Научно-исследовательская и инновационная деятельность

Коллектив кафедры, наряду с выполнением учебно-педагогической нагрузки, проводит большую научно-исследовательскую работу. Еще в довоенное время под руководством профессора В.К. Захарова были разработаны методы инвентаризации лесов Беларуси и их промышленной сортиментации, разработаны единые нормативные объёмные таблицы, при составлении которых учтены биологические факторы различных древесных пород и их полнодревесность. В послевоенное время коллективом кафедры под руководством профессора В.К. Захарова изучена динамика продуктивности сосновых молодняков разных способов создания, составлены таблицы объёмов стволов, вырубаемых при рубках ухода. Профессором В.Е. Ермаковым и его учениками исследована продуктивность разных лесообразующих древесных пород, произрастающих в одинаковых почвенно-грунтовых условиях, дана им оценка в качественно-однородном ряду. По материалам исследований разработана методика устройства лесов на почвенно-типологической основе. Разработана методика исследований и сделан анализ видового состава лесов Беларуси с учётом их возраста и условий местопроизрастания

Сотрудники кафедры принимали широкое участие в научных исследованиях и разработке лесотаксационных нормативов для производства: таблиц объёма и сбега древесных стволов (профессор В.К. Захаров, доцент О.А. Трулль, профессор В.С. Головачёв и др.), таблиц хода роста и производительности древостоев (доцент Мирошников В.С., доцент Киселёв А.Ф., профессор Янушко А.Д., доцент Трулль О.А., профессор Ермаков В.Е., профессор Арещенко В.Д., профессор Атрощенко О.А.), таблиц прироста (доцент Трулль О.А.), научном обосновании возрастов рубок основных лесообразующих пород республики (профессор Ермаков В.Е., доцент Мирошников В.С., доцент Михнюк Д.В.), разработке лесотаксационных нормативов, моделей и программ на ЭВМ для актуализации лесного фонда (профессор Атрощенко О.А.), материально-денежной оценке лесосек на ЭВМ (профессор Атрощенко О.А., кандидат сельскохозяйственных наук Машковский В.П.).

По материалам научных исследований сотрудниками кафедры опубликовано более 700 работ, в т.ч. и отдельными книгами. Научные разработки кафедры широко используются специалистами лесоустройства и лесного хозяйства Беларуси. Кафедра лесоустройства поддерживает связи с рядом зарубежных стран. Сотрудники кафедры проходили научную стажировку в Финляндии, Германии, Швеции, Польше, Болгарии, Чехии, участвуют в международных конференциях, итоги научных исследований опубликованы в зарубежных изданиях. Происходит регулярный обмен научной литературой по линии международного союза научно-исследовательских лесных организаций, комиссии по общественным связям в лесном хозяйстве.

Профессор О.А. Атрощенко является автором программы компьютеризации отрасли "Лесное хозяйство" Республики Беларусь и главным конструктором «Информационной системы управления лесным хозяйством». Под его руководством разработана и внедрена в практику геоинформационная система «Лесные ресурсы», система непрерывного лесоустройства с использованием выборочной лесоинвентаризации.

 

Современные направления исследований

 

С наступлением эры персональных компьютеров и информационных технологий начался новый этап развития кафедры. Проведены исследования по разработке и практическому использованию новых, современных систем и технологий:

 

  1. геоинформационных систем – создана отечественная ГИС «Лесные ресурсы», являющаяся базовой системой для всех лесхозов республики;

  2. непрерывного лесоустройства – позволяет получать постоянно актуальную (не устаревшую) информацию о лесном фонде на базе ежегодного внесения изменений в ГИС «Лесные ресурсы»

  3. дистанционных методов зондирования лесов – использование космических снимков для инвентаризации лесного фонда, оценки последствий стихийных бедствий, создания картографических материалов;

  4. выборочной лесоинвенатризации – получение информации о лесах с высокой степени точности, с возможность проведения контроля результатов традиционных методов лесоинвентаризации;

  5. имитационного моделирования – создание математических моделей, всесторонне описывающих процессы роста лесов, используемых для оптимизации лесохозяйственных процессов.

 

Сотрудниками кафедры осуществлялась методическое руководство над созданием Информационной системы управления лесным хозяйством (ИСУЛХ), которая призвана обеспечить переход к электронному документообороту во всей отрасли и позволит решать широкий круг задач организации и планирования производственно-хозяйственной деятельности лесхозов. Генеральным конструктором данной системы является профессор, д. с.-х. н. О.А. Атрощенко.
В связи с проведением работ по созданию Белорусского космического аппарата дистанционного зондирования (БелКА), сотрудники кафедры принимают участие в разработке технологий по использованию материалов космической съемки для организации мониторинга лесов и созданию лесоустроительных планово-картографичеких материалов.

