Информац_технологии_Черных_2000

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЛЕСНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

УДК 630:681.3.069

ББК 43-5-05 Ч49

Рецензенты:

д-р с.-х. наук, проф., заведующий кафедрой лесоустройства БГИТА Ф.В.Кишенков, канд. с.-х. наук, начальник Западного государственного лесоустроительного

предприятия "Брянсклеспроект" И. С. Глушенков

Черных В.Л., Сысуев В.В.

Ч49 Информационные технологии в лесном хозяйстве: Учебное пособие. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000. - 378 с.

ISBN5-8158-0041-4

Рассмотрены история, назначение, методы, а также результаты работы автоматизированной системы управления лесными ресурсами, комплекса программ материально-денежной оценки лесосек, имитационного моделирования роста сосновых древостоев, автоматизированного построения моделей хода роста древостоев, автоматизированного рабочего места таксатора, инженера лесного хозяйства и др. Даны сведения об информационных системах производственного, регионального и федерального уровней, технических средствах и программном обеспечении персональных компьютеров. Приведен обзор ГИС. Описаны методы получения и обработки цифровой пространственной информации.

Для преподавателей и студентов лесохозяйственных факультетов, а также специалистов лесного хозяйства.

УДК 630:681.3.069

ББК 43-5-05

ISBN 5-8158-0041-4

© ЧерныхВ.Л, СысуевВ.В., 2000 © Марийский государственный технический университет 2000

3.1. Операционная система - "язык общения" пользователя с персональным

5.3.3. Автоматизация расчетов результатов измерений на пробной площади с

6.2. Информационно-аналитическая система долгосрочного прогнозирования

6.2.1. Структура прогнозно-аналитической системы для разработки проекта

6.2.2. Моделирование пространственной динамики разновозрастного

6.2.4. Подготовка исходных атрибутных и пространственных данных 180

6.2.11. Моделирование динамики древостоев с имитацией различных видов

7. АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕСНЫМХОЗЯИСТВОМ... 244

7.1. Автоматизированная система управления "Лесные ресурсы"... 244

7.2.4. Методические указания по эксплуатации комплекса программ АРМ

7.3. Автоматизированное рабочее место инженера лесного хозяйства

7.4.2. Использование ГИС начального уровня для создания цифровой топоосновы картографической базы данных лесхоза . 313

7.5.1. Разработка базового ресурсного модуля локальной информационной системы управления лесами субъекта федерации………………………….333 7.5.2.Интеллектуальная информационно-аналитическая система по лесному фонду - базовый модуль локальной информационной системы регионального

7.5.3. Совмещенная информационная система управления лесами

7.6. Информационное обеспечение управления лесным хозяйством

7.6.1. Географическая информационно - справочная система для органов управления лесным хозяйством (полесхозная

- 6 -

ПРЕДИСЛОВИЕ

Благодаря развитию средств вычислительной техники все большее значение в лесной отрасли приобретают автоматизированные системы. Эти системы содержат аппаратные средства и программное обеспечение, которые позволяют автоматизировать рутинную часть работы специалистов лесного хозяйства. В отрасли накоплен значительный опыт применения математических методов, персональных компьютеров и информационных систем, но нет учебников и учебных пособий, отражающих область информатики. Дисциплина "Информационные технологии в лесном хозяйстве" - это новое направление в компьютерной подготовке специалистов лесного хозяйства.

Основное назначение предлагаемого учебного пособия состоит в том, чтобы будущие специалисты лесного хозяйства знали существующие автоматизированные системы отрасли, умели вести диалог с конкретными АС и работать на персональных компьютерах.

В первом разделе описывается современное состояние информатизации отрасли в соответствии с концепцией информатизации лесного хозяйства России. Затрагиваются проблемы создания ГИС для лесного хозяйства. Второй, третий и четвертый разделы посвящены техническим средствам и программному обеспечению АС. В разделе 4 приведены методы получения и обработки цифровой пространственной информации. В разделах 5-7 рассмотрены вопросы, связанные с автоматизированными системами научных исследований (АСНИ), автоматизацией проектирования в лесном хозяйстве (САПР), автоматизацией управления лесным хозяйством (АСУ). Описаны конкретные системы и результаты их работы. Информационноаналитическая система долгосрочного прогнозирования динамики лесного фонда лесхоза рассмотрена в разделе 6. Информационные системы производственного, регионального и федерального уровней включены в раздел 7.

