Как влияет на лесную отрасль введение цифровых технологий? - Лесной комплекс
Квадрокоптер
Фото: topodrone.ru

Следуй за дронами: Россия на пути к высокоточному лесному хозяйству

Лесное хозяйство держит курс на цифровизацию. По крайней мере, этим курсом его последовательно и методично ведёт российское правительство. Каким будет конечный результат? И не подорвётся ли ЛПК по пути к светлому цифровому будущему на какой-нибудь «мине» в виде неучтённых правовых или административных факторов? А ещё вернее, не станет ли такой «миной» интенсивно, но бессистемно обновляемое лесное законодательство? Сложностей на пути к «цифре» много. Но, пожалуй, главное сегодня — разобраться, кому и для чего она нужна.

С чиновничьим сословием всё понятно: при всей законтролированности лесной отрасли глобальная цель — поставить на контроль всех и вся — ещё не достигнута. А вот у лесопромышленников в приоритете повышение производительности и рост экономической эффективности предприятий. Как этому может способствовать внедрение цифровых технологий?

Больше данных, точных и разных

Первое, что сегодня тормозит развитие лесозаготовительной отрасли, — отсутствие достоверных данных об экономически доступных лесных ресурсах. Заместитель руководителя Федерального агентства лесного хозяйства Вячеслав Спиренков в ходе сессии «Лес России на распутье. Что дальше?», которая состоялась в рамках Восточного экономического форума 2021, заявил, что получение полноценной информации о лесах — задача государственная.

Он напомнил, что с начала 2022 года в России начнёт действовать Федеральный план проведения лесоустройства, который будет учитывать зоны интенсивного использования лесов. Этот документ, по замыслу его создателей, должен стать источником актуальной и достоверной информации о лесных ресурсах и помочь навести порядок в планировании использования лесов.

Замглавы Рослесхоза также отметил, что в зоне интенсивного лесопользования лесоустройство будет выполняться за государственный счёт, а на остальной территории сами лесопользователи будут заказывать таксацию и уточнять сведения о лесах.

«Кроме того, внедряются современные информационные технологии — сейчас ведётся активная работа над федеральной информационной системой лесного комплекса, которая агрегирует все эти данные в «цифре» и сделает их максимально доступными для всех заинтересованных сторон», — напомнил г-н Спиренков.

Звучит, как всегда, красиво. Но все мы понимаем, что это, как говорил персонаж старой советской комедии, «прекрасное завтра». А что мы имеем сегодня? Пока, увы, всё те же устаревшие данные лесоустройства и государственную информ-систему, которая работает в тестовом режиме не то чтобы очень хорошо, а когда заработает полноценно и качественно (и заработает ли вообще), неизвестно.

Фотограмметрическая модель поверхности крон, применение беспилотников
Фотограмметрическая модель поверхности крон, применение беспилотников. Фото: Институт природных ресурсов Финляндии

На пороге или за порогом

Что делать в этой ситуации лесопромышленникам, которым заготавливать древесину, вывозить её, производить из неё продукцию нужно сейчас, не дожидаясь прекрасного, но такого далёкого и туманного завтра? На ум приходит лишь избитая пословица про спасение утопающих. В контексте разговоров о судьбе российской лесной отрасли она звучит настолько часто, что уже не вызывает не то что смеха — даже улыбки.

Но такова реальность: если хочешь развивать лесной бизнес, будь готов вкладываться по полной.
Что касается процессов цифровизации, то сама по себе «цифра» ради «цифры» никому не нужна. Как справедливо отметил замминистра промышленности и торговли РФ Олег Бочаров, «если есть бардак, то и оцифрованный будет бардак».

«Я убеждён, что нет смысла заниматься цифровизацией, внедрять инновационные технологии и системы, если они не имеют экономического основания. Поэтому я хотел бы рассказать о процессах управления лесами: какие из них можно оцифровать и сколько на этом реально заработать», — так начал своё выступление на онлайн-сессии WoodIT старший научный сотрудник Института природных ресурсов Финляндии Евгений Лопатин.

