Бар’єри та можливості
Необхідність розвитку цифрових технологій в лісовому господарстві давно визнали більшість експертів і фахівців галузі. Спектр застосовуваних в лісовому господарстві технологій отримання і обробки даних досить широкий, і уявлення про їх ефективність, пріоритет впровадження і необхідному комплексі заходів розрізняються.
Ведення стійкого, ефективного з точки зору економічних, екологічних та соціальних аспектів лісового господарства неможливо без достовірної, якісної і доступної інформації про ліси. Про проблеми, пов’язані з браком такої інформації, свідчать численні розбіжності даних, що публікуються на сайтах державних органів управління лісами і озвучуються офіційними особами, а також містяться в державному лісовому реєстрі. Розвиток таких цифрових технологій, як зйомка лісів з дронів, лазерне сканування, дистанційне зондування лісів, і їх широке застосування в лісовпорядкуванні може підвищити точність і повноту інформації про ліси, а також зробити її більш доступною.
Поточна ситуація
До останнього часу обсяг і якість інформації про ліси знижувалися. Можна виділити окремі позитивні зрушення на державному рівні і рівні підприємств, але при цьому дуже багато негативних факторів, сильно уповільнюють процес цифровізації лісового господарства. У числі недоліків інформаційного забезпечення можна виділити наступні:
- дані обліку лісового фонду (відомості з Державного лісового реєстру) були опубліковані після прийняття нового Лісового кодексу тільки один раз, в 2014 році, але ця публікація недоступна на сайті Рослесхоза та інших державних структур;
- дані державної інвентаризації лісів опубліковані на сайті Рослесхоза в непридатному для практичного використання форматі і недостатньому обсязі і викликають сумніви в достовірності;
- створена автоматизована інформаційна система «Державний лісовий реєстр», незважаючи на вимоги законодавства, недоступна громадськості і в даний час непрацездатна;
- найбільш суспільно значуща і чутлива інформація – про місця планованих рубок та проведення інших лісогосподарських заходів, навіть про межі орендованих лісових ділянок здебільшого недоступна в придатному для використання форматі;
- нормативна база лісовпорядкування заснована на застарілих принципах, перешкоджає впровадженню нових методів і технологій, а численні спроби внести в неї прогресивні зміни поки не дають відчутного результату;
- зберігається тенденція монополізації лісовпорядкування, доступ приватних компаній до лісовпорядкування постійно обмежується, незважаючи на нездатність профільного відомства забезпечити необхідний обсяг і якість лесоустроітельной інформації.
Крім підвищення якості та доступності матеріалів лісовпорядкування, розвиток цифрових технологій могло б також допомогти при забезпеченні внутрішнього контролю процесів лісокористування на рівні регіональних органів управління лісами і підприємств. Це стосується автоматизованого контролю правильності внесення даних і зіставлення їх з інформацією про обмеження лісокористування (у вигляді лісів високої природоохоронної цінності, особливо охоронюваних природних територій та ін.). Крім того, для виявлення змін в лісах важливий автоматизований оперативний аналіз даних дистанційного зондування.
Впровадження цифрових технологій дозволить забезпечити як внутрішній, так і незалежний контроль процесів лісокористування і скоротити кількість помилок, що призводять до неефективності економіки лісового господарства та негативних наслідків для природних цінностей.
Важливою умовою впровадження цих технологій має бути підвищення відкритості даних – громадський моніторинг зараз є одним з основних стимулів підвищення якості інформації про ліси. Для забезпечення цього процесу доцільно внести в законодавчу базу відповідні зміни, які зобов’язують власників даних, отриманих за державний рахунок, відкривати їх, і підтримують створення і функціонування єдиного інформаційного простору даних про ліси.
Хорошим прикладом розвитку можливостей громадського контролю став створений Світовим фондом дикої природи (WWF Росії) портал hcvf.ru, в рамках якого реалізований механізм узгодження даних про ліси високої природоохоронної цінності з лісогосподарськими межами. Підвищення якості та обсягу даних по ЛВПЦ – основне досягнення цього ресурсу. Також портал дозволяє візуалізувати результати тих чи інших лісогосподарських заходів.
Оцінюючи поточну ситуацію з цифровизацией лісової галузі і ступінь впровадження цифрових технологій, можна охарактеризувати умови роботи орендарів і органів управління лісами. Середньостатистичний орендар лісового фонду (за винятком деяких, як правило, найбільших, компаній, які останнім часом стали активно впроваджувати цифрові технології), як правило з досить розрізненої інформації про лісовому фонді переважно в паперовому або растровому форматі, а також з неструктурованими даними, представленими в різних системах. Планування лісового господарства здійснюється на основі часто суб’єктивних знань місцевих фахівців, з мінімальним залученням об’єктивних даних (матеріалів недавнього лісовпорядкування, високоточної таксації та ін.). У регіонах вкрай складно знайти лісових аналітиків і гіс-фахівців.
