© 2019 г.

А.П. Петров

Всероссийский институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов лесного хозяйства

Россия, 141200, ул. Пушкино, Московская обл., Институтская, 17

e-mail: appetrov180181@gmail.com

Поступила в редакцию 25.01.2019

Лесное хозяйство долго и трудно входит в рыночную экономику, не имея собственного дохода и находясь на бюджетном финансировании. В условиях переходной экономики развитие лесного хозяйства подчинено интересам частного бизнеса. Вызовы будущего обеспечиваются признанием наличия в лесном хозяйстве продукции и услуг, введением рыночных цен на древесину институциональными реформами в лесоуправлении.

Ключевые слова: лесной доход, бюджетное финансирование, плата за использование лесов, лесной налог, продукция лесовосстановления, экосистемные услуги леса, баланс экономических, экологических и социальных целей

1. Прошлое в экономике лесного хозяйства

Лесное хозяйство как отрасль материальной сферы экономики в существующем виде сформировалась в результате радикальных политических преобразований в начале 30-х годов прошлого века, когда управление народным хозяйством после национализации всех средств производства было переведено на отраслевую основу в режиме директивного планирования. Существовавшее до этого лесное хозяйство в классическом международном понимании этого термина, соединявшее все виды хозяйственной деятельности по лесу, было разделено на две отрасли:

• лесозаготовительную промышленность, основанную на рубках леса,

• собственное лесное хозяйство с ответственностью за воспроизводство, охрану и защиту леса.

С этого времени лесное хозяйство в Советском Союзе утратило существовавшую ранее в дореволюционной России институциональную и экономическую организацию. Лесозаготовительная промышленность, отнесенная к группе А отраслей с приоритетным развитием, получала преференции: при выделении инвестиций и оплате труда, создании социально-бытовых условий для работников. Приоритет лесозаготовок поддерживался тем, что эта отрасль была пионерной в освоении необжитых северных и восточных территорий, а также производством одного из главных сырьевых экспортных товаров – круглого леса вплоть до того времени, когда этот товар был заменен нефтью и газом.

Лесное же хозяйство присоединили к отраслям нематериальной сферы (здравоохранение, образование, культура), не имевшим собственного дохода и получавшим бюджетное финансирование по остаточному принципу.

Сказанное выше сформировало экономические отношения в лесном хозяйстве в условиях централизованно планируемой экономики.

Институциональной основой ведения лесного хозяйства были лесхозы в статусе государственных предприятий, выполнявших одновременно административные (надзорные) и хозяйственные (производственные) функции. На начальном этапе становления лесхозов их деятельность полностью финансировалась за счет бюджетных средств.

На последовавших этапах дефицит бюджетных средств стал приводить к их замещению доходом от хозяйственной деятельности, где лесхозы одновременно выступали заказчиками, исполнителями и приемщиками работ с получением товарной продукции и услуг при многоцелевом использовании лесов.

В лесохозяйственном производстве отсутствовала продукция, а, следовательно, не было хозрасчетных отношений, основанных на соизмерении доходов и затрат, как это имело место в промышленности. Результаты лесохозяйственного производства (лесовосстановление, лесовыращивание) оценивались только годовыми объемами выполненных работ в натуральном измерении (гектары, кубометры) (Петров и др., 1993; Krott et all., 2000).

Место себестоимости в принятой для промышленных отраслей классификации затрат занимали операционные затраты, куда включались только прямые бюджетные расходы без учета амортизации, накладных и общехозяйственных затрат. Негативное влияние на развитие лесного хозяйства наряду с отсутствием в нем продукции и услуг, измеряемых в стоимостном выражении, оказывал и низкий уровень лесного дохода от использования лесных ресурсов, в первую очередь, древесины на корню.

Ресурсы древесного сырья (древесины на корню) директивно распределялись по лесозаготовительным предприятиям и закреплялись за ними в виде сырьевых баз. Это обстоятельство исключало какую-либо возможность устанавливать плату за древесину на корню даже на базе методов «социалистического» ценообразования. Корневая цена находила свое выражение в виде попенной платы, ставки которой в формате лесных такс утверждались союзным правительством и были дифференцированы по:

• поясам (с учетом лесистости территорий),

• разрядам (с учетом расстояния вывозки),

• породам,

• категориям крупности древесины (крупная, средняя, мелкая).

К уровню ставок попенной платы были безразличны как лесозаготовительные предприятия, так как попенная плата входила в себестоимость круглого леса в виде плановых издержек, покрываемых государством, так и лесхозы, которые взимали доход, им не принадлежавший. Суммарный объем лесного дохода от взимания платежей был на уровне бюджетных средств, направляемых на финансирование лесного хозяйства. удельный вес попенной платы в себестоимости круглого леса не превышал 10%. При этом от 10 до 30 процентов лесозаготовительных предприятий были планово-убыточными.

При низком лесном доходе и убыточности лесозаготовок чистый доход в виде прибыли государство концентрировало у производителей конечной лесной продукции: мебели, лесобумажных товаров, строительных материалов.

Так как марксистская теория стоимости признавала только дифференциальную ренту, исключалась возможность применения рентного подхода к оценке лесных ресурсов и лесных земель. Цены на всю продукцию, производимую в лесном секторе, устанавливались директивно и централизованно.

В отличие от других отраслей материального производства (промышленность, сельское хозяйство) лесное хозяйство по состоянию на начало 80-ых годов управлялось исключительно административными методами. Осознание практикой и наукой негативных последствий отсутствия в лесном хозяйстве экономических отношений стало основой широкой политической и общественной дискуссии в 70-80-ых годах по перспективам развития этой отрасли. В дискуссии принимали участие руководители органов управления лесным хозяйством, ученые-экономисты и лесоводы, работники лесхозов.

Эта дискуссия проходила в рамках существовавшей политической системы, не затрагивая положения марксистско-ленинской экономической теории, отрицавшей конкуренцию в области прав собственности, рентную экономику и рыночные механизмы.

В результате проведенной дискуссии и при непосредственном участии научных и проектных институтов Госкомлесом СССР (председатель – академик Исаев А.С.) были подготовлены материалы, создавшие основу для проведения первого и, к сожалению, последнего крупномасштабного экономического эксперимента в лесном хозяйстве в советский и постсоветский периоды его развития (Петров и др., 1993; Петров, 2016).

Условия для проведения названного эксперимента были подготовлены начавшейся либерализацией политической и экономической системы в стране, получившей название «перестройка». Программа действий по подготовке и реализации экономического эксперимента была определена на основании совместного постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР в 1989 году приказом Госкомлеса СССР.

Объектом реализации эксперимента в лесном хозяйстве на добровольной основе стали лесхозы семи автономных республик и областей РСФСР и частично лесхозы Украины и Белоруссии.

Для реализации эксперимента были подготовлены и утверждены нормативные документы, регламентирующие:

• перечень видов продукции и услуг лесного хозяйства,

• стандарты качества на лесохозяйственную продукцию и услуги,

• порядок установления цен на лесохозяйственную продукцию и услуги,

• процедуры приемки и оплаты лесохозяйственной продукции и услуг,

• порядок организации экономического стимулирования работников лесхозов за достигаемые результаты в их «привязке» к конечным результатам лесохозяйственной деятельности.

К сожалению, действие крупномасштабного экономического эксперимента в лесном хозяйстве было ограничено коротким периодом времени (1989-1991 гг.). Эксперимент на территории России закончился с распадом СССР, так как бывшее республиканское министерство лесного хозяйства отказалось от его дальнейшего проведения вопреки постановлению Совета Министров РСФСР от 17.01.91 № 26 «О совершенствовании управления лесами», которое впервые в условиях централизованно планируемой экономики предусматривало:

• разделение функций владения и пользования лесными ресурсами,

• радикальные изменения в финансовой системе через проведение в 3-5 областях экономического эксперимента по финансированию лесного хозяйства за счет средств лесного дохода.

Оценивая результаты изложенного выше эксперимента с позиций более чем 25-летней давности, следует признать, что осуществленные тогда экономические преобразования на 7 выбранных экспериментальных территориях были самыми радикальными за весь советский и постсоветский период развития лесного хозяйства. Впервые за это короткое время лесное хозяйство предстало отраслью, создающей экономические блага (продукцию и услуги), а не только потребляющей бюджетные средства.

2. Экономические отношения в лесном хозяйстве в постсоветский период

Лесное хозяйство принадлежит к числу отраслей, которые долго и трудно адаптируются к условиям рыночной экономики. Необходимость вхождения лесного хозяйства в рыночную экономику была обусловлена приватизацией лесной промышленности, осуществленной в начале 90-х годов. Основы лесного законодательства, принятые в 1993 году, законодательно установили новые отношения между приватизированной частной лесной промышленностью и лесным хозяйством, ответственным за управление лесным фондом в статусе государственной собственности.

Приватизация лесной промышленности создала в лесном секторе государственно-частное партнерство, сделав объектом рыночных отношений конкурсные и аукционные процедуры передачи прав на использование лесных участков частному бизнесу.

Основы лесного законодательства оставили в прошлом централизованный директивный подход к установлению платежей за древесину на корню, заменив его рыночными механизмами на базе долгосрочных и краткосрочных договоров.

При краткосрочном пользовании цена древесины на корню получила статус «лесной подати», при долгосрочном пользовании – соответственно, арендной платы.

В период действия «Основ лесного законодательства» и лесные подати, и арендная плата стали результатом свободного рыночного ценообразования. К сожалению, для такого рода революционных преобразований экономических отношений в лесном секторе 90-х годов отсутствовали необходимые условия. Финансовый и структурный кризис в экономике в целом катастрофически обвалил спрос на лесную продукцию, что привело к масштабному падению объемов промышленного производства во всех отраслях лесной промышленности.

При отсутствии спроса цена древесины на корню во многих регионах упала до нулевых значений, что не могло не дискредитировать рыночные механизмы установления цен на древесину на корню. Этим обстоятельством тут же воспользовалось государство, возвратив к практике директивное регулирование цен на лесные ресурсы.

Дискредитации рыночных отношений способствовала и децентрализация лесоуправления, при которой решения по передаче лесов в пользование частному бизнесу принимали районные администрации, ныне муниципальные образования, преследовавшие свои далекие от интересов лесного хозяйства цели.

Уже в 1994 году государство, защищая свои интересы как собственника лесов, утвердило «Методические рекомендации по расчету минимальных ставок лесных податей и ставок арендной платы при передаче участков лесного фонда в аренду», применение которых на данном этапе носило только рекомендательный характер.

С появлением данного документа закончился короткий период рыночного ценообразования на древесину на корню, уступив место государственному администрированию платежей за использование лесов. Лесной кодекс 1997 г., а затем и Лесной кодекс 2006 г. реализуют управление лесным доходом через утверждаемые Правительством Российской Федерации минимальные ставки.

До настоящего времени действует постановление Правительства Российской Федерации от 22.05.2007 № 310, утвердившее ставки платы за единицу объема древесины лесных насаждений (по основным породам).

Структура названного документа по основным входным параметрам (порода, разряд такс, крупность древесины) почти полностью повторяет прейскурант лесных такс, применявшихся в советской экономике, о которых было сказано в предыдущем разделе. Разница между этими двумя документами лишь в том, что поясное деление заменено лесотаксовым районированием и действует другой масштаб цен. При этом ни одно из значений ставок платы не имеет под собой доказательной базы в виде затрат на воспроизводство лесов или эффекта в потреблении древесины разных пород и разной крупности.

Изменения, происходящие на лесных рынках, заставляют государство периодически пересматривать ставки платы за древесину на корню в сторону их повышения, не приводя при этом убедительных экономических аргументов.

Директивное назначение платежей за использование лесов в совокупности с монополизацией рынков круглого леса крупными интегрированными кампаниями поддерживает удельный вес платы за древесину на корню в себестоимости круглого леса на уровне меньшем, чем было в советской экономике.

Из сказанного следует, что существующие механизмы управления лесным доходом от взимания платежей за используемые лесные ресурсы подчинены исключительно интересам частного бизнеса, лоббирующего их в органах законодательной и исполнительной власти на федеральном и региональном уровнях.

За 25 лет с начала объявленных Основами лесного законодательства рыночных преобразований в лесном секторе они практически не затронули экономическую организацию лесоуправления и лесохозяйственного производства. Основы лесного законодательства и Лесной кодекс (1997 г.) сохранили институциональную организацию управления лесами на базе лесхозов, изменив их правовой статус с государственных предприятий на государственные федеральные учреждения с правами ведения коммерческой деятельности. Соответственно сохранилось и сметно-бюджетное финансирование лесохозяйственных работ, выполняемых лесхозами на территориях лесного фонда как переданных в аренду, так и не переданных.

Лесной кодекс 2006 г. предпринял шаги в сторону рынка, возложив ответственность за ведение лесного хозяйства на арендованных землях лесного фонда на арендаторов, а не на арендованной территории – на рынок, представленный юридическими и физическими лицами (статья 19).

Когда стали очевидны коррупционные риски при аукционном доступе юридических и физических лиц к бюджетным ресурсам на воспроизводство лесов, федеральный закон от 10.03.13 № 27-ФЗ заменил рыночные механизмы созданием государственных бюджетных и автономных учреждений субъектов Российской Федерации (Петров, 2010). Выполнение арендаторами лесных участков работ по воспроизводству, охране и защите лесов за счет полученного ими лесного дохода следует признать экономически обоснованным решением только при следующих условиях:

• обязательное участие государства в планировании этих работ,

• приемка и оплата государством результатов выполненных работ по договорным ценам.

К сожалению, в существующей практике арендного лесопользования эти условия отсутствуют и, как следствие, отсутствует финансовый мониторинг воспроизводства лесов на арендованных землях лесного фонда.

Ожидаемых успехов не приносит и ведение лесного хозяйства бюджетными и автономными учреждениями в условиях дефицита выделяемых на эти цели бюджетных средств. Эти учреждения, восстановившие в ряде регионов в своем названии слово «лесхоз», не достигли той экономической организации лесного хозяйства, которая была у лесхозов советского и постсоветского времени до их ликвидации Лесным кодексом 2006 года. Тогда лесхозам в статусе предприятий, а позднее учреждений разрешалось вести коммерческую деятельность и даже в их распоряжение в период с 1998 по 2004 годы поступала часть платежей за использование древесины на корню.

Таким образом федеральный закон № 27-ФЗ вместо создания и развития рыночных механизмов отдал предпочтение в управлении лесным хозяйством административным методам. В этом плане Лесной кодекс 2006 года и многочисленные поправки в него не только не приблизили рыночные отношения, но и возвратили их к временам монопольного государственного управления лесами.

