В статье представлены основные этапы и рекомендаций по разработке информационно-аналитической системы (ИАС) на основе геоинформационных систем (ГИС) в сфере рационального управления лесными ресурсами, обеспечивающей обработку, хранение и представление информации о лесных древесных ресурсах, а также описание некоторых частных примеров реализации ее отдельных компонентов и цифровых технологий. Рассмотрены такие этапы разработки ИАС: этап сбора и структурирования данных о лесных древесных ресурсах; этап обоснования типа программной реализации ИАС; этап выбора оборудования; этап разработки блока анализа и обработки данных; этап разработки архитектуры взаимодействия блоков ИАС; этап разработки интерфейса приложения ИАС; этап тестирования ИАС. Взаимодействие между клиентской и серверной частью предлагается реализовывать на основе технологии Asynchronous JavaScript and XML (AJAX). Библиотеки «Leaflet» с открытым исходным кодом рекомендуется использовать для визуализации геоданных. Для хранения больших объемов данных на сервере предложено использовать систему управления базой данных SQLite. Предложенные подходы могут найти применение при создании ИАС для формирования управленческих решений в сфере рационального управления лесными древесными ресурсами.

Ключевые слова: геоинформационные системы, лесные ресурсы, методика, веб-приложение, технология AJAX, SQLite, Leaflet, обработка информации

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Цель данного исследования состоит в том, чтобы представить оценку перспектив и рациональных сценариев развития лесопромышленного комплекса Республики Карелия и Мурманской области. На основе применения факторного и кластерного анализов 27 центральных лесничеств региона исследования были разделены на 9 однородных кластеров по 20 показателям. Выбранные показатели учитывали характеристики ресурсов древесины, природно-производственные условия и дорожную инфраструктуру. Основываясь на профилях кластеров, а также на данных топографических, климатических, почвенных карта и карт растительности предложены сценарии развития лесопромышленного комплекса региона исследования в разрезе полученных кластеров. Результаты исследования показали, что по мере движения с юга на север происходит постепенное оскудение ресурсов древесины. Усилия государства и бизнеса должны быть направлены на решение вопросов дорожной инфраструктуры, вовлечение в производственный оборот лиственной, тонкомерной, энергетической древесины. Учитывая природно-производственные условия, определяющиеся во многом переувлажненностью лесных почв и крайней уязвимости северных экосистем, в процессе лесозаготовок особо необходимо уделять внимание минимизации негативного влияния лесозаготовительных операций на почвенный покров.

Ключевые слова: районирование, лесная отрасль, факторный анализ, кластерный анализ, метод к-средних, лесозаготовки, управление лесами

2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 4.1.6 - Лесоведение, лесоводство, лесные культуры, агролесомелиорация, озеленение, лесная пирология и таксация

Использование отходов камнеобработки в производстве других видов продукции является актуальной задачей для камнерезных предприятий. В данном исследовании изучены возможности использования базальтовой пыли, образующейся при пилении, шлифовке и полировании изделий из базальтов и родственных минералов при изготовлении бетонов. Подготовлены три группы образцов с различным содержанием базальтовой пыли – 0 %, 5 % и 20 %. После окончательного твердения бетона проведены испытания прочности образцов на сжатие. Результаты показали, что добавка 5 % базальтовой пыли практически не снизила прочности бетонного образца, повышение содержания базальтовой пыли до 20 % вызвало снижение прочности образцов в среднем на 16 %. Характер разрушения образцов с содержанием базальтовой пыли соответствовал характеру разрушения аналогичных по форме бетонных изделий.

Ключевые слова: бетон, отходы камнеобработки, прочность, базальт

2.1.5 - Строительные материалы и изделия

поддержание оптимальной возрастной структуры лесного фонда является важным фактором в использовании лесных ресурсов. Цель данного исследования состояла в анализе возрастной структуры лесного фонда эксплуатационных лесов Республики Карелия. Для этого для 17 центральных лесничеств региона исследования были собраны данные о возрастной структуре лесного фонда по группам пород. Источниками данных являлись документы лесного планирования. Результаты исследования показали, что в Республике Карелия преобладают хвойные леса. Лиственные породы деревьев более широко представлены в южной части исследуемого региона. Лиственные и хвойные леса имеют разную возрастную структуру. Преобладают молодняки, спелые и перестойные насаждения. При этом молодняки преимущественно представлены лесами хвойных пород. Небольшая доля приспевающих древостоев является одной из фундаментальных проблем исследуемого региона, так как способствует сдерживанию увеличения объемов лесозаготовок.

