Специалисты ВГЛТУ имени Г.Ф. Морозова подготовили программные и методические решения, с помощью которых можно заранее определить самые уязвимые к возгоранию участки леса, спрогнозировать распространение огня и подсчитать, сколько углерода потеряет экосистема. Работа шла два года в рамках государственного задания Минобрнауки России.
Предварительный вывод исследователей таков: лесопожарные службы вполне способны действовать на опережение, если опираться на комплексный мониторинг, объединяющий беспилотники, космическую съёмку и искусственный интеллект. Это особенно актуально для Центральной лесостепи, где пожароопасный период удлиняется, а ущерб от огня ежегодно измеряется миллиардами рублей.
Руководитель научной темы, доктор сельскохозяйственных наук Василий Славский отмечает, что цель учёных – не просто фиксировать последствия пожаров, а дать службам инструмент для предотвращения возгораний. Для этого они соединили данные дистанционного зондирования Земли, пространственную информацию с беспилотников и искусственный интеллект, чтобы оценивать риск возгорания и потери углерода быстрее и точнее.
Статистика подтверждает остроту проблемы. На европейской части России пожароопасный период за последнее время вырос на две-четыре недели. Ежегодно в стране фиксируют от девяти до тридцати пяти тысяч лесных пожаров, которые охватывают от пятисот тысяч до нескольких миллионов гектаров. По подсчётам Рослесхоза, средний ущерб составляет около двадцати миллиардов рублей в год. Сюда входят расходы на тушение и расчистку гарей, гибель животных, загрязнение продуктами горения, выбросы парниковых газов и восстановление леса.
Учёные ВГЛТУ создали комплекс программного обеспечения для лесопожарного мониторинга, включая оценку потерь углерода после пожаров. Разработанный алгоритм по пространственным данным с помощью искусственного интеллекта определяет состояние древостоя и жизнеспособность насаждения. Научный коллектив предложил усовершенствованную технологию обработки и дешифрирования материалов воздушного лазерного сканирования. Кроме того, появился алгоритм определения компонентов насаждения – лесных горючих материалов, которые накапливаются под пологом леса, то есть опавшей хвои, веток, валежника и кустарниковой растительности. Это делается с использованием беспилотных авиационных систем и моделей машинного обучения.
По результатам исследования разработана методика детализированной оценки накопленного углерода в компонентах лесного фитоценоза, что позволяет получать корректные данные о потерях углерода при пожарах разной интенсивности. Предложены коэффициенты сгорания различных компонентов наземной фитомассы в зависимости от вида и интенсивности лесного пожара. Помимо этого, создана методология контроля пожарной опасности в лесах, которая в автоматизированном режиме определяет класс природной пожарной опасности на повыдельной основе, то есть для каждого конкретного участка леса. Это необходимо для оперативного принятия управленческих решений.
Василий Славский подчёркивает, что теперь можно достоверно спрогнозировать местоположение, интенсивность возгорания и потери после пожара, а это меняет сам подход к управлению лесами. Полученные результаты обладают высокой научной новизной как на региональном уровне, так и в масштабах всей России.
Разработанные инструменты и программные продукты позволяют интегрировать информацию о лесопожарных рисках, получаемую с помощью дистанционного зондирования Земли, в существующую систему мониторинга пожарной опасности. Они служат основой для оперативных управленческих решений в рамках контроля пожарной опасности на повыдельной основе. Результаты научно-исследовательской работы могут пригодиться при проведении исследований в области охраны лесов, в качестве справочных материалов при подготовке национального кадастра парниковых газов, а также для формирования отраслевых рекомендаций на уровне профильных министерств и ведомств. Ключевая задача следующего этапа – разработка технологии дистанционного мониторинга количественных и качественных характеристик лесов и учёта наземной фитомассы лесных экосистем с использованием искусственного интеллекта.
Ректор ВГЛТУ Михаил Драпалюк резюмирует, что учёные должны создавать технологии, которые легко встраиваются в работу лесничеств и помогают принимать решения в реальном времени, ведь наука должна работать в лесу, а не только в отчётах.
