У нас вы можете скачать книгу Совершенствование размещения сезонных лесовозных дорог Александр Андрейчук в fb2, txt, PDF, EPUB, doc, rtf, jar, djvu, lrf!

Полученную статистическую модель характеризуют следующие показатели: Наибольшее влияние на зону тяготения к магистрали К оказывают такие факторы как стоимость 1 км магистрали х3 , стоимость машино-смены лесовозного автомобиля х5 , запас на 1 га х, и полезная нагрузка на рейс лесовозного автомобиля х2. Регрессионная модель зоны тяготения к ветке в км оптимальной по критерию минимума суммарных удельных затрат будет:.

Наибольшее влияние на зону тяготения К2 оказывают стоимость машино-смены лесовозного автомобиля х5 и запас на 1 га общей площади х, , стоимость 1 км ветки х4 и полезная нагрузка на рейс лесовозного автомобиля х2. Из анализа влияния отдельных факторов и их взаимодействий можно сделать вывод, что зона тяготения к магистрали и ветке увеличивается при увеличении стоимости строительства лесовозной дороги и полезной нагрузки на рейс лесовозного автомобиля, и уменьшается при увеличении стоимости машино-смены лесовозного автомобиля и запаса на 1 га общей площади.

В четвертой главе приводится общая методология решения задачи транспортного освоения лесов на основе системного подхода с использованием геоинформационных технологий. Применительно к решению при-. При разработке генеральных схем транспортного освоения выделяют следующие этапы: Одним из основных вопросов является рациональное размещение автомобильных дорог - лесных магистралей и веток. При этом необходимо максимально использовать существующие дороги с возможностью их удлинения или реконструкции для перевода в более высокую категорию; обеспечивать кратчайшее расстояние вывозки при наименьшей протяженности новых путей; выбирать наилучшее местоположение оси трассы на местности в зависимости от лесотаксационных, рельефных, инженерно-геологических, гидрологических, экологических и других условий в транспортно не освоенных лесных массивах; комплексно сочетать дороги круглогодового и сезонного действия на основе сезонного зонирования лесов.

Транспортное освоение лесного фонда должно быть увязано с дорогами общего пользования, недостаток которых вынужденно компенсируется повышенной потребностью в лесных магистралях. Для размещения магистралей и веток в транспортно не освоенных лесных массивах предлагается следующий алгоритм рис.

Создание н корректировка грузосборочиых зон вокруг существующих дорог общего пользовании и лесных магистралей. Выбор пункта примыханих магистрали по генеральному направлению вывозки древесины Проложение трассы магистрали ло критерию запасов насаждений. Корректировка оси трассы магистрали с учетом гидрологии, рельефа, сезонного зонирования, естественных и искусственных прегитствин Создание грузосборочиых зон вокруг запроектированных магистральных дорог. В соответствии с сезонным зонированием обоснование типа веток - кругло годового иди зимнего действия.

Выбор пункта примыкания проектируемой ветки ло генеральному направлению вывозки древесины Пиоложенис тоассы ветки по гоктеоию запасов насаждений. Определение потребности в строительстве новых, реконструкции существующие лесных магистралей и веток. Здесь выделяют основные проектные операции: Автоматизированное создание и ручная корректировка границ грузо-сборочных зон вокруг существующих магистральных дорог рис. Это позволяет выявить не освоенные магистралями лесные площади. Для оценки степени обеспеченности магистральными дорогами кроме фактической густоты на единицу площади необходимо определить площадь лесов, неохваченных магистральными дорогами, а также коэффициент покрытия и коэффициент неравномерности размещения магистралей.

В случае не полного освоения лесов магистралями необходимо размещение новых магистралей, удлинение или реконструкция существующих путей для того, чтобы охватить всю лесную территорию.

Размещение и корректировка трасс лесных магистралей. Создание и корректировка границ грузосборочных зон веток рис. При не полном освоении лесов ветками необходимо размещение новых веток, удлинение или реконструкция существующих дорог для того, чтобы охватить ветками всю лесную территорию. Проверка обеспеченности требуемой ритмичности вывозки по сезонам года. При не удовлетворительном соотношении потребуется реконструкция существующих дорог сезонного действия с переводом их в дороги круглогодового действия.

