Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Подгорная Надежда Александровна

Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса
<
Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Подгорная Надежда Александровна. Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.36 / Подгорная Надежда Александровна; [Место защиты: Моск. гос. ун-т геодезии и картографии].- Москва, 2008.- 172 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/6

Содержание к диссертации

Введение

1. Проблемы мониторинга зеленых насаждений московского мегаполиса и задачи исследования 10

2. Современное состояние зеленых насаждений москвы и ближнего подмосковья 19

2.1 Природные условия Московской городской агломерации 19

2.2 Зеленые насаждения в городе Москве и в ближайшем Подмосковье 31

3. Основы оценки состояния зеленых насаждений в городе 49

3.1 Роль и значение зеленых насаждений мегаполиса, и их основные функции 49

3.2 Влияние природных и техногенных факторов на состояние зеленых насаждений 59

3.3 Оценка экологического состояния и устойчивости древесных, кустарниковых и травянистых растений в городе 64

3.4 Оценка экологической ценности природных объектов 69

4. Технология информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений 73

4.1 Основные положения системы аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений 73

4.2 Общая структура информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений 75

4.2.1 Входная информация 77

4.2.2 Получение, первичная обработка и преобразование информации 88

4.2.3 Распознавание информации 96

4.2.4 Проверка деишфровочной информации 111

4.2.5 Формы выдачи информации 117

4.2.6 Использование информации 121

5. Экспериментальные работы по применению технологии информационного обеспечения при решении задач аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений (на примере г. Москвы и прилегающих территорий мегаполиса) 124

5.1 Цели и задачи экспериментальных работ 124

5.2 Методика экспериментальных исследований 124

5.3 Результаты исследований 129

Заключение 158

Список литературы 161

Введение к работе

Москва, как мегаполис или, точнее, городская агломерация, сформировалась в процессе исторического развития в значительной мере стихийно. Строительство промышленных предприятий и жилых районов велось до 1935 г. без серьезного экологического обоснования. Большая часть естественных лесов и растительности в ближайшем Подмосковье к началу 90-х годов уже была сведена, а занимаемая ими территория оказалась под промышленной, жилой застройкой и сельскохозяйственными угодьями. Тем самым нарушено естественное соотношение ландшафтов в регионе и их роль в регулировании многих экологических параметров среды обитания населения [Горышина Т.К., 1991]. Происходит разрушение естественной природной среды, серьезное обострение экологических и социально-гигиенических проблем, снижение качества всех компонентов среды не только для населения, но и растительности и животного мира. Это касается как атмосферного воздуха, так и почвы, поверхностных и грунтовых вод, сельскохозяйственной продукции, выращиваемой на ближних к городу территориях. Серьезные последствия указанных процессов в Москве отмечаются в почве и растительном покрове [Гришина Л.А., 1990; Фонд за эконом, грамотность, 1997; Фролов А.К., 1998]. Это проявляется в гибели и исчезновении многих видов растений, снижении сроков жизни деревьев в городских насаждениях, значительном сокращении ассимиляционной поверхности (листья и хвоя) в кронах деревьев, появлении на них ожогов (некрозов) и усыхании ветвей, ухудшении жизненного состояния и выполнении экологических (регуляция чистоты и микроклимата), архитектурно-эстетических и других функций [Николаевский B.C., 1979]. Налицо серьезное ухудшение состояния здоровья населения, снижение продолжительности жизни, обострение демографических процессов.

В экологической доктрине города Москвы уделяется серьезное внимание озеленению территории [Экологический вестник Московского региона №1, 2006]. Наряду с охраной и уходом за существующими зелеными насаждениями предусматривается создание новых озелененных территорий на площади 200 га, восстановление растительных сообществ и биологического разнообразия на особо охраняемых природных территориях (ООПТ) и образование новых ООПТ на площади 4342 га, а также цветочное оформление города на площади 985 тыс. кв. м.

