Воронов М.П., кандидат технических наук, доцент
Усольцев В.А., доктор технических наук, профессор
Часовских В.П., доктор технических наук, профессор
(Уральский государственный лесотехнический университет)
СТРУКТУРА И ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ ДЕПОНИРОВАНИЯ УГЛЕРОДА ЛЕСНЫМИ ЭКОСИСТЕМАМИ
На основе совмещения эмпирических моделей зависимости запасов фитомассы и годичной чистой первичной продукции (ЧПП), полученных на пробных площадях, от возраста и запаса стволовой древесины с данными ГУЛФ разработана информационная система оценки депонирования углерода. В статье представлены структура и основные связи между компонентами информационной системы.
Ключевые слова: информационная система, депонирование углерода, биомасса лесов.
STRUCTURE AND MAIN COMPONENTS OF FOREST ECOSYSTEMS CARBON DEPOSITION ESTIMATION INFORMATION SYSTEM
On the basis of combining the empirical models of dependence of biomass stocks and annual net primary production (NPP), obtained at sample plots, on the age and stem wood density with NFIS data, a carbon deposition estimation information system has been designed. Within the article, the information system strucrure and main relations between its components are considered.
Keywords: information system, carbon deposition, forests biomass.
Оценка углерододепонирующей способности лесного покрова в связи с обязательствами по Киотскому протоколу сегодня является одной из насущных проблем. Наши оценки депонирования углерода выполнены с использованием эмпирических моделей зависимости запасов фитомассы и годичной чистой первичной продукции (ЧПП), полученных на пробных площадях, от основных массоопределяющих факторов - возраста и запаса стволовой древесины - путем совмещения полученных моделей с данными ГУЛФ.
Алгоритмы расчета и картирования пулов углерода и его годичного депонирования на лесопокрытых площадях очень сложны и трудоемки, а результаты расчетов вследствие периодических изменений в данных ГУЛФ и непрерывного пополнения данных фитомассы и ЧПП новыми определениями на пробных площадях нуждаются в постоянной актуализации. Поэтому было принято решение автоматизировать расчетные алгоритмы и реализовать их в рамках информационной системы в среде СУБД ADABAS и Natural [1].
Структуру и взаимосвязи компонентов созданной информационной системы можно представить в виде схемы (рисунок). Принятые на рисунке условные обозначения и краткие пояснения к схеме представлены в таблице.
значения приростов фитомассы
Просмотр данных
Внесение данных
Изменение данных для 1 лесничества
Расчет данных всех лесничеств
<-
значения фитомассы
Просмотр данных
Внесение данных
Изменение данных для 1 лесничества
Расчет данных всех лесничеств
рабочий файл 3
рабочий файл 4
Т.
р—1р
КРУ для расчета фитомассы
^-^
КРУ для приростов фитомассы
Просмотр данных
Внесение данных
Расчет КРУ фитомассы
Просмотр данных
Внесение данных
рабочий файл 2
Расчет КРУ приростов
Отчет по породам для 1 лесничества
Отчет по возрастам для 1 лесничества
Отчет по 1 породе всех лесничеств
береза
Выбор независимых переменных
<-
Выбор зависимой переменной
рабочий файл 1
Выбор независимых переменных
Выбор зависимой переменной
Отчет по 1 возрасту всех лесничеств
Просмотр данных
Изменение данных
Внесение данных
Отчет по всем породам всех лесничеств
Отчет по возрастам всех
лесничеств (сумма фракц.)
Карта приростов фитомассы
- отображение значений приростов фитомассы по фракциям по каждой из 10 пород на карте лесничеств;
- отображение значений общего прироста фитомассы по всем породам всех возрастов на карте лесничеств.
Карта фитомассы
- отображение значений фитомассы по фракциям по каждой из 10 пород на карте лесничеств;
- отображение суммарных значений фитомассы по всем породам всех возрастов на карте лесничеств.
ель
Рис. Структура и основные компоненты информационной системы оценки депонирования углерода
Таблица
Условные обозначения и пояснения к структуре системы
№
Условное обозначение
Пояснения
В базах данных размещаются:
- данные пробных площадей (ДПП) фитомассы и годичных приростов фитомассы по 10 породам (всего 20 файлов баз данных, на рис. обозначены названиями пород - «береза» и т.д.);
- значения коэффициентов расчетных уравнений (КРУ) для расчета фитомассы и годичных приростов фитомассы по 10 породам (2 файла баз данных, на рис. обозначены «КРУ для расчета фитомассы» и «КРУ для приростов фитомассы»);
- значения фитомассы и приростов фитомассы по фракциям и по классам возраста для лесничеств Уральского Федерального Округа (2 файла баз данных, на рис. обозначены «значения фитомассы» и «значения приростов фитомассы»).
Всего создано 24 файла баз данных в СУБД АБАВА8. На рис. указатели, исходящие от баз данных (сверху) отображают запросы данных; указатели, ведущие к базам данных (снизу) отображают запись или редактирование данных. Запись, редактирование, просмотр записей баз данных, выбор независимых и зависимой переменных и исключение числа независимых переменных при расчете КРУ осуществляются посредством Приложений.