Дополнительная протяженность лесных автомобильных дорог с учетом уже существующих дорог, определяется согласно разработанному ГИС-проекту транспортного освоения лесного фонда. Для календарного планирования магистральных дорог и веток предлагаются следующие сценарии развития: Для ее создания необходимо будет строить в год 6,2 км магистральных дорог, 28,5 км веток и 52,9 км усов на 1 млн.

Стоимость ] км магистрали, руб. Зона тяготения, густота и потребность веток в зависимости от стоимости машино-смены автомобиля и общего запаса на 1 га общей площади. Стоимость машино-смены автомобиля, руб. На сегодняшний день уровень развития лесной транспортной инфраструктуры крайне низкий. Одними из основных сдерживающих факторов являются организационно-правовые и экономические аспекты, а также устаревшая нормативная база создания лесных дорог.

Разработанная математическая модель структуры сети лесных дорог учитывает целостность, единство, связность и иерархию различных путей транспорта с учетом комплекса лесосечных, лесотранспортных и ле-сохозяйственных мероприятий. С помощью математической модели структуры сети можно определить оптимальные грузосборочные зоны к дороге общего пользования, лесной магистрали, ветке, усу и магистральному волоку, суммарную требуемую густоту и для каждой технической категории отдельно, а также общую протяженность и потребность в строительстве на объем заготовки древесины для конкретных природно-производственных условий.

Эти параметры и показатели необходимы для оценки транспортной доступности. На основе теоретических и экспериментальных исследований параметров структуры сети лесных дорог можно заключить, что требуемая густота лесных магистралей и веток зависит, прежде всего, от капитальности дорожных конструкций, лесовозного автомобильного транспорта и концентрации запасов древесины.

Строительство более капитальных дорог, использование лесовозных автомобилей большой грузоподъемности снижают требуемую густоту магистралей и веток на единицу площади, а увеличение эксплуатационных затрат на лесовозный транспорт, а также высокая концентрация запасов насаждений приводит к увеличению густоты магистралей и веток. Для повышения эффективности транспортного освоения предложено предварительное разделение лесного фонда на зоны сезонной эксплуатации на базе геоинформационной системы, что позволит повысить обоснованность выбора типа проектируемых дорог зимние или круглогодовые для обеспечения ритмичности вывозки древесины по сезонам года.

Изучение, анализ и оценка природно-производственных и ситуационных условий формирования сети лесных дорог возможно только на основе географического подхода с использованием информационных технологий. ГИС объединяют интеллект проектировщика и вычислительные возможности информационной системы, помогая оценить транспортную доступность и степень транспортной освоенности, проанализировать различные варианты прохождения проектируемых трасс лесных автомобильных дорог.

Разработанная методика размещения лесных магистралей и веток обеспечивает взаимное и равномерное их размещение. Данная методика может быть рекомендована для создания лесной транспортной инфраструктуры при разработке документов лесного планирования, проектов транспортного освоения лесов, обоснования инвестиций в лесное дорожное строительство. Внедрение указанных рекомендаций при разработке лесного плана Иркутской области позволило повысить обоснованность требуемой густоты сети лесных автомобильных дорог и проектных решений по транспортному освоению лесного фонда, по планируемым объемам лесного дорожного строительства.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: В изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки. Тюрин II Сухопутный транспорт леса: М, Большаков и др.

Подписано в печать с оригинал-макета Глава 1 Анализ состояния научных разработок но созданию" сети лесных дорог и задачи исследования. Транспорт - важнейшая составная часть производственной инфраструктуры Российской Федерации. Устойчивое и эффективное функционирование транспорта является необходимым условием высоких темпов экономического роста, обеспечения целостности, национальной безопасности и обороноспособности страны, повышения качества жизни1 населения, рациональной интеграции страны в мировую экономику.

Роль транспорта в современном обществе и производстве переоценить невозможно. Транспорт во всех добывающих отраслях народного хозяйства имеет важное значение, но в лесопользовании оно особенно велико, что обусловлено специфическими особенностями леса и характером лесопользования. Лесопользование имеет ярко выраженный собирательный характер, при которых пути транспорта имеют решающее значение, ибо без них невозможны организация и регулирование производства.

