УДК 528.42
РАЗРАБОТКА ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ЗЕЛЁНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ
№16,
Науки о Земле
Кузьменко Мария Николаевна
Ключевые слова: ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА; ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ; ТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЁМКА; МОНИТОРИНГ; ЗЕЛЁНЫЕ НАСАЖДЕНИЯ; GEOINFORMATION SYSTEM; GIS TECHNOLOGY; SURVEYING; MONITORING; GREEN SPACES.
В условиях стремительной урбанизации происходит усиленное развитие градостроительства и промышленности, что приводит к антропогенным и техногенным нагрузкам на окружающую среду. Экологическая составляющая города играет важную роль в повышении качества жизни, здоровья и деятельности населения. В связи с этим, проблема картографирования экологического состояния городской среды в настоящее время сохраняет большую актуальность. Для наблюдения за состоянием окружающей среды, выявления экологических нарушений и принятия обоснованных управленческих решений целесообразно вести мониторинг окружающей среды [2]. Под мониторингом понимают систематическое наблюдение за природными явлениями, процессами и происходящими изменениями. В процессе мониторинга происходит сбор различных данных об объектах, которые необходимо рационально организовать и представить. Наиболее эффективным решением этой задачи является создание геоинформационной системы (ГИС), позволяющей производить анализ и систематизацию полученной информации. Проблема экологического мониторинга и его автоматизация рассматривается в работах как отечественных ученых (В. В. Таболин, В. С. Занадворов, О. И. Кутузов, Т. М. Татарникова, Ю. Л. Хотунцев), так и зарубежных (F. Burde, E. Perle, R. Barr, K. Thomas).
В рамках дипломного проектирования начато исследование возможности применения геоинформационных технологий при реализации системы наблюдения за состоянием городских зелёных насаждений в составе объектов рекреационного назначения. Геоинформационные технологии подразумевают собой технологическое основание для создания ГИС, предоставляющее возможность реализовать их функциональные возможности [3]. Объектом исследования является Театральный сквер в городе Вологда, а предметом – применение геоинформационных технологий в процессе мониторинга состояния городских зелёных насаждений. Целью исследования является создание оригинальной ГИС как неотъемлемой части процесса мониторинга состояния зелёных насаждений на территории Театрального сквера. Театральный сквер расположен в центральной части города на улице Октябрьская. На территории сквера находятся здание Театра юного зрителя, памятник сотрудникам органов внутренних дел и три большие цветочные клумбы. Проложены асфальтированные дорожки, по периметру которых установлены скамьи, осветительное оборудование представлено уличными декоративными фонарями, равномерно расположенными на территории сквера.
Основные задачи исследования:
1. Выполнить топографическую съёмку территории сквера для определения местоположения характерных точек ситуации и зелёных насаждений.
2. Произвести инвентаризацию зелёных насаждений сквера, с указанием таксационных характеристик.
3. Интегрировать полученную информацию в состав информационных слоёв ГИС и установить количественные характеристики насаждений по ряду параметров.
В процессе работы поставленные задачи решались с применением реферативно-исследовательского, аналитического методов и методов моделирования, картографического анализа.
На первом (полевом) этапе проведённых работ определено местоположение зелёных насаждений в результате геодезических измерений на территории сквера. Измерения включали в себя: рекогносцировку местности, топографическую съёмку, камеральную обработку полученных результатов. Рекогносцировка предполагает определение конфигурации теодолитного хода, используемого в качестве съёмочного обоснования, а также выбор примерного расположения его вершин на местности.
В настоящее время для сбора пространственных данных существуют следующие современные методы геодезических измерений: спутниковые измерения, лазерное сканирование, наземные геодезические съёмки угломерными приборами и др. Однако, съёмка местности с использованием традиционных геодезических приборов – электронных тахеометров, всё ещё остаётся наиболее популярной. Преимуществами использования тахеометра при выполнении топографической съёмки местности являются:
· небольшие затраты времени на выполнение съёмки и компьютерную обработку полученных результатов;
· возможность работы в неблагоприятных погодных условиях;
· высокая точность измерений;
· отсутствие необходимости ведения полевого журнала;
· возможность съёмки участков территории, где применение других методов затруднительно вследствие наличия неблагоприятных условий.
