ГИС- технологии при мониторинге торфяных пожаров Свердловской области

И. Д. Бадьин

ФГАОУ ВПО Уральский Федеральный Университет

имени первого президента России Б.Н. Ельцина (г. Екатеринбург)

Т. А. Бадьина

ФГБОУ ВО Уральский государственный горный университет

(г. Екатеринбург)

 

Торфяные пожары в различных областях страны каждый год создают трагические ситуации – человеческие, экономические и экологические. Способствуют этому различные причины: погодные явления, свертывание и забрасывание отработанных торфяных территорий, где проходила добычи торфа, не правильная технология хранения торфа, культура поведения общества и др. Пожар легче предотвратить, чем потушить.

Лесопожарная профилактика – это мероприятия, направленные на предупреждение возникновения пожаров и на создание условий для их быстрого тушения.

В целях совершенствования функционирования Единой государственной системы предупреждения и ликвидации ЧС (РСЧС) по распоряжению Президента РФ В. В. Путина от 23 марта 2000 г. № 86-рп в РФ создана система мониторинга и прогнозирования природно-техногенных чрезвычайных ситуаций (СМП ЧС). Сущность заключается в наблюдении, контроле и предвидении опасных процессов и явлений природы и техносферы.

В стране прогнозом чрезвычайных ситуаций занимается Всероссийский центр мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного и техногенного характера (ВЦМП) МЧС России – Центр «Антистихия» который был образован 1 июля 1999 года и стал правопреемником Всероссийского центра наблюдения и лабораторного контроля МЧС России. Центр активно взаимодействует с научными учреждениями Министерства науки, Росгидрометом и службами спасения.

Система мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования ЧС является функциональной подсистемой МЧС России. Деятельность ее осуществляется на федеральном, межрегиональном и региональном уровне и объединяет органы управления, силы и средства федерального, межрегионального и регионального уровней МЧС России. Головной организацией СМП ЧС является Центр «Антистихия» МЧС России.

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды России (Росгидромет) – федеральный орган исполнительной власти. Находится в ведении Министерства природных ресурсов и экологии РФ. В ее состав входит 24 территориальных управлений по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС). В составе Росгидромета работают 17 научно-исследовательских институтов, два имеют статус Государственного научного центра (Гидрометцентр России и Арктический и антарктический научно-исследовательский институт).

Центром разработан электронный Атлас зон, подверженных воздействию ЧС. Активно используются информационные ресурсы Национального центра управления в кризисных ситуациях МЧС России (НЦУКС). Автоматизированная система расчета времени достижения фронтом пожара населенных пунктов, интегрирована с данными космического мониторинга НЦУКС и обеспечивает заблаговременное определение рисков поражения от природных пожаров, прогноз угроз паводками, сейсмической опасности на территории РФ.

Спутниковые системы. В системе Росгидромета ФГБУ «НИЦ «Планета» – ведущая организация по эксплуатации и развитию национальных космических систем гидрометеорологического, океанографического, гелиогеофизического мониторинга и мониторинга окружающей среды, а также по приему и обработке данных с зарубежных спутников, более 30 стран.

Российская группировка спутников метеорологического и природно-ресурсного назначения включает в себя пять космических аппаратов: геостационарный спутник «Электро-Л» №1 и четыре полярно-орбитальных спутника – «Метеор-М» №1, «Метеор-М» №2, «Канопус-В» и «Ресурс-П» [14].

На сайте в разделе «Оперативная спутниковая информационная продукция ФГБУ «НИЦ «Планета», «Мониторинг лесных пожаров» представляют карты пожарной обстановки по территории РФ и по регионам РФ (Представляет Федеральная служба гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды). Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии по Уральскому ФО, Челябинской области, Курганской области (по данным полярно-орбитальных ИСЗ) (Карта №1, №2) [15]. Важную роль в деле мониторинга и прогнозирования ЧС выполняет Минприроды России, которое осуществляет общее руководство государственной системой экологического мониторинга, наблюдение за состоянием окружающей природной среды [9].