Сложности решения этих задач связаны с:

- отсутствием утвержденной Генеральной схемы озеленения города
Москвы до 2020 года, призванной определять стратегию и внедрение
передовых технологий, создание новых объектов озеленения, а также
увеличение объема ремонта и реконструкции озелененных территорий;

крайне неудовлетворительной организацией учета зеленых насаждений в городе (за период 2001-2004 годов проинвентаризировано 30,6% от общей площади озелененных территорий. Не создана и электронная база данных о зеленных насаждениях города);

недостаточным качеством озеленительных работ, проводимых на объектах гражданского строительства;

отсутствием взаимодействия между различными контролирующими структурами;

отсутствием специальных правил содержания зеленых насаждений и ухода за ними на ООПТ (увязанных с задачей сохранения биологического разнообразия);

необходимостью введения государственного кадастра особо* охраняемых природных территорий города Москвы.

Учитывая важную роль зеленых насаждений в городе, необходимо контролировать состояние растительности, выявлять причины ее

деградации и корреляционно зависимое от нее уровней загрязнения городской среды для благоустройства и озеленения.

Это обуславливает необходимость осуществления мониторинга состояния зеленых насаждений, в том числе и аэрокосмическими методами. В этой связи разработка геоинформационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса является весьма актуальной темой исследований.

Основной задачей работы является разработка содержания геоинформационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса (на примере Московской городской агломерации).

Для выполнения поставленной задачи было необходимо:

  1. Провести анализ состояния проблемы мониторинга литосферы и зеленых насаждений мегаполиса и определить основные направления исследований.

  2. Охарактеризовать состояние геоэкологической ситуации и зеленых насаждений Москвы и ближнего Подмосковья.

  3. Определить роль и значение зеленых насаждений мегаполиса и их функции в геоэкологии города, оценить влияние различных факторов на состояние зеленых насаждений, разработать методику оценки экологического состояния древесных, кустарниковых и травянистых растений и составить экологический паспорт ценного природного объекта.

  4. Разработать содержание и технологию геоинформационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса, включая общую структуру мониторинга и его отдельных блоков (в т.ч. геоэкологического).

  5. Апробировать результаты выполненных исследований на опытно-экспериментальных тестовых участках при решении задач аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса и оценки геоэкологической ситуации.

Объект и предмет исследования.

Объектом исследования являются зеленые насаждения и их состояние в мегаполисе, геоэкологические, градостроительные и архитектурно-планировочные факторы, влияющие на их изменение. Предметом исследования служит геоинформационное обеспечение аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений в мегаполисе, включающее средства, методы и технологии его осуществления.

Методы исследования состояли из инвентаризации ценных природных объектов и зеленых насаждений в городе; дешифрирования материалов аэрокосмических съемок; наземных обследований различных типов озелененных территорий города; автоматизированной обработки данных и картографирования результатов исследований. При этом использовался комплекс методов, включающих: аналитические, статистические, математические методы и моделирование, а также теоретические и методологические основы физиологии, биохимии, биофизики, молекулярной биологии и др. связанные с проблемами экологии растений и оценки геоэкологической ситуации.

Исходным материалом послужили публикации по данному

направлению исследований: государственные доклады о состоянии зеленых насаждений в Москве; нормативно-правовые и методические документы Российской Федерации и Правительства города Москвы по охране зеленых насаждений; статистические сборники, характеризующие состояние окружающей среды и использования природных ресурсов; результаты инвентаризации озелененных территорий города Москвы; материалы дистанционных съемок разных масштабов и зон спектра; программы автоматизированной обработки аэрокосмических снимков с использованием геоинформационных систем, а также результаты собственных экспериментальных исследований по применению технологии геоинформационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса.

Научная новизна исследований состоит в следующем:

совершенствовании технологии геоинформационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса;

разработке методики оценки степени экологического состояния древесных, кустарниковых и травянистых растений и составлении экологического паспорта ценного природного объекта;

составлении картографических материалов на основе автоматизированного дешифрирования и наземных обследований как результат аэрокосмического мониторинга с определением перечня и содержания геоэкологических карт и других документов для принятия управленческих решений на региональном и локальном уровнях при выборе природоохранных мероприятий.