Реалії органів виконавчої влади схожі: розрізнена інформація про лісовий фонд і неструктуровані дані в різних системах; неможливість повидельного контролю лісовпорядкування; відсутність автоматизованих механізмів формування звітності.
Наслідком цього стає недостатній контроль лісовпорядкування на основі первинної інформації та велика кількість помилок. Необхідно на федеральному рівні змінити підхід до роботи і перейти від зберігання неструктурованих архівних даних до повноцінного адміністрування матеріалів лісовпорядкування.
Перешкоди і перспективи
Впровадження цифрових технологій стримує насамперед короткий горизонт планування лісогосподарської діяльності орендарів і, як наслідок, небажання інвестувати в цифровизацию, часта зміна законодавчої бази в лісовому господарстві, великий обсяг необхідних витрат на впровадження таких технологій, поки ще недостатня кількість позитивних прикладів використання цифрових інструментів в галузі , незрілий ринок консалтингових послуг та інші проблеми.
Аналізуючи приклади ефективного використання цифрових технологій в лісовому господарстві в першу чергу доцільно звернути увагу на практику скандинавських країн і Фінляндії. У Суомі в останні роки був реалізований цілий ряд успішних державних і приватних ініціатив по цифровізації на всіх рівнях лісового господарства, починаючи з широкого застосування лазерного сканування, державних геопорталів і баз даних про ліси федерального рівня (наприклад, Metsään.fi – державного геопортала відкритих повидельних даних і планів) і закінчуючи локальними розробками, застосовуваними в приватних господарствах.
Сервіс «Віртуальні лісу», який з 2018 року розвиває компанія Metsa, дозволяє власникам лісів, що належать кооперативу Metsaliitto (це майже половина площі всіх приватних лісів Фінляндії), управляти ними з будь-якої точки світу. Лісокористувачі, які працюють віддалено або не мають необхідних технічних навичок ведення лісового господарства, за допомогою сервісу можуть зробити віртуальну прогулянку по своїх лісів, запланувати лісогосподарські заходи, розрахувати майбутній дохід від них. Сервіс побудований на цифровий моделі лісів, створеної на основі розміщених в інтернеті у відкритому доступі матеріалів лісовпорядкування, проведеного на кошти платників податків.
Вивчаючи досвід Фінляндії, також варто виділити технологію проведення лісовпорядкування з використанням автоматичної подеревной таксації лісів за допомогою дронів. Така технологія дозволяє створювати цифрові копії лісових насаджень для більш точного управління лісами і добре себе зарекомендувала в Фінляндії, а в останні роки деякі компанії апробують її в різних регіонах Росії. Технологія передбачає проведення зйомки ділянки дроном, створення 3D-моделі дерев за даними зйомки, визначення висоти і кордони крони кожного дерева, визначення порід дерев, розрахунок діаметра дерев і обсягу стовбурів. Додатково можуть бути встановлені клас віку, сортиментна структура, частка різних колод, пошкодження, потреба в проріджуванні, якість і стан лісових культур, якість догляду за молодняками і інші характеристики.
Значні перспективи має використання комбінації даних, отриманих з дронів і з космосу при однаковому діапазоні зйомки. Такий підхід дає можливість верифікувати дані дистанційного зондування Землі і точніше їх інтерпретувати в лісогосподарських цілях.
Розвиток подібних технологій пов’язано в тому числі з необхідністю переоцінки методів інвентаризації лісів останнім часом, в тому числі в зв’язку з наступними процесами:
- глобальною зміною клімату – ліси зараз ростуть швидше, ніж раніше, підвищилася частота лісових пожеж, спостерігається посилення дії патогенних факторів на ліси;
- розвитком низьковуглецевої економіки, при якій акумульований вуглець стає другим за важливістю продуктом (вже зараз в Фінляндії власник може отримати гроші за те, що він нічого не рубає, а його ліс накопичує вуглець, у багатьох країнах діють ринки вуглецевих квот);
- ростом готовності споживачів платити за стале лісове господарство – системи добровільної лісової сертифікації вже змушені підвищувати якість підходів до оцінки стійкості лісового господарства (наприклад, проведення дистанційних аудитів).