Кроме этого лесные дороги создаются для охраны, защиты и воспроизводства лесных ресурсов. Несмотря на общую адаптацию экономики к рыночным условиям, состояние лесной отрасли и уровень ее развития в настоящее время нельзя считать удовлетворительными. Отсутствие развитой дорожной сети является одной из главных проблем неэффективного развития лесопромышленного комплекса. Поэтому на сегодняшний день создание лесной транспортной инфраструктуры одно из приоритетных направлений деятельности Федерального агентства лесного хозяйства.

К настоящему времени накопилось множество организационно-технических проблем, одной из которых является отсутствие генеральных схем развития сети лесных дорог. Существующие рекомендации, методики, нормативные документы по созданию лесных дорог давно устарели, поскольку изменилось законодательство, технологии и машины, цены. При перспективном планировании лесных дорог необходим учет всего комплекса лесозаготовительных, лесохозяйственных, экологических и социальноэкономических требований.

Здесь необходим комплексный подход и широкое использование современных информационных технологий. Территориальное размещение и климатические особенности лесных площадей нашей страны определяют сезонность лесоэксплуатации. Обоснование транспортного освоения с учетом сезонности лесосечно-транспортных работ является актуальным для эффективного планирования и организации лесозаготовительных работ, а также обоснования типа проектируемых дорог зимние или круглогодовые при их размещении.

Полное представление о состоянии лесов и возможности эффективного транспортного освоения можно получить только на основе географического подхода с применением картографического материала.

Традиционные способы проектирования генеральных схем транспортного освоения основаны на многоэтапной работе с различными картами, схемами, планшетами, выполненными в разных системах координат, масштабах, часто устаревших, а также на использовании многочисленных табличных данных лесоустроительной информации. При этом результаты проектирования непосредственно зависят от компетентности лица принимающего решения, от точности данных и от качества картографического материала.

Использование современных географических информационных технологий позволяет значительно повысить качество разработки генеральных схем транспортного освоения лесов. Во избежание хаотичности, неравномерного размещения, необоснованного удорожания строительства, снижения транспортно-эксплуатационных показателей лесных дорог актуальным является разработка и использование современных научных методов размещения путей транспорта в лесу, обеспечивающих построение ритмичного транспортного процесса, снижение затрат на транспортировку, обеспечение экологической безопасности и социально-экономического развития лесных регионов.

Целью работы является повышение эффективности работы лесотранспорта путем оптимизации структуры сети лесных автомобильных дорог и рационального их размещения на основе геоинформационных систем. Решение поставленных задач получено на основе методологии системного моделирования, системного анализа, методов математического моделирования, математической статистики, планирования экспериментов, исследования операций, принятия решений, географического анализа.

Использовались геоинформационная система Mapinfo, пакет программ Microsoft Office, статистический пакет прикладных программ Statgraphics. Разработанная математическая модель и аналитические зависимости позволяют определить такие основные параметры рациональной структуры сети лесных автомобильных дорог как зону тяготения лесных грузов грузосборочную зону , густоту и потребность дорог на единицу площади, на объем заготовки древесины по каждой категории лесных дорог, которые необходимы при разработке генеральных схем транспортного освоения лесного фонда.

Эти показатели являются основой для расчета и установления технико-экономических показателей предприятий в области планирования, очередности строительства, реконструкции и модернизации лесной транспортной инфраструктуры.

Могут использоваться для обоснования инвестиций в лесопромышленный комплекс, а также разработки документов перспективного лесного планирования. Изучение, анализ и оценка совокупности природно-производственных и ситуационных условий лесного дорожного строительства возможно только на основе географического подхода с использованием информационных технологий.

Предложенная последовательность разработки генеральных схем транспортного освоения, основанная на ГИС, позволяет комплексно исследовать существующую систему лесных дорог и наметить перспективу дальнейшего транспортного развития лесной территории. В основе разработанной методики лежит рациональная структура сети лесных дорог, ее основные параметры - оптимальные зоны тяготения к магистрали и ветке, а также географический анализ транспортного освоения лесов. Разработанная математическая модель структуры сети лесных дорог учитывает целостность, единство, связность и иерархию различных путей транспорта с учетом комплекса лесосечных, лесотранспортных и лесохозяйственных мероприятий.