Практическая значимость работы. Результаты исследований могут

быть использованы проектными организациями при разработке проектов озеленения города; префектурами административных округов по реконструкции, озеленению и благоустройству территорий; административно-техническими инспекциями города Москвы и инспекторами Департамента природопользования и охраны окружающей среды - при составлении планов инспекторских проверок, а также Департаментом жилищно-коммунального хозяйства и благоустройства г. Москвы - при формировании планов озеленительных работ.

Результаты исследований использовались также в учебном процессе и проведении практических занятий по курсам «Инженерная экология» и «Экология и мониторинг» в Московском государственном университете геодезии и картографии.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены на: VIII (2004 г.), IX (2005 г.), X (2006 г.) межвузовских научно-практических семинарах студентов, аспирантов и молодых ученых Московского региона по актуальным проблемам экологической безопасности и рациональному природопользованию, проблемам

геоэкологии и сохранения здоровья населения, по актуальным проблемам экологии и природопользования; конференциях Московского государственного университета геодезии и картографии (2004 г. и 2007 г.).

Личный вклад автора заключался в сборе и обобщении информации по изучаемой проблеме, в разработке содержания геоинформационного обеспечения и технологии аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений города и получении экспериментальных материалов по автоматизированному дешифрированию и наземному обоснованию с оценкой состояния зеленых насаждений на тестовых участках московского мегаполиса с особым режимом природопользования (Парк культуры и отдыха «Сокольники», лесопарк «Кузьминки», Национальный парк «Лосиный остров», лесные массивы Солнечногорского и Истринского районов Московской области).

Основные результаты исследований, выносимые на защиту:

1) усовершенствована методика оценки геоэкологического состояния
зеленых насаждений в городе, определена их роль, значение и функции в
системе санитарно-гигиенических и декоративно-планировочных решений.
Предложены классификационные матрицы комплексной геоэкологической
оценки территории и состояния зеленых насаждений: древостоев,
кустарниковой и травянистой растительности. Разработан макет
геоэкологического паспорта ценного природного объекта;

2) определено содержание и разработана технология
геоинфиормационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых
насаждений мегаполиса, выбрана система количественных и качественных
показателей, определены методы и средства аэрокосмического
мониторинга, процедуры визуального и автоматизированного
дешифрирования, составлен перечень и определено геоэкологическое
содержание картографических и других материалов, отражающих
результаты аэрокосмического мониторинга территорий зеленых насаждений
для принятия управленческих решений;

3) осуществлена практическая реализация результатов исследований и апробации технологии геоинформационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса при решении конкретных задач на тестовых участках в пределах Москвы и Московской области.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, в

том числе две работы из списка изданий, рекомендованных ВАКом.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения. Общий объем работы 172 страницы машинописного текста и включает 26 таблиц, 31 рисунок. Список литературы состоит из 116 наименований, в том числе 16 иностранных авторов.

Автор выражает большую благодарность руководителю, профессору А.В Садову., за оказанную помощь в подготовке диссертационной работы, профессору В.А. Малинникову, профессору С.А. Сладкопевцеву, профессору Р.Г. Мамину за ценные замечания и рекомендации по улучшению работы, а также сотрудникам кафедры Прикладной экологии: проф. В.Н. Бурову, проф. А.А. Мельникову, доц. Ю.Ф. Слезкину за помощь и поддержку в процессе подготовки и обсуждение работы.

Природные условия Московской городской агломерации

Современный рельеф Москвы в основном образован отложениями ледниковой эпохи, которые представлены двумя моренами, покрывающими часть территории города и его окрестностей, а также суглинками и песками межледниковых периодов.

Значительное влияние на рельеф, города оказывала Москва-река, промывшая широкую долину с тремя надпойменными террасами.

