Введение

Основой осуществления использования, охраны, защиты, воспроизводства лесов, расположенных в границах лесничества, лесопарка, является лесохозяйственный регламент лесничества, лесопарка. Лесохозяйственные регламенты лесничеств, лесопарков утверждаются органами государственной власти субъектов Российской Федерации [1, 2].

Лесохозяйственный регламент в отношении лесов, расположенных в границах лесничеств, лесопарков, включает в себя: виды разрешённого для использования лесов, сроки использования лесов, возраст рубок, ограничения и другие параметры разрешённого использования [1, 2].

Лесохозяйственные регламенты обязательны для исполнения гражданами, юридическими лицами, осуществляющими использование, охрану, защиту, воспроизводство лесов в границах лесничества, лесопарка [1, 2].

Лесопользователи обязаны вести отчётность о проделываемой работе. Министерство природных ресурсов и экологии РФ издало приказ от 21 августа 2017 г. N 451 об утверждении перечня информации, включаемой в отчёт об использовании лесов, формы и порядка представления отчёта об использовании лесов, а также требований к формату отчёта об использовании лесов в электронной форме [2, 3, 4].

Для исследования была выбрана компания «Титан». Анализ предметной области показал, что компания нуждается в разработке модуля, который позволит анализировать поступающую информацию о актуальных вырубках в виде спутниковых снимков, а также составлять отчёты на их основе.

Компания «Титан» ведёт свою деятельность в сфере лесной промышленности. Основными направлениями компании являются: лесозаготовка и транспортировка лесопродукции [5]. Как лесопользователь, компания, в соответствии с законом (в частности, с приказом N 451) обязана вести учёт вырубаемого леса и предоставлять отчёт в соответствующей форме.

На данный момент отчёты в компании «Титан» формируются вручную, что является довольно трудоёмким и трудозатратным процессом. В отчёте необходимо указывать объёмы осуществляемого использования леса по каждой проведённой работе (это вид леса, площадь участка, объём древесины, форма и вид рубки, виды заготавливаемых лесных ресурсов и так далее). После, на основе этих данных нужно заполнять соответствующие формы, прикреплять спутниковые снимки/видео и предоставлять эти данные в срок (отчёт отправляется ежемесячно) в органы государственной власти, органы местного самоуправления (в пределах их полномочий). Снимки должны быть подготовлены в соответствии с приказом N 451.

Для уменьшения времени на написание отчётов, а также для приведения их к единой форме, компанией было принято решение о создании автоматизированной информационной системы, которая позволит анализировать поступающую информацию о актуальных вырубках в виде спутниковых снимков, а также поможет составлять отчёты на их основе.

Существующие ГИС не подходят для решения задачи, так как используют избыточный набор функций. Задача более узконаправленная, необходима разработка специализированного инструментария. Кроме того, у систем-аналогов нет системы отчётности, которая необходима лесопользователям.

Целью исследования является автоматизация обработки спутниковых снимков и формирования отчётности для лесопользователя.

Разработка модуля обработки спутниковых снимков

Разработка модуля начинается с обработки спутниковых снимков и происходит поэтапно. В первую очередь необходимо наложить друг на друга слой с квартальной сетью и слой с вырубками леса в определённой области (рисунок 1). После этого необходимо вырезать из них пересекающиеся между собой элементы – кварталы, в которых были произведены вырубки (рисунок 2).

После получения области пересечения обоих слоёв загружается спутниковый снимок, который обрезается по созданному векторному набору данных. Требуется выделить на загруженном снимке ту область, в которую попадают выгруженные ранее векторные слои с кварталами и вырубками лесов (рисунок 3). Обработка растрового файла (спутникового снимка) осуществляется с помощью технологии GDAL.

Для обрезки shape файлов используется база данных СУБД PostgreSQL. С помощью SQL обрабатывается геометрия shape файлов, таблицы передаются в БД на хранение. Из базы данных их можно подготовить для обработки на сервер посредством использования ogr2ogr, выгрузив таблицы в нужный формат. На рисунке 4 приведена упрощённая схема процесса обработки shape и спутниковых снимков.

Визуализацию слоёв можно произвести с использованием GeoServer с OpenLayers. Пример такого использования представлен на рисунке 5. Для визуализации растрового набора данных потребуется конвертация растра в изображение.

Рисунок 1 – Выгрузка двух shape файлов

Рисунок 2 – Обрезка shape файлов

Рисунок 3 – Спутниковый снимок с наложенными на него векторными слоями

Рисунок 4 – Схема процесса обработки shape и спутниковых снимков в упрощённом виде

Рисунок 5 – Визуализация полученных векторных данных

Для формирования отчёта о проделанной работе создаются формы, взятые из приказа N 451. Примеры отчётов представлены в таблицах 1 – 3. Полученные при обработке файлы предоставляется вместе с отчётом, созданные по формату, указанному в приказе.

Таблица 1 – Информация о лице, представившем отчет об использовании лесов [4]

Таблица 2 – Информация о договоре аренды лесного участка [4]

Таблица 3 - Использование лесов для заготовки древесины [4]

Выводы

Можно сделать следующие выводы: модуль поможет усовершенствовать работу компании «Титан», автоматизировав процесс заполнения отчётности и уменьшив время на обработку данных, полученных со снимков.