ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2014, № 5, с. 30-41
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 630.43
КОНТРОЛЬ ДИНАМИКИ КРУПНЫХ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ И СВОЕВРЕМЕННОСТИ ИХ ОБНАРУЖЕНИЯ И ТУШЕНИЯ
© 2014 г. П. П. Шуляк, Д. В. Ершов, |Г. Н. Коровин
Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН 117799 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32 E-mail: pavel@ifi.rssi.ru Поступила в редакцию 13.09.2013 г.
Рассмотрена методика оценки своевременности обнаружения и эффективности тушения крупных лесных пожаров на основе комплексного анализа их динамики, данных метеонаблюдений и задействованных на пожаре ресурсов. Реализация методики была выполнена с использованием ГИС-приложения ArcGIS, позволяющего анализировать динамику каждого пожара по мере его развития, отображая результаты анализа в табличном, графическом (диаграммный) и картографическом форматах.
Крупные лесные пожары, спутниковый мониторинг, зоны охраны, контроль динамики, временные ряды данных, оперативный анализ, алгоритмы кодирования.
Данная разработка выполнена в рамках развития Информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров (ИСДМ), находящейся в промышленной эксплуатации в ФГУ "Авиалесоохрана" Федерального агентства лесного хозяйства (Рослесхоз) с 2005 г.
Первый опыт создания системы такого масштаба, носивший опытно-эксплуатационный характер, с рабочим названием "ГИС мониторинг лесных пожаров России" относится к 1997 г. [1]. Одними из основных исполнителей проекта были авторы данной публикации. В дальнейшем система интенсивно развивалась, этапы и аспекты ее функционирования неоднократно освещались в публикациях и на конференциях различного уровня [2-5]. Одно из направлений развития системы связано с использованием ГИС-анализа для повышения эффективности принятия управленческих решений [3]. В частности, до последнего времени недостаточно проработанными оставались задачи, связанные с контролем динамики крупных лесных пожаров, оценкой эффективности и своевременности их обнаружения и принятых мер по их тушению. Этой проблеме посвящена настоящая работа.
ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗУЕМОЙ МЕТОДИКИ
Методические основы контроля динамики крупных пожаров и оценки эффективности принимаемых мер для противодействия им разработаны под руководством чл.-корр. РАН Георгия Николаевича Коровина в рамках проекта по развитию системы мониторинга лесных пожаров [6]. В основу методических построений положены сформулированные в этой работе представления о причинах перехода лесных пожаров в категорию крупных и причинах их неконтролируемого распространения на больших территориях. Основная задача сводится к выявлению этих причин. Как следствие, здесь же решаются задачи оценки эффективности и своевременности обнаружения пожаров и принимаемых мер по борьбе с огнем.
Анализ динамики крупных лесных пожаров и принимаемых мер по их ликвидации проводится на разных уровнях: от локального (конкретные пожары или их группы в границах лесничеств, муниципальных образований) до регионального (субъекты федерации) и национального (Российская Федерация). Он проводится с учетом зонирования территории страны по видам мониторинга
лесных пожаров - наземного, авиационного, космического 1-го и 2-го уровней.
Зоны космического мониторинга 2-го уровня рассматриваются как неохраняемые территории. Лесные пожары здесь не регистрируются субъектами РФ, основной причиной перехода лесных пожаров в категорию крупных и неконтролируемого распространения является отсутствие мероприятий по борьбе с огнем. Формы отчетности для этих территорий ограничиваются построением распределений крупных пожаров по длительности их распространения и пройденной огнем площади. Остальные зоны считаются охраняемыми территориями, и здесь проводится полноценный ГИС-анализ, базирующийся на данных отчетности субъектов Российской Федерации (с учетом информации о принятых мерах по борьбе с огнем), результатах дистанционного мониторинга, сведений о погодных условиях. Он заключается в построении и сопряженном анализе временных рядов, отражающих динамику указанных составляющих.
В качестве причины перехода пожаров в категорию крупных рассматривается отсутствие или несвоевременность мер по борьбе с огнем, то есть совокупности действий, направленных на обнаружение, обслуживание и локализацию (ликвидацию) очагов горения. Главным негативным итогом этого этапа является сам факт перехода пожара в категорию крупных.
Причины неконтролируемого распространения пожаров также тесно связаны с указанными факторами, но эти мероприятия осуществляются уже в условиях пожара, перешедшего в категорию крупных, и основным негативным итогом теперь становится потеря контроля за его развитием. В числе ведущих причин выделяются тушение без наращивания сил и средств борьбы с огнем, тушение с медленным (запаздывающим) наращиванием ресурсов, тушение с относительно эффективным наращиванием ресурсов.
Согласно представлениям Г.Н. Коровина, причины перехода пожаров в категорию крупных
позволяют выделить следующие группы:
- несвоевременно обнаруженные - выявлены после их регистрации спутником или охватили недопустимо большие площади (превышает среднюю площадь обнаружения в регионе);
- несвоевременно обслуженные - тушение не начато в течение суток после их своевременного обнаружения; за дату начала тушения принимается дата появления на пожаре сил и средств борьбы с огнем;
- не поддающиеся контролю (локализации) при начальной атаке - верховые пожары и пожары, распространяющиеся при сильном ветре (более 10 метров в секунду);
- несвоевременно локализованные - своевременно обслужены, но не локализованы в процессе начальной атаки (из-за нехватки сил и средств).