Город лежит на стыке трех природных областей с различными по своему происхождению типами рельефа: Теплостанская «останцовая» ледниковая возвышенность, Мещерская песчаная низина и Клинско-Дмитровская гряда.

За последние столетия рельеф территории Москвы сильно выровнялся - сгладились крупные подъемы, засыпались овраги, болота, русла речек и ручьев.

Юго-западная часть столицы расположена на северной оконечности древней Теплостанской возвышенности, поднимающейся над уровнем Москвы-реки на 130 м, образуя крутой обрыв к реке в наиболее высокой части Москвы - Воробьевых горах.

Самыми низкими и плоскими являются восточная и юго-восточная части города, находящиеся на примыкающей к Москве Мещерской низменности. Северная часть столицы находится на южном крае пологого склона Клинско-Дмитровской гряды.

Ранее Москва имела густую речную сеть, свойственную для моренных районов лесной зоны. На территории города насчитывалось до 150 речек и ручьев, общая протяженность которых составляла более 200 км. В настоящее время большинство их засыпано или взято в подземные трубы.

Главная водная артерия столицы - Москва-река - претерпела сильные изменения: она значительно расширена (на некоторых участках до 60-100 м), обводнена, подперта системой плотин, углублена и превращена в современную судоходную речную магистраль. Протекая по городу, он делает много крутых излучин, что повлияло на планировку столицы.

Самым большим притоком Москвы-реки в черте города является Яуза, получившая после реконструкции волжские воды, пришедшие в столицу по каналу им. Москвы, и снабдившие ими Москву-реку.

Созданные Химкинское, Клязьминское и Можайское водохранилища, а также «Южный порт» и канал им. Москвы не только оживили ландшафт, но и оказали огромное влияние на природные условия мегаполиса.

На территории Москвы естественная растительность почти не сохранилась. Лишь ее отдельные фрагменты, причем сильно измененные деятельностью человека, можно видеть в старых парках и лесопарках. Елово-широколиственные - в Яузском и Лосиноостровском лесопарках, в Останкинской дубраве, на территории Главного ботанического сада, по склону Ленинских гор, на отдельных участках леса в Измайловском парке, по долине р. Москвы, выше центра города в Серебряном бору и в парке

Фили-Кунцево. В северных и западных частях города на склонах Клинско-Дмитровской гряды - Химкинский и Хлебниковский лесопарки, лесная дача Сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева. В Останкине имеются небольшие массивы типичных хвойно-широколиственных лесов: ель, дуб, липа, подрост из ели, липы, клена, ясеня. В подлеске произрастают лещина, жимолость лесная, калина.

Из трав преобладают типичные для широколиственных лесов сныть, медуница, копытень, фиалка и характерные для хвойных лесов кислица, мятлик и др.

В пределах Москвы на востоке, в сосновых лесах лесопарков Лосиноостровский, Яузский, Клязминский, в парках «Измайлово», «Сокольники» на бедных почвах сформированы простые боры с вереском, брусникой, плауном. На более богатых супесчаных почвах развиты сложные боры (часто с двухъярусным древостоем) с посадками дуба и липы, густым подростком и подлеском с преобладанием широкотравья в травяном покрове. Площадь естественной растительности города с увеличением его территории значительно уменьшилась, и возникли искусственные насаждения (сады, парки, скверы, бульвары), доминирующие в настоящее время в Москве.

Роль и значение зеленых насаждений мегаполиса, и их основные функции

В последние годы ухудшение среды обитания, с одной стороны, и ошибки в градостроительстве, с другой, привели к появлению новых терминов — «усталые города» (о загрязненных городах) и «грусть новых городов» (о новых многоэтажных районах с улучшенными квартирами, но с отрывом жителей от природы) [Реймерс Н.Ф., 1990]. Повышение качества жизни в городах будет всегда связанно не только с улучшением среды обитания, но и с органическим слиянием города и природы.