Существующие экономические отношения в сфере использования, воспроизводства, охраны и защиты лесов характеризуют (Петров, 2010):

1. директивно устанавливаемые ставки платежей за древесину на корню,

2. централизация в сфере поступления лесного дохода в бюджетную систему с его последующим распределением и доведением до субъектов Российской Федерации в виде субвенций, а до бюджетных и автономных учреждений, выполняющих лесохозяйственные мероприятия, через субсидии,

3. бюджетное финансирование лесохозяйственных мероприятий на землях лесного фонда, не переданных в аренду, с оплатой ежегодно выполняемых работ без оценки конечных результатов,

4. финансирование за счет средств частного бизнеса выполнения лесохозяйственных мероприятий на землях лесного фонда, переданных в аренду, при отсутствии нормативного обеспечения процедур планирования, учета и приемки законченных лесохозяйственных объектов,

5. отсутствие системы стратегического и текущего планирования в лесном хозяйстве на федеральном и региональном уровнях,

6. отсутствие механизмов взаимодействия лесоучетных работ с лесным планированием и как следствие определение расчетной лесосеки без учета экономической доступности лесных ресурсов,

7. отсутствие экономических критериев для конкурсного отбора эффективных лесопользователей, основанных на соизмерении затрат и результатов с учетом фактора времени, экологических и социальных последствий,

8. отсутствие лесного хозяйства на страховом рынке несмотря на то, что в этой отрасли существует много факторов, создающих неопределенности и риски при принятии управленческих решений.

3. Вызовы будущего создают вектор развития лесного хозяйства в направлении к рынку

«Основы государственной политики в области использования, охраны и защиты лесов в Российской Федерации до 2030 года», утвержденные распоряжением Правительства Российской Федерации в 2013 году, предложили ряд механизмов для совершенствования экономических отношений в лесном секторе, приведенных ниже (по тексту документа):

12 а) введение норм по обеспечению долгосрочных контрактов на выполнение работ, связанных с охраной, защитой и воспроизводством лесов;

12 е) развитие системы стратегического и текущего планирования в лесном секторе экономики, охватывающей федеральный, региональный и муниципальный уровни, на основе применения программно-целевого метода, а также достаточной и достоверной информации;

12 ж) совершенствование системы платежей за пользование лесами;

13 д) переход к определению расчетной лесосеки с учетом экономической доступности лесов и их деления по целевому назначению, а также уровня развития транспортной инфраструктуры, товарной и породно-возрастной структуры насаждений;

17 г) разработка и внедрение финансово-экономических механизмов стимулирования лесовосстановления и лесоразведения, обеспечивающих непрерывность лесов и увеличение лесных территорий в многолесных районах.

Необходимость развития экономических отношений с использованием приведенных механизмов усиливается Указом Президента Российской Федерации № 204 от 7 мая 2018 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации до 2024 года», где в качестве важнейшей задачи признано: «сохранение биологического разнообразия, включая увеличение площади особо охраняемых природных территорий на 5 млн. гектаров, реинтеграцию редких видов животных, создание инфраструктуры для экологического туризма в национальных парках, а также сохранение лесов, в том числе на основе их воспроизводства на всех участках вырубленных и погибших лесных насаждений».

Роли лесов в экологии и охране окружающей природной среды отведено видное место в документе Парижского соглашения по климату, принятом 15 декабря 2015 года по итогам 21-й конференции Рамочной конвенции по изменению климата (Sutter, Berlinger, 2015). Леса рассматривались как важнейший фактор, обеспечивающий снижение содержания парниковых газов в атмосфере.

В плане всего сказанного выше и следует рассматривать актуальность и значение Федерального закона от 19 июля 2018 г. № 212-ФЗ «О внесении изменений в Лесной кодекс Российской Федерации в отдельные законодательные акты Российской Федерации в части совершенствования воспроизводства лесов и лесоразведения», который внесет при его реализации существенный вклад в сохранение лесов, улучшение их качества и повышение продуктивности путем привлечения к этой деятельности круга лиц, использующих леса в соответствии со статьями 43-46 Лесного кодекса. Речь идет об использовании земель лесного фонда для строительства, реконструкции и эксплуатации объектов, не связанных с лесной инфраструктурой. Для того, чтобы цели национального проекта «Экология» в части сохранения лесов и цели федерального закона № 212-ФЗ были достигнуты, необходимо законодательными и нормативными актами:

1. установить институциональную организацию выполнения работ по лесовосстановлению и лесоразведению на всех землях лесного фонда,

2. создать экономические механизмы, гарантирующие сохранение лесов и увеличение их ресурсного потенциала.

В первую очередь, следует законодательным актом признать наличие в лесовосстановлении и лесоразведении готовой продукции с учетом того опыта, который был получен Госкомлесом ССР при проведении ранее представленного крупномасштабного эксперимента. Речь идет о признании в качестве готовой продукции лесовосстановления и лесоразведения созданных в течение длительного производственного цикла законченных объектов в виде молодняков хозяйственно ценных пород в возрасте их перевода в лесопокрытую площадь.

Ограничение производственного цикла данным возрастом обусловлено тем, что за пределами этого возраста развитие насаждений происходит в основном под воздействием сил природы при минимальном участии производственных факторов (труда и капитала).

После признания в лесовосстановлении и лесоразведении продукции главным вопросом становится установление на нее цен, которые отсутствуют в существующей практике экономических отношений при бюджетном финансировании.

Особенностью установления цены на продукцию лесовосстановления и лесоразведения в сравнении с промышленной и сельскохозяйственной продукцией является длительный производственный цикл, что вносит большие неопределенности и риски в оценку затрат из-за влияния на них природных и техногенных факторов (засухи, наводнения, пожары и т.п.). Дополнительные сложности в оценку затрат добавляет инфляция, удорожающая будущие затраты.

На рисунке показан процесс формирования затрат на продукцию лесовосстановления и лесоразведения.

Математически этот процесс выражается формулой:

формулой:

Где Р – цена продукции лесовосстановления в расчете на га,

1…i…n – годы, где n – возраст перевода молодняков в лесопокрытую площадь,

C_i – затраты на создание продукции в i-ом году (например, С₁ – затраты на первый года производственного цикла),

r – прибыль, устанавливаемая в процентном отношении к суммарным затратам

Где С₀ – суммарные затраты или полная себестоимость производства продукции на момент ее окончательной приемки.

Инфляцию и другие неопределенности в экономических условиях можно учесть методом компаундирования будущих расходов с применением формулы

Где С_it – затраты i-го года, с учетом инфляции и рисков,

α — процент, учитывающий годовую инфляцию,

i — 1 – разница во времени между i-годом и начальным периодом.

Методические рекомендации к установлению цен на продукцию лесовосстановления и лесоразведения разрабатываются федеральным органом исполнительной власти в сфере лесных отношений и утверждаются Правительством РФ.

Цены на продукцию лесовосстановления, дифференцированные по породам и условиям создания, утверждаются органом исполнительной власти субъекта РФ. Цены пересматриваются ежегодно с учетом меняющихся экономических условий. Правительство Российской Федерации утверждает положение о приеме и оплате продукции лесовосстановления.

Рисунок. Формирование затрат и цены на продукцию лесовосстановления и лесоразведения

Здесь возможны два подхода.

Первый подход. При выполнении работ по лесовосстановлению арендатором лесного участка по договору с органами государственной власти в сфере лесных отношений субъектов РФ источником текущего финансирования будут либо собственные, либо заемные средства исполнителя при предоставлении ссуд банка под льготный процент, часть которого должна возмещаться государством. В этом случае отсутствуют промежуточные платежи по мере выполнения отдельных работ. Окончательная приемка продукции лесовосстановления является основанием для перевода исполнителю всей суммы денег по установленным ценам.

Второй подход. При выполнении работ по лесовосстановлению и лесоразведению государственными лесохозяйственными учреждениями субъекта РФ, где отсутствует возможность использовать кредитные ресурсы, оплата продукции производится поэтапно на основании приемки промежуточных результатов по каждому году, когда проводятся работы.

Размер оплаты устанавливается по нормативу текущих затрат, которые входят в структуру цены (параметр С_i в формуле 1). Для создания стимулов для качественного выполнения работ в установленные сроки исполнитель получит всю сумму прибыли только по результатам приемки готовой продукции. При обоих вариантах государство получит гарантии, что результатом левовосстановления и лесоразведения будут качественные насаждения с целевыми породами [4].

Для того, чтобы эти гарантии были усилены и предоставлялись в прозрачной информационной среде, хозяйственную деятельность по лесовосстановлению и лесоразведению следует ввести в страховой рынок. Таким путем государство через механизмы страхования сможет защитить производство продукции лесовосстановления и лесоразведения от влияния непредсказуемых природных факторов. Для этой цели можно использовать законодательную и нормативную базу, созданную федеральным законом от 25.07.2011 № 260-ФЗ «О государственной поддержке в сфере сельскохозяйственного страхования и внесении изменений в федеральный закон «О развитии сельского хозяйства».

Объектом страхования будут незавершенное производство и готовая продукция в виде выращенных молодняков в возрасте смыкания крон в стоимостном выражении, что позволяет устанавливать сумму страховых выплат.

Страхователем будут коммерческие или государственные организации, выполняющие работы по лесовосстановлению и лесоразведению по договорам с органом государственной власти в сфере лесных отношений субъекта Российской Федерации. Договор страхования должен действовать только на период производства продукции. Молодняки, принятые органом государственной власти и удовлетворяющие требованиям стандартов, выводятся из системы страхования в виду отсутствия механизмов оценки стоимости растущего леса и лесных земель.

Самым сложным вопросом в осуществлении страхования продукции лесовосстановления является установление процента страховых выплат, который зависит от степени риска гибели или повреждения восстанавливаемых естественным, искусственным или комбинированным способами насаждений до смыкания крон. Через этот процент риска определяется сумма страховых выплат, которая включается отдельной статьей в затраты на производство продукции по аналогии с тем, как это делается с образованием страховых фондов, основанных на оплате труда.

Введению страхования лесовосстановления и лесоразведения должен предшествовать значительный по времени подготовительный период, в течение которого проводятся научные исследования и мониторинг причин и последствий гибели и повреждения молодняков с оценкой понесенных убытков.

Из всего, приведенного выше, очевидно, что лесное хозяйство, войдя в национальный проект «Экология» и исполняя требования федерального закона № 212-ФЗ, получает реальный шанс превратиться в отрасль с собственным доходом.

Большие возможности сделать лесное хозяйство высокодоходной отраслью имеются и в области совершенствования платежей за использование лесных ресурсов. Эти возможности содержатся в поручении Президента Российской Федерации от 31.01.17 по вопросам использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, а также оборота лесоматериалов, где в числе мер, направленных на повышение экономической эффективности лесопромышленного комплекса названо «рассмотрение целесообразности увеличения размеров платы за использование лесов».

На этом направлении есть предложенный экономической теорией и проверенный длительной практиков опыт установления рыночных цен на древесину на корню при разных формах собственности на лесные земли. Результаты этой практики, когда корневая цена древесины в США, странах Скандинавии, Прибалтики превышает 30 долларов США за кубометр, впечатляющи особенно в сравнении со средней ставкой платы за древесину на корню в Российской Федерации, около 2 долларов США.

Основу рыночных цен на древесину на корню составляет баланс спроса и предложения, при котором одновременно защищаются интересы собственника лесов, а также производителей и потребителей лесопродукции. Применительно к условиям государственно-частного партнерства в лесном секторе интересы собственника (Российской Федерации) выражают:

а) земельная рента, если будет разрешена продажа лесной земли,

б) лесная рента, когда объектом продажи являются лесные ресурсы, включая древесину на корню.

Интересы второго партнера – частного бизнеса, использующего лесные ресурсы, выражает нормативная прибыль, обеспечивающая расширенное воспроизводство привлекаемых производственных ресурсов (капитала и труда).

Лесная рента или лесной рентный доход в классической теории рынка представляют остаточную стоимость, образующуюся, когда из полученного дохода получат вознаграждение производственные факторы: капитал через норму прибыли, и труд через его оплату [Eismont, Petrov, 2002; Zhang, Pearse, 2012].

При определении лесной ренты в лесном секторе возможны два подхода:

1. доход от использования древесных ресурсов определяют цены на круглые лесоматериалы,

2. доход от использования древесины на корню устанавливают цены на продукцию ее переработки (пиломатериалы, фанера, бумага и т.п.).

Применение первого подхода оправдано лишь в том случае, когда рынок круглого леса конкурентный, т.е. когда на нем присутствует большое количество покупателей. Такие условия присущи странам с частной собственностью на лес (США, страны Скандинавии). В Российской Федерации рынок круглого леса монополизирован крупными лесопромышленными кампаниями, арендующими лесные участки на длительные сроки. В этой ситуации целесообразно с учетом опыта концессионного лесопользования в Канаде и тропических странах при определении лесной ренты ориентироваться на рынок продукции переработки древесины, на ее внутренние и экспортные цены.

Формула (4) представляет алгоритм определении лесной ренты исходя из дохода от реализации продукции переработки древесины:

Где

r – лесной рентный доход в расчете на м³ заготовленной древесины,

1…j…n – ассортимент продукции переработки древесины, включая продукцию из отходов (целлюлоза, пиломатериалы и т.п.);

P_j — цена единицы продукции в j— том производстве;

Q_j – нормативные затраты на производство единицы j-той продукции (без стоимости древесины);

W_j – нормативная прибыль в производстве единицы j-той продукции;

m_j – расход древесины на производство единицы j-го вида продукции;

L_j – транспортные расходы на доставку кубометра древесины от места заготовки до пункта переработки в i-тую продукцию.

α_𝑗— удельный вес древесины, потребленной для производства j-го вида продукции в общем объеме заготовленной древесины.

q – нормативные затраты на заготовку кубометра древесины (без платы за древесину на корню).

s – нормативная прибыль на лесозаготовке в расчете на м³ древесины.

Рентный доход, установленный по формуле (4), в расчете на м³ обеспечивает интересы как государства-собственника ресурсов, так и частного бизнеса. Интересы государства будут защищены, если корневая цена или ставка платы за древесину на корню будет установлена на уровне рентного дохода или его верхнего предела (формула 4).

Интересы бизнеса защищает нормативная прибыль, образующаяся на всех переделах работ, обеспечивающих заготовку древесины и ее переработку в конечную продукцию (параметры W_j и S в формуле 4) (Маленков, 2002).

По своей экономической природе рентный доход можно представить как вознаграждение собственнику за предоставленные им в пользование ресурсы.

Применительно к лесным ресурсам, вопросы владения, использования и распоряжения которыми согласно статьи 72 Конституции Российской Федерации находятся в совместном ведении Российской Федерации и ее субъектов сказанное определяет необходимость распределения полученного вознаграждения между названными двумя субъектами лесных отношений. К этому обязывает и статья 83 Лесного кодекса, в соответствии с которой отдельные полномочия Российской Федерации в области лесных отношений переданы субъектам Российской Федерации.

При распределении полученного вознаграждения приоритет должен быть отдан непосредственно собственнику – Российской Федерации. Этот приоритет должен быть закреплен нижним пределом рентного дохода или корневой цены на древесину на корню. Экономическую основу нижнего предела корневой цены должны составлять нормативные затраты, которые в обязательном порядке несет собственник, управляя лесами на федеральном уровне.

Формула для определения нижнего предела корневой цены выглядит следующим образом:

Z = C_f + S_f    (5)

Где Z – нижний предел корневой цены,

C_f – нормативные затраты на лесоуправление, охрану и защиту лесов, проведение лесоучетных работ,

S_f – прибыль по совокупности мероприятий, формирующих нормативные затраты.