Лесная тематика близка Евгению не только в рамках научной деятельности. В Финляндии в собственности частных лесовладельцев находится около 2/3 лесов, и Евгений сам периодически продаёт и покупает лесные участки. А для этого необходимо обладать полной актуальной информацией о состоянии древостоя. Инструментов получения данных о лесах существует немало, и стоят они не дёшево. А значит, нужно хорошо проанализировать, в какие именно продукты стоит вкладывать средства, чтобы получить максимальную отдачу.

«С ростом объёмов информации и количества аналитических инструментов мы постепенно переходим от решений на основе данных к решениям, которые управляются данными. Такой сдвиг в архитектуре данных привёл к появлению целого поколения новых цифровых услуг и решений, которые приносят пользу каждому участнику цепочки создания добавленной стоимости», — считает Юхо Лескинен, производственный менеджер группы, представляющий отдел информационных систем и цифровизации Ponsse.

«Роль данных и информации для предприятий лесного хозяйства постепенно растёт, и благодаря цифровой трансформации теперь мы стоим на пороге абсолютно новой эпохи ведения бизнеса на основе цифровых данных», — сказано в пресс-релизе компании-производителя лесозаготовительной техники.Что ж, Финляндия, может, и стоит на пороге, а вот Россия, скорее, пока ещё скромно топчется за дверью.

«Чтобы повысить рентабельность бизнеса, необходим переход к высокоточному лесному хозяйству. Сейчас Россия существует в условиях традиционного лесного хозяйства, которое основано на ручных, аналоговых процессах. Например, многие компании на лесозаготовке используют харвестеры и форвардеры, которые способны собирать цифровые данные о лесосеке, объёме заготовленного леса и другую полезную информацию.

Мы со специалистами института и российскими коллегами проводили оценку, какая часть отечественных компаний использует цифровые данные в своей работе. Это даже не проценты, а доли процента», — поделился Евгений Лопатин.

Следуй за дронами: Россия на пути к высокоточному лесному хозяйству
Фото: twitter.com/vologda_oblast

«На глазок» работать не выгодно

«При таком способе ведения бизнеса мы можем ожидать возврата инвестиций в среднем объёме от 2 до 6% годовых от вложенного капитала. Если же мы переходим к высокоточному лесному хозяйству, то есть оцифровываем все наши данные, переходим к цифровому планированию и принимаем решения, основываясь на точных данных об исходном состоянии леса, то у нас появляются новые возможности. Мы можем проводить подеревную таксацию по мере необходимости, применять дроны и лазерные сканеры для высокоточного позиционирования, использовать искусственный интеллект для стратегического планирования.

Соответственно, возврат инвестиций при ведении высокоточного лесного хозяйства может вырасти до 8-15% годовых.

Очень приятно наблюдать, что в меняющемся законодательстве России появилось требование к представлению координат арендуемых лесных участков. Раньше все делянки описывали исключительно румбами и длинами. Первый GPS-приёмник я взял в руки около 30 лет назад. Получается, понадобилось три десятилетия, чтобы внедрить понятие координат в российское лесное хозяйство.

Сейчас развитие идёт более быстрыми темпами, потому что есть политические решения, в частности, по достижению нулевого нетто-выброса парниковых газов. Что это означает для лесного бизнеса? Древесина как природный ресурс будет приобретать всё большее значение, и не только деловая, но и топливная, балансовая, низкосортная. А значит, к этому ресурсу нужно относиться бережно и по максимуму учитывать его», — делает вывод учёный.