В конце 70-х годов одновременно в нескольких странах возникла идея экологического города-мегаполиса. [Гутнов А.Э., Глазычев В.П., 1990]. Формирование мегаполисов и городских агломераций во многих странах имеет много общих черт и закономерностей [Алексеев В.П., 1990; Владимиров В.В., 1996; Казначеев В.П., 1990; Хорев Б.С., 1989]. Это стихийность застройки на начальных этапах; разобщенность структуры; преобразование и уничтожение естественных ландшафтов, экосистем и биоты; нарушение природного равновесия и подавление средообразующих функций растительности и др. В процессе строительства и развития Москвы не учитывались важнейшие требования современной экологии и коммунальной гигиены [Владимиров В.В., 1986; Герасимов И.П., 1985; Израэль Ю.А., 1984; Соколов В.Е. и др., 1996].

Важнейшим компонентом городской агломерации (мегаполиса) являются природные комплексы (городские леса, луга) и зеленые насаждения (парки, сады, скверы). Все насаждения выполняют исключительно важную средоохранную и средоформирующую, санитарно гигиеническую, архитектурно-планировочную и ландшафтообразующую роль, являются зеленым фильтром, снижающим в определенных пределах степень загрязнения окружающей среды транспортными и промышленными выбросами, обеспечивают нормальные условия жизнеобеспечения населения и его потребности в чистом воздухе, местах отдыха и общения с природой.

Обширные зеленые массивы (леса, лесопарки, крупные парки) оказывают влияние на климат всего Московского региона, регулируют количество осадков, положительно влияют на тепловой и радиационный режимы (температура воздуха в лесу в летние дни на 8-10 С ниже, чем на открытых местах), служат резервуарами чистого воздуха, обогащая атмосферу кислородом за счет фотосинтеза, предохраняют почвенный покров от водной и ветровой эрозии, предохраняют водные источники от высыхания и загрязнения.

Из природных компонентов городской среды только растительность обладает уникальной особенностью улучшать экологическое состояние города с относительными меньшими затратами на свое восстановление... Зеленые насаждения на 40-50% снижают влияние отдельных негативных факторов, воздействующих на жителей города.

Зеленые насаждения называют "легкими города", т.к. они являются проверенной защитой от загрязнения воздуха. Они и украшают город, но, прежде всего они играют важную роль в деле оздоровления окружающей среды.

Обязательными требованиями к системе озеленения - равномерность и непрерывность. Основными же элементами системы озеленения города -парки, сады, озелененные территории жилых и промышленных районов, набережные, бульвары, скверы, защитные зоны. При проектировании новых и реконструкции существующих городов предусматривают максимальное сохранение и использование существующих зеленых насаждений.

Леса, парки, сады, бульвары и скверы воздействуют на состав атмосферного воздуха. Во время вегетационного сезона их растительность обогащает воздух кислородом и поглощает углекислый газ. Это свойство учитывают при защите воздушного бассейна города от выбросов промышленных предприятий и транспорта. С каждого гектара, занятого деревьями, выделяется в год до 30 кг полезных для человека эфирных масел. 1 га деревьев и кустарников только за один час поглощает весь углекислый газ, выделяемый за это время 200 людьми. В зеленых массивах каждое дерево поглощает в среднем за год 30-40 кг пыли и других твердых частиц, а дерево с богатой лиственной кроной до 68 кг. Одно дерево средней величины за сутки восстанавливает столько свободного кислорода, сколько необходимо для дыхания трех человек. Деревья очищают воздух от выхлопных газов.

В парках на 15-30 % выше влажность, что приводит к снижению температуры воздуха, создает эффект физиологического комфорта для человека. Прохлада и влажность воздуха парков в значительной степени обеспечиваются испарением влаги поверхностью листьев деревьев. Парки летом - это островки территорий с относительно пониженными температурами земной поверхности среди нагретых пространств асфальта, камня и железа. В результате над наиболее крупными зелеными массивами в пределах города летом устанавливаются нисходящие потоки воздуха. Они увлекают за собой пыль из атмосферы и осаждают ее на кронах деревьев и кустарников. 1 га деревьев хвойных пород задерживает за год 40 тонн пыли, а лиственные - около 100 тонн. Подобными свойствами обладают также сирень, акация, неприхотливый быстрорастущий шиповник и др. Насаждения очищают воздух от промышленных и выхлопных газов.