Установление двух пределов рентного дохода или корневой цены позволяет распределять вознаграждение между двумя субъектами лесных отношений в привязке к тем полномочиям в сфере лесных отношений, которые они исполняют. При обосновании размера вознаграждений главным вопросом становится их изъятие из полученного бизнесом дохода от использования лесов.

Существующая экономическая организация недропользования, где природная рента изымается через налог на добычу полезных ископаемых (НДПИ), убеждает в целесообразности распространения этого опыта на лесные отношения с введением в их систему лесного налога.

Рентный доход в размере нижнего предела должен получить статус федерального лесного налога. Ставки федерального лесного налога целесообразно устанавливать в рублях за м³ заготовленной и учтенной древесины безотносительно сортиментов и пород, но при этом возможна дифференциация ставок налога по экономическим районам или федеральным округам из-за различий в нормативных затратах (формула 5).

Ставки федерального лесного налога можно значительно увеличить следуя примеру с налоговым маневром в нефтегазовом секторе, когда в состав налога на добычу полезных ископаемых вводятся экспортные пошлины. Федеральный лесной налог способен также учитывать эффект от возможной девальвации национальной валюты, который сейчас незаслуженно присваивается частным бизнесом.

С учетом сказанного федеральный лесной налог значительно поднимет доходность лесного хозяйства. Разницу между лесной рентой, определяющей верхний предел корневой цены за древесину на корню, и федеральным лесным налогом, устанавливает лесной налог субъекта Российской Федерации, дифференцированный по сортиментам а, по возможности, и по сортам.

Лесной налог субъекта Российской Федерации призван обеспечить финансовыми средствами исполнение полномочий в сфере лесных отношений, переданных статьей 83 Лесного кодекса.

Речь идет о финансировании:

1. воспроизводства, охраны и защиты лесов,

2. создания и развития транспортной и социальной инфраструктуры,

3. интенсификации использования и воспроизводства лесов,

4. стимулирования спроса на лесную продукцию и экосистемные услуги леса,

5. кадрового обеспечения лесоуправления на региональном уровне.

Ставки федерального лесного налога и лесного налога субъектов Российской Федерации должны утверждаться Правительством Российской Федерации по представлению Министерства природных ресурсов и экологии, Министерства промышленности и торговли, Министерства финансов. Ставки лесного налога должны пересматриваться ежегодно в законодательно установленных процедурах. При налоговом статусе платежей за древесину на корню их администрирование должно проводиться налоговыми органами по аналогии с взиманием налога на добычу полезных ископаемых.

Налоговый статус платежей за древесину на корню позволит заменить аукционный доступ к использованию лесов конкурсным отбором эффективных лесопользователей. При конкурсном доступе к использованию лесов арендная плата должна определяться по следующей формуле:

Где F – арендная плата,

f ∙ m – разовый «входной» платеж, являющийся основанием для заключения договора аренды с победителем конкурса,

М – площадь лесного участка, передаваемого в аренду, га,

f – ставка платы за га, определяемая с учетом транспортной освоенности территории, ее лесопожарного и лесозащитного обустройства и проведенных лесоустроительных работ,

∑^m₁   – текущий (месячный, квартальный, годовой) платеж,

1…i…m – количество заготовленных и учтенных в системе Лес ЕГАИС сортиментов,

V_i – объем i-го заготовленного и учтенного сортимента,

r_i – лесной налог по сумме двух его составляющих (федерального и субъекта РФ).

Введение в арендную плату разового платежа позволит при доступе бизнеса к использованию лесов выполнить его стимулирование в части:

1. развития глубокой комплексной переработки древесного сырья,

2. расширения экономической доступности ресурсов для их освоения.

Стимулирование бизнеса должно осуществляться снижением величины разового платежа в зависимости от того, какой уровень глубокой переработки древесины достигнут или планируется достигнуть, а также от того, в каких границах проектируется расширение экономической доступности лесных ресурсов на арендованной территории. При определенных условиях победитель конкурса может быть освобожден от внесения разового «входного» платежа (Маленков, 2002).

Подводя итоги сказанному, замена существующей системы установления и взимания платежей установлением лесного налога и налоговым администрированием позволит:

1. реализовать рыночный подход к установлению цены на древесину на корню с учетом состояния лесных рынков по соотношению на них спроса и предложения,

2. создать эффективный механизм конкурсного отбора арендаторов лесных участков, распространив его на приоритетные инвестиционные проекты,

3. создать экономические стимулы для развития глубокой переработки древесины и эксплуатации транспортно неосвоенных лесов.

Только высокодоходное лесное хозяйство может стать основой равноправного государственно-частного партнерства в лесном секторе.

К сожалению, в настоящее время в силу различий в экономических отношениях лидирующее положение в партнерстве занимает лесная промышленность. Ее лидерство проявляется в лоббировании законодательных инициатив, создающих правовое поле, где долгосрочные интересы лесного хозяйства подчинены краткосрочным целям, а именно максимизации прибыли в отраслях лесопромышленного производства.

Утвержденная распоряжением Правительства РФ от 20.09.18 № 1980-р «Стратегия развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 года» документально подтверждает дискриминацию интересов лесного хозяйства в его отношениях с лесной промышленностью.

В стратегии лесному хозяйству отведена роль быть поставщиком древесных ресурсов для отраслей лесной промышленности. То, что лесное хозяйство обязано поддерживать и развивать другие не экономические функции лесов, в стратегии не рассматривается.

Существующие экономические отношения между лесным хозяйством и лесной промышленностью, основанные, как было представлено выше, на низком уровне платы за используемые ресурсы, переносятся на конец планируемого периода. Об этом свидетельствует динамика платы в бюджетную систему, которая увеличивается с 36.4 млрд. рублей в 2018 году до 69 млрд. рублей в 2030 г. при этом названное увеличение происходит в основном за счет роста объемов заготовки древесины, и только 20-30% прироста лесного дохода обеспечивает увеличение ставки платежей.

Сохранение ставок платежей за использование лесов на планируемом уровне продолжит существующую экономическую политику в лесном секторе, которая неизбежно приведет к потере устойчивости как лесопользования, так и лесоуправления в целом.

В интересах будущего лесному хозяйству нужны срочно структурные и экономические реформы хотя бы в тех параметрах, которые достигнуты лесной промышленностью.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Вопросы использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, а также оборота лесоматериалов: Поручение Президента Российской Федерации от 31.01.17. URL: http://www.kremlin.ru/acts/assignments/orders/53811 (дата обращения 18 февраля 2019).

Лесной кодекс Российской Федерации от 29.01.1997 N 22-ФЗ (ред. от 24.07.2007). URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_13183/ (дата обращения 27 февраля 2019).

Лесной кодекс Российской Федерации от 04.12.2006. N 200-ФЗ (ред. от 03.08.2018) (с изм. и доп., вступ. в силу с 01.09.2018). URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_64299/ (дата обращения 17 февраля 2019).

Маленков Ю.А. Новые методы инвестиционного менеджмента. СПб.: «Бизнес-пресса», 2002. 208 с.

Методические рекомендации по расчету минимальных ставок лесных податей и ставок арендной платы при передаче участков лесного фонда в аренду (утв. Рослесхозом 01.02.1994).

URL:http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_25154/ (дата обращения 15 февраля 2019).

О внесении изменений в Лесной кодекс Российской Федерации и отдельные законодательные акты Российской Федерации в части совершенствования воспроизводства лесов и лесоразведения: Федеральный закон от 19.07.2018 N 212-ФЗ (последняя редакция). URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_302854/ (дата обращения 18 февраля 2019).

О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года: Указ Президента Российской Федерации от 7 мая 2018 года № 204. URL: https://minenergo.gov.ru/view-pdf/11246/84473(дата обращения 18 февраля 2019).

Об индивидуальном (персонифицированном) учете в системе обязательного пенсионного страхования: Федеральный закон от 01.04.1996 N 27-ФЗ (последняя редакция). URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_9839/ (дата обращения 18 февраля 2019).

Об утверждении Основ государственной политики в области использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов в Российской Федерации на период до 2030 года: Распоряжение Правительства РФ от 26.09.2013 N 1724-р. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_152506/(дата обращения 18 февраля 2019).

Петров А.П. Государственное управление лесами. Пушкино: ВИПКЛХ, 2011. 204 с.

Петров А.П. Лесные отношения в Российской Федерации: коррупционные факторы и риски, пути их устранения. Пушкино: ВИПКЛХ, 2010. 84 с.

Петров А.П. Экономические отношения в лесном хозяйстве: из прошлого в будущее (цикл лекций). Пушкино, ВИПКЛХ, 2016. 98 с.

Петров А.П., Ильин В.А., Николаева Г.Н. Экономика лесного хозяйства. М.: Экология, 1993. 20 с.

Пирс П.Х. Введение в лесную экономику. Перевод с английского. Под редакцией А.П. Петрова. М.: Экология, 1992. 224 с.

Постановление Совмина РСФСР от 17.01.1991 N 26 «О совершенствовании управления лесами«.  URL: http://www.libussr.ru/doc_ussr/usr_18015.htm (дата обращения 12 февраля 2019).

Стратегия развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 года: Распоряжение Правительства РФ от 20.09.18 № 1980-р URL: http://static.government.ru/media/files/cA4eYSe0MObgNpm5hSavTdIxID77KCTL.pdf (дата обращения 28 февраля 2019).

Eismont O., Petrov A.P. Estimation of Timber Rent and the Efficiency of Increasing Rental Payments in Russia. Moscow: EERC, 2002. 54 p.

Krott M., Tikkanen J., Petrov A., Tunytsya Y., Zheliba B., Sasse V., Rykounina I., Tunytsya T. Policies for Sustainable Forestry in Belarus, Russia and Ukraine / M. Krott (ed.). European Forest Institute report. Vol. 9. Brill, 2000. 174 p.

Sutter J.D., Berlinger J. Final draft of climate deal formally accepted in Paris // CNN. Cable News Network, 2015. 3 р.

Zhang D., Pearse P.H. Forest Economics. The University of British Columbia, 2012. 390 p.

REFERENCES

Voprosy ispol’zovaniya, ohrany, zashchity i vosproizvodstva lesov, a takzhe oborota lesomaterialov (Issues of use, protection, protection and reproduction of forests, as well as timber turnover), URL: http://www.kremlin.ru/acts/assignments/orders/53811 (2019, 19 February).

Lesnoi kodeks Rossiiskoi Federatsii (Forest code of the Russian Federation), No. 116-FZ of July 21, 1997, URL: http://www.kremlin.ru/acts/assignments/orders/53811 (2019, 18 February).

Lesnoi kodeks Rossiiskoi Federatsii (Forest code of the Russian Federation), No. 200-FZ of December 4, 2006, URL: https://www.wto.org/english/thewto_e/acc_e/rus_e/WTACCRUS58_LEG_255.pdf (2019, 27 February).

Malenkov Yu.A., Novye metody investicionnogo menedzhmenta (New investment management methods), Saint-Petersburg: «Biznes-pressa», 2002, 208 p.

Metodicheskie rekomendacii po raschetu minimal’nyh stavok lesnyh podatej i stavok arendnoj platy pri peredache uchastkov lesnogo fonda v arendu (Guidelines for calculating the minimum rates of forest taxes and rental rates for the transfer of forest areas to rent), URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_25154/ (2019, 15 February).

O vnesenii izmenenij v Lesnoj kodeks Rossijskoj Federacii i otdel’nye zakonodatel’nye akty Rossijskoj Federacii v chasti sovershenstvovaniya vosproizvodstva lesov i lesorazvedeniya (On Amendments to the Forest Code of the Russian Federation and certain legislative acts of the Russian Federation regarding the improvement of forests and afforestation), No. 212-FZ, URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_302854/ (2019, 18 February).

O nacional’nyh celyah i strategicheskih zadachah razvitiya Rossijskoj Federacii na period do 2024 goda (On the national goals and strategic objectives of the development of the Russian Federation for the period up to 2024), URL: https://minenergo.gov.ru/view-pdf/11246/84473 (2019, 18 February).

Ob individual’nom (personificirovannom) uchete v sisteme obyazatel’nogo pensionnogo strahovaniya (On individual (personalized) accounting in the system of mandatory pension insurance), No 27-FZ, URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_9839/ (2019, 18 February).

Ob utverzhdenii Osnov gosudarstvennoj politiki v oblasti ispol’zovaniya, ohrany, zashchity i vosproizvodstva lesov v Rossijskoj Federacii na period do 2030 goda (On approval of the Fundamentals of the state policy in the field of use, protection, protection and reproduction of forests in the Russian Federation for the period up to 2030), No 1724-r, URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_152506/ (2019, 18 February).

Petrov A.P. Gosudarstvennoe upravlenie lesami (State Forest Management), Pushkino: VIPKLH, 2011, 204 р.

Petrov A.P., Lesnye otnosheniya v Rossijskoj Federacii: korrupcionnye faktory i riski, puti ih ustraneniya (Forest relations in the Russian Federation: corruption factors and risks, ways to eliminate them), Pushkino: VIPKLH, 2010, 84 р.

Petrov A.P., Ekonomicheskie otnosheniya v lesnom hozyajstve: iz proshlogo v budushchee (Economic relations in forestry: from past to future), Pushkino, VIPKLH, 2016, 98 р.

Petrov A.P., Il’in V.A., Nikolaeva G.N. Ekonomika lesnogo hozyajstva (Forest Economics), Moscow: Ekologiya, 1993, 20 p.

Pirs P.H., Vvedenie v lesnuyu ehkonomiku (Introduction to the forest economy), Moscow: Ekologiya, 1992, 224 p.

O sovershenstvovanii upravleniya lesami (On improving forest management), URL: http://www.libussr.ru/doc_ussr/usr_18015.htm (2019, 12 February).

Strategiya razvitiya lesnogo kompleksa Rossijskoj Federacii do 2030 goda (Strategy for the development of the forest complex of the Russian Federation until 2030), No 1980-r URL: http://static.government.ru/media/files/cA4eYSe0MObgNpm5hSavTdIxID77KCTL.pdf (2019, 12 February).

Eismont O., Petrov A.P., Estimation of Timber Rent and the Efficiency of Increasing Rental Payments in Russia, Moscow: EERC, 2002, 54 p.

Krott M., Tikkanen J., Petrov A., Tunytsya Y., Zheliba B., Sasse V., Rykounina I., Tunytsya T. Policies for Sustainable Forestry in Belarus, Russia and Ukraine / M. Krott (ed.). European Forest Institute report, Vol. 9, Brill, 2000, 174 p.

Sutter J.D., Berlinger J., Final draft of climate deal formally accepted in Paris, CNN, Cable News Network, 2015, 3 p.

Zhang D., Pearse P.H., Forest Economics, The University of British Columbia, 2012, 390 p.

FORESTRY ECONOMICS: PAST, PRESENT AND FUTURE CHALLENGES

A.P. Petrov

All-Russian Institute of Continuous Education in Forestry

Institutskaya st. 17, Pushkino, Moscow Region, 141200, Russia

e-mail: appetrov180181@gmail.com

Received 25 January 2019

Russian forestry enters to market economy very slowly with difficulty without own income on budget financing. Under transition period forestry economics is subordinated to the private business interest. Future challenges are to be provided with silvicultural output recognition, market pricing for wood and non-wood resources and services and institutional reforms.