Разделы 1.1, 1.2 и 1.3 написаны совместно В.Л.Черных и В.В. Сысуевым, предисловие, введение, разделы 2,3,4.1,4.2,5.1,5.2,5.3,

6.1,6.4,7.1,7.2,7.3,7.4.5 изаключение В.Л.Черных, разделы 4.3,6.2,6.3,

7.4,7.5,7.6 -В. В. Сысуевым.

Общая компоновка и редактирование всех разделов учебного пособия выполнены В.Л.Черных.

При написании вышеперечисленных разделов использовались материалы и разработки сотрудников: ВНИИЦлесресурс В.В.Страхова (11, 1.2), В Н.Короткова (6.2, 7.4, 7.5), М.М.Паленовой (6.2, 7.4, 7.5), М А.Бредихина (6.2), Д.АСтаростенко (7.4,7.5,7.6), М.М.Старостенко

(7.5,7.6); МГУП С.И.Чумаченко (6.2); ИПФСРАН-П.А.Шарого (6.3). Авторы выражают благодарность рецензентам: д-ру с.-х. наук, проф.

Ф.В.Кишенкову, канд. с.-х. наук И.С.Глушенкову за тщательный анализ рукописи.

При подготовке рукописи были учтены конструктивные предложения ведущего инженера А.М.Шихова и консультанта А.А.Нефедова (Поволжское

- 7 -

государственное лесоустроительное предприятие), канд. с.-х. наук СИ. Чумаченко (МГУЛ).

Авторы выражают благодарность сотрудникам учебноисследовательской лаборатории МарГТУ "Современные информационные технологии в лесном хозяйстве" СВ. Баранову, А.П. Чернову и Л.В. Шебашевой за помощь в подготовке учебного пособия.

Авторы признателены за предоставление программных средств руководителю группы В. А. Окишеву (ИВЦ Марилес), начальнику ИВЦ A.M. Шишову и руководителю предприятия Н.В. Петухову (Поволжское государственное лесоустроительное предприятие), С.С. Кац, СВ. Плаксину и А.В. Луценко (ТОО "ЛабМастер"), А.А. Богачеву (ВИПКЛХ), гл. инженеру Северо-Западного государственного лесоустроительного предприятия Р.Ф. Трейфельду.

- 8 -

ВВЕДЕНИЕ

Современное лесное хозяйство характеризуется многоцелевой направленностью, существенным возрастанием роли экологических факторов и социальной роли лесов. Лесное хозяйство - управляющая система, а лесные ресурсы выступают как объект управления. Лес - сложная живая система. Чтобы управлять сложным объектом, необходимо освоить современные подходы и инструменты. Инструментами управления служат средства вычислительной техники и автоматизированные системы. Под автоматизацией понимается "применение технических средств, математических методов и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессе получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов и информации" все это сейчас получило название "информационные технологии" [19]. В зависимости от степени автоматизации, например, процесса сбора, обработки и анализа лесоводственной информации системы подразделяют на автоматизированные и автоматические.

В лесном хозяйстве можно выделить три группы автоматизированных систем (АС).

1)Автоматизация научных исследований (АРМ-исследователя) автоматизированная система научных исследований (АСНИ):

• автоматизированное построение моделей роста древостоев;

• база данных пробных площадей (БДПП);

• имитационное моделирование роста древостоев;

• математическое моделирование лесоводственных закономерностей;

• интегрированная статистическая и графическая система

STATGRAPHICS идр.

2)Автоматизация проектирования (АРМ-проектанта, таксатора):

•автоматизированная система управления лесными ресурсами (АСУЛР);

•автоматизированное рабочее место таксатора (АРМ-таксатора);

•общеотраслевая система автоматизированного проектирования

(САПР);

•автоматизированная информационная система лес (АИС-лес);

•система обработки лесоустроительной информации (СОЛИ);

•автоматизированные базы данных (АБД);

•система управления базами данных (СУБД-л).