У ряді регіонів давність матеріалів лісовпорядкування перевищує 30 років. І перехід від інвентаризації лісів польовим глазомірним методом на основі вибіркової таксації до цифрової інвентаризації лісів на основі даних зйомки з безпілотних літальних апаратів і лазерного сканування дозволяє вирішити проблему застарілих даних лісовпорядкування. Десятирічного циклу оновлення інформації про ліси, прийнятого відповідно до лесоустроітельной інструкції, вже недостатньо, сучасне, динамічно розвивається лісове господарство вимагає переходу на мінімум п’ятирічний цикл (він вже використовується в Фінляндії, і з такою ж періодичністю проводиться лазерне сканування великих територій). Для вуглецевого сегмента лісового господарства необхідно ще більш оперативне постійне оновлення даних – аж до періодичності раз на рік.
Крім того, цифрова інвентаризація дає наступні переваги:
- виключення помилок, що виникають при вибіркових методах таксації – замість пробних площ вимірюється кожне дерево, замість виділів застосовуються осередки (наприклад, у Фінляндії 16 x 16 м), що значно підвищує точність;
- забезпечення оперативного доступу до даних, в тому числі прямо в лісі – з мобільних телефонів і планшетів;
- зниження вартості отримання даних при правильній організації всіх процесів;
- збільшення швидкості отримання даних (із застосуванням технології подеревной таксації та відповідних програмних комплексів для обробки даних зйомки можна описувати за ніч до 5000 га подеревная);
- ведення високоточної планування, що дозволяє збільшити прибутковість інвестицій в ліс, до рівня ділянки. Знаючи подеревну структуру ділянки, наприклад, можна підвищити економічну ефективність заготовки, виявивши, де вона буде збитковою, а де рентабельна.
Крім технології проведення лісовпорядкування з використанням автоматичної подеревной таксації, перспективною в даний час стала динамічно розвивається цифрова інвентаризація лісів на основі лазерного сканування. Цей метод особливо широко застосовується в лісовому господарстві Фінляндії. Історично база даних про фінських лісах створювалася на основі традиційних методів таксації лісу, які вимагали великих зусиль і витрат. Методологію лазерного сканування почали розробляти з 2000-х років, силами кількох університетів і організацій. Сканування стали застосовувати в 2010 році. На даний момент пройдена майже вся територія Фінляндії. У 2019 почався другий цикл. Новий метод таксації допоміг знизити витрати на гектар в чотири рази.
Лазерне сканування дозволяє отримати не тільки лісотехнічну, але і додаткову прикладну інформацію для планування ефективного лісокористування:
- про рельєф (цифрову модель рельєфу) для планування і будівництва доріг, включаючи вологість грунту і інші характеристики;
- дані для проектування і моніторингу гідромеліоративної мережі;
- ризики поширення лісових пожеж на основі моделі висот гілок і крон (виявляються ділянки, де низова пожежа може переходити в верхової), ризики переходу пожежі на населені пункти, ймовірні напрями поширення пожежі.
Перевірка точності даних, одержуваних з використанням технології LiDAR, показала, що вона відповідає вимогам, що пред’являються до точності глазомерно-вимірювального методу оцінки. У Росії для використання цієї технології орендарі повинні отримувати дозвіл на дослідну експлуатацію на обмеженій площі. Необхідна легалізація такого способу таксації при лісовпорядкування шляхом внесення в лісовпорядним інструкцію.
Поки із застосуванням технології LiDAR відзнято всього кілька десятків тисяч гектарів в різних регіонах в рамках експериментів і тестів (відповідно до чинної нормативно-правової бази лісовпорядкування з використанням цієї технології неприпустимо). Лазерне сканування дозволяє вирішувати такі завдання, як профілактика і виявлення лісових пожеж, аерофотозйомка, подеревная і повидельная таксація, проведення лісовпорядкування, уточнення меж різних об’єктів, територій, масивів, і ін. Російські орендарі зацікавлені в якісній оцінці лісових ресурсів. У числі основних напрямків робіт, що проводяться в Росії з використанням лазерного сканування – вдосконалення технології таксації при проведенні лісовпорядкування з використанням повітряного лазерного сканування (дистанційне зондування методом LiDAR), вдосконалення технології таксації лісосік і тестування технології. Питання точності даних, одержуваних методом лазерного сканування, тільки вивчаються. Велика кількість лісоутворюючих порід в деяких регіонах, складна структура насаджень та інші фактори позначаються на рівні точності.
Крім апробації технології лазерного сканування, російські компанії і органи управління лісами в ряді регіонів займаються розвитком внутрішніх інформаційних систем управління даними, впровадженням програмних комплексів і ГІС, ініціюють оцифровку матеріалів лісовпорядкування.