Key words: forest income, budget financing, payments for forest use, forest tax, silvicultural output, ecosystem values, balance of economic, ecological and social goals

Рецензент: д.э.н., профессор Петров В.Н.

© 2019 г.  

Е.С. Подольская¹, К.А. Ковганко¹, Д.В. Ершов¹, П.П. Шуляк¹, А.И. Сучков²

¹ Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН

Россия, 117997 Москва, ул. Профсоюзная, д 84/32, стр. 14

² Региональная диспетчерская служба ОГБУ «Иркутская база авиационной охраны лесов»

Россия, 664081 Иркутск, ул. Депутатская, д. 85

E-mail: podols_kate@mail.ru

Поступила в редакцию 11.01.2019

В статье приводятся результаты исследований применения экспериментальной лесопожарной транспортной модели для проектирования кратчайших маршрутов специального наземного транспорта от пожарно-химических станций (ПХС) к очагам лесных пожаров. Для модели использовались пространственно-распределённые данные о средней скорости пожарной техники для разных типов дорог и рельефе местности на примере Иркутской области. На основе модели были получены оценки времени перемещения транспорта и расстояния до пожаров, зарегистрированных по спутниковым данным в период с 2002 по 2017 гг. в наземной зоне и зоне лесоавиационных работ тестового региона; за весь период построен и проанализирован 16251 маршрут. Оценка корректной работы модели осуществлялась для пожаров, зарегистрированных в наземной зоне. В результате для 98% (2661) лесных пожаров, зарегистрированных в зоне наземной охраны, время перемещения транспортного средства по рассчитанным моделью маршрутам составило не более трех часов, что косвенно подтверждает корректность настройки модели. Транспортная модель может использоваться для выбора способа доставки сил и средств (наземный/авиационный) к лесным пожарам. Многолетняя база данных маршрутов от ПХС до пожаров является полезной информацией для ежегодной коррекции границ зон охраны лесов от пожаров.

Ключевые слова: транспортная модель, ArcGIS, Network Analyst, лесной пожар, зоны пожарной охраны, пожарно-химическая станция (ПХС)

Активные исследования по организации доступа в условиях чрезвычайных ситуаций, доставки различных товаров, при планировании городов, управлении лесным хозяйством и транспортной логистике, других прикладных областях ведутся как зарубежными, так и отечественными научными коллективами (Liu, Zhu, 2004; Kumar et al., 2005; Соколов, Герасимов, 2009; Akay et al., 2012; Forkuo, Quaye—Ballard, 2013; Ni et al.; 2014; Akay, Aziz, 2015; Idhoko et al., 2015; Abousaeidi et al., 2016a; Abousaeidi et al., 2016b; Malladi, Sowlati, 2017; Feng et al., 2017; Keramati, 2018).

Лесные пожары, ежегодно возникая в разных регионах России, наносят значительный ущерб экономике страны. Помимо своевременного обнаружения, встает задача оперативной доставки пожарных бригад и специальной техники к месту возникновения лесного пожара. В условиях высокой и чрезвычайной горимости лесов выбор способа (наземный или авиационный) доставки сил и средств от мест базирования на пожарно-химических станциях (ПХС) к действующему очагу возгорания в минимально возможное время является актуальной задачей при организации борьбы с лесными пожарами на региональном уровне. Для решения задачи проектирования лесотранспортной сети и оптимизации доступа к лесным участкам используются методы математического моделирования (Ходаков, Жарикова, 2011; Рунова, Костяев, 2012; Таранцев, 2013; Фараонов, 2014). Моделирование ведется как известными офисными программами, так и при помощи инструментария геоинформационных систем. Отметим, что важный вопрос определения границ зон охраны освещался в научных публикациях в дискуссионном порядке (Таранцев, 2015), где для анализа использовался инструментарий Microsoft Excel. Новым уровнем развития этого направления может стать комплексное использование транспортных пространственных моделей и данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) о лесных пожарах в современных геоинформационных системах. ГИС-технологии позволяют проектировать маршруты движения в пространстве, оценивать набор параметров для обоснованного принятия решений при организации мероприятий по борьбе с лесными пожарами (Loupian et al., 2006) и логистике (Abousaeidi et al., 2016b; Feng et al., 2017).

В литературе уже отмечено, что недостаточное финансирование работ по обнаружению и организации тушения лесных пожаров в России практически означают, что для принятия решений в области охраны лесов от пожаров нужна диспетчеризация (Котельников и др., 2017). Также в статье подчеркнута необходимость ретроспективного сбора данных и пополнения базы знаний по доступу к пожарам. Исследование, результаты которого описаны в настоящей статье, является развитием указанного направления и выполнено как в части создания многолетнего архива маршрутов движения спецтранспорта, так и в части его тематического анализа.

Проблема организации оперативной переброски сил и средств к лесным пожарам продолжает оставаться актуальной для многих «лесных» стран с учетом национальной специфики управления лесного хозяйства, лесорастительных условий, локального климата, рельефа местности и особенностей дорожной сети. Эта проблема активно обсуждается и в зарубежных работах (Akay et al., 2012; Akay, Aziz, 2015; Kumar et al., 2005).

В соответствии с Лесным кодексом Российской Федерации обнаружением и тушением лесных пожаров в нашей стране занимаются субъекты административного деления. За последнее десятилетие на федеральном и региональном уровнях были сформулированы нормы, правила и терминология, описывающие организацию доступа к лесным пожарам (Об утверждении классификации…, 2011 и др.). Среди действующих нормативных документов по-прежнему остаются актуальными «Методические рекомендации по применению сил и средств для тушения лесных пожаров» (2014), в которых указывается, что доступ к месту обнаруженного пожара должен быть организован в течении трех часов с момента его обнаружения, а именно, п. 48 «Методических рекомендаций…» гласит, что для обеспечения оперативной ликвидации лесного пожара в районах применения наземных сил и средств пожаротушения силами группы (до 10 человек) с пожарной техникой и оборудованием, подразделение лесопожарной организации обязано прибыть на место лесного пожара и приступить к его тушению в лесах: (а) отнесенных к I классу природной пожарной опасности лесов – не позднее одного часа после обнаружения пожара; (б) отнесенных ко II классу природной пожарной опасности лесов – не позднее двух часов после обнаружения пожара; (в) отнесенных к III–V классам природной пожарной опасности лесов – не позднее трех часов после обнаружения пожара.

Важные аспекты взаимодействия наземных и авиационных подразделений рассмотрены в ряде работ (Брюханов, 2011; Брюханов, Коршунов, 2017), в которых отмечается насущная необходимость государственной поддержки и финансирования, значение взаимодействия авиационных экипажей с наземными силами в районе пожара при организации работ воздушными или наземными методами.

Цель настоящего исследования – на основе модели транспортной сети региона провести оценку времени доступа и расстояния от ближайшей ПХС до обнаруженного лесного пожара при движении специального транспорта (пожарная машина, автоцистерна, патрульная машина и т.п.) по дорогам общего и специализированного пользования, включая противопожарные дороги и просеки, в наземной зоне охраны на примере Иркутской области. Для этого решаются следующие задачи:

— создание наземной лесопожарной транспортной модели для тестового региона и построение кратчайших маршрутов от ПХС до лесных пожаров;

— определение длин маршрутов и времени перемещения специального транспорта до очагов возгорания в лесах за 16 лет (архив 2002-2017 гг.);

— статистическая оценка количества пожаров в наземной зоне и зоне лесоавиационных работ, к которым пожарная техника может быть доставлена за время не более трех часов;

— построение карты распределения пожаров в одно-, двух- и трех- часовой доступности в авиационной и наземной зоне охраны тестового региона (для границ зон охраны по состоянию на 2017 г.).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследования включали этапы построения транспортной сети региона средствами ArcGIS с использованием инструментария Network Analyst, создания наземной лесопожарной транспортной модели на основе дорог общего пользования, лесных просек, данных о местоположении ПХС и об очагах возникновения лесных пожаров. На заключительном этапе выполнялось проектирование кратчайших маршрутов движения специализированного транспорта к лесным пожарам на основе созданной модели, расчет времени движения с учетом влияния рельефа местности (уклона) и формирование базы данных маршрутов. Таким образом, была реализована следующая последовательность «Станция ПХС (точка) – Маршрут (линия) – Пожар (точка)». На рис. 1 приведена логическая схема, включающая все этапы обработки данных и анализа полученных результатов.

Рисунок 1. Схема проведения исследования

Выбор Иркутской области в качестве тестового региона обусловлен ежегодной высокой горимостью лесов в течение пожароопасного сезона (Goldammer et al., 2003; Рунова, Доленко, 2006; Пономарев и др., 2017). Иркутская область в интервале пяти лет подряд (2006-2010 гг.) по индексу числа лесных пожаров Доу-Джонса занимала соответственно 6-2-3-8-9ю позиции в выборке, где участвовало 30 регионов России с максимальным числом пожаров (Кайбичева, Кайбичев, 2013), что указывает на обоснованность выбора такого региона в качестве характерного примера.

Для тестового региона использовалась база геоданных с населенными пунктами точечного и площадного типа, дорожной сетью (включая лесные просеки), объектами гидрографии и административным делением обзорно-топографического масштаба 1:200 000. Данные такого масштабного уровня обладают необходимыми детальностью и обзорностью для выполнения исследования регионального уровня, позволяющего решать задачи организации доступа в условиях чрезвычайных ситуаций (Олейников, Марков, 2014). Был использован цифровой слой ПХС точечного типа (по состоянию на 2017 г.), а также места регистрации очагов лесных пожаров, полученные при помощи спектрорадиометра MODIS c космических аппаратов Aqua и Terra.

На рис. 2 приводится карта Иркутской области с пространственным распределением среднемноголетнего числа лесных пожаров (по спутниковым данным за 2006-2012 гг.) относительно мест базирования ПХС разного уровня. Как показано на карте, частота пожаров визуально хорошо согласуется с местоположением станций в субъекте. Условные обозначения ПХС даны в соответствии с нормативным документом (Условные знаки…, 1997).

Рисунок 2. Среднемноголетнее число лесных пожаров за вегетационный период в Иркутской области

Территория лесного фонда Иркутской области в 2017 г. была разделена на четыре зоны охраны лесов от пожаров (Приказ Рослесхоза № 65, 2017), а именно:

— зона наземного обнаружения и тушения;

— зона лесоавиационных работ, включая:

— зону авиационного обнаружения и наземного тушения;

— зону авиационного обнаружения и тушения;

— зону обнаружения исключительно с помощью космических средств и преимущественно авиационных работ.

С 21 июня 2017 г. Приказом Министерства лесного комплекса Иркутской области (Приказ Министерства лесного комплекса…, 2017) в лесном фонде для удаленных и труднодоступных территорий с отсутствием дорожной инфраструктуры и слаборазвитой сетью дорог выделена зона контроля (рис. 3). В нее вошла полностью зона обнаружения космическими средствами и часть территории авиационного обнаружения и тушения. Тушение лесных пожаров производится в наземной зоне и зонах лесоавиационных работ. В зоне контроля необходимость работ по тушению пожаров основывается на решении Комиссии по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций и обеспечению пожарной безопасности Правительства Иркутской области. Таким образом, расчеты и анализ результатов построения кратчайших маршрутов проводились для зон наземной охраны и лесоавиационных работ. Отметим, что лесоавиацией охвачено порядка 48% площади всей области.

Рисунок 3. Зоны охраны лесов от пожаров Иркутской области

В расчетах использовались инструменты расширений программного обеспечения ArcGIS Desktop: 3D Analyst и Network Analyst. Для построения транспортной модели в предлагаемой статье применялся Network Analyst, в основе которого лежит алгоритм Дейкстры (Dijkstra, 1959), представляющий собой алгоритм на графах и позволяющий находить кратчайшие пути от одной из вершин графа до всех остальных. Алгоритм широко используется в исследованиях по тематике транспорта (Ni et al., 2014; Как построить кратчайший маршрут…, 1996), известны его модификации, например, (Alazab et al., 2011). B предлагаемом исследовании построенные по алгоритму Дейкстры маршруты передвижения названы «кратчайшими». Для проектирования таких маршрутов использовался набор программных модулей Network Analyst. Средствами визуального редактора Model Builder была создана модель на основе таких инструментов анализа как: Add Locations (добавление местоположения), Solve (принятие решения), Make Closest Facility Layer (создание слоя кратчайших расстояний). 3D Analyst применялся для расчета уклона дороги/просеки (инструмент Add Z Information), кроме того был использован Adjust 3D Z (присвоение характеристики высоты рельефа точкам полилинии) из набора Data Management (управление данными). Определение длин маршрутов и времени движения специального пожарного транспорта от мест его базирования (ПХС) до очагов возгорания лесов выполнялось с помощью Add Field (добавление нового поля в атрибутивной таблице) и Calculate Field (получение числовых характеристик полилинии). Статистическая оценка количества пожаров в наземной и авиационной зонах проводилась с помощью методов математической статистики.

В табл. 1 приводится перечень типов дорог на всей территории Иркутской области (использована база геоданных 1:200 000 масштаба) с указанием протяженности и скорости передвижения специальных транспортных средств. Ввиду того, что изменения в дорожной сети Иркутской области по данным Росстата за последние 4 года (2014-2018 гг.) незначительны и составили в среднем 3,5% в год (Территориальный орган…), указанные данные могут быть использованы для создания транспортной модели региона и дальнейших исследований. Полевые лесные грунтовые дороги и тропы составляют в сумме примерно половину по общей длине от всего дорожного фонда, значительна и доля просек (22%).

Сочетание информации двух типов позволяет моделировать варианты перемещения как по всем дорогам, так и дифференцировать перемещение специального транспорта в зависимости от классов и условий (сезонности) их проходимости или использования.

Таблица 1. Распределение дорог по типам использования

Визуальный анализ показал (рис. 4), что совмещение слоя дорог со слоем просек позволяет значительно расширить доступность техники в леса.

Рисунок 4. Отображение данных о дорогах и просеках на территории Иркутской области

При построении транспортной сети использовались следующие входные параметры модели.

1. Время. Этот параметр используется в качестве критерия для оценки времени, затраченного на перемещение транспортного средства с силами пожаротушения к месту детектированного лесного пожара с учетом временных ограничений для разных классов природной пожарной опасности лесного участка. Среди примеров статей отметим работу по минимизации времени доступа при планировании перемещения в условиях города (Jawad et al., 2016).

2. Нормативная скорость в зависимости от класса дороги. Движение по дорогам разных типов осуществляется с разной скоростью, согласно российским правилам дорожного движения (ПДД). Для пожарной техники нами используется ограничение скорости в 60 км/ч (грузовой автомобиль с пассажирами), движение в пределах населенных пунктов – 25 км/ч. Как отмечается в работе (Akay et al., 2014), скорость перемещения пожарного транспортного средства определяется типом дороги и дорожными условиями (такими, как погода, видимость, состояние дороги). В предлагаемом исследовании иерархия дороги содержится в табл. 1, где на основе российских правил было проведено ранжирование всех типов дорог и скорости перемещения по ним специальной техники.