Ключевые слова: лесные ресурсы, лесозаготовки, возрастная структура, хвойные породы, лиственные породы, приспевающие леса

2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 4.1.6 - Лесоведение, лесоводство, лесные культуры, агролесомелиорация, озеленение, лесная пирология и таксация

Цель данного исследования состояла в оценке лесоэксплуатационных условий центральных лесничеств Республики Карелия и Мурманской области. C этой целью, для двадцати семи центральных лесничеств региона исследования были собраны данные, представляющие собой двадцать переменных, характеризующих показатели ресурсов древесины, природно-производственные условия и дорожную инфраструктуру. Оценка лесоэксплуатационных условий проводилась на основе разработанной системы индикаторов, включающей пять показателей: ценность эксплуатационного фонда; репрезентативность территории по природным условиям произрастания лиственных пород и уровень расчетной лесосеки по мягколиственному хозяйству; репрезентативность территории по благоприятным природно-производственным условиям в регионе исследования; размер расчетных лесосек по хвойному хозяйству; и качество дорожной сети. Показатели представляли собой факторы, извлеченные методом главных осей в процессе факторного анализа. Факторы объяснили 81,4 % общей дисперсии двадцати изначально выбранных переменных. Результаты исследования показали, что по величине среднего запаса леса выделяются две группы лесничеств: лесничества Мурманской области, характеризующиеся низким средним запасом, и лесничества Республики Карелия. По уровню запасов в лесах лиственных пород деревьев и уровню расчетной лесосеки, по лиственному хозяйству обособляются четыре центральных лесничества, расположенных в южной части Республики Карелия. Наиболее благоприятными природно-производственными условиями обладают лесничества, расположенные в южной части Республики Карелия.

Ключевые слова: лесозаготовки, природно-производственные условия, факторный анализ, Карелия, Мурманская область, ресурсы древесины

2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 4.1.6 - Лесоведение, лесоводство, лесные культуры, агролесомелиорация, озеленение, лесная пирология и таксация

Цель данного исследования – выполнить классификацию для формирования базы знаний в области заготовки и использования в промышленности и в социальной сфере одного из ценных видов недревесных ресурсов леса – древесной зелени. Такая база знаний необходима для синтеза новых прогрессивных процессов, машин и механизмов для заготовки и использования древесной зелени. В основу формирования классификации положен основанный на научно-техническом поиске анализ технологических и технических решений, приведенных в запатентованных в 2010-2019 гг. в Российской Федерации изобретениях и полезных моделях. В результате исследований классифицированы основные направления патентования разработок в области заготовки и использования древесной зелени.

Ключевые слова: база знаний, древесная зелень, классификация, патент

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Обоснование параметров и компоновки самоходного шасси не может быть выполнено без определения массы груза лесной машины. Расчеты без учета этого показателя не позволяют реализовать системный подход, в основе которого лежит рассмотрение системы «человек – машина – среда» как целостного комплекса взаимосвязанных элементов. Масса груза зависит от плотности древесины. Плотности древесины в пределах растущего дерева неоднородна. Целью данного исследования является разработка математических моделей, позволяющих рассчитать среднюю плотность участка ствола дерева в зависимости от его местоположения в стволе. Исследования основываются на построении аппроксимирующих зависимостей изменения средней плотности древесины в продольном направлении ствола методом наименьших квадратов. Полученные математические модели устанавливают взаимосвязь изменения плотности в продольном направлении ствола для четырех лесообразующих пород Республики Карелия: сосны, ели, березы и осины.

Ключевые слова: моделирование, плотность древесины, лесозаготовки, трелевка, форвардер, скиддер

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В ходе системного анализа научно-технической информации, в том числе патентов, установлено, что в настоящее время в лесной отрасли активно ведется патентование технических и технологических решений для базовых операций, но при этом недостаточно внимания уделяется формированию баз знаний в области технологий и оборудования для недревесных ресурсов леса. Формирование баз данных в этой области вызвано выявленной тенденций к разработке продукции из различных видов природного сырья для фармацевтической, пищевой, косметической промышленности и других сфер социальной сферы и экономики. В числе видов природного сырья важное место занимает сырье с широким спектром биологического действия, в том числе березовый гриб чага. Развитие базы знаний в области вовлечения чаги в различные сферы социальной сферы и экономики выполнено на базе системного анализа и патентного поиска

Ключевые слова: база знаний, березовый гриб, интеллектуальная собственность, лесной комплекс, недревесные ресурсы леса, патент, результаты интеллектуальной деятельности, чага

