PresentationPDF Available

ТРАНСПОРТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАЗЕМНОГО ДОСТУПА ДЛЯ БОРЬБЫ С ЛЕСНЫМИ ПОЖАРАМИ НА УРОВНЕ ФЕДЕРАЛЬНЫХ ОКРУГОВ РОССИИ

Authors:
  • Center for Forest Ecology and Productivity of the Russian Academy of Sciences (CEPF RAS)

Abstract

Научная проблема заключается в развитии методов регионального транспортного моделирования движения специального транспорта на уровне Федерального Округа (ФО) для целей пожаротушения и оценки возможности доступа к ресурсам леса. Для моделирования доступа к лесным пожарам используются данные о существующих центрах сосредоточия сил и средств пожаротушения (сети пожарно-химических станций, или ПХС), дорогах общего пользования и лесных просеках. Построение транспортных моделей регионов необходимо проводить на основе актуальных, систематически обновляемых геоданных. Пространственный и статистический анализ построенных маршрутов движения должны быть частью методического решения разрабатываемых технологий Целью предлагаемой работы является разработка технологии создания и использования транспортных моделей для наземного доступа к лесным пожарам в регионах России Поставлены следующие задачи: - разработка структуры транспортной модели и базы данных маршрутов наземного доступа к лесным пожарам с учетом нормативов лесной отрасли - разработка картографических материалов для поддержки принятия решения региональными властями в ФО России
ТРАНСПОРТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАЗЕМНОГО ДОСТУПА
ДЛЯ БОРЬБЫ С ЛЕСНЫМИ ПОЖАРАМИ НА УРОВНЕ
ФЕДЕРАЛЬНЫХ ОКРУГОВ РОССИИ
Екатерина Сергеевна Подольская – ведущий научный сотрудник, к. т. н. podols_kate@mail.ru
Дмитрий Владимирович Ершов – заведующий лабораторией, ведущий научный сотрудник, к. т. н.,
заместитель директора ershov@ifi.rssi.ru
Константин Александрович Ковганко – научный сотрудник, kkovganko@yandex.ru
Лаборатория мониторинга лесных экосистем, Федеральное государственное бюджетное учреждение
науки Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской академии наук
Россия, 117997 Москва, ул. Профсоюзная, д 84/32, стр. 14
Целью предлагаемой работы является разработка технологии создания и
использования транспортных моделей для наземного доступа к лесным
пожарам в регионах России
Поставлены следующие задачи:
(1) разработка структуры транспортной модели и базы данных маршрутов
наземного доступа к лесным пожарам с учетом нормативов лесной
отрасли
(2) разработка картографических материалов для поддержки принятия
решений региональными властями в Федеральных округах (ФО) России
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Схема построения транспортных моделей
и формирования базы данных маршрутов движения
специального транспорта по ФО России
Разработанная технология включает этапы
построения транспортной сети региона
средствами ArcGIS с использованием
инструментария Network Analyst, создания
наземной лесопожарной транспортной
модели на основе дорог общего
пользования и лесных просек, данных о
местоположении пожарно-химических
станций (ПХС) и об очагах возникновения
лесных пожаров
МЕТОДИКА
Блок-схема процесса построения маршрутов по ФО России
Блок-схема показывает все
операции технологии в
форме модели Model Builder
В транспортную сеть дорог и
просек добавляются данные
по ПХС региона, база
данных Информационной
системы дистанционного
мониторинга, или ИСДМ [5]
обеспечивает технологию
входными данными по
лесным пожарам
Важное значение в предлагаемом исследовании имеет актуальность данных по дорожной сети.
Для ее анализа авторами выполнено сравнение данных по дорогам и просекам, полученным из
базы данных обзорно-топографического масштаба 1:200 000, и современных наборов данных
проекта Open Street Map или OSM [6]
АКТУАЛИЗАЦИЯ ДАННЫХ ПО ДОРОЖНОЙ СЕТИ
Количественный анализ данных 1:200 000 (примерно 2000 г.) и наборов OSM (2020 г.)
Технология может применяться как для
оперативного построения маршрутов
движения так и по архивным данным о
локализации лесных пожаров.
Так, созданные маршруты для архива данных
2002-2019 гг. были проанализированы по
времени, скорости доступа, а также по длине.
Отношение числа построенных маршрутов к
числу обнаруженных лесных пожаров
показывает, что большая часть лесных
пожаров была доступна для тушения при
условии перемещения техники по дорогам и
просекам
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Транспортная доступность лесных пожаров
архива данных 2002-2019 гг.