3. Рельеф местности или цифровая модель рельефа (ЦМР). Иркутская область характеризуется значительными перепадами по высоте, что может сильно повлиять на скоростной режим специальной техники. Для учета этого обстоятельства при моделировании транспортной сети каждому отрезку дороги необходимо присвоить значение высоты рельефа. В рамках исследований для получения значений высот полилиний (отрезков дорог и просек) использована находящаяся в открытом доступе ЦМР ETopo2 (NOAA ETopo).

Расчет скорости движения с учетом данных о рельефе позволяет корректировать скорость движения транспортного средства к месту лесного пожара в условиях горной местности.

Каждая дорога (или просека) представляет собой кривую или полилинию, состоящую из элементарных прямых (или отрезков) между двумя соседними точками. Предварительно все полилинии преобразовывались в точки, каждой из которой добавлено значение высоты из растрового слоя ЦМР.

Для «коррекции» скорости на каждом отрезке дороги (полилинии) используется коэффициент уклона R, вычисляемый по формуле:

𝑅=(Erv−Srv)/L , (1)

где Erv, Srv – значения высот из ЦМР для начала и конца прямой, в метрах; L – длина отрезка полилинии, в метрах.

Затем коэффициент R был добавлен к атрибутам отрезка полилинии, что позволило учесть его при расчете скорости движения по всей длине дороги:

Vc=V− |𝑉𝑉∗𝑅𝑅| , (2)

где: Vc – скорость с учетом рельефа, км/ч, V – нормативная скорость транспортного противопожарного средства, км/ч.

Расчет коэффициента для всех дорог показал, что 30% длины всех линий исследуемого набора данных по Иркутской области имеет коэффициент уклона, близкий к единице. Остальная часть дорожной сети требует корректировки в скорость за уклон рельефа, что подтверждает необходимость описанной выше процедуры. Скорость корректируется в сторону уменьшения при наличии перепада рельефа (подъема или спуска) на маршруте движения.

На заключительном шаге построения транспортной модели и проектирования маршрутов выполняется расчет времени движения с учетом «скорректированной» скорости по формуле:

𝑇m=(L3𝑑/Vc)*60 , (3)

где: Tm – время движения с учетом рельефа, минуты; L3d – длина с учетом рельефа, километры.

Таким образом, транспортная модель содержит всю необходимую информацию о дорогах, скорости и времени движения на каждом отрезке дороги с учетом влияния уклона рельефа местности. Описанные вычисления выполнены в настольном геоинформационном приложении ArcGIS Desktop.

На рис. 5 показана модель дорожной сети в границах зон наземной охраны и лесоавиационных работ с распределением скорости движения специального транспорта с учетом поправки за рельеф.

Для каждого пожара из всех вариантов моделирования выбирался кратчайший маршрут на основе минимального значения времени перемещения транспортного средства от ПХС до лесного пожара. В результате расчетов каждому пожару ставился в соответствие один маршрут движения от ближайшей ПХС. Этот маршрут помещался в экспериментальную базу данных с информацией о времени движения (минуты) и расстояния (км) до пожара. Дополнительно каждый маршрут содержал атрибутивную информацию о ПХС (координаты, название и др.) и лесном пожаре (координаты, дата и время регистрации и др.). Результаты моделирования были тезисно изложены в работе (Подольская и др., 2017).

Рисунок 5. Лесопожарная транспортная модель наземного доступа специальной техники для Иркутской области

На основе интегрированных в экспериментальную базу данных маршрутах до пожаров выполняется статистический анализ количества пожаров в пределах одного, двух, трех и более трехчасового интервалов (Методические рекомендации по применению…, 2014). Согласно этим рекомендациям, одним из требований при проектировании наземной зоны охраны является предельное значение времени прибытия пожарных служб к очагу возгорания, а именно, не более трех часов с момента его обнаружения. Таким образом, предполагая то, что наземная зона спроектирована корректно, косвенно проверяется правильность настройки параметров транспортной модели для расчета времени движения транспорта и расстояния до пожара. Если большинство пожаров, зарегистрированных в наземной зоне охраны будут иметь время доступа менее трех часов, то можно будет считать, что модель “работает” близко к реальности.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На основе изложенной выше методики были построены кратчайшие маршруты (с оценкой времени и расстояний) до мест детектированных очагов лесных пожаров в зонах наземной охраны и лесоавиационных работ за период с 2002 по 2017 гг. Маршруты построены исходя из условия, что ПХС и очаги пожаров находятся в пределах указанных зон. По каждому пожароопасному сезону проведена статистическая оценка протяженности (длины) маршрутов и времени в пути транспортного средства (табл. 2). На рис. 6 приводится распределение 16251 маршрута по годам.

Рисунок 6. Динамика числа детектированных лесных пожаров на всей территории Иркутской области и построенных маршрутов в зоне наземной охраны и зоне лесоавиационных работ

Как показано на рис. 6, минимальное число маршрутов (236) построено для данных 2004 г., максимум (3297) – для 2003 г., что указывает на существенные различия в числе детектированных пожаров разных лет и их доступности наземными средствами. Отметим, что количество дней с пожарами в течение пожароопасного сезона варьируется в пределах от 170 до 213 дней, диапазон различий составляет более одного месяца (43 дня). Анализ времени и длины приведен в табл. 2.

Распределение числа маршрутов до лесных пожаров, зарегистрированных в зоне наземной охраны, по ограничению времени доступа к пожарам в пределах трехчасового интервала (абсолютные значения и процентное соотношение) представлено в табл. 3.

Как показано в табл. 3, большинство пожаров (2661 или 98.5 %), зарегистрированных в зоне наземной охраны, находятся в пределах трехчасовой доступности. Это косвенно подтверждает правильность настройки нашей транспортной модели, ориентируясь на то, что зона наземной охраны проектировалась с учетом возможного прибытия к очагу лесного пожара в пределах трех часов. При этом большинство лесных пожаров располагаются от ПХС в часовой (1754 или 68.2%) и двухчасовой (744 или 24.3%) доступности.

Если рассматривать соотношение всех маршрутов (16251), построенных от ПХС до лесных пожаров относительно зон наземной охраны и лесоавиационных работ, то большинство пожаров (рис.7) доступны наземным транспортом в течение ближайших трех часов с момента их регистрации. Исключение составляют пожароопасные сезоны 2012 и 2016 гг. В среднем за все годы наблюдений количество маршрутов с временем доставки пожарной техники менее 3-х часов по данным моделирования составляет 76.2% (±13.2%) против 23.8% (±13.2%). Общий вывод, исходя из построенных графиков, состоит в том, что большая часть лесных пожаров доступна по времени наземными видами транспорта.

Таблица 2. Статистика построенных маршрутов до лесных пожаров (анализ времени и длины)

Таблица 3. Распределение маршрутов по времени, затраченному транспортом от ПХС до лесных пожаров, зарегистрированных в зоне наземной охраны

Картографическая часть анализа представлена картой с построенными маршрутами до лесных пожаров 2002-2017 гг. (рис. 8) в зоне наземной охраны с дифференциацией по времени движения до пожара, а именно: в пределах одного часа, одного-двух часов, двух-трех часов и более трех часов.

На рис. 8 показано, что часть маршрутов выходит за границы зоны наземной охраны, что подтверждает необходимость учета данных статистического анализа времени перемещения транспорта и протяженности маршрутов до пожара при ежегодной коррекции границ зоны наземной охраны и лесоавиационных работ. Графически показано, что зона наземной охраны может быть расширена. Это же подтверждается статистикой распределения маршрутов до лесных пожаров в пределах трехчасового интервала (табл. 4), отнесенных к зонам наземной охраны и лесоавиационных работ. При расчетах учитывалось расположение пожаров относительно зон для проверки возможности коррекции границ двух зон мониторинга. Согласно этой таблице, наземная зона также может быть расширена с учетом этой информации.

Рисунок 7. Распределение по годам относительного числа маршрутов (%) до лесных пожаров в зоне наземной охраны и лесоавиационных работ, доступных наземным способом в пределах трех часов и более

Рисунок 8. Карта маршрутов до лесных пожаров (2002-2017 гг.) в зоне наземной охраны, классифицированных цветом по времени движения

Таблица 4. Характеристика маршрутов архива 2002-2017 гг. относительно зон охраны (попадание пожаров в зону по пространственной идентификации)

Если рассматривать протяженность маршрутов от ПХС до лесных пожаров (табл. 5) в зонах наземной охраны и лесоавиационных работ, то модель позволила проложить 1 миллион 218 тысяч 208.1 км маршрутов с 2002 по 2017 гг. В среднем протяженность маршрутов в год составляет 76 138 км, из которых 36 311.1 км (47.7%) — в трехчасовой доступности. В тоже время, зона наземной охраны охватывает всего 96 201 км дорог за 16 лет наблюдений, что в среднем в год составляет 6012.6 км или 7.9%.

Согласно этой статистике, зона наземной охраны также может быть расширена в пределах трех часов (рис. 9), если это будет экономически выгодно по отношению к воздушным видам транспорта и способам тушения лесных пожаров.

Таблица 5. Характеристика маршрутов архива 2002-2017 гг. по протяженности

Рисунок 9. Распределение по годам относительной протяженности маршрутов (%) от ПХС до лесных пожаров в зоне наземной охраны и лесоавиационных работ, доступных наземным способом в пределах трех часов и более

Таким образом, в статье продемонстрирована возможность применения лесопожарной транспортной модели региона для количественных оценок построения маршрутов движения специального транспорта от ПХС до лесных пожаров в зонах наземной охраны и лесоавиационных работ.

ВЫВОДЫ

1. Созданная транспортная модель позволила построить маршруты для 98% лесных пожаров, зарегистрированных в зоне наземной охраны, время переброски сил и средств по которым составляет не более трех часов. Это косвенно подтверждает корректность подобранных параметров модели. Для более точной оценки работы модели планируется сравнить результаты моделирования с реальными треками пожарной техники в следующие пожароопасные сезоны. Это позволит также провести пространственный анализ совпадения маршрутов движения транспорта в реальных условиях по сравнению с модельными расчетами.

2. Показано, что требуется актуализация атрибутивных и пространственных данных о дорожной сети и просеках на территории субъекта административного деления для того, чтобы построенная транспортная модель имела практическое значение. Транспортная модель может использоваться для выбора способа доставки сил и средств (наземный/авиационный) к пожарам, а также их маневрирования в условиях высокой и чрезвычайной горимости лесов при ограниченных ресурсах субъекта. Это также позволит расширить возможности по взаимодействию между подразделениями разных ведомств и арендодержателями лесного фонда региона, задействованными в тушении лесных пожаров.

3. Созданная транспортная модель может являться основой для решения более сложных управленческих задач, а именно, оценки временных затрат на переброску сил и средств между пожарно-химическими станциями, ввод дополнительных ограничивающих параметров перемещения транспорта в условиях города и вне его границ, межрайонного и межрегионального маневрирования с привлечением сил пожаротушения соседних субъектов и лесопожарных подразделений федерального подчинения.

4. Созданная многолетняя база данных маршрутов от ПХС до лесных пожаров позволяет оценивать и корректировать границы между зонами наземной охраны и лесоавиационных работ с учетом временной доступности территории лесного фонда по дорогам общего и специализированного пользования (противопожарные дороги, просеки и т.п.).

БЛАГОДАРНОСТИ

Работа выполнена в рамках контракта с государственным финансированием «Методические подходы к оценке структурной организации и функционирования лесных экосистем», N ЦИТИС АААА-А18-118052400130-7.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Брюханов А.В. «Лесопожарный ликбез»: 12 ошибочных мнений о природных пожарах // Устойчивое лесопользование. 2011. № 3 (28). C. 11-21. URL: https://aviales.ru/files/documents/2011/10/12mn.unpublished.pdf

Брюханов А.В., Коршунов Н.А. Авиационное тушение природных пожаров: история, современное состояние, проблемы и предпосылки // Сибирский лесной журнал. 2017. № 5. С. 37-54.

Как построить кратчайший маршрут между двумя точками, 1996. URL: http://faqs.org.ru/progr/graph/pathmake.htm (дата обращения 10 января 2019).

Кайбичева E.И., Кайбичев И.А. Индекс числа лесных пожаров в Российской Федерации за 2006-2010 гг. // Пожаровзрывобезопасность. 2013. Т. 22. № 5. С. 45-50.

Котельников Р.В., Коршунов Н.А., Гиряев Н.М. Задачи принятия решений в области охраны лесов от пожаров: основные приоритеты развития информационного обеспечения // Сибирский лесной журнал. 2017. № 5. С. 18-24.

Методические рекомендации по применению сил и средств для тушения лесных пожаров (утв. МЧС России 16.07.2014 № 2-4-87-9-18). URL: http://legalacts.ru/doc/metodicheskie—rekomendatsii—po—primeneniiu—sil—i—sredstv—dlja—tushenija/ (дата обращения 10 января 2019).

Об утверждении классификации природной пожарной опасности лесов и классификации пожарной опасности в лесах в зависимости от условий погоды. Приказ № 287. Федеральное агентство лесного хозяйства, 2011. URL: https://rg.ru/2011/08/24/pojari—dok.html (дата обращения 10 января 2019).

Олейников В.Т., Марков А.Г. Проблемы разработки и использования геоинформационных систем в подразделениях МЧС России // Пожаровзрывобезопасность. 2014. № 8. C. 32-35.

Подольская Е.С., Ковганко К.А., Ершов Д.В., Плотникова А.С. Создание геоинформационной модели планирования оптимального маршрута перемещения наземных сил и средств к месту тушения лесных пожаров // Тезисы II Международной научно-технической конференции «Леса России: политика, промышленность, наука, образование». Под ред. Гедьо В.М. Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет, 2017. C. 200-202.

Пономарев Е.И., Харук В.И., Якимов Н.Д. Результаты и перспективы спутникового мониторинга природных пожаров Сибири // Сибирский лесной журнал. 2017. № 5. С. 25-36.

Правила дорожного движения (ПДД), URL: http://pddgarazh.ru/pravila/skorost—dvizheniya.html (дата обращения 10 января 2019).

Приказ Министерства лесного комплекса Иркутской области №52 от 21.06.2017. URL: http://docs.cntd.ru/document/450255889

Приказ Рослесхоза № 65 от 16.02.2017. URL: http://docs.cntd.ru/document/456071028

Рунова Е.М., Доленко М.А. Лесные пожары в Иркутской области // Труды Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки. 2006. Т. 1. С. 90-92.

Рунова Е.М., Костяев В.Н. Подход к проектированию оптимальной лесотранспортной сети с помощью математического моделирования // Системы. Методы. Технологии. 2012. № 4 (16). C. 170-176.

Соколов А.П., Герасимов Ю.Ю. Геоинформационная система для решения оптимизационной задачи транспортной логистики круглых лесоматериалов // ИВУЗ “Лесной журнал”. 2009. № 3. С. 78-85.

Таранцев А.А. О проблеме размещения вновь создаваемых пожарных частей на территориях регионов // Пожаровзрывобезопасность. 2013. Т. 22, № 5. С. 52-57.