Автоматическое разделение на выдела.
Автоматическое разделение на выдела. Фото: Институт природных ресурсов Финляндии
Воздушное лазерное сканирование лесных и горных участков местности, автоматическая классификация облака точек, построение горизонталей.
Воздушное лазерное сканирование лесных и горных участков местности, автоматическая классификация облака точек, построение горизонталей. Фото: topodrone.ru

Отдача по максимуму

По опыту Евгения Лопатина, у лесопромышленников есть три варианта инвестирования в цифровизацию: это вложения, которые дают моментальный возврат, инвестиции на перспективу и инвестиции в управление рисками. Быстрый возврат инвестиций возможен, например, при проведении оценки лесных участков для рубки на основе данных, полученных с помощью оборудования, установленного на беспилотные летательные аппараты.

Квадрокоптерами российских лесопромышленников уже не удивишь, многие крупные компании оснастили свои лесозаготовительные подразделения этой техникой. Вот только в большинстве случаев его функционал используется не в полной мере. Сам по себе беспилотник может только транслировать картинку на планшет оператора, который и оценивает состояние древостоя.

По сути, это тот же глазомерный способ таксации, эффективность которого напрямую зависит от опыта оператора. А вот если на квадрокоптер установить дополнительное оборудование, которое позволит собирать более точные данные о лесных ресурсах, это даст возможность вывести лесозаготовительный бизнес на новый уровень.

«Для оценки участков, предназначенных в рубку, самый простой вариант — это использование фотограмметрии. Вы берёте обычный дрон и устанавливаете на него высокоточный GPS-приёмник, который определяет высоту дерева с точностью ±4 см.

Необходимо также приобрести базовую станцию, чтобы иметь возможность вычислять точные координаты дрона и тех объектов, которые он снимает. С помощью такого комплекса оборудования за один полёт можно отснять от 15 до 50 гектаров леса в зависимости от модели дрона — чем он мощнее, тем больше время полёта и охват площади.

Недостаток этой технологии в том, что использовать её можно только в светлое время суток. Соответственно, в северных широтах, например, на Северо-Западе России, в Сибири, в зимний период диапазон использования фотограмметрии достаточно узкий. Кроме того, беспилотники плохо работают в мороз: при температуре -30 °С камера замерзает, если она не оснащена функцией подогрева, и провести съёмку просто не получится», — делится опытом учёный.

Не подходит метод фотограмметрии в ситуации, когда нужна высокоточная подеревная таксация, данные о толщине и форме стволов. Дрон может не распознать тонкомеры диметром менее 10 см, расположенные в нижних ярусах, если они скрыты или затенены более крупными деревьями.

Следуй за дронами: Россия на пути к высокоточному лесному хозяйству
Фото: mpr.alania.gov.ru

Подключаем лазер

Решением в этих случаях может стать технология лазерного сканирования. В отличие от фотограмметрии сканер можно не только установить на дрон, но и прикрепить, например, к рюкзаку, с которым человек пройдёт по той территории, которую необходимо обследовать. Это удобно в тех случаях, когда запустить дрон нет возможности.

«Некоторые компании не разрешают использовать беспилотные летательные аппараты на территории своих производств. В этом случае вариант с рюкзаком оптимальный. А если человека с этим рюкзаком отправить на участок не пешком, а на квадроцикле, можно получить достаточно большой объём данных за относительно короткое время.

Обработав эти данные, мы получим точную цифровую карту, на которой будет указано положение каждого дерева на участке. У каждого дерева мы можем определить высоту с точностью до 4 см, диаметр с точностью до 2 см и породу с точностью 92-98%. Последний параметр можно увеличить за счёт использования мультиспектральной съёмки.

В этом случае на дрон или на тот же рюкзак мы устанавливаем специальную камеру, которая выполняет съёмку в разных спектральных диапазонах. Специалисты нашего научного института проводили исследование, в рамках которого выполняли съёмку в ботаническом саду города Хельсинки.

Мы использовали алгоритм машинного обучения, и средняя точность по 103 породам деревьев составила порядка 80%. Чтобы получить более точный результат, необходимо увеличить выборку деревьев», — поясняет Евгений Лопатин.

В числе преимуществ лазерного сканирования он отмечает возможность определения формы ствола. А это даёт лесопромышленнику понимание фактического выхода пиловочника с каждого дерева.