Основные положения системы аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений

Аэрокосмический мониторинг зеленых насаждений (АКМ ЗН) представляет собой систему регламентированных периодических дистанционных наблюдений за состоянием городских насаждений и лесов, пространственно-временными изменениями, определение причин нарушения их устойчивости, повреждения и поражения природными. и антропогенными факторами неблагоприятного воздействия, анализ и прогноз экологической ситуации, и использование информации мониторинга для обоснования своевременных и эффективных природоохранных решений - законодательных, проектных, организационных, управленческих и технологических.

Основными задачами мониторинга зеленых насаждений являются: — инвентаризация зеленых насаждений; — выявление техногенных факторов воздействия на растительность и установление их масштабов и ареалов; — изучение динамики растительного покрова; — оценка пожароопасности лесов, выявление очагов пожаров, гарей; — слежение за вырубкой лесов, в том числе несанкционированных рубок; — санитарно-эпидемиологическое состояние зеленых насаждений и выявление очагов болезней и поврежденных ими растений; — анализ и оценка состояния зеленых насаждений; — разработка мероприятий и рекомендаций по улучшению состояния озелененных территорий.

В методическую основу разработки системы АКМ ЗН должны быть положены принципы системности, комплексности и периодичности с использованием современной аналитической техники и ГИС-технологий.

Принцип системности определяет теоретические положения, на которых основывается АКМ ЗН. Они заключаются в системных представлениях о сложных взаимодействиях различных компонентов окружающей среды (ОС) в урбосистемах (почвенно-растительный покров, рельеф, приземный слой атмосферы и техногенные факторы).

Функционирование системы и взаимосвязи между компонентами позволяют использовать дистанционную информацию для АКМ ЗН.

Принцип комплексности предусматривает использование оптимального набора дистанционных съемок и их сочетание с выборочными наземными наблюдениями, применение визуальных и автоматизированных приемов обработки материалов дистанционных съемок и выдачи результатов АКМ ЗН в виде комплекса карт и других документов.

Принцип повторности состоит в регламентированном режиме необходимых наблюдений, что позволяет проводить сравнения результатов многоразовых съемок и судить о тенденции и динамики изменений ОС вцелом и состоянии растительного покрова в частности.

Принцип последовательного приближения обеспечивает наращивание информации о структуре ландшафта и растительного покрова при проведении исследований на различных уровнях: региональном, локальном и детальном.

На региональном уровне АКМ ЗН используются космо и мелкомасштабные аэроснимки, позволяющие оперативно изучать обширные территории города и зеленых зон пригорода и выявлять изменения ОС среды регионального характера. На этом уровне выделяются группы преобладающих лесных пород, типы леса и условий их произрастания, густота древостоя. Выделяются не покрытые лесом (гари, вырубки) и нелесные (болота, воды, сельхозземли) площади. Масштабы исследований составляют- 1:1 000 000-1:100 000 (1:50 000).

На локальном уровне осуществляется маршрутная крупномасштабная аэрофотосъемка полосных зеленых насаждений. Она может выполняться по прямолинейным и криволинейным маршрутам, проложенным вдоль городских магистралей, русел рек и кварталов. В отдельных случаях на территории лесопарков и особо охраняемых природных территориях проводится площадная аэрофотосъемка. Выделяются преобладающие группы и виды насаждений, их возраст, полнота, участки деградации лесных насаждений, редины, гари, вырубки, прогалины. Масштаб исследований составляет от 1:10 000 до 1:25 000.