Варто згадати недавній досвід застосування дистанційного зондування Землі для виявлення і доведення порушень лісового законодавства на регіональному рівні. Ряд послідовних космічних знімків дозволяє оцінити динаміку, характер заготівлі деревини в певний період з фіксуванням місць, з тим щоб виявити відповідальних за незаконну рубку. Такий метод вже застосовується в ряді регіонів для виявлення правопорушників та притягнення до адміністративної та кримінальної відповідальності.
На особливу увагу заслуговує система моніторингу змін лісового покриву «КЕДР», розроблена WWF Росії і успішно зарекомендувала себе на Далекому Сході. Алгоритм дозволяє на основі безкоштовних знімків із середнім дозволом отримувати такі ж результати, як при аналізі знімків високого дозволу. Кожні два тижні система аналізує територію і виявляє нові «дірки» в лісовому запоні, де могли бути нелегальні рубки. При виявленні рубок на площах більше 0,25 га точність методу досягає 100%. У систему вбудована можливість верифікації вступників сигналів за допомогою дронів, за рахунок чого скорочується час обстеження, виключається людський фактор, знижується вартість рейдів. Кілька років тому «КЕДР» передали на баланс адміністрації Приморського і Хабаровського країв, де система успішно застосовується.
Що робити?
Які ж кроки необхідно зробити для впровадження цифрових технологій отримання і обробки даних в лісовому господарстві? На початку статті перераховані проблеми і бар’єри на шляху цифровізації. Якщо розглядати проблематику на загальному рівні, то доводиться повертатися до нинішньої короткостроковість планування лісогосподарської діяльності. Необхідно сформулювати довгострокові пріоритети в рамках цифровізації лісової галузі на державному рівні, перейти від користування застарілими розрізненими матеріалами інвентаризації до лісового планування на всіх рівнях (включаючи його економічну складову), виключити монополізацію лісовпорядкування, вибрати одним з пріоритетів підвищення якості та відкритості інформації про ліси.
Розглядаючи потенційні кроки детально, варто задуматися про необхідність розробки стандарту лісогосподарської інформації, який забезпечить уніфікацію і сумісність різних масивів даних про ліси. Наприклад, дані будь-якої окремої зйомки могли б бути прочитані і використані всіма. У Фінляндії давно існує такий стандарт, до його розробки свого часу були залучені всі гравці ринку.
При зміні і вдосконаленні підходів до лісовпорядкування навряд чи вдасться обійтися без перегляду поточної лесоустроітельной інструкції. Багато показників, що застосовуються в лісовпорядкуванні згідно з інструкцією, вже застаріли або втратили актуальність. На думку WWF Росії і ряду експертів Бореальної лісової платформи, велика частина показників не первинні, а представляють собою вторинні перераховано атрибути, отримані на основі вихідних даних, тому список показників варто переглянути. Необхідна легалізація даних про ліси, отриманих за допомогою цифрових технологій в нових цифрових форматах, адже поняття цифрової аерофотозйомки, лазерного сканування поки офіційно ніде не прописані і не закріплені. Певний потенціал закладений в підвищенні точності даних лісовпорядкування при відмові від такого нормативу виробництва таксації, як мінімальна площа виділу та число виділів в кварталі. Нарешті, до переліку необхідних параметрів доцільно додати метадані: оцінку якості отриманої інформації, відомості про польових пробах. Зараз в матеріалах лісовпорядкування в кращому випадку вказується тільки, хто виконав роботу.
Численні приклади і зарубіжний досвід, а також накопичений досвід апробації технологій в Росії свідчать про те, що розвиток сучасних цифрових технологій отримання і обробки даних і широке впровадження цифровізації в плануванні, заготівлі, логістиці, обліку і моніторингу сприяють переходу до високоточного, економічно ефективному та сталому лісовому господарству. При цьому важливо не тільки отримання інвентаризаційних даних про ліси, одним з пріоритетів повинні стати отримання і обробка даних з метою прийняття на їх основі успішних управлінських рішень, що підвищують ефективність лісового господарства. Рішення, які спираються на застарілі дані, містять багато помилок, в ряді випадків призводять до протилежного результату.
Цифровизация російського лісового господарства відкриває великі можливості для підвищення ефективності та забезпечення стійкості лісового господарства. Хочеться вірити, що всі працівники лісового сектора будуть використовувати їх на практиці.
Текст
Олександр Костенко, WWF Росії
Автор: Олександр Костенко