Таранцев А.А. Методика определения мест дислокации поэтапно создаваемых пожарных частей в сельской местности и корректировки границ районов выезда // Пожаровзрывобезопасность. 2015. № 4. С. 72-78.

Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Иркутской области. URL: http://irkutskstat.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_ts/irkutskstat/ru/statistics/enterprises/transport/ (дата обращения 29 января 2019).

Условные знаки противопожарного устройства лесов. Приложение 14. 1997. URL: http://docs.cntd.ru/document/58817250

Фараонов А.В. Разработка ситуационной модели задачи маршрутизации при необходимости изменения опорного плана на основе нечеткой ситуационной сети // XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014, Москва, 16-19 июня 2014 г. С. 5101-5113.

Ходаков В.Е., Жарикова М.В. Лесные пожары: методы исследования. Херсон: Гринь Д.С. 2011. 470 с.

Abousaeidi M., Fauzi R., Muhamad R. Geographic Information System (GIS) modeling approach to determine the fastest delivery routes // Saudi Journal of Biological Sciences. 2016a. Vol. 23. P. 555-564.

Abousaeidi M., Fauzi R., Muhamad R. Determining efficient delivery routes in specific time-frames using Geographic Information System // Journal of Environmental Biology. 2016b. Vol. 37 (Special Issue). P. 1167-1176.

Akay A., Aziz B. GIS-Based forest road network model for forest protection purposes // 38th Annual COFE Meeting. Engineering solutions for non-industrial private forest operations. 2015. P. 266-281.

Akay A., Kakol A. Forest transportation planning by using GIS-based decision support system // 47th Forest Engineering Conference (FORMEC). Gerardmer, 2014. P. 1-8.

Akay A.E., Wing M.G., Sivrikaya F., Sakar D.A. GIS-based decision support system for determining the shortest and safest route to forest fires: a case study in Mediterranean Region of Turkey // Environment Monitoring Assess. 2012. No 184, P. 1391-1407.

Alazab A., Venkatraman S., Abawajy J., Alazab M. An optimal transportation routing approach using GIS-based dynamic traffic flows // 3rd International Conference on Information and Financial Engineering IPEDR. IACSIT Press, 2011. Vol. 12. P. 172-178.

Dijkstra E.W. A note on two problems in connexion with graphs // Numerische Mathematik. 1959. Vol. 1. P. 269-271.

Feng G., Sun Zh., Su G. Optimal route of emergency resource scheduling based on GIS // 3rd ACM SIGSPATIAL Workshop, November 2017. P. 6.

Forkuo E.K., Quaye-Ballard J.A. GIS-based fire emergency response system // International Journal of Remote Sensing and GIS. 2013. Vol. 2. Iss. 1. P. 32-40.

Goldammer J.G., Sukhinin A., Csiszar I. Current fire situation in the Russian Federation: Implications for enhancing international and regional cooperation in the UN Framework and the global programs on fire monitoring and assessment // GFMC contribution to the International Workshop «New Approaches to Forest Protection and Fire Management at an Ecosystem Level», Khabarovsk, 2003. P. 1-24.

Idhoko K.E, Aguba W, Emefeke U, Nwanguma C. Development of a geographic information systems road network database for emergency response: A case study of Oyo-Town, Oyo State, Nigeria // International Journal of Engineering Science Invention ISSN. 2015. Vol. 4 (12). P. 34-42.

Jawad F.F., Shabana B.T., El-Bakry H.M. Reducing waiting time for transportation using GIS // International Journal of Advanced Research in Computer Science & Technology (IJARCST). 2016. Vol. 62. No 4 (1). P. 62-71.

Keramati A., Sobhani A., Esmaeili S.A.H., Lu P. Solving the log-truck routing problem while accounting for forest road maintenance levels: a case study of Oregon // Transportation Research Board 97th Annual Meeting, 2018. P. 6.

Kumar P., Singh V., Reddy D. Advanced traveler information system for Hyderabad City // IEEE Transactions on intelligent transportation systems. 2005. Vol. 6 (1). P. 26-37.

Liu S., Zhu X. Accessibility analyst: an integrated GIS tool for accessibility analysis in urban transportation planning // Environment and Planning, Planning and Design. 2004. Vol. 31. P. 105-124.

Loupian E.A., Mazurov A.A., Flitman E.V., Ershov D.V., Korovin G.N., Novik V.P., Abushenko N.A., Altyntsev D.A., Koshelev V.V., Tashchilin S.A., Tatarnikov A.V., Csiszar I., Sukhinin A.I., Ponomarev E.I., Afonin S.V., Belov V.V., Matvienko G.G., Loboda T. Satellite monitoring of forest fires in Russia at federal and regional levels // Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. 2006. Vol. 11. No 1. P. 113-145.

Malladi T., Sowlati T. Optimization of operational level transportation planning in forestry: a review // International Journal of Forest Engineering. 2017. Vol. 28. Iss. 3. P. 198-210.

Ni K., Zhang Y.-T., Ma Y.-P. Shortest path analysis based on Dijkstra’s algorithm in emergency response system // Telkomnika Indonesian Journal of Electrical Engineerin. 2014. Vol. 12 (5). P. 3476 -3482.

NOAA Global ETOPO. URL: https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/global/etopo2.html (дата обращения 11 января 2019 года).

REFERENCES

Abousaeidi M., Fauzi R., Muhamad R., Geographic Information System (GIS) modeling approach to determine the fastest delivery routes, Saudi Journal of Biological Sciences, 2016, Vol. 23, pp. 555-564.

Abousaeidi M., Fauzi R., Muhamad R., Determining efficient delivery routes in specific time-frames using Geographic Information System, Journal of Environmental Biology, September 2016, Vol. 37 (Special Issue), pp. 1167-1176.

Akay A., Aziz B., GIS-Based forest road network model for forest protection purposes, 38th Annual COFE Meeting. Engineering solutions for non-industrial private forest operations, 2015, pp. 266 — 281.

Akay A., Kakol A., Forest transportation planning by using GIS-based decision support system, available at http://fec2014.fcba.fr/wp-content/uploads/sites/4/2014/11/a93.pdf

Akay A.E., Wing M.G., Sivrikaya F., Sakar D.A., GIS-based decision support system for determining the shortest and safest route to forest fires: a case study in Mediterranean Region of Turkey, Environment Monitoring Assess, 2012, No. 184, pp. 1391-1407.

Alazab A., Venkatrama S., Abawajy, J., Alazab M., An optimal transportation routing approach using GIS-based dynamic traffic flows, 3rd International Conference on Information and Financial Engineering IPEDR, 2011, Vol. 12, IACSIT Press, pp. 172-178.

Bryukhanov A.V., «Lesopozharnyj likbez»: 12 oshibochnyh mnenij o prirodnyh pozharah // Ustojchivoe lesopol’zovanie (‘Forest firefighting education program’: 12 mistaken opinions about the wild fires), Sustainable forest management, 2011, Nо 3 (28), pp. 11-21. https://aviales.ru/files/documents/2011/10/12mn.unpublished.pdf

Bryukhanov A.V., Korshunov N.A., Aviacionnoe tushenie prirodnyh pozharov: istorija, sovremennoe sostojanie, problemy i predposylki (Aerial wildfire fighting: history, current situation, problems and perspectives), Siberian Forest Journal, 2017. Nо 5. pp. 37-54.

Dijkstra E.W., A note on two problems in connexion with graphs, Numerische Mathematik, Vol. 1, 1959, pp. 269-271.

Faraonov A.V., Razrabotka situacionnoj modeli zadachi marshrutizacii pri neobhodimosti izmenenija opornogo plana na osnove nechetkoj situacionnoj seti (Development of situation model of transportation task based on fuzzy situational network), XII All-Russia meeting on the management problems, Moscow, June 2014, pp. 5101-5113.

Feng G., Sun Zh., Su G., Optimal route of emergency resource scheduling based on GIS, 3rd ACM SIGSPATIAL Workshop, November 2017. p. 6.

Forkuo E.K., Quaye-Ballard J.A., GIS-based fire emergency response system, International Journal of Remote Sensing and GIS, 2013, Vol. 2, Issue 1, pp. 32-40.

Goldammer J.G., Sukhinin A., Csiszar I., Current fire situation in the Russian Federation: Implications for enhancing international and regional cooperation in the UN Framework and the global programs on fire monitoring and assessment, GFMC contribution to the International Workshop “New Approaches to Forest Protection and Fire Management at an Ecosystem Level”, Khabarovsk, Russian Federation, 2003, pp. 1-24.

Idhoko K.E, Aguba W., Emefeke U., Nwanguma C., Development of a geographic information systems road network database for emergency response: A case study of Oyo-Town, Oyo State, Nigeria, International Journal of Engineering Science Invention ISSN, 2015, Vol. 4 (12), pp. 34-42.

Jawad F.F., Shabana B.T., El-Bakry H.M., Reducing waiting time for transportation using GIS, International Journal of Advanced Research in Computer Science & Technology (IJARCST), 2016, 62, 4 (1). pp. 62-71.

Kaibicheva E.I., Kaibichev I.A., Indeks chisla lesnyh pozharov v Rossijskoj Federacii za 2006-2010 gg. (Forest fires number index in Russian Federation in 2006-2010), Fire and explosion safety, 2013, Vol. 22, No 5. pp. 45-50.

Kak postroit’ kratchajshij marshrut mezhdu dvumja tochkami (How to create a shortest path between two points), 1996, http://faqs.org.ru/progr/graph/pathmake.htm, 2019, 11 January.

Keramati A., Solving the log-truck routing problem while accounting for forest road maintenance levels: a case study of Oregon, Transportation Research Board 97th Annual Meeting, 2018. 6 p., available at https://trid.trb.org/view/1495908, 2019, 11 January.

Khodakov V.E., Zharikova M.V., Lesnye pozhary: metody issledovanija (Forest fires: research methods), Kherson: Grin D.S., 2011. 470 p.

Kotelnikov R.V., Korshunov N.A., Giryaev N.M., Zadachi prinjatija reshenij v oblasti ohrany lesov ot pozharov: osnovnye prioritety razvitija informacionnogo obespechenija (Objectives of decision making in protecting forests from fires. Priorities on development of informational support), Siberian Forest Journal, 2017, No 5, pp. 18-24.

Kumar P., Singh V., Reddy D., Advanced traveler information system for Hyderabad City, IEEE Transactions on intelligent transportation systems, 2005, Vol. 6 (1), pp. 26-37.

Liu S., Zhu X., Accessibility analyst: an integrated GIS tool for accessibility analysis in urban transportation planning, Environment and Planning, Planning and Design, 2004, Vol. 31, pp. 105-124.

Loupian E.A., Mazurov A.A., Flitman E.V., Ershov D.V., Korovin G.N., Novik V.P., Abushenko N.A., Altyntsev D.A., Koshelev V.V., Tashchilin S.A., Tatarnikov A.V., Csiszar I., Sukhinin A.I., Ponomarev E.I., Afonin S.V., Belov, V.V., Matvienko G.G., Loboda T., Satellite monitoring of forest fires in Russia at federal and regional levels, Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 2006, Vol. 11, No 1, pp. 113-145.

Malladi T., Sowlati T., Optimization of operational level transportation planning in forestry: a review, International Journal of Forest Engineering, 2017, Vol. 28, Issue 3. p. 198-210.

Metodicheskie rekomendacii po primeneniju sil i sredstv dlja tushenija lesnyh pozharov (Recommendations on the use of forces and technical means to extinguishing forest fires, Emercom of Russia, dated 16.07.2014 N 2-4-87-9-18), http://legalacts.ru/doc/metodicheskie-rekomendatsii-po-primeneniiu-sil-i-sredstv-dlja-tushenija/, 2019, 11 January.

Ni K., Zhang Y.-T., Ma Y.-P., Shortest path analysis based on Dijkstra’s algorithm in emergency response system, Telkomnika Indonesian Journal of Electrical Engineering, 2014, Vol. 12 (5), pp. 3476-3482.

NOAA Global ETOPO, https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/global/etopo2.html, 2019, 11 January.

Ob utverzhdenii klassifikacii prirodnoj pozharnoj opasnosti lesov i klassifikacii pozharnoj opasnosti v lesah v zavisimosti ot uslovij pogody, Prikaz No 287 (On approval of the classification of natural forest fire danger and the classification of forest fire danger depending on the weather conditions), Order N 287. Federal Forestry Agency (Rosleshoz), 2011. https://rg.ru/2011/08/24/pojari-dok.html, 2019, 11 January.

Oleynikov V.T., Markov A.G., Problemy razrabotki i ispol’zovanija geoinformacionnyh sistem v podrazdelenijah MChS Rossii (Problems of development and use of geoinformation systems in divisions of Emercom of Russia), Fire and explosion safety, 2014, N 8, pp. 32-35.

PDD, skorost’ dvizhenija (Traffic laws, speed limitations), available at http://pddgarazh.ru/pravila/skorost-dvizheniya.html, 2018, 08 November.

Podolskaia E.S., Kovganko K.A., Ershov D.V., Plotnikova A.S., Sozdanie geoinformacionnoj modeli planirovanija optimal’nogo marshruta peremeshhenija nazemnyh sil i sredstv k mestu tushenija lesnyh pozharov (Creation of geoinformation model to plan an optimal route for ground access to the forest fires), Proceedings of II International scientific and technical conference “Forests of Russia: politics, industry, science and education”. Saint-Petersburg State Forest Technical University, 2017, pp. 200-202.

Ponomarev E.I., Kharuk V.I., Yakimov N.D., Rezul’taty i perspektivy sputnikovogo monitoringa prirodnyh pozharov Sibiri (Current results and perspectives of wildfire satellite monitoring in Siberia), Siberian Forest Journal, 2017, No 5. pp. 25-36.

Prikaz Ministerstva lesnogo kompleksa Irkutskoj oblasti Nо 52 (Order of Ministry of Forest, Irkutsk region N 52), dated 21.06.2017, available at http://docs.cntd.ru/document/450255889, 2019, 11 January.

Prikaz Rosleshoza Nо 65 (Order of Federal Forestry Agency, Rosleshoz, Nо 65), dated 16.02.2017, available at http://docs.cntd.ru/document/456071028, 2019, 11 January.

Runova E.M., Dolenko M.A., Lesnye pozhary v Irkutskoj oblasti (Forest fires in Irkutsk region), Proceedings of the Bratsk State University. Series: Natural and Engineering Sciences, 2006, Vol. 1. pp. 90-92.

Runova E.M., Kostyaev V.N., Podhod k proektirovaniju optimal’noj lesotransportnoj seti s pomoshh’ju matematicheskogo modelirovanija (An approach to design an optimal forest transport network with mathematical modelling), Systems. Methods. Technology, 2012, No 4 (16), pp. 170-176.

Sokolov A.P., Gerasimov Yu.Yu., Geoinformacionnaja sistema dlja reshenija optimizacionnoj zadachi transportnoj logistiki kruglyh lesomaterialov (Geoinformation system for solving optimization problem of transport logistics for round timber), IVUZ Forest Journal, 2009, No 3. pp. 78-85.