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Параметры лесозаготовительных машин определяются характеристиками предмета труда, в частности размерами деревьев. В древостоях размеры деревьев варьируются и имеют стохастический характер. Это приводит к сложности определения расчетного дерева для валочной машины или вычислению массы древесины, перемещаемой транспортной машиной. Проблема осложнена тем, что конструкция лесной машины должна обеспечивать эффективность работы в различных древостоях. Решение задачи определения расчетных характеристик предмета труда (характеристик, определяющих значения внешних сил, действующих на лесную машину) может быть основано на анализе закономерностей в структуре древостоев по толщине. Цель данного исследования является описание методики построения стохастических моделей структуры древостоя по толщине при проектировании лесных машин и примера ее приложения. Предложенная методика позволяет сформировать стохастическую модель структуры древостоя по толщине для исследуемой лесной территории и охватывает процедуры от сбора исходных данных до получения алгоритма генерации диаметра дерева. Алгоритмы генерации, получаемые по методике, могут найти свое применение при разработке имитационных моделей для проведения экспериментов на ЭВМ, направленных на расчет оптимальных параметров лесных машин.

Ключевые слова: проектирование лесных машин, стохастическое моделирования, структура древостоя по толщине, распределение диаметров деревьев, имитационное моделирование, вычислительный эксперимент на ЭВМ

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Исследования посвящены сравнительной оценки эксплуатационных характеристик отдельных деревьев регионов Северного экономического района (СЭР). На основе оценки получена средневзвешенная структура древостоя по толщине для СЭР. Это позволило сделать заключение о возможности создания лесозаготовительной машины с параметрами, позволяющими эффективно ее использовать во всех регионах СЭР.

Ключевые слова: лесные ресурсы, структура древостоя по толщине, Северный экономический район

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

В данной работе были получены и охарактеризованы образцы, содержащие наночастицы (НЧ) золота, распределенные в жидкой (водный раствор) и твёрдой (пористое силикатное стекло и поливинилпирролидон) оптически прозрачных средах. Размер и форма НЧ оценены из снимков электронной просвечивающей микроскопии (ПЭМ), а оптические свойства – по УФ-Вид спектрам. Показано влияние формы частиц и диэлектрической постоянной среды на положение и профиль плазмонного резонанса (ПР).

Ключевые слова: золотые наночастицы, коллоидный раствор, полимер, пористое стекло

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.17.01 - Технология неорганических веществ

Исследования посвящены сравнительной оценки средних эксплуатационных характеристик древостоев регионов Северного экономического района (СЭР). В работе приведены распределения по регионам СЭР: общего запаса древесины, запаса спелых и перестойных насаждений в эксплуатационных лесах, объемов лесозаготовок, объемов расчетной лесосеки и породного состава древостоев. На основе оценки эксплуатационных характеристик древостоев и отдельных деревьев рассчитаны средневзвешенные характеристики модельного древостоя для СЭР. Полученные результаты сравнительной оценки лесных ресурсов могут быть использованы при прогнозировании производительности и эксплуатационных затрат лесозаготовительных машин, работающих в условиях лесов СЭР.

Ключевые слова: лесные ресурсы, запас древесины, расчетная лесосека, объем заготовки, средний запас на га, средний объем хлыста, породный состав, модельный древостой

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

Рассматриваются актуальные проблемы расчетов железобетонных фундаментных плит. Проводится полный расчет железобетонной фундаментной плиты 17-ти этажного жилого здания на основе метода конечных элементов с помощью расчетного комплекса со сбором нагрузок в соответствии с СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Изучается зависимость распределения зон максимальной осадки плиты от формы здания и расположения нагрузок. По результатам расчетов выполнен анализ полученных результатов и сделаны выводы.

Ключевые слова: метод конечных элементов, коэффициенты упругого основания, максимальная осадка здания, SCAD 11.3, коэффициент постели

05.23.08 - Технология и организация строительства

Представлена классификация эвристических методов поиска новых решений. В основу классификация положена иерархическая взаимосвязь эвристических методов, основанная на их практическом использовании. Согласно предлагаемой классификации эвристические методы разделены по трем группа: методологические, систематические и эмпирические.

Ключевые слова: классификация, эвристический метод, изобретательство, иерархия, взаимосвязь

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

Решение задачи обоснования режимов работы и комплектования оборудования, применяемого в технологических процессах лесопромышленных производств, предложено осуществлять с использованием разработанной методики. Методика базируется на вероятностно-статистическом анализе технологических процессов и их представлении как систем массового обслуживания.

Ключевые слова: технологическая сеть, технологический процесс, технологическая линия, комплекс, теория очередей, система массового обслуживания, лесопромышленный комплекс

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)