В структуре МЧС России 85 главных управлений в субъектах РФ и 8 региональных центров. В Екатеринбурге с 1 июня в 1992 году активно действует Уральский региональный центр МЧС. Начальником центра мониторинга и прогнозирования ЧС природного и техногенного характера ЦУКС УРЦ МЧС России является П. В. Парамонов, который организует деятельность отдела.

Предотвратить опасности и не допустить катастроф с разрушительными последствиями возможно методами системного анализа активно применяя информационные технологии, в том числе ГИС-технологии.

Геоинформационные технологии, предлагая новые эффективные подходы к анализу и решению территориальных проблем, становятся очень востребованные. ГИС-технологии, новые методы и средства обработки информации, которые обеспечивают высокую наглядность отображения разнородной информации и доступный инструментарий для анализа реальности [2-4].

 

Карта №1

«Пожароопасность в лесных массивах по территории Россиии Московской области»

 

 

Карта №2

«Метеорологический показатель пожарной опасности (ППО) в лесах на территории Московской области»

сайт Гидрометцентра России meteoinfo.ru а.

http://www.meteoinfo.ru/fire-danger

Применяя ГИТ можно наглядно оценить обстановку вокруг места аварии, рассчитать зону паводкового затопления, продвижение фронта пожара. Использование ГИС позволяет оперативно получать информацию по запросу и отображать её на картооснове, оценивать состояние ситуации и прогнозировать развитие [1, 5].

Например, в Центре «Антистихия» функционирует более 30 современных программно-аппаратных комплексов, позволяющих в автоматизированном режиме решать аналитические задачи.

Программный комплекс расчета распространения природных пожаров автоматически, по выявленным средствами космического мониторинга тепловым аномалиям, производит определение населенных пунктов, попадающих в зону потенциального воздействия природных пожаров, рассчитывает время достижения фронтом пожара населенного пункта, выполняет расчет вероятности поражения населенного пункта или объекта экономики природным пожаром и определяет необходимость проведения эвакуационных мероприятий. Данная информация доводится до глав администраций муниципальных образований, которые принимают меры по недопущению перехода огня на населенные пункты и объекты инфраструктуры.

О результативности ГИС-технологий в данных аспектах подтверждают многие специалисты. Н. М. Некрасова, С. В. Сандин и др.

Н. М. Некрасова утверждает, что практика применения программного комплекса на базе геоинформационных технологий «Природные пожары» показала повышение оперативности анализа и разработки моделей развития природных пожаров, что делает перспективным в условиях работы территориальной системы мониторинга и прогнозирования ЧС [10].

С. В. Сандин, считает, что предпринимаемые действия в результате точного местоположения происшествий привели к устойчивым тенденциям уменьшения количества техногенных ЧС. В 2014 году их количество сократилось более чем в 2 раза по сравнению со среднемноголетним значением, рассчитанным за последние 20 лет [11].

Прогнозирование предполагает творческое участие различных экспертов, принимающих решение коллективно, при обсуждении варианта опорного прогноза. Адекватность результатов прогнозирования определяется качеством информационной системы. Основные требования к ней – высокая оперативность, достаточная надежность, защищенность от несанкционированного доступа. Скорость изменения параметров, которые используются при прогнозировании динамики опасного события, достаточно велики, потоки обрабатываемых данных предельно насыщенны (цифровые карты, снимки местности, телеметрия). Вполне понятно, что простых, а тем более идеальных решений столь сложной информационной задачи пока не предложено [13].

Таким образом, спутниковые данные являются дополнением к традиционным методам обнаружения пожаров, а на неохраняемых или труднодоступных территориях единственным методом мониторинга и оценки последствий лесных пожаров.

На основании докладов о результатах деятельности МЧС за 2008-2015 год можно проследить ситуацию о количестве зарегистрированных пожаров и их динамику на территории России и по Уральскому федеральному округу и по Свердловской области (Таблица 1.1-1.4.) [6-8].

Из приведенной статистики, очевидно, что по всем показателям пик приходится на 2010 и 2011 год, а в последующие годы с 2012 по 2015 наблюдается постепенный спад, уменьшение возгораний.

Сотрудники Уральского регионального центра МЧС, центра мониторинга и прогнозирования ЧС природного и техногенного характера ЦУКС УРЦ МЧС России предоставили материалы о лесных пожарах на территории Уральского федерального округа и Свердловской области с 2008 по 2015 год. Данные представлены в таблице № 2.1.-2.3.