Эти параметры и показатели необходимы для оценки транспортной доступности при лесном планировании, при разработке генеральных схем транспортного освоения лесного фонда, очередности строительства и реконструкции лесных автомобильных дорог. Теоретическое обоснование и практическое применение при выборе типа проектируемых дорог зимние или круглогодовые - для обеспечения ритмичности вывозки-древесины подтверждают необходимость предварительного разделения лесного фонда на зоны сезонной эксплуатации на базе геоинформационной системы.

Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. Методы автоматизированного проектирования лесотранспорта. Методы поиска наивыдоднейшего варианта сети лесовозных дорог. Экологические рекомендации по лесоуправлению и лесопользованию под ред. Геоинформатика в лесном хозяйстве: Изд-во НИИ леса Финдляндии, Изд-во университета Йоэнсуу, Моделирование и оптимизация эффективного развития лесозаготовок, в современных экономических условиях. Исследование параметров структуры лесной транспортной.

Математическая модель рациональной структуры лесной транспортной сети. Классификация лесов по транспортно-промышленной доступности. Леса России в XXI веке. Материалы первой международной научно-практической конференции. Рекомендации по защите лесных почв от повреждения при проведении лесозаготовительных работ в Республике Коми. Основы размещения лесовозных дорог в сырьевых базах лесозаготовительных предприятий. Проектирование и организация лесозаготовительных предприятий.

Оптимизация транспортных систем лесных предприятий в новых условиях лесопользования. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии: Учебное пособие для студентов вузов под редакцией Тикунова B. Решение задач оптимизации в среде MS Excel. Лесная промышленность и лесное хозяйство: Лесной кодекс Российской Федерации от 4 декабря г. N ФЗ с изменениями от 13 мая, 22, 23 июля, 25 декабря г. Географические информационные системы в отраслях лесного комплекса.

Учебное пособие для студентов лесных вузов. Новые методы составления планов эксплуатации лесных массивов. Менеджмент лесного хозяйства Германии.

Государство и лесные дороги: Постановление Правительства РФ от 24 декабря г. Заготовка и транспорт леса. Разработана математическая модель рационального сезонного районирования лесопромышленного производства, при помощи которой возможно осуществление выбора сезона транспортного освоения лесного участка, характеризующегося многими количественными и качественными показателями с учетом неполноты и нечеткости исходных данных.

Разработано программно-инструментальное средство, позволяющее осуществлять поддержку процедур принятия обоснованных решений в сфере оценки лесных участков для выбора сезона лесопромышленного производства. Разработана методика сезонного районирования лесопромышленного производства, основанная на применении методов теории нечетких множеств и ГИС технологий.

Достоверность научных исследований обосновывается применением современных методов моделирования технологических процессов, достаточной апробацией результатов работы, проведением опытно-экспериментальной работы, подтверждающей адекватность полученных моделей за счет удовлетворительной сходимости экспериментальных и теоритических данных. Работа выполнялась в составе Перечня Приоритетных направлений развития науки, технологий и техники РФ, утвержденного Президентом РФ По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, Заключения, перечня цитируемых источников и приложений. Диссертация изложена на страницах текста, включает библиографический список из наименований, 41 рисунок и 21 таблицу.

Во введении определена актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследований, основные положения, выносимые на защиту, приведена краткая характеристика работы в целом. В первой главе представлена постановка задачи исследования и критический обзор работ по теме диссертации. Во второй главе выполнен анализ климатических и природно-производственных факторов, влияющих на сезонность лесопромышленного производства.

Рассмотрены существующие методы сезонного прогнозирования несущей способности лесных почвогрунтов. В качестве исходных данных по каждому лесному участку для сезонного районирования лесопромышленного производства выбраны следующие группы факторов:. В третьей главе представлена математическая модель рационального сезонного районирования лесопромьцпленного производства, базирующаяся на методах теории нечетких множеств. Использован алгоритм нечеткого логического вывода, модифицированный в иерархическую систему нечеткого вывода рационального сезонного районирования лесопромышленного производства.

