Научный архив: статьи

Рассмотрено современное состояние лесопромышленного комплекса России, определены проблемы освоения расчетной лесосеки в условиях низкой плотности дорожной сети. Показано, что одним из перспективных направлений повышения эффективности лесопользования является внедрение технологий сезонной заготовки и переработки древесины на удаленных лесных терминалах с использованием водного транспорта. Обоснована необходимость точного и оперативного учета круглых лесоматериалов для объективной оценки объемов выполненных работ и сырья на узловых операциях терминалов. Проанализированы существующие методы измерения объема древесины, включая традиционные геометрические способы (поштучный учет по ГОСТ, методы Губера, Смалиана, усеченного конуса, методы верхнего диаметра), а также современные цифровые решения на базе компьютерного зрения, нейронных сетей и аэрофотосъемки (лазерное сканирование, сервисы на основе работы квадрокоптеров). Приведены результаты экспериментального исследования, выполненного на базе предприятий Архангельской области: ООО «Регион-лес» и ЗАО «Лесозавод 25». Установлены расхождения в значениях объема, полученных разными методами, и выявлена тенденция их увеличения с ростом диаметра сортиментов. С использованием F-теста проведена оценка адекватности методов относительно ГОСТ 2708-75. Предложено эмпирическое уравнение регрессии для определения объема бревна по верхнему диаметру, позволяющее повысить точность учета. Определено, что предложенная модель наиболее адекватно описывает результаты, полученные методом концевых сечений (Смалиана) и способом усеченного конуса. Рекомендовано учитывать выявленные особенности при выборе методов учета для автоматизации процессов на удаленных лесных терминалах.

В настоящее время качественный состав эксплуатационных лесных массивов возраста спелости и подходящих к нему часто является неудовлетворительным. Во многом это связано с отсутствием рубок ухода или их неправильным проведением. Производительность лесосечных работ при рубках ухода мала, получаемая древесина в большинстве случаев оказывается невостребованной. Механизация рубок ухода неудобна с производственной точки зрения и экономически невыгодна. Вместе с тем в Российской Федерации есть примеры внедрения передовых зарубежных практик осуществления рубок ухода машинным способом с использованием харвестера и форвадера. Применение этого способа позволяет кратно повысить производительность. Удельные затраты (р/м3) здесь больше затрат на сплошные рубки спелых и перестойных насаждений, однако зачастую меньше, чем при работе вальщиков леса. Еще больше повысить эффективность работы машинных лесозаготовительных комплексов при проведении рубок ухода возможно за счет автоматизации отбора деревьев в рубку. В основу такого отбора необходимо положить главную задачу данного вида рубок - получение наиболее оптимальных по размерно-качественным признакам насаждений к возрасту их спелости. Это становится возможным при учете конкурентной борьбы древесных растений в насаждении до и после проведения рубок ухода. В статье введена математическая постановка задачи назначения деревьев в рубку в однородном насаждении. Показано, что число вариантов решения растет экспоненциально. Реализован алгоритм, базирующийся на жадном методе, и выполнено экспериментальное сравнение этого метода со случайным результатом, а также с удалением дерева, имеющего самого близкого соседа среди всех деревьев. Апробация алгоритма на экспериментальных данных показала, что он эффективнее двух других.