 

Таблица № 1.1.

Состояние обстановки с природными пожарами по РФ

с 2008 по 2015 год.

 

Особенности 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Количество пожаров (тыс.) нет данных нет данных 179,5 168,5 162,9 153,5 150,4 125
Горимость лесов, количество случаев (тыс. ед.) 26,3 23,2 34,8 21,1 20,2 10 16,9 12,3
Площадь, пройденная лесными пожарами 2534,8 2592,6 2472,8 1673,8 2372,3 1400,1 3682,7 2569,8
Прямой материальный ущерб (млн. руб) 12 228,6 11 193,9 14097,9 16882,3 13970,3 13202,8 нет данных 8505,8

 

Таблица № 1.2

Состояние обстановки с лесными и торфяными пожарами

на территории УФО с 2008 по 2015 год.

 

Особенности 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Всего пожаров (тыс.) 8347 5978 9709 168 12019 2731 1944 1420
В т.ч. крупных 9 45 лесных 71

торфяных39

5 21
Площадь, (га)

пройденная пожарами всего

127 560 855 73048,17 360379,48 213634,755 15061,71 13278,287
Площадь, пройденная пожарами

лесными

108856,970 49118,53 328190,6 11433,74 10563,887
Площадь, пройденная пожарами

торфяными

34,40 36,40 364,5 21,1 0
Площадь, крупными пожарами 6 358,2 20 780,94 68791,2 1257,4 3109,460

Таблица №1.3.

Состояние обстановки с лесными и торфяными пожарами

по Свердловской области с 2008 по 2015 год.

 

Особенности 2008 2009 2010 2014 2015
Всего пожаров (тыс.) 2063 1148 2242 557 274
В т.ч. крупных 0 15 лесных 68

торфяных 35

Площадь, (га)

пройденная пожарами всего

43 857,385 14 018,19 262 061,97 3933,870 1994,89
Площадь, пройденная пожарами

лесными

39 730,780 8 954,54 254 488,31
Площадь, пройденная пожарами

торфяными

34,40 2,40 344,59
Площадь, крупными пожарами 0 4048,00 67415,24

 

В период жаркого и сухого лета 2009-2010 года обстановка с лесными и торфяными пожарами на территории УФО была очень напряженной, даже чрезвычайно опасной. В этот период насчитывали крупных 71 лесных и торфяных 39 пожаров. Торфяные пожары в 2008 году распространились на 34,40 га, чуть увеличилась в 2009 – 36,40 га, а в 2010году пожары охватили площадь в 364,5га. Спад наблюдался в последние 2014-2015 годы. Несмотря на то, что в 2015 году данные показывают на отсутствие торфяных пожаров, это еще не значит, что торфяные пожары прекратились. Как утверждают сами сотрудники регионального центра, они не регистрируются, так как не предоставляют большой опасности для жизни людей.

Аналогичная ситуация складывается по распространению лесных и торфяных пожаров по Свердловской области с 2008 по 2015 год.

В 2010 году из 71 лесных и торфяных 39 пожаров возникшие на территории УФО Свердловской области пришлось выдержать большую часть возгораний – 68 лесных, 35 торфяных пожаров. В Свердловской области была объявлена чрезвычайная ситуация по возгоранию и распространению торфяных и лесных пожаров.

П. В. Парамонов начальник центра мониторинга и прогнозирования ЧС природного и техногенного характера ЦУКС УРЦ МЧС России в Уральском региональном центре МЧС предоставили данные о ситуации торфяных пожаров в Уральском регионе и Свердловской области с 2003 по 2016 год (таблица №4).

Таблица №1.4.