Tarantsev А.А. O probleme razmeshhenija vnov’ sozdavaemyh pozharnyh chastej na territorijah regionov (On the problem of placing newly created fire brigades in the territories of the regions), Fire and explosion safety, 2013, Vol. 22, No 5, pp. 52-57.

Tarantsev А.А. Metodika opredelenija mest dislokacii pojetapno sozdavaemyh pozharnyh chastej v sel’skoj mestnosti i korrektirovki granic rajonov vyezda (Technique of dislocation of places for the fire departments gradually created in rural areas and corrections of boundaries of their departure’s areas), Fire and explosion safety, 2015, No 4, pp. 72-78.

Territorial’nyj organ Federal’noj sluzhby gosudarstvennoj statistiki po Irkutskoj oblasti. URL: http://irkutskstat.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_ts/irkutskstat/ru/statistics/enterprises/transport/, 2019, January 11.

Uslovnye znaki protivopozharnogo ustrojstva lesov (Legend for the forest fire prevention), Appendix 14, available at http://docs.cntd.ru/document/58817250, 2019, 11 January.

USING OF TRANSPORTATION NETWORK MODEL TO ESTIMATE TRAVELLED TIME AND DISTANCE FOR GROUND ACCESS TO A FOREST FIRE

E.S. Podolskaia¹, K.A. Kovganko¹, D.V. Ershov¹, P.P. Shulyak¹, A.I. Suchkov²

¹ Center for Forest Ecology and Productivity of the RAS

Profsoyuznaya st. 84/32 bldg. 14, Moscow, 117997, Russia

² Irkutsk Regional Dispatching Service

Deputatskaya st. bldg. 85, Irkutsk, 664081, Russia

E-mail: podols_kate@mail.ru

Received 11 January 2019

Paper presents research results on an experimental forest fire transportation model which is used to build the shortest access routes from the fire stations to the forest fires on the ground for the firefighting trucks. Spatially-distributed data on the fire trucks’ average speed for different types of roads and the elevation values were used in the model for the test area (Irkutsk region of Russia). There were the estimates obtained for the travelled time and distance of special vehicles to access forest fires detected by satellites in 2002 – 2017 within the ground and forest aviation zones of test region; totally, 16251 routes were built and analyzed. The model was validated using the forest fires detected in the ground protection zone. As a result, the access time calculated by the model for 98% (2661) of forest fires is less than three hours. Transport model can be used to choice a way to deliver the forces and fire equipment (ground or air) to the forest fires. Multi-year database of access routes is a useful information to correct the boundaries of forest fire protection zones annually.

Key words: transport model, ArcGIS, Network Analyst, forest fir, fire protection zones, fire station

Рецензент: к.т.н. Кушнырь О.В.

© 2019 г.

А.В. Горнов, А.П. Гераськина

Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН

Россия, 117997 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14

E-mail: aleksey-gornov@yandex.ru

Поступила в редакцию 14.03.2019

Представлен обзор работы III Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Научные основы устойчивого управления лесами». Мероприятия конференции включали: доклады, посвящённые вкладу академика А.С. Исаева в развитие лесной науки; пленарные заседания; работу 3-х тематических секций; научные дебаты «5 лет Российской лесной политике: итоги, проблемы, перспективы»; мастер-классы для молодых ученых; стендовую сессию и выставку-обмен научной литературой. На конференции рассматривались актуальные вопросы, посвященные приоритетным направлениям развития лесной науки по следующим направлениям: мониторинг и оценка ресурсного потенциала и экологического состояния лесов; мониторинг и оценка биологического разнообразия и экосиcтемных функций/услуг лесов и их компонентов; защита лесов от вредителей и болезней: научные основы, методы и технологии; современные методы и технологии профилактики лесных пожаров; воспроизводство и повышение продуктивности лесов на основе естественных процессов и интенсивных методов лесовыращивания; изучение, сохранение и рациональное использование лесных генетических ресурсов России; устойчивое управление лесами: международный и российский опыт; совершенствование лесного законодательства. В работе конференции приняло участие 140 специалистов лесной науки из 50 учреждений.

Ключевые слова: ЦЭПЛ РАН, конференция, лес, лесная наука, научные дебаты, лесная политика, мастер-класс

В период с 30 октября по 1 ноября 2018 года в г. Москве проведена III Всероссийская научная конференция (с международным участием) «Научные основы устойчивого управления лесами», посвященная памяти академика Александра Сергеевича Исаева. Конференция организована Центром по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, Отделением биологических наук РАН, Научным советом РАН по лесу, Обществом почвоведов им. В.В. Докучаева, Институтом космических исследований РАН.

На конференции рассматривались актуальные вопросы, посвященные приоритетным направлениям развития лесной науки по следующим направлениям:

1. мониторинг и оценка ресурсного потенциала и экологического состояния лесов;

2. мониторинг и оценка биологического разнообразия и экосистемных функций/услуг лесов и их компонентов;

3. защита лесов от вредителей и болезней: научные основы, методы и технологии;

4. современные методы и технологии профилактики лесных пожаров;

5. воспроизводство и повышение продуктивности лесов на основе естественных процессов и интенсивных методов лесовыращивания;

6. изучение, сохранение и рациональное использование лесных генетических ресурсов России;

7. устойчивое управление лесами: международный и российский опыт;

8. совершенствование лесного законодательства.

В работе конференции приняло участие 140 специалистов лесной науки из 50 учреждений: институтов, подведомственных Министерству науки и высшего образования Российской Федерации, ведомственных научно-исследовательских институтов, заповедников, общественных природоохранных организаций и др. (рис. 1).

Рисунок 1. Участники III Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Научные основы устойчивого управления лесами», посвященной памяти академика А.С. Исаева

Мероприятия конференции включали: доклады, посвящённые вкладу академика А.С. Исаева в развитие лесной науки (рис. 2); пленарные заседания; работу 3-х тематических секций; научные дебаты «5 лет Российской лесной политике: итоги, проблемы, перспективы»; мастер-классы для молодых ученых; стендовую сессию и выставку-обмен научной литературой.

На пленарных заседаниях (рис. 3) представлено 11 докладов ведущих специалистов, посвященных приоритетным направлениям развития лесной науки. Доклады касались следующих вопросов: климатические стимулы устойчивого управления лесами; потенциал применения методов дистанционного зондирования Земли из космоса для национальной оценки углеродного бюджета лесов России; аккумуляция углерода в почвах и сукцессионный статус лесов; модельные подходы к эколого-экономической оценке рыночных и нерыночных экосистемных услуг лесов; развитие лесного законодательства на постсоветском пространстве; анализ структурной сложности лесных экосистем: применение методов стохастической геометрии для количественного описания пространственной неоднородности растительных сообществ; роль пожаров в долговременной динамике экосистем: результаты дендрохронологических и педоантракологических исследований и другие.

Рисунок 2. Доклад д.б.н. Д.Г. Замолодчикова, посвящённый вкладу академика А.С. Исаева в развитие лесной науки

На секции «Оценка экосистемных функций и состояния лесной биоты и почв» представлено 43 доклада. Авторы затронули широкий круг вопросов: биоразнообразие лесных биомов России; влияние пожаров на сукцессионную динамику растительности и почв на зарастающих сельскохозяйственных землях; оценка сукцессионного статуса лесов на основе популяционного подхода; структура и динамика остепненных лугов широколиственно-лесной зоны; удельная листовая поверхность (SLA) в современных исследованиях лесных экосистем; опыт применения классификации местообитаний EUNIS в средней полосе Европейской России; оценка состояния покрова неиспользуемых пожароопасных торфяников: сравнение различных мультиспектральных спутниковых данных; исследование возможностей пространственной оценки содержания азота и углерода в лесной подстилке на основе спутниковых данных; анализ изменений лесной растительности на основе спутниковых данных высокого пространственного разрешения; моделирование возобновления ели в зеленомошных типах леса в зависимости от почвенных факторов; динамика лесных пожаров в Печоро-Илычском заповеднике; разнообразие жизненных форм и побеговых систем у дуба; особенности естественного постагрогенного лесовосстановления в южной тайге: динамика состава и структуры растительности в зависимости от типа сельскохозяйственного освоения; проблемы исследования структурно-функциональной организации лесных подстилок различных природных зон; перспективы сохранения сосновых лесов Московской области; особенности состава и динамики подроста в ельниках, пораженных короедом типографом по результатам трёхлетнего мониторинга; состояние ценопопуляций редких и константных видов в ельнике высокотравном на низинном болоте (Брянская область); тренды в распространении очагов хвое- и листогрызущих насекомых в лесах России; динамика лесовосстановления на территории очага сибирского шелкопряда по материалам съемок высокого и сверхвысокого разрешения; современные возможности ГИС для моделирования наземного перемещения к очагам лесных пожаров; население дождевых червей в лесных почвах Кавказа и Приобья; разнообразие беспозвоночных-консументов в почвах северотаежных лесов Мурманской области; лихенобиота и мохообразные Липецкой области и др.

Рисунок 3. Пленарное заседание III Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Научные основы устойчивого управления лесами». Председатель – чл.-корр. РАН Н.В. Лукина

На заседании секции «Теория и практика управления балансом углерода лесов» заслушано 23 доклада. Темы их охватывали широкий круг вопросов, связанных с изучением и количественной оценкой разных ветвей углеродного цикла: роль таежных экосистем европейского Севера России в регулировании бюджета углерода биосферы; совершенствование системы нормативов оценки углеродного бюджета лесов; сравнительный анализ запасов и потоков углерода в системе почва-фитоценоз спелых ельников и на вырубках; некоторые экологические факторы С-минерализации в лесных почвах; микориза и стабилизация свежего углерода в почве; применение T&P модели для численной оценки годовых потоков CO₂ из почв лесных экосистем; мониторинг эмиссии диоксида углерода почвами в лесных экосистемах подзоны хвойно-широколиственных лесов; сравнительная оценка выноса растворенного органического углерода с почвенными водами в северотаежных и хвойно-широколиственных лесах европейской части России; оценка температурного отклика дыхания почв в лесных экосистемах южного Подмосковья; биогенное разложение коры осины в условиях модельного эксперимента: влияние минеральных добавок и температуры; сравнение методических подходов при оценке эмиссии CO₂ с коры и древесины валежа разных стадий разложения; изменение стехиометрических индексов C:N:P в биомассе растений, лесной подстилке, микроорганизмах и почве при тепловом влиянии факела попутного газа; отклик эмиссии СО₂ и температурной чувствительности С-минерализации на внесение азота в лесных почвах; эмиссия диоксида углерода с поверхности почвы среднетаежного сосняка бруснично-лишайникового; эмиссия CO₂ с поверхности стволов ели и сосны и другие.

На заседании секции «Внедрение устойчивого управления лесами в практику: международный и российский опыт» заслушано 12 докладов. На них обсуждались следующие вопросы: трансформация методологии государственной оценки лесных ресурсов в странах бывшего СССР; оценка перераспределения в пространстве использования лесных ресурсов под влиянием институциональных изменений; разработка теоретической основы сбалансированного лесопользования после природных и антропогенных «катастроф» по результатам мониторинга растительности ельников Европейской части России; ландшафтно-экологический подход к организации многоцелевого природопользования в горных лесах; сценарный подход к моделированию развития лесных участков; динамика состояния лесов Московской области; теория устойчивости лесов и её практическое применение и др.

В рамках конференции состоялись научные дебаты «5 лет российской лесной политике: итоги, проблемы, перспективы» (рис. 4). На научных дебатах обсуждались ключевые вопросы формирования и реализации государственной лесной политики Российской Федерации. С докладами выступили: А.П. Петров (Всероссийский институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов лесного хозяйства, доктор экономических наук, профессор); В.Н. Петров (Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, доктор экономических наук, профессор); Ю.Н. Гагарин (ЦЭПЛ РАН, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент); А.Ю. Ярошенко («Гринпис» России, кандидат биологических наук); А.А. Добровольский (Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент); Э.Л. Аким (Высшая школа технологии и энергетики Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна, доктор технических наук, профессор); Н.В. Лукина (член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, профессор); А.И. Бондарев (Институт леса им В.Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН, кандидат биологических наук); В.И. Архипов (ООО «Леспроект», кандидат сельскохозяйственных наук). Итоги научных дебатов отражены в резолюции, которая направлена в заинтересованные органы государственной власти.

Рисунок 4. Обсуждение доклада д.б.н., проф. А.П. Петрова на научных дебатах «5 лет российской лесной политике: итоги, проблемы, перспективы»

В рамках конференции проведены два мастер-класса по актуальным вопросам биологии и лесной науки.

Мастер-класс «Биоморфология растений» (рис. 5). Современные ботанические и экологические исследования на всех уровнях изучения растений осложняются неоднозначной трактовкой описания их морфологии и биоморфологии. Поэтому часто возникают трудности в понимании сущности конкретных исследований и описании их объекта, сопоставления и сравнения данных разных авторов относительно одного и того же растения. Преодолению этих трудностей был посвящен мастер-класс, который провела Н.П. Савиных, доктор биологических наук, профессор Вятского государственного университета, один из ведущих биоморфологов России.

Рисунок 5. Мастер-класс «Биоморфология растений». Организатор – д.б.н., проф. Н.П. Савиных

На мастер-классе «Молекулярно-генетические методы в биологии: генетический баркодинг растений и животных» обсуждались вопросы, касающиеся широко распространенного в настоящее время метода полимеразно-цепной реакции (ПЦР) для идентификации видов растений и животных (рис. 6). Освещены общие проблемы, касающиеся истории метода, подходы к выделению разных фрагментов генов для разных групп организмов, преимущества и ограничения метода. Участники мастер-класса выполнили упражнения по разработке праймеров на основе предложенных нуклеотидных последовательностей участка митохондриального гена цитохромоксидазы I (COI) разных групп беспозвоночных животных и предложили варианты изменения условий ПЦР для применения полученных праймеров (характеристики проверили в on-line режиме с помощью программы Oligonucleotide Properties Calculator). В ходе мастер-класса обсуждались дискуссионные вопросы исключительности данного метода для идентификации видов растений и животных. Мастер-класс провела А.П. Гераськина, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ЦЭПЛ РАН.

Рисунок 6. Мастер-класс «Молекулярно-генетические методы в биологии: генетический баркодинг растений и животных». Организатор – к.б.н., снс А.П. Гераськина

По результатам работы конференции опубликован электронный сборник III Всероссийская научная конференция (с международным участием) «Научные основы устойчивого управления лесами». Сборник и презентации докладов размещены на интернет странице конференции – http://cepl.rssi.ru/science/conference/sustainable-forest-management/iii-conference

БЛАГОДАРНОСТИ

III ALL-RUSSIAN SCIENTIFIC CONFERENCE (WITH INTERNATIONAL PARTICIPATION)

«SCIENTIFIC BASES OF SUSTAINABLE FOREST MANAGEMENT»

A.V. Gornov, A.P. Geraskina

Center for Forest Ecology and Productivity of the RAS

Profsoyuznaya st. 84/32 bldg. 14, Moscow, 117997, Russia

E-mail: aleksey-gornov@yandex.ru

Received 14 March 2019

The article has been presents the review of the work of the III All-Russian Scientific Conference (with international participation) «Scientific basis for sustainable forest management». Conference events included: reports on the contribution of academician A.S. Isaev in the development of forest science; plenary sessions; work of 3 thematic sections; scientific debates «5 years of the Russian forest policy: results, problems, prospects»; master classes for young scientists; poster session and exhibition-exchange of scientific literature. The conference addressed topical issues on priority areas for the development of forest science in the following areas: monitoring and assessment of the resource potential and ecological state of forests; monitoring and assessment of biodiversity and ecosystem functions/services of forests and their components; protection of forests from pests and diseases: scientific foundations, methods and technologies; modern methods and technologies for the prevention of forest fires; reproduction and increase of forest productivity based on natural processes and intensive methods of forest growing; study, preservation and rational use of forest genetic resources of Russia; sustainable forest management: international and Russian experience; improvement of forest legislation. The conference was attended by 140 forest science experts from 50 institutions.