Пример формирования файла маршрутов и его отображение на карте-основе для
одного дня пожароопасного сезона 2019 г. в Сибирском ФО
Работа является продолжением методических и технологических исследований по моделированию
транспортной доступности ресурсов леса в лесопользовании, лесовосстановлении, охране и защите лесов
на территории России, проводимых коллективом авторов в Лаборатории мониторинга лесных экосистем
ЦЭПЛ РАН.
Накопление архива маршрутов продолжено для текущего пожароопасного сезона 2020 г.
К направлениям будущих исследований отнесем разработку методов валидации полученных результатов
и методов обновления данных о сетях дорог и просек.
Результаты исследования могут быть использованы при ежегодной подготовке к пожароопасному сезону
в подразделениях лесных служб субъектов и ФО России.
Работа выполнена в рамках контракта с государственным финансированием "Методические подходы к
оценке структурной организации и функционирования лесных экосистем", номер государственной
регистрации - АААА-А18-118052400130-7.
ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
ЛИТЕРАТУРА
1. Котельников Р.В., Коршунов Н.А., Гиряев Н.М. Задачи принятия решений в области охраны лесов от пожаров: основные приоритеты развития
информационного обеспечения // Сибирский лесной журнал. 2017. № 5. С. 18-24.
2. Podolskaia E. S., Kovganko K. A., Ershov D. V. (2019а) Regional geoinformation modeling of ground access to the forest fires in Russia, Advs. Geographic Inf. Sci.,
Vasily Popovich et al. (Eds.) Information Fusion and Intelligent Geographic Information Systems, 978-3-030-31607-5, pp. 155-165. https://doi.org/10.1007/978-3-030-
31608-2_11
3. Подольская Е.С., Ершов Д.В., Ковганко К.А. Современные возможности ГИС для моделирования наземного перемещения к очагам лесных пожаров// III
Всероссийская научная конференция с международным участием “Научные основы устойчивого управления лесами”, секция “Оценка экосистемных
функций и состояния лесной биоты и почв”, 2018. URL:http://cepl.rssi.ru/wp-content/uploads/2018/11/Podolskaya-E.S.-et.-al..pdf
4. Подольская Е.С., Ковганко К.А., Ершов Д.В., Шуляк П.П., Сучков А.И. Использование модели транспортной сети региона для оценки времени и расстояния
наземной доставки сил и средств до лесных пожаров // Вопросы лесной науки. T. 2. 1. 2019. С. 1-28.
http://jfsi.ru/wp-content/uploads/2019/03/2-1-2019-Podolskaia-et-all..pdf
5. Котельников Р.В., Лупян Е.А., Барталев С.А., Ершов Д.В. Космический мониторинг лесных пожаров: история создания и развития ИСДМ-Рослесхоз //
Лесоведение. 2019. № 5. С. 399–409.
6. Podolskaia E., Ershov D., Kovganko K. Comparison of data sources on transport infrastructure for the regional forest fire management// Reyer, C., Bilogub, M.,
Mahnken, M., Gutsch, M., Krger, K., Rammig, A., Reineking, B., Seidl, R., Schelhaas, M.-J., Mkel, A., Verkerk, H. (Eds.) (2020): Managing forests in the 21st
century: Book of abstracts, Managing forests in the 21st century, Conference at the Potsdam Institute for Climate Impact Research (Potsdam 2020), 59 p.
https://doi.org/10.2312/pik.2020.002
7. Podolskaia, E., Ershov, D., and Kovganko, K.: GIS-analysis of ground transport accessibility of fire stations at regional scale, Abstr. Int. Cartogr. Assoc., 1, 301,
https://doi.org/10.5194/ica-abs-1-301-2019, 2019b.