Новейшие достижения в отрасли активно включаются в учебный процесс: вводятся новые и модернизируются базовые дисциплины, издаются новые учебники, создана новая специализация, углубленно изучающая информационные системы, все большее место учебном процессе занимает работа с компьютерной техникой и информационными технологиями.

Научно-исследовательская работа за последние 10 лет

  • Исследование сортиментной структуры лесного фонда в связи прогнозом размера лесопользования в лесах Беларуси, проф. Атрощенко О.А.

  • Разработать автоматизированную систему лесного картографирования на основе технологии базового лесоустройства материалов ГИС «Лесные ресурсы», проф. Атрощенко О.А.

  • Разработать систему аэрокосмического мониторинга состояния лесов на основе компьютерной обработки многозональных космических снимков (методика работ), проф. Атрощенко О.А., мл. науч. сотрудник Ильючик М.А.

  • Разработать автоматизированную систему планирования лесовостановления и лесоразведения, охраны и защита лесов в информационной системе управления, проф. Атрощенко О.А., ст. преп. Минкевич С.И.

  • Анализ рынка научно-технической продукции по направлению лесное хозяйство и формирование эффективного механизма трансфера технологий, доц. Толкач И.В.

  • Разработать биогеофизическую теорию конкуренции растений в древостое за ресурсы среды, доц. Машковский В.П.

    • В данной работе с помощью методов дифференциального и интегрального исчисления на основе теоретических предпосылок о процессах, протекающих в растущих насаждениях была получена модель связи запаса, общей продуктивности, числа стволов и объема одного дерева с высотой в чистых одновозрастных древостоях. С учетом этой модели разработана система моделирования процесса дифференциации деревьев по размеру в ходе развития древостоя. Оценка параметров модели выполнена с помощью нелинейного метода наименьших квадратов с использованием ПЭВМ. Исследования проводились для чистых одновозрастныъ древостоев лесного фонда Республики Беларусь основных лесообразующих древесных видов.

      В результате исследования разработана система моделирования процесса дифференциации деревьев по размеру в ходе развития древостоя, учитывающая распределение растений по энергии роста в начальный момент времени.

      На основании проведенных многовариантных расчетов разработана имитационная модель развития древостоя с минимальным набором параметров, обеспечивающим достаточную для хозяйственных целей точность прогноза развития древостоев.
      Разработаны алгоритмы оценки параметров имитационной модели, учитывающей варьирование энергии роста деревьев в начальный момент формирования насаждения по данным таксации древостоев различными методами. Разработан алгоритм прогноза развития древостоев, выполняемого по данным таксации насаждений различными методами.

      Полученная модель может применяться при прогнозировании таксационных показателей древостоев. Кроме того, она дает возможность выполнять многовариантные расчеты при проектировании различных лесохозяйственных мероприятий.

  • Разработать систему проектирования рубок ухода различной интенсивности, повторяемости и оборота рубки в сосновых древостоях с оптимизацией выхода промышленных сортиментов и провести опытно-производственную проверку, проф. Атрощенко О.А.

  • Разработать и внедрить основные положения, критерии и индикаторы устойчивого управления лесами Беларуси на основе Европейских стандартов, проф. Атрощенко О.А.

  • Разработка методов оценки текущих изменений в лесном фонде по материалам дистанционного зондирования лесов Беларуси, мл. науч. с. Ильючик М.А.

  • Разработать и внедрить систему и технологию тематического картографирования лесного фонда с использованием данных космической съемки на базе «УНИСКАН», проф. Атрощенко О.А.

  • Разработать и внедрить систему оптимизации размера лесопользования в лесах Беларуси в соответствии с национальными и международными стандартами, проф. Атрощенко О.А.

     

    • Созданы электронные карты лесхозов Республики Беларусь, которые показывают границы почвенных и таксационных выделов, целевую породу по каждому участку леса. Разработана база данных «Оптимальная породная структура лесов», которая представляет оптимальную породную структуру лесов по каждому лесхозу и оценку экономического потенциала лесных ресурсов, а также база данных «Оптимальная возрастная структура лесов», которая представляет по группам лесов и породам по каждому лесхозу прогноз площадей и запасов насаждений до 2050 года, лесосеку равномерного пользования и оптимальную структуру лесов. В заключении были разработаны программы перехода лесного хозяйства к оптимальной структуре лесов.