Key words: CEPF RAS, conference, forest, forest science, scientific debates, forest policy, master class

© 2019 г.  

Н.В. Барановский, А.В. Захаревич

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Россия, 634050 Томск, пр. Ленина, 30

E—mail: firedanger@yandex.ru

Поступила в редакцию 11.03.2019

Лесные пожары возникают в результате природных и антропогенных причин. Известно, что нагретые до высоких температур частицы являются распространенным источником повышенной температуры. Цель работы – физическое моделирование зажигания типичного лесного горючего материала (хвоя ели) нагретой до высоких температур частицей углерода и выявление предельных условий возгорания типичного лесного горючего материала (ЛГМ). Ежегодно натурные наблюдения и сбор образцов лесных горючих материалов для экспериментальных исследований осуществляется в Тимирязевском лесничестве Томской области. Рассматривается типичный лесной горючий материал – еловая хвоя. Источники нагрева при возгорании лесных горючих материалов моделировались изготовленными из графита частицами в форме параллелепипеда с характерными размерами по трем координатным направлениям (14 мм, 8 мм, 8 мм). Вес такой частицы графита составлял 1.3 г. Эксперименты выполнялись в диапазоне изменения начальных температур T₀ от 1113 К до 1273 К. Численный анализ показывает, что при низкой высоте отделения частица по максимуму сохраняет свое теплосодержание, остывая только в приповерхностных слоях. Первоначально исследован механизм возникновения возгорания в результате действия горящей графитовой частицы. Установлен физический механизм воспламенения слоя лесного горючего материала при выпадении нагретой до высоких температур углеродистой частицы в пламенном и беспламенном режиме. Проведена серия опытов и получена зависимость времени задержки зажигания от начальной температуры частицы. Анализ показал, что зависимость времени задержки зажигания от начальной температуры частицы можно в первом приближении аппроксимировать прямой. Полученные результаты могут быть использованы для разработки и верификации математических моделей зажигания лесных горючих материалов нагретой до высоких температур частицей.

Ключевые слова: лесной горючий материал, механизм, физическое моделирование, время задержки зажигания, частица, ель

Лесные пожары возникают в результате природных и антропогенных причин (Hu, Zhou, 2014). Основная природная причина – это воздействие наземного грозового разряда, в результате которого происходит фрагментация древесины (Baranovskiy et al., 2017). В итоге образуются нагретые до высоких температур частицы древесины. Такие частицы могут выпадать на слой лесного горючего материала и приводить к его воспламенению (Suzuki, Manzello, 2019). В результате возникает низовой лесной пожар (Grishin, 1997). Другой сценарий соответствует антропогенному воздействию, когда на лесопокрытой территории остаются непотушенные костры (Янко, 2005). В результате растрескивания древесины в костре ее частицы малого размера могут перемещаться на слой лесного горючего материала вблизи костра и приводить к возникновению возгорания. В итоге возможно возникновение низового лесного пожара. Также следует отметить, что образование таких частиц может происходить непосредственно при активных лесных пожарах (Manzello et al., 2006). В последствии такие частицы в результате вертикального и горизонтального переноса могут покидать зону лесного пожара и переносится на расстояние до нескольких сот метров (Теребнев и др., 2007). Затем такие частицы оседают на слой лесного горючего материала и могут приводить к возникновению нового возгорания. Именно так и происходит возникновение пятнистых лесных пожаров (Гришин, 1981).

Для разработки систем прогнозирования лесной пожарной опасности нового поколения необходимо учитывать физико-химические процессы, протекающие при воспламенении слоя лесного горючего материала. Для выявления физического механизма и последующей верификации таких моделей необходимо проведение экспериментов по физическому моделированию процессов зажигания типичных лесных горючих материалов нагретой до высоких температур частицей углерода, которая является широко распространенным источником повышенной температуры.

Цель работы: физическое моделирование зажигания типичного лесного горючего материала (хвоя ели) нагретой до высоких температур частицей углерода и выявление предельных условий возгорания типичного лесного горючего материала.

ОБЛАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экологическая система лесов Российской Федерации занимает 1.2 млрд га территории и содержит около 25% лесных ресурсов всей планеты. Российские леса не только экономический, но и важнейший экологический ресурс, так как РФ обеспечивает ежегодное депонирование углерода в объеме 29 млрд т. Глобальные процессы регулирования состояния окружающей среды, биоразнообразия, климата, речных стоков подвержены значительному влиянию лесов РФ (Кузнецов и др., 2005).

Томская область, в особенности ее северная часть, является типичной территорией бореальной лесной зоны. На ее примере возможно достаточно общее описание условий возникновения пожаров. Область располагает большими лесными ресурсами. Земли лесного фонда занимают 90.5 % всей ее территории. Древесными породами покрыта площадь в 17 млн га, в том числе 9.9 млн га – хвойными видами (Паневин, 2006). Основными типами рельефа в пределах Томской области являются водораздельные равнины и речные долины наряду с ложбинами древнего стока (Евсеева, Земцов, 1990). Водораздельные равнины представлены положительными и отрицательными морфоструктурами.

Леса области располагаются в бассейне р. Обь на исключительно равнинной с избыточным увлажнением территории и имеют большое природоохранное значение (Паневин, 2006). Относительно суровые климатические условия определяют достаточно ограниченный породный состав лесов. Наиболее распространенные виды древостоя – сосна обыкновенная, кедр сибирский, ель сибирская, пихта сибирская, береза повислая и пушистая, осина и лиственница сибирская (Паневин, 2006; Горина, 2008).

Пожарная опасность лесов Томской области определяется наличием значительной доли хвойных лесов, развитым горимым напочвенным покровом и жарким сухим летом. Климат Томской области резко-континентальный бореального типа (Горина, 2008). На территориях с континентальным климатом создаются особо благоприятные для возникновения лесных пожаров условия (Курбатский, 1964). В лесах области в зависимости от условий погоды выражены все три пика сезонной горимости: весенняя волна пожаров, летние устойчивые пожары и осенние пожары (Паневин, 2006).

Особенностью лесов Томской области является наличие горючего материала во всех насаждениях. В области развиваются преимущественно низовые пожары (98.5%), на долю верховых пожаров приходится 1.1% происшествий и 12.5% выгоревшей площади, еще реже возникают подземные пожары (Паневин, 2006). Доля пожаров по антропогенным причинам по годам достаточно стабильна, а пожары от грозового разряда носят циклический характер. Периоды с массовыми грозами сменяются более спокойными. Горимость лесов области значительно изменяется и по месяцам пожароопасного сезона. Наиболее «горимые» месяцы – июнь и июль. Продолжительность пожароопасного сезона по условиям погоды составляет от 137 до 161 дня (Паневин, 2006). Статистика лесных пожаров по Томской области согласно данным Рослесхоза свидетельствует о том, что примерно 200 лесных пожаров обусловлено воздействием антропогенного фактора и около 75 лесных пожаров возникает в результате воздействия грозовой активности (по данным на 2016 год). Часть пожаров возникает в результате перехода сельскохозяйственных палов на лесопокрытые территории.

Ежегодно натурные наблюдения и сбор образцов лесного горючего материала (далее ЛГМ) для экспериментальных исследований осуществляется в Тимирязевском лесничестве Томской области. Указанное лесничество Томского управления лесами расположено в междуречье двух больших рек (Оби и Томи) на территории трех административных районов Томской области – Томского, Шегарского и Кожевниковского. Протяженность территории лесхоза с Севера на Юг – 64 км, с Запада на Восток – 50 км. Леса лесхоза в основном представлены единым лесным массивом, кроме обособленных припоселковых кедровников населенных пунктов Зоркальцево, Нижне-Сеченово и Губино (Маценко и др., 1999).

По лесорастительному районированию Западной Сибири территория Тимирязевского лесничества Томской области относится к зоне Южной тайги (Обско-Томского кедрово-соснового лесорастительного округа). По принятому Томским отделением Сибгипрозема агроклиматическому районированию Томской области территория лесничества отнесена к умеренно-увлажненному району. Продолжительность вегетационного периода составляет 120 дней. Преобладающей породой является сосна – 39.6 %. Осина составляет 26.2%, береза – 21.2%, кедр, лиственница, ель и пихта – 13% (Маценко и др., 1999). Несколько лет в состав Тимирязевского лесничества входит бывший Калтайский лесхоз как Калтайское участковое лесничество.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для физического моделирования зажигания лесного горючего материала использовалась экспериментальная установка и методика, подробно описанные ранее (Захаревич и др., 2008; Кузнецов и др., 2008). Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Вид экспериментальной установки: 1-нагревательный прибор, 2  штатив, 3-хромель-алюмелевая термопара, 4-керамический стержень, 5  устройство контроля температуры УКТ38-Щ4-ТП, 6-металлическая частица, 7-рабочая поверхность экспериментальной установки, 8-огнестойкая площадка, 9-приемник излучения и регистратор пламени, 10-излучатель, 11  вертикальный стеклянный цилиндрический сосуд, 12-аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 13- персональный компьютер (Захаревич и др., 2008; Кузнецов и др., 2008)

Источники нагрева при возгорании ЛГМ моделировались изготовленными из графита частицами в форме параллелепипеда с характерными размерами по трем координатным направлениям (14 мм, 8 мм, 8 мм). Вес такой частицы графита составлял 1.3 г. Эксперименты выполнялись в диапазоне изменения начальных температур T₀ от 1113 К до 1273 К. Этот диапазон был выбран для того, чтобы выделить, во-первых, нижние пределы зажигания исследовавшегося ЛГМ по температуре. Верхний предел по температуре выбирался исходя из условий возгорания частицы графита на воздухе (горящая частица всегда при выпадении на слой ЛГМ вызывала его воспламенение). Численный анализ показывает, что при низкой высоте отделения частица по максимуму сохраняет свое теплосодержание, остывая только в приповерхностных слоях. Центральная массивная часть частицы за период осаждения не остывает независимо от высоты отделения. В результате выпадения такой частицы на слой напочвенного лесного горючего материала в месте контакта будет происходить сток тепла в приповерхностные слои лесного горючего материала. В последующие моменты времени может происходить термическое разложение и газофазное воспламенение слоя лесного горючего материала. Как результат, возможно возникновение низового лесного пожара (Grishin et al., 1998; Podur et al., 2003).

Эксперименты проводились по классическому плану с рандомизацией в связи с тем, что до настоящего времени не определена математическая модель, описывающая связь времени задержки зажигания ЛГМ от начальной температуры локального источника нагрева. При постоянном значении T₀ проводились 5–7 экспериментов, рассчитывалось среднеквадратичное отклонение и доверительные интервалы определения t_ign с доверительной вероятностью P=0.95 (Вентцель, 1999). Предполагалось нормальное распределение измеряемой величины (время задержки зажигания). Эксперименты выполнялись с группой идентичных по размерам и условиям изготовления графитовых частиц. Перед опытами проводилась термическая обработка источников нагрева в индукционной печи для «выжигания» летучих соединений. Каждая частица использовалась только в одном эксперименте, потому что ее состояние (форма, размеры, структура приповерхностных слоев) после опыта менялось. Эти изменения в целом были незначительные, но для уменьшения погрешностей проводимых исследований частицы повторно не использовались.

Следует отметить, что процесс зажигания углеродистой частицей отличается от аналогичного процесса со стальной частицей в качестве источника возгорания. Для одиночных углеродистых частиц при высоких температурах характерен процесс газификации, который происходит при интенсивном проникновении газовых реагентов через пористую структуру частицы (Виленский, Хзмалян, 1978; Головина, 1983; Morell et al., 1990). То есть оказываются важными процессы диффузии. Показано что для крупных частиц значительное влияние на процесс газификации оказывают именно диффузионные явления (Самуйлов и др., 2004) и преобразования компонентов внутри частицы, что приводит к изменению самой пористой структуры (Jones et al., 1999).

Вид глобальной реакции газификации следующий: C+CO₂→2CO (Самуйлов и др., 2004). Согласно (Laurendau, 1978), этот процесс включает цепочку реакций на поверхности пор:

C_f+CO₂C(O)_L+CO,

C(O)_L→C_f+CO,

C(O)_LC(O)_S,

C(O)_S→C_f+CO,

где C_f, C(O)_L, C(O)_S – соответственно свободные активные углеродные центры, атом кислорода, соединенный с атомом углерода подвижной ионной связью, и атом кислорода, образующий неподвижную карбонильную связь с атомом углерода.

К настоящему времени сложились и новые подходы к изучению механизма и закономерностей гетерогенных реакций горения и газификации углерода (Головина, 2002). Если в рамках диффузионно-кинетической теории гетерогенного горения и газификации углерода о закономерностях процесса судили по поведению только газовой фазы, то в настоящее время наряду с газовой учитывают и изменения твердой фазы. Для этого введено понятие активных центров поверхности (ASA) или, шире, реакционно-активных центров (RSA). Реакционно-активная поверхность определяется концентрацией активных углеродных атомов, на которых образуется углеродно-кислородный комплекс, дающий при разложении газообразный продукт (Головина, 2002; Lizzo et al., 1990).

Предварительное помещение их в индукционную печь показало, что в диапазоне температур 1113 – 1273 К графитовая частица горит в пламенном режиме. Выпадение такой частицы на слой ЛГМ также однозначно приводит к возникновению возгорания. Вероятно, первоначальный нагрев графитовой частицы сопровождается выходом каких-либо летучих соединений, которые сгорают в газовой фазе. Последующий нагрев частицы не сопровождается появлением пламени вокруг частицы. Серия предварительных опытов показала, что для углеродистой частицы характерно ее выгорание с течением времени. Это может быть объяснено рассмотренными выше процессами газификации углеродистой частицы, а также гетерогенной реакцией окисления самого углерода.

Объектом исследования были модельные слои типичного ЛГМ (еловая хвоя с веточками), которые формировались в огнеупорной кювете посредством хаотической укладки веточек с хвоинками равномерным слоем.

Характеристики ЛГМ:

а) зеленая хвоя с небольшим серо-бурым оттенком;

б) хвоя и веточки текущего сбора практически не разложившиеся;

в) предварительно высушенный материал;

г) основную фракцию составляли хвоинки с размером (1.5–2) см в продольном и (0.7–1.3) мм в поперечном направлении;