетинский Е.А. и др. Эффективность использования
космической информации в лесном хозяйстве. М. Наука. Сб. Исследование
Земли из космоса. 1986г. №3 с.3-9
32? Госсударственные стандарты. Указатель 1-4 том. 1998г. М.ИПК
Издательство стандартов 1998г.
33? Бурлак Г.Н. Безопасность работы на компьютере: организация труда на
предприятиях информационного обслуживания. М. Финансы и статистика
1998г. 141с.
Безопасность электроустановок. Сб. Охрана труда и социальное страхование
М. Охрана труда и социальное страхование. 1998г. №9,11 с.70,37
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