Статистика по торфяным пожарам с 2003-2016 г. по Свердловской области

 

года Свердловская область на площади (га) Другие

области на площади (га)

Всего на площади (га)
2003 5, 15 5,15
2004 8,7 Тюменская область 24 32,7
 

2005

 

2

 

Тюменская область18,2

Челябинская область 0,22

 

 

20,42

2006 5 Челябинская область 2,7 7,7
2007 4 4
2008 34,4 34,4
2009 2,4 Челябинская область 34 36,4
2010 344,59 Челябинская область 19,9 364,49
2011 4,17(7 пожаров) 4,17
2012 0,62(2 пожара) Челябинская область 0,1 0,62
2013 11,9(8 пожаров) 11,9
2014 21,1 (5 пожаров)

в Нижнетуринском МР 1 га (1 пожар)

в Березовском МР 18,6 га (3 пожар)

в Сысертском МР 1,5 га (1 пожар)

2015-16 Возгорания не фиксированы

 

По представленным данным можно выявить следующую ситуацию. Самый пик возгораний торфяных пожаров по Свердловской области пришелся на период экстремальной засухи 2004, 2008 и особенно 2010. Многочисленные очаги горения торфяников возникли на востоке и северо-востоке области. По Свердловской области торфяные пожары охватили в 2004 году (площадь 8,7га), 2008 – (площадь 34,4 га), а пик пришелся на 2010 год (площадь 364,49 га), чуть меньше 2014 году.

С начала лета и практически весь сентябрь 2010 года в России наблюдалась сложная пожарная обстановка из-за аномальной жары и отсутствия осадков. Тогда пожары распространились на 200 тыс. га в 20 регионах, в том числе и в Уральском регионе. Как мы видим по данным таблицы особенно пострадала территория Свердловской области. Общая площадь торфяников по УФО составляет 236640,686, а на Свердловскую область приходится 206 476 км2, из них по учтенным статистическим данным 344,59 км(0,2%) торфяников были охвачены огнем.

По данным на 2015 и 2016 год торфяные пожары не регистрировалось, но как утверждают сами сотрудники – это не значит, что возгораний не было.

По имеющимся данным о территориях, пройденных торфяными пожарами за период 2008-2015г. можно сделать вывод, что торфяники горят уже на протяжении 8 лет и потушить их практически не возможно.

Основными причинами возникновения крупных очагов были: позднее обнаружение возникших очагов, неблагоприятные и опасные метеоявления (высокая пожарная опасность, сильные порывы ветра, способствующие возникновению и быстрому увеличению очага), труднодоступность мест обнаружения очагов и недостаточность привлеченных к тушению сил и средств.

В связи с этим была разработана И. Д. Бадьиным полезная модель «Устройство для тушения пожаров на торфяниках» в труднодоступных местах с использованием вертолетов (патент 106122 от 11 01. 2011.).

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Бадьина Т. А., Бадьин И. Д. Роль геоинформационных технологий в современном экологическом образовании // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 9 (8). – С. 1849-1853.
  2. Берлянт А. М. Географические информационные системы в науках о Земле /А. М. Берлянт// Соросовский образовательный журнал. – 1999. – №5.
  3. Берлянт А. М. УМО по классическому университетскому образованию России. Секция картографии и геоинформатики/А.М. Берлянт//«Геопрофи», М.,–2003.–№4.
  4. Берлянт А. М. Электронное картографирование в России /А. М. Берлянт // Соросовский образовательный журнал. – 2000. – Т.6, №1.
  5. Геоинформационные образование в России (электронный ресурс). Режим доступа http://kartaplus.ru/gis3.
  6. Государственный доклад «О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2012 году».– М.: МЧС России; ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2013. – 341 с.
  7. Государственный доклад «О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2014 году» / – М.: МЧС России. ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2015, 350 с.
  8. Государственный доклад «О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2015 году» / М.: МЧС России. ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2016, 390 с.
  9. Мониторинг и прогнозирование ЧС http://www.arspas.ru/konsult/detail.php?.
  10. Некрасова Н. М. Работа системы мониторинга и прогнозирования ЧС в пожароопасный период с применением специализированного программного комплекса на базе геоинформационных технологий.
  11. Сандин С. В. Департамент гражданской защиты Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий.http://www.mchs.gov.ru/upload/site1/document_file/Sbornik_dokladov_Kruglogo_stola(3).pdf
  12. http//www.arspas.ru.
  13. http://gistechnik.ru/publik/git.html.
  14. http://www.meteorf.ru/product/radars/.
  15. http://planet.iitp.ru/Oper_pr/Oper_Fire.html.