На основании системного анализа сезонности лесопромышленного производства установлено, что для моделирования иерархических структур ;. Иерархическую связь между входными переменными, промежуточными переменными и выходной переменной интегральным показателем - индексом сезонности представим в виде иерархического дерева Рисунок 1 , которому соответствует система соотношений:. X - промежуточная переменная, характеризующая транспортные условия лесопромышленного производства;.

У — промежуточная переменная, характеризующая природно-производственные условия лесопромышленного производства; 2 - промежуточная переменная, характеризующая экологические условия на лесном участке;.

Рисунок 1 Дерево нечеткого вывода для рационального сезонного районирования лесопромышленного производства. Будем считать, что все переменные, стоящие в вершинах дерева нечеткого вывода иерархической системы рационального сезонного.

Пользуясь понятиями универсального множества и функции принадлежности, каждый из термов дерева нечеткого иерархического вывода для сезонного районирования лесопромышленного производства представим в виде нечеткого множества:. Информацию о соотношениях 1 - 4 представим в виде баз нечетких правил вида: Например, нечеткая база правил, описывающая связи переменной Я с входными переменными X, У, 2 будет иметь следующий вид:.

Данные правила обобщим путем модифицирования в нечеткие логические уравнения, содержащие логические высказывания о взаимосвязи входных и выходных переменных разработанной иерархической системы нечеткого вывода рационального сезонного районирования лесопромышленного производства:. Таким образом, получена система соотношений 13 - 16 , которая соответствует иерархической системе нечеткого вывода рационального сезонного районирования лесопромышленного производства Рисунок 1 и позволяет вычислить степени принадлежности вектора значений входных переменных нечетким термам-оценкам выходной управляющей переменной - индекс сезонности.

При моделировании нелинейных объектов с непрерывным выходом нечеткое число индекса сезонности для лесного участка. В четвертой главе выполнено программирование алгоритмов сезонного районирования лесопромышленного производства. При задании свойств лингвистических переменных для моделирования системы рационального сезонного районирования лесопромышленного производства использован стандартный метод фаззификации приведения к нечеткости , предполагающий использование функций принадлежности стандартного типа - треугольных, трапециевидных, кусочно-линейчатых кривых.

Основные характеристики переменных многоуровневой системы нечеткого вывода рационального сезонного районирования. Соединительные линии символизируют поток данных. Результат анализа показал непротиворечивость модели, поскольку графики поверхностей нечеткого вывода соответствующих лингвистических переменных хорошо согласуются между собой.

Отсутствие разрывов на поверхностях нечеткого вывода свидетельствует об устойчивом характере модели. На Рисунке 4 представлен график анализа поверхности нечеткого вывода в трехмерном пространстве с отображением зависимости выходной. В пятой главе представлена методика рационального сезонного районирования лесопромышленного производства, основанная на применении методов теории нечетких множеств и ГИС технологий далее Методика. В качестве способа построения Методики выбран блочный принцип, при котором отдельные последовательности действий обобщаются в логические блоки, а связь между цепочками блоков производится при помощи стандартных инструментов экспорта-импорта данных.

В качестве связующего элемента между логическими блоками выступает внешняя СУБД. Далее приводится основные положения разработанной Методики. Выполнение геопространственного и статистического анализа лесных участков с определением исходных данных для моделирования сезонности лесопромышленного производства.

Построение системы нечеткого вывода для сезонного районирования лесопромышленного производства;. В Районирование лесных участков на сезонные зоны лесопромышленного производства включает в себя следующие этапы:. Г Проектирование лесной дорожной инфраструктуры с использованием карт сезонного районирования лесопромышленного производства. На Рисунке 5 представлен фрагмент тематической карты повыдельного уровня с районированием лесных земель на 2 сезона летний желтый цвет и зимний синий цвет.

Фрагмент тематической карты повыдельного уровня с районированием лесных земель на 2 сезона. На Рисунке 6 представлен фрагмент тематической карты поквартального уровня с районированием лесных земель на 2 сезона. Фрагмент тематической карты поквартального уровня с районированием лесных земель на 2 сезона. На Рисунке 7 представлен фрагмент тематической карты поквартального уровня с районированием лесных земель на 2 сезона с запроектированными в ГИС зимними лесовозными дорогами.