3) Автоматизация ведения лесного хозяйства (АРМ-лесничего, инженера лесного хозяйства):

•материально-денежная оценка лесосек на ПК (МДОЛ);

•автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП);

•автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП);

•автоматизированная система управления производством на уровне

- 9 -

предприятия (АСУП); Автоматизированные системы служат:

•для обеспечения научной обоснованности управленческих решений;

•обеспечения возможности своевременно иметь актуальную информацию об объекте управления;

•сокращения сроков и повышения уровня научных и проектных работ;

•совершенствования учебного процесса;

•интенсификации работ в лесном хозяйстве и т.д.

Ввек информатики необходимо, чтобы специалист лесного хозяйства представлял себе весь сложный процесс управления лесными ресурсами, знал и умел применять инструментарий существующих автоматизированных систем при решении конкретных научных и производственных задач.

На современном этапе научно-технического прогресса, когда в промышленности количество изделий удваивается за 15 лет, а их сложность за 10 лет, когда риск проектных решений очень велик, к специалистам лесного хозяйства предъявляются высокие требования в области компьютерной подготовки.

Инженер лесного хозяйства должен знать:

• методы математической статистики;

• основы численных методов;

• методы математического моделирования;

• основы системного анализа;

• автоматизированные системы научных исследований;

• автоматизированные информационные системы;

• методы научно-технического творчества;

• АРМ - таксатора, АРМ "ЛЕСФОНД" и другие; •МДОЛ на ПК;

• АСУ - лесные ресурсы;

• пакеты прикладных программ отрасли;

• САПР предметной области.

Инженер лесного хозяйства должен уметь работать на персональных компьютерах с автоматизированными системами отрасли.

Вкачестве технических средств для лесной отрасли рекомендуется использовать современные персональные компьютеры.

-10 -

1.ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА

1.1. Современное состояние информатизации лесного хозяйства

Вычислительная техника в лесном хозяйстве России используется более 30 лет. При внедрении средств вычислительной техники для решения задач лесного хозяйства значительный вклад внесли многие ученые и производственники: Мошкалев А.Г., КоровинГ.Н., Бур-невскийЮ.И. - ЛенНИИЛХ; Никитин К.Е., Швиденко А.З., Юдиц-кийЯ.А. -УкрСХА; Федосимов А.Н., Копытов Ю.В., Богачев А.В. -ВНИИЛМ; Степаков ГА - КарНИИЛП; БочковИ.М., Демидов Е.С., Шихов A.M., Голузо Л.В. - Леспроект; Бакаляр АИ., Лямеборшай С.Х., Глотов В.В., Воинов Н.Т. и многие другие. Во всех лесоустроительных предприятиях созданы вычислительные центры. Средствами вычислительной техники (СВТ) оснащены отраслевые НИИ, министерства лесного хозяйства, управления лесами, проектные институты, ПО "Авиалесоохрана", комитеты по лесному хозяйству в республиках, вузы и техникумы.

Вычислительные центры имеют ЭВМ разных типов (ЕС ЭВМ, CMЭВМ, ПЭВМ), которые, в основном, несовместимы.

В настоящее время разработаны автоматизированные системы на базе ЕС ЭВМ:

•отраслевая АСУ лесным хозяйством России (ВНИИЛМ);

•комплекс задач для автоматизированной обработки отчетных данных на уровне Федеральной службы Российской Федерации по лесному хозяйству (отраслевые НИИ);

•автоматизированная система обработки лесоустроительной информации ("Леспроект");

•подсистема автоматизированной обработки данных государственного учета лесов ("Леспроект");

•автоматизированная система формирования и ведения повы-дельной базы данных на уровне лесохозяиственного предприятия ("Леспроект");

•материально-денежная оценка лесосек (ВНИИЛМ, ЛенНИИЛХ, "Леспроект");

на базе СМ-ЭВМ:

•автоматизированная система управления авиационной охраной лесов от пожаров (ЛенНИИЛХ, ГИВЦ Минлесхоза РСФСР);

•автоматизированная система обработки лесоустроительной информации ("Леспроект");

на базе ПЭВМ:

•экспериментальная автоматизированная обработка аэрокосмической информации о лесах - АСОИЛ (НИЧ "Леспроект", ВНИИЦ-лесресурс);

•автоматизированная система лесного картографирования -АСЛК ( НИЧ "Леспроект");

•система автоматизированного проектирования - САПР (Гип-ролесхоз, ныне Росгипролес);

•автоматизированное рабочее место таксатора (комплекс программ) -