«Мы проводили тест: за 30 минут проехали на квадроцикле с лазерным сканером и измерили порядка 4000 деревьев. Если бы нам пришлось выполнять эти измерения с помощью мерной вилки, на это ушло бы 17 дней или 138 человеко-часов. Конечно, никто не будет этим заниматься вручную.

А между тем информация очень полезная: обладая данными о том, какова доля пиловочника или кряжа на том или ином участке, мы можем дать соответствующие указания оператору харвестера, чтобы он максимизировал выход деловой древесины.

В целом, если говорить об эффективности использования технологий фотограмметрии и лазерного сканирования для оценки состояния лесных участков, предназначенных для рубки, то при условии грамотного планирования они позволяют повысить рентабельность заготовки древесины на 40%. Это действительно отличный экономический результат», — подводит итог учёный.

Следуй за дронами: Россия на пути к высокоточному лесному хозяйству
Фото: mpr.alania.gov.ru

Сам измерит, сам срубит

В перспективе цифровые технологии можно будет использовать не только для оценки лесов перед рубкой, но и непосредственно в процессе заготовки древесины.

«Речь идёт о методиках высокоточного позиционирования: оборудование для фотограмметрии или лазерного сканирования можно будет установить прямо на харвестер, что позволит определять его местоположение с точностью до миллиметров.

Как мы знаем, основная проблема позиционирования лесозаготовительной машины заключается в том, что в густом лесу деревья перекрывают GPS-сигнал и получить высокоточные данные практически невозможно.

В нашем институте мы как раз реализуем проект, направленный на решение этой задачи. Детали пока раскрывать не буду, но уже сейчас мы понимаем, что основное стратегическое направление развития технологии лесозаготовки — исключение из этого процесса человека. Наша цель — убрать оператора из харвестера, а впоследствии и из форвардера.

Чтобы это было действительно эффективно, надёжно и безопасно, в первую очередь необходимо решить вопрос высокоточного позиционирования лесных машин», — делится планами Евгений Лопатин.

Перспективные инвестиции

Использование «цифры» в лесозаготовке даёт быстрый и понятный экономический результат на этапе коммерческой рубки. Если же говорить об инвестициях на перспективу, то это использование цифровых технологий в уходе за молодняками либо при проведении выборочных рубок.

«С помощью дронов мы получаем данные об изменении структур древостоя после рубок прореживания. Например, можно посмотреть, стволы какого диаметра преобладали в древостое до рубки и какими они стали после рубки, как изменилась высота деревьев. Можно узнать количество стволов на гектар, определить объёмы оставленной на делянке древесины, выявить число повреждённых деревьев.

В мозаичной структуре древостоя, сформировавшейся после прореживания, мы можем оценить потенциал роста каждого дерева. Потому что в пространстве они конкурируют в основном не за рост в высоту, а за рост в диаметре, и ключевое значение для них имеет расстояние одной кроны до другой.

Цифровые решения также могут существенно повысить эффективность лесовосстановительных работ. В этом направлении институт ведёт разработку технологии так называемой двухэтапной съёмки. Идея заключается в том, чтобы на первом этапе провести съёмку лесного участка на высоте 120 метров, чтобы сформировать картину препятствий — нанести на карту те точки, в которых дрон может столкнуться с деревом.

А затем с учётом этих данных провести съёмку между деревьями на уровне 5 метров. С такой высоты саженцы высотой несколько сантиметров будут видны довольно чётко, что позволит оценить их состояние, степень приживаемости. Зная точные координаты каждого отдельного растения, мы можем вычислить его роль в общем древостое, а на тех участках, где саженцы по каким-то причинам погибли, дополнить лесные культуры. Там же, где они переходят в категорию молодняков, есть возможность точно спланировать рубки ухода и впоследствии оценить качество их выполнения.