8. Об утверждении положения о пожарно-химических станциях. Приказ Рослесхоза от 19 декабря 1997 года 167. https://legalacts.ru/doc/prikaz-rosleskhoza-ot-
19121997-n-167-ob/
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Article
Full-text available
Geospatial approaches are widely used to organize access and to manage the extinguishing of forest fires globally. Term “transport accessibility” is used in a variety of geographical and economic researches. Assessment of transport accessibility is directly related to the feasibility study to locate the fire stations in a particular region. Location analysis of objects relative to other objects, while taking into account various quantitative and qualitative parameters, is a classical problem solved by geoinformation systems. Present research work is aimed to be used to improve the situation with forest fires in Russia where one of the main asset of operational regional firefighting in the forests is a fire-and-chemical (fire) station. Traditionally station placement is under the responsibility of Russian region to which stations are administratively subordinate. The location of fire station is determined taking into account the species structure of forests, natural fire danger, road infrastructure and some other factors. Irkutsk region, one of the territories with the constant perennial fire danger in the forests, was chosen as a test area. Using this area as a typical example of regional extent, an analysis of fire stations placement then planning the ground movement of fire brigades from a station to the forest fire locations has been carried out. Previously obtained results to create the shortest routes within three-hour accessibility for the fire hazardous seasons 2002–2017 are used. Russian regulatory documents of the forest industry are applied. Thus, topic of GIS analysis serves as a continuation of the study (http://cepl.rssi.ru/wp-content/uploads/2018/11/Podolskaya-E.S.-et.-al..pdf, in Russian) and various aspects of transportation problem are considered on the example of Irkutsk region. We used the following input data: point layer of fire stations, road network (including roads of different classes and forest glades), and archive of forest fires detected using the spectroradiometer MODIS from the Aqua and Terra spacecraft. Additional data were collected from the open regional Internet sources. GIS analysis used ArcGIS ArcMap Desktop extensions such as Network Analyst, Spatial Analyst, and ArcGIS tools like ET GeoWizards (https://www.ian-ko.com/). We have developed and have used a forest fire transport model of ground access by trucks for the Irkutsk region with the spatial arrangement of fire stations, two protection zones and road network. Speed of the forest fire trucks is classified into 5 groups, taking into account the official permissions and road class. Also every segment of road has its attributive data of speed “adjusted” by the elevation value of the ETopo2, an open-access model (https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/global/etopo2.html). Taking into consideration these relief data allows to decrease the vehicle’s speed in the mountainous conditions. Based on the regional specifics and available data for a fire hazardous season, the following set of evaluation parameters was proposed, namely: • Road network: roads existence, length, density, and configuration; • Spatial distribution of detected forest fires; • Territory of fire stations servicing. All the listed parameters are interconnected to each other and, in combination, jointly impact the stations ground transport accessibility assessment at the regional level. We have used GIS-analysis methods such as buffering, allocation, and density, as well as geographic and directional distribution. Time frame of analysis is the full fire hazardous season. Undertaken analysis for the forest fires detected within the ground protection zone (archive of 2002–2017) has shown that the fire stations’ distribution was appropriate. The analysis was based on the assumption that stations had the same weight, geographical and transport location of the stations was reviewed in conjunction to the thematical forestry recommendations. To go further in the GIS analysis some characteristics (work force and technical resources) of the weighted stations could be added. Additional factors of influence can be the location of protected areas with their specific access regime, seasonality of road use, forest fire zoning, forestry boundaries, economic criteria, placement of fire stations in the populated area, etc. It is advisable to conduct a fire stations placement analysis as a preparation event before and after the end of the fire-hazardous season to summarize the effectiveness of actions to extinguish forest fires in the region. Practical results of the study can be used as well to prepare the regional forestry development programs and plans.
Задачи принятия решений в области охраны лесов от пожаров: основные приоритеты развития
  • Р В Котельников
  • Н А Коршунов
  • Н М Гиряев
Котельников Р.В., Коршунов Н.А., Гиряев Н.М. Задачи принятия решений в области охраны лесов от пожаров: основные приоритеты развития
Современные возможности ГИС для моделирования наземного перемещения к очагам лесных пожаров// III Всероссийская научная конференция с международным участием "Научные основы устойчивого управления лесами
  • Е С Подольская
  • Д В Ершов
  • К А Ковганко
Подольская Е.С., Ершов Д.В., Ковганко К.А. Современные возможности ГИС для моделирования наземного перемещения к очагам лесных пожаров// III Всероссийская научная конференция с международным участием "Научные основы устойчивого управления лесами", секция "Оценка экосистемных функций и состояния лесной биоты и почв", 2018. URL: http://cepl.rssi.ru/wp-content/uploads/2018/11/Podolskaya-E.S.-et.-al..pdf
Использование модели транспортной сети региона для оценки времени и расстояния наземной доставки сил и средств до лесных пожаров // Вопросы лесной науки
  • Е С Подольская
  • К А Ковганко
  • Д В Ершов
  • П П Шуляк
  • А И Сучков
Подольская Е.С., Ковганко К.А., Ершов Д.В., Шуляк П.П., Сучков А.И. Использование модели транспортной сети региона для оценки времени и расстояния наземной доставки сил и средств до лесных пожаров // Вопросы лесной науки. T. 2. № 1. 2019. С. 1-28.