Фрагмент тематической карты поквартального уровня с районированием лесных земель на 2 сезона с запроектированными в ГИС зимними лесовозными дорогами. Установлено процентное распределение площадей лесных участков планируемых в рубку на г.

Коряжма составило - для двух сезонов: В лесопромышленном секторе Российской Федерации имеется острая необходимость повышения эффективности транспортного освоения лесных участков и совершенствования методов проектирования лесной дорожной инфраструктуры с учетом производственных факторов и сезонно-климатических особенностей региона.

Данную задачу целесообразно решать путем рационального сезонного районирования лесопромышленного производства, основываясь на математических моделях позволяющих учитывать неточность и нечеткость исходных данных.

В качестве математического обеспечения целесообразно применять теорию нечетких множеств, которая на сегодняшний день является наиболее перспективным и быстро развивающимся методом моделирования технологических процессов. Разработана математическая модель рационального сезонного районирования лесопромышленного производства 16 , позволяющая учитывать транспортные, природно-производственные и экологические условия при освоении лесного участка в различные сезоны года.

При приведении к четкости выходной управляющей переменной - индекс сезонности целесообразно использовать метод центра тяжести в соответствии с формулой Экспериментальные исследования, проведенные над. На базе методов теории нечетких множеств и ГИС технологий разработана методика сезонного районирования лесопромышленного производства.

Коряжма позволяет рекомендовать ее применение профильным проектным организациям и крупным лесозаготовительным предприятиями, имеющим в своей структуре подразделения по проектированию лесной дорожной инфраструктуры. Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: В изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки:.

Районирование лесных участков на сезонные зоны лесопромышленного производства на основе теории нечетких множеств. Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием. Сборник статей студентов, аспирантов и молодых ученых. Материалы девятой Международной научно-технической интернет-конференции. Кирова -Санкт-Петербург, , С. Код на языке структурированных запросов в системах управления реляционными базами данных SQL для определения числовых значений переменных участвующих в моделировании.

Лесная промышленность является одной из наиболее интересных для изучения ввиду своей сложности, многосторонности, распространенности по всему миру и необходимости ее продуктов для экономики любых стран. Продукция лесного комплекса, объем ее производства, конъюнктура данного рынка, цены и прочие показатели непосредственно связаны с расположением лесных массивов на конкретный момент времени, экологической обстановкой и политикой государства. Древесина сохраняет свое место в современном мире как важнейший вид природного сырья, используемого цивилизацией.

Несмотря на активную конкуренцию новых материалов и технологий, ее доля практически не снижается. Географическое положение является важнейшим условием развития и фактором, влияющим на размещение лесной промышленности. Прежде всего - это географические координаты места, а также физико-географическое положение района относительно океана, материков, форм макрорельефа, речных бассейнов, болот и природных зон.

Расположение лесных массивов определяется также и по отношению к природным объектам, оказывающим влияние на производство, и к созданным человеком элементам искусственной среды - дорогам общего пользования и лесным дорогам. Решающим фактором развития лесного комплекса является наличие сырья и возможность использовать инфраструктуру и транспортную сеть лесопромышленных районов. Спецификой лесозаготовок является географическая разбросанность, сезонность производства и зависимость от почвенно-грунтовых условий.

Возникает важная задача разделения арендуемых лесных массивов на сезонно-климатические зоны заготовки и вывозки, с учётом выше перечисленных факторов. Потребность проектирования сезонных зон лесозаготовительного производства вытекает, прежде всего из экономических соображений в целях снижения себестоимости продукции, с минимизацией эксплуатационных и капитальных затрат на строительство дорог и производство в целом.

Возникает потребность в разработке методики сезонного районирования, которая позволила бы обосновать отнесение лесных площадей к тому или иному сезону лесозаготовок, с учётом особенностей климата региона и эксплуатационных характеристик лесных насаждений.

Существенной рост эффективности оперирования с исходными данными привел к бурному развитию экспертных систем, сравнительных математических методов и распределенных баз данных.

YOU MAY ALSO LIKE