На детальном уровне изучаются площадки постоянного наблюдения с масштабами исследований 1:10 000 и крупнее. При этом изучаются группы древесных пород и их видового состава и отдельных древостоев с определением высоты, полноты, густоты кроны и состояние деградации насаждений.

Получение, первичная обработка и преобразование информации

Распознавание информации включает: дешифрирование, индикацию, экстраполяцию результатов дешифрирования. Дешифрирование. Методика дешифрирования растительности предусматривает применение традиционно визуальных методов и автоматизированного дешифрирования.

Визуальное дешифрирование осуществляется по набору дешифровочных признаков: фотометрических, фиксирующих различие спектрально отражательной способности - тон (цвет), морфологических, передающих внешний облик объекта - форму, размеры, размещение тени, рисунок (структуру и текстуру) и стереометрических, определяющие высотные характеристики.

Косвенные дешифровочные признаки указывают на наличие или характеристику объекта, не изобразившегося на снимке и не определившегося по прямым признакам. В качестве косвенных признаков используются характер рельефа и его формы, наличие и особенности гидрографической сети, типы почв, степень освоенности территории зелеными насаждениями.

По дешифровочным признакам выделяются основные жизненные формы растительности: древесная, кустарниковая, полукустарниковая, кустарничковая, травянистая, степная, моховая и лишайниковая. Переходы жизненных форм многообразны, смена растительных сообществ тесно связана с характером и условиями местообитаний, антропогенным влиянием.

Древесная растительность изображается на аэроснимках четко и границы ее определяются точно. Леса различного состава имеют зернистый рисунок изображения, тем более отличающийся формой, размером зерен, чем крупнее масштаб. Величина и форма зерен изображения лесов зависят от размеров и строения крон деревьев на местности, от густоты леса.

Формы крон отдельных деревьев могут быть использованы при дешифрировании крупномасштабных снимков (1:15 000 и крупнее). Они хорошо просматриваются на краях и передаются падающей тенью. Форма и размеры крон деревьев различных пород неодинаковы, а их наибольший диаметр располагается на разной высоте от поверхности земли. Диаметром кроны считают ее наибольший поперечный размер. Наибольший диаметр изображения кроны дерева на снимке может быть лишь у деревьев, расположенных вблизи главной точки снимка. Для ели и пихты характерна остроконечная, конусовидная форма крон, для лиственницы — звездообразная, кроны сосны имеют форму полушара, кажутся выпуклыми и как бы висящими над землей.

Изображение крон деревьев в лесу зависит от его густоты и условий освещения солнцем верхнего полога леса в момент съемки. На снимках средних масштабов изображаются не кроны отдельных деревьев, а слившиеся вершины крон.

Тон или цвет изображения леса зависит от тона или цвета изображения отдельных крон, от соотношения в видимом пологе леса затененных и освещенных частей, от цвета и тона подстилающей поверхности, просвечивающей сквозь кроны. Как правило, леса из ели, пихты и сосны характеризуются более темными тонами, чем лиственные и лиственничные.

С составом древесной растительности связано и строение полога леса, который может быть разновысотным внутри одного массива (еловые, пихтовые леса) и равномерным по высоте (сосновые, осиновые леса). Дешифровочным признаком является и характер распределения деревьев в пологе леса, связанный с биологическими особенностями видов. Например, равномерное распределение деревьев свойственно соснякам, групповое — березнякам, куртинное — осинникам.

В неблагоприятных условиях произрастания леса имеют более светлые тона и нечеткую зернистость, обусловленные, как правило, меньшей высотой, разреженностью, неразвитостью крон, деформированностью стволов, присутствием сухостойных деревьев и других угнетенных форм. Горелые леса имеют языковидные, изорванные границы, вклинивающиеся в лесные массивы и чаще всего приуроченные к естественным рубежам (рекам, оврагам). С изображением гарей сходны контуры буреломов (ветровалов), вытянутые в одну сторону — по направлению ветра.

Похожие диссертации на Разработка информационного обеспечения аэрокосмического мониторинга зеленых насаждений мегаполиса