Функция Приложения
Приложения реализованы в виде диалогов в среде Natural. Подразумевают активное взаимодействие с пользователем - запрашивают ввода данных для ввода и редактирования, критериев поиска данных и расчетов. В рамках одного Приложения может быть реализовано несколько Функций Приложения.
При помощи Функций Приложений осуществляются:
- просмотр, изменение и внесение ДПП фитомассы и годичных приростов фитомассы по 10 породам (всего 6 Функций Приложений);
- выбор независимых и зависимой переменных для расчета КРУ фитомассы и КРУ приростов (всего 4 Функций Приложений);
- просмотр и внесение значений КРУ фитомассы и КРУ приростов с клавиатуры (всего 4 Функций Приложений);
- просмотр, внесение и изменение значений площадей, занимаемым породой, и запаса по классам возраста по 1 лесничеству, и дальнейший запуск расчета значений фитомассы и приростов фитомассы (всего 6 Функций Приложений, при расчете значений приростов фи-томассы изменение значений занимаемых площадей и запаса не допускается).
На рис. указатели, исходящие от Функций Приложений (слева) отображают запись или редактирование данных, транспортировку данных в рабочий файл или передачу данных в Приложение или Расчетную программу или рабочий файл; указатели, ведущие к Фнукциям Приложений (справа) отображают транспортировку результатов запросов к базам данных или получение данных из другого Приложения._
1
2
№
Условное обозначение
Пояснения
Расчетная
Расчетные программы реализованы в среде Natural. Подразумевают пассивное участие пользователя; осуществляют расчет значений на основе данных, передаваемых из Приложения или из базы данных. Расчетные программы выполняют следующие функции:
- расчет КРУ для расчета фитомассы и КРУ для расчета приростов фитомассы по способу Чебышева;
- расчет t-критерия Стьюдента и на основе его значений автоматическое исключение малозначимых независимых переменных из уравнений;
- расчет значений фитомассы по 1 лесничеству и по всем лесничествам с дальнейшей транспортировкой в рабочий файл 4;
- расчет значений годичных приростов фитомассы по 1 лесничеству и по всем лесничествам с дальнейшей транспортировкой в рабочий файл 3 (при расчете приростов кроме КРУ для расчета приростов фиотмассы также используются значения фитомассы - рис.);
- прочие расчеты (проверка данных, компоновка данных и т.д.). На рис. указатели, исходящие от Расчетных программ (слева) отображают редактирование данных; указатели ведущие к Приложениям (справа) отображают транспортировку данных из Приложений._
Рабочий
Создаются Приложениями или Расчетными программами в среде Natural. Содержат вспомогательные наборы данных, необходимые для расчетов или для транспортировки данных в ГИС. Всего создается 4 рабочих файла:
- 2 рабочих файла содержат независимые и зависимую переменные, чей перечень формируется через Приложения (рабочие файлы 1 и 2 - рис.);
- 2 рабочих файла содержат значения фитомассы и приростов фитомассы и используются для импорта данных в ГИС (рабочие файлы 3 и 4 - рис.).
При формировании рабочих файлов 3 и 4 суммируются все классы возраста каждой породы, а также рассчитываются суммарные значения всех классов возрастов всех пород для каждого лесничества._
Представляют собой типовые отчетные формы, выполненные в Natural Reporter. Основой для формирования имеют базы данных «значения приростов фитомассы» и «значения фитомассы». Во всех отчетах представляются значения как фитомассы, так и приростов фитомассы. Всего реализовано 6 типовых форм (рис.):
- отчет, показывающий значения по фракциям по 1 породе для 1 лесничества (представляются значения всех классов возраста);
- отчет, показывающий значения по фракциям всех пород для 1 лесничества (суммируются значения всех классов возраста);
- отчет, показывающий сумму значений по всем классам возраста по 1 породе для всех лесничеств (суммируются значения для всех лесничеств по классам возраста заданной породы);
- отчет, показывающий значения по фракциям 1 класса возраста по 1 породе для всех лесничеств (задаются значения класса возраста и породы);
- отчет, показывающий значения по фракциям всех классов возраста всех пород для всех лесничеств (суммируются значения всех классов возраста и всех пород);
- отчет, показывающий значения по классам возраста по всем породам для всех лесничеств (суммируются значения фракций и всех пород).
3
4
5
№ Условное обозначение Пояснения
6 Карты реализованы в среде ГИС «Карта 2008» версия 10.5.2. Отображают границы лесничеств в рамках карты Уральского Федерального Округа, и содержат значения фитомассы и годичных приростов фито-массы по каждой породе, а также суммарные значения всех классов возраста всех пород для каждого лесничества. Основой для формирования имеют рабочие файлы 3 и 4. Всего реализовано 2 карты (отображающих значения фитомассы и приростов фитомассы).
г Карта
7 Указатель отображает все потоки данных, задействованных при формировании значений фитомассы. Указат
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.