Этап топографической съёмки реализован с использованием электронного тахеометра Sokkia Set 610. Съёмка состояла из комплекса работ, выполненных с целью получения топографического плана местности. Привязка съёмочного обоснования выполнена к двум парам стенных знаков, местоположение которых определено в городской системе координат. Съёмка объектов ситуации выполнена способом полярных координат и состояла из измерений горизонтальных углов и горизонтальных проложений.
В составе камерального этапа выполненных геодезических работ осуществлена обработка полевых материалов с использованием программного продукта CREDO_DAT. Программа предназначена для автоматизированного уравнивания линейно-угловых плановых измерений, проведения оценки точности, включающую построение эллипсов ошибок, а также расчёта прямоугольных координат, определяющих плановое положение точек ситуации.
В целях обеспечения системы мониторинга необходимой атрибутивной информацией проведена инвентаризация зелёных насаждений с определением основных таксационных характеристик. В ходе инвентаризации определены такие параметры как порода, балл санитарного состояния, наличие пороков, высота и диаметр ствола [1]. Результаты инвентаризации сведены в электронную ведомость, где, используя возможности табличного процессора, выполнена статистическая обработка, а также подготовка данных для последующего импорта в создаваемую геоинформационную систему.
В качестве программного средства организации ГИС использован международный программный продукт QGIS, обладающий рядом преимуществ:
· поддержка популярных операционных систем;
· поддержка множества векторных и растровых форматов геоданных;
· возможность быстрого подключения к различным картографическим интернет-сервисам;
· наличие различных прикладных программных расширений;
· отсутствие затрат на приобретение лицензий на компоненты программы.
На выбор некоммерческого программного продукта в качестве ГИС-оболочки также повлияло текущее направление экономики нашей страны в сторону импортозамещения. Развитие и использование отечественных информационных технологий и программного обеспечения является одной из приоритетных тенденций в настоящее время.
С помощью QGIS произведена интеграция обработанных данных в ГИС, представляющая собой импорт результатов наблюдений и измерений на отдельные информационные слои. По данным инвентаризационной ведомости, содержащей атрибутивную информацию об объектах озеленения и координаты их местоположения, создан ряд слоёв ГИС: зелёные насаждения, дорожно-тропиночная сеть, инфраструктура, граница территории сквера, здания и сооружения, а также растровое спутниковое изображение сквера, выступающее в качестве электронной картографической основы.
Одной из ключевых особенностей ГИС является возможность представления данных в виде накладывающихся друг на друга информационных слоев. При этом происходит генерация географических объектов в виде векторных или растровых изображений и наследование атрибутивной информации. Данные распределяются по слоям так, что манипулирование и их анализ в пространстве можно осуществлять как по отдельности, так и совместно с другими слоями. В ГИС существует возможность различной визуализации выбранных слоёв, изменения порядка их отображения [3]. На рисунке 1 изображен фрагмент созданной геоинформационной системы Театрального сквера.
Рис. 1 Фрагмент созданной ГИС Театрального сквера
На следующем этапе исследования планируется осуществить анализ расположения групп древесно-кустарниковой растительности на территории сквера посредством зонирования, а также публикацию локально созданной ГИС на интернет-сервере с целью создания возможности ознакомления общественности с информацией о состоянии и расположении объектов озеленения и инфраструктуры на территории Театрального сквера.
Совершенствование системы мониторинга городских зелёных насаждений с использованием геоинформационных технологий направлено на развитие системы контроля окружающей среды и на более широкое использование технологий геоинформационного картографирования как современных способов оптимизации региональных систем экологического мониторинга.
Список литературы
- Авдеев Ю. М., Костин А.Е., Мокрецов Ю.В., Попов Ю.П. Дендрометрические показатели деревьев различных экологических форм в урбоэкосистемах. // Вестник Красноярского государственного аграрного университета, 2018. – №1. С. 177-181.
- Авдеев Ю.М., Мокрецов Ю.В., Тесаловский А.А., Попов Ю.П. Экологическая оценка свойств фитоценозов в различных лесорастительных условиях. // Вестник Красноярского государственного аграрного университета, 2017. – №10. С. 108-114.
- Блиновская, Я. Ю. Введение в геоинформационные системы: учебное пособие / Я. Ю. Блиновская, Д. С. Задоя. – Москва: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2016. – 112 с.