      Полученные данные позволяют на основе новейших материалов учета лесного фонда и лесного кадастра (на 01.01.2008 г.) и с учетом требований устойчивого управления лесами (сохранение биоразнообразия, повышение экономической эффективности ведения лесного хозяйства) оценить перспективы оптимизации возрастного распределения и породного состава в разрезе основных древесных видов (сосна, ель, дуб, береза, осина, ольха черная) для каждого отдельного лесхоза, разработать программы перехода к оптимальной структуре лесов.

      Полученные результаты о возрастных распределениях, размере главного пользования, об оптимальной породной структуре лесов лесохозяйственных учреждений переданы РУП «Белгослес» для применения при лесоустроительном проектировании, а программы перехода к оптимальной структуре лесов – в Министерство лесного хозяйства для руководства при составлении ежегодных оперативных планов лесопользования и лесовосстановления.

  • Разработать и внедрить оптимальную породную и возрастную структуру лесов по лесохозяйственным учреждениям на основе ГИС "Лесные ресурсы", результатов почвенно-типологического обследования лесов, рационального лесопользования и лесовосстановления, проф. Атрощенко О.А.

  • Теоретическое обоснование выборочных методов таксации леса с использованием информационных технологий, доц. Минкевич С.И.

    Цель работы — исследование выборочных учетных площадок разных типов с выяснением их оптимальной величины и разработка комбинированного выборочного метода (по договору с БРФФИ).

    В процессе работы проводились теоретические и экспериментальные исследования выборочного метода лесной таксации. Исследованы материалы таксации на площадках различных типов. В результате исследования разработан комбинированный выборочный метод, основанный на сочетании круговых пробных площадок разных типов.

  • Теоретическое обоснование методики и технологии оценки таксационно-дешифровочных показателей насаждений при создании сети эталонно-калибровочных участков для дешифрирования космических снимков, доц. Минкевич С.И.

    Целью работы является разработка методики и технологии комплекса полевых таксационных измерений на круговых пробных площадках для оценки основных таксационно-дешифровочных показателей насаждений при создании базы данных в системе обработки материалов дистанционного зондирования лесов.

    Ожидаемые результаты: методические подходы и технология полевых измерений по оценке таксационно-дешифровочных показателей лесных эталонных насаждений, формы основных полевых документов, алгоритмы обработки и статистического анализа данных наземной таксации на выборочных пробных площадках при формировании базы данных результатов измерений на эталонно-калибровочных лесных участках для дешифрирования космических снимков c использованием современных информационных технологий и специализированного программного обеспечения.

  • Разработка тематического классификатора и карт природно-территориальных комплексов Национального парка «Беловежская пуща» на основе данных дистанционного зондирования, доц. Пушкин А.А.

    • В данной работе на основе спектральных яркостей изображений космических снимков разработан классификатор для основных видов лесных земель и растительности Национального парка «Беловежская пуща». Технология позволяет в автоматизированном режиме получать тематические карты по материалам космической съемки систем Landsat.

  • Разработка имитационной системы оценки динамики трансформаций основных видов земель лесного фонда на основе тематического дешифрирования разновременных данных космической съемки, доц. Пушкин А.А.

     

    • В результате выполнения работ разработана система оценки динамики полученных по разновременным материалам космической съемки  основных видов земель лесного фонда с созданием тематических карт.

      Основные результаты исследования могут использоваться в организациях ведущих лесное хозяйство, а также в Национальных парках и заповедниках для организации независимого и непрерывного мониторинга за динамикой лесных земель, своевременному выявлению нежелательных тенденций в изменениях структуры земель лесного фонда и принятию мер по ее предотвращению.
      Результаты НИР могут использоваться для оценки площадей изменений произошедших в лесном фонде в результате воздействия неблагоприятных природно-климатических факторов – ветровалов и буреломов.

     

  • Разработка технологии и аппаратно-программного комплекса тематического картографирования и контурного дешифрирования лесных земель на основе материалов космической съемки, доц. Пушкин А.А.

    • В результате работ  разработана комплексная технология и аппаратно-программный комплекс тематического картографирования и контурного дешифрирования лесных земель и растительности по материалам космической съемки различных спутниковых систем. Результаты НИР планируются к внедрению в лесоустроительное производство с целью составления планово-картографических материалов земель лесного фонда.

  • Разработка технологии и автоматизированной системы тематического дешифрирования поврежденных лесных насаждений по материалам космической съемки, доц. Пушкин А.А.

    • В результате работ  разработан тематический классификатор, технология и система автоматизированного выделения поврежденных лесных насаждений по материалам космической съемки. Результаты НИР планируются к внедрению в лесоустроительное производство с целью оперативной ресурсной оценки поврежденных в результате неблагоприятных природно-климатических факторов лесных насаждений.