Безусловно, в Финляндии, где леса находятся в частной собственности, а горизонт планирования составляет более 50 лет, это более перспективно, чем в России, где лесами владеет государство. Лесопромышленные компании, являясь арендаторами лесных участков, а не владельцами, вряд ли когда-либо захотят серьёзно вкладываться в лесовосстановление, рубки ухода в молодняках и выборочные рубки.

В настоящее время использование цифровых технологий позволяет заработать только на коммерческих рубках: с помощью этих решений можно спланировать заготовку таким образом, чтобы отказаться от низкорентабельной древесины и выбрать самую маржинальную.

Впрочем, и в России уже есть положительные тенденции. На-пример, сейчас активно обсуждается вопрос о возможности ведения частного лесного хозяйства на землях сельхозназначения. Если это действительно войдёт в практику, то даст возможность вернуть вложенные в цифровизацию средства в объёме до 300% годовых», — анализирует Евгений Лопатин.

Следуй за дронами: Россия на пути к высокоточному лесному хозяйству
Фото: Институт природных ресурсов Финляндии

Управление рисками

«Можно получить шикарный лесной фонд, взять в аренду отличный участок, но год от года у нас разные погодные условия в период лесозаготовки, и будет ли следующий сезон удачным или нет, предсказать сложно.

Сейчас уже никому не нужно доказывать, что происходит изменение климата: в этом году нет ни снега, ни морозов, и вывезти древесину из леса нет возможности; а в следующем году всё завалено снегом, мороз прихватил дороги — вози не хочу. Точно так же никто сегодня не застрахован от крупных лесных пожаров, и лесопромышленники могут потерять древесину на арендованном участке буквально за одно мгновение.

Чтобы этими рисками управлять, необходимо иметь возможность прогнозировать их и заранее оценивать. В Финляндии, например, основные потери древесины происходят из-за лесных вредителей. Короед, корневая губка, сосновый пилильщик — самые распространённые в наших лесах.

В большинстве случаев повреждённое лесным вредителем дерево погибает не сразу, и если мы знаем его точные координаты, то можем своевременно его спилить и использовать в качестве пиловочника. Если же мы этот момент упустим, то деловая древесина превратится в лучшем случае в дровяную, а в худшем — в ветровал, который с большой долей вероятности погибнет от лесного пожара.

Использование мультиспектральной съёмки, о которой я уже говорил, позволяет выявлять поражённые деревья на ранней стадии, пока они не потеряли свою ценность для экономики», — привёл пример учёный.

Молодёжь любит гаджеты

В завершение разговора о важности использования цифровых технологий в лесозаготовке спикер напомнил, что, помимо экономики, нужно помнить и о социальных факторах. В частности, о том, что перед лесной отраслью остро стоит вопрос её насыщения молодыми перспективными кадрами. А им, вопреки расхожему мнению, интересны не только деньги, но и условия работы.

«Я общался с некоторыми владельцами лесного бизнеса в России и слышал от них, что на смену инженерам старого поколения, которым глазомерная таксация была близка и понятна, приходят молодые специалисты. А они совсем не прочь сменить сапоги на дроны.

И это тоже нужно учитывать, ведь перспективные кадры, замотивированные на качественное выполнение своих обязанностей, — один из факторов успешного развития как отдельных компаний, так и отрасли в целом. Для многих игроков лесного бизнеса использование цифровых решений может стать способом повысить привлекательность своего бизнеса в глазах молодёжи», — напомнил Евгений Лопатин.


Подготовила Мария Кармакова

Статья опубликована в журнале Лесной комплекс №6 2021

Нашли ошибку?

Выделите ее мышкой и нажмите Ctrl + Enter

Новости
Hyundai HL760-9S

Фронтальный погрузчик Hyundai HL760-9S: востребованный и универсальный

Один из наиболее популярных и востребованных видов машин на рынке спецтехники — это фронтальные погрузчики. И в этом нет...

Читать далее...

Понравилась статья?

Рынок

Выбор читателей

в начало
Лесной комплекс

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.