По причинам неконтролируемого распространения крупные пожары подразделяются на следующие категории:
- обслуженные без наращивания ресурсов - задействованные при начальной атаке силы и средства борьбы с огнем в дальнейшем не наращивались;
- обслуженные с медленным (запаздывающим) наращиванием ресурсов - наращивание ресурсов не успевало за нарастанием требуемых объемов работ по тушению и не обеспечило локализацию очагов горения до выпадения фронтальных осадков;
- обслуженные с относительно эффективным наращиванием ресурсов - темпы наращивания ресурсов были достаточны для ликвидации очагов горения до выпадения фронтальных осадков.
НАБОРЫ ДАННЫХ, АЛГОРИТМЫ
Информационной основой приведенного ниже анализа послужили выборки данных о крупных лесных пожарах. В лесном хозяйстве крупным лесным пожаром для Европейской части России считается пожар площадью более 25 га, для Сибири и Дальнего Востока - более 200 га. Для данных, полученных спутниковыми методами, крупными принято считать пожары, пройденная огнем площадь которых превышает 500 га. Эта величина, установленная предшествующими исследованиями, соответствует минимально допустимой погрешности измерения площади (10-15%) спутником Мо^ с пространственным разрешением 250 м [7].
Для удобства дальнейшего изложения сведения о пожарах, полученные спутниковыми методами, будем называть спутниковые данные. Сведения, поступившие от субъектов РФ и полученные наземными и авиационными методами, - данные из регионов. Часть пожаров, зарегистрированных и спутниковыми и наземно-авиационными методами и, что особенно важно, согласованных во времени и пространстве, определим как согласованные пожары (методика согласования рассматривалась ранее в работе [5]). Именно последние позволяют синхронизировать временные ряды данных, полученные разными методами и из разных источников.
ШУЛЯК и др. 1 L\\\N2 ZZZZ 4 —ís— 3 ~ * "5
—
4Г
/
SSfcZL
2007
2008
2009
2010 Годы
2011
2012
2007
2008 2009 2010
Годы
2011
2012
В
КХХХ37 Г///> 2 —А— 3 - * "4
2.5-
2.0-
я
0
|1.5-
1 1-0-
0.5
0.0-
2.0 Ь 1.8 1.6 |-1.4 1.2 1.0 1-0.8 0.6 1-0.4 0.2 0.0
§
¡
о «
2007 2008 2009 2010
Годы
2011
2012
Рис. 1. Динамика лесных пожаров на территории России за 2007-2012 годы.
A. Динамика числа лесных пожаров. В натуральных показателях: по спутниковым данным (1 - все пожары, 2 - выборка больше 500 га); 3 - крупные пожары по данным регионов. В долях единицы: 4 - выборка больше 500 га по спутниковым данным, 5 - крупные пожары по данным регионов.
Б. Динамика числа пожаров и пройденной огнем площади, приходящихся на долю крупных пожаров (по данным спутника, выборка больше 500 га): 1 - число пожаров; 2, 3 - площадь, общая и покрытая лесом.
B. Динамика числа согласованных пожаров. В натуральных показателях (1, 2), в долях единицы (3, 4). (1, 3) - по спутниковым данным выборка больше 500 га; (2, 4) - крупные пожары по данным регионов.
К анализу привлечены данные шести последних пожароопасных сезонов за период 20072012 гг. Общее представление о динамике лесных пожаров на территории России в указанный период и представительности собранных сведений дают графики на рис. 1.
Из рис. 1, А видно, что устойчивого роста или сокращения числа пожаров за этот период не наблюдается. Доля крупных пожаров от их общей численности также остается стабильной (7-10%), как по спутниковым, так и региональным данным. Но следует отметить, что на них приходится 70-90%
Таблица 1. Структура единого набора данных
Имя поля Содержание поля
Prot Id Код зоны мониторинга
FO_Id Код федерального округа
Reg_Id Код субъекта федерации
Fire Id Идентификатор пожара по спутниковым данным
satDob Дата обнаружения спутником
satDlast Дата последнего наблюдения спутником
satDliq Дата ликвидации по спутниковым данным
satArea Площадь пожара по спутниковым данным
satAreaLes Покрытая лесом площадь по спутниковым данным
Skr Критичная площадь обнаружения пожара
nFreg Число пожаров по данным из регионов, согласованных с пожаром по спутниковым данным
Id_Big Идентификатор пожара по данным из регионов
regDob Дата обнаружения по данным из регионов
regDliq Дата ликвидации пожара по данным из регионов
regSob Площадь обнаружения по данным из регионов
regPl Пройденная огнем площадь по данным из регионов
regPlLes Покрытая лесом площадь по данным из регионов
regSvr Суммарная площадь, пройденная верховым пожаром, по данным из регионов
V Максимальная скорость
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.