CC BY
68Информационные технологии для ботанических садов
Компоненты информационного пространства ботанического сада. Геоинформационная система Ботанического сада ПетрГУ.
ПРОХОРОВ Петрозаводский государственный университет,
Алексей Анатольевич фг^п^.т
ПЛАТОНОВА Петрозаводский государственный университет,
Елена Анатольевна т^^^ат
ШРЕДЕРС Петрозаводский государственный университет,
Мария Анатольевна ^^^.^^.т
ТАРАСЕНКО Петрозаводский государственный университет,
Виктор Владимирович ^аг^епко@р^.<аге^.ги
АНДРЮСЕНКО Петрозаводский государственный университет,
Василий Валерьевич wasi|y@psu.<aгe|ia.гu
Институт геологии Карельского научного центра РАН, [email protected]
Аннотация:
Научно-образовательный электронный ресурс
«Геоинформационная система Ботанического сада ПетрГУ» предназначен для обеспечения социальной деятельности Ботанического сада, поддержки учебной и производственной практики и научно-исследовательской работы студентов, а также выполнение фундаментальных и прикладных научных исследований. В состав ресурса входят базовые и тематические информационные слои. Базовые слои представлены комплексом топографических данных, в разделах: территория, рельеф, гидрография, дорожная сеть, инфраструктура производственных объектов. Тематические слои представлены следующими комплексами: Ботанический сад - объект недвижимости; геологическое строение; лесной фонд; ландшафты; специальные коллекции растений, материалы данных дистанционного зондирования.
Получена: 23 декабря 2013 года Подписана к печати: 25 декабря 2013 года
КУЛИКОВА Виктория
Владимировна
Ключевые слова:
ботанические сады геоинформационные системы регистрация коллекций
Введение
Ботанический сад (БС) всегда занимает определенную территорию и располагает планом экспозиций растений, дорог и инфраструктуры. С момента появления первых геоинформационных систем (ГИС) и спутниковых систем глобального позиционирования (GPS) начался переход от планов на бумажных носителях к электронным картам. ГИС требуются каждому БС для документирования своих ботанических коллекций, пространственной привязки отдельных растений и их групп. Для многих ботанических садов становится актуальным дополнение планов экспозиций топографической информацией, картами почв и природной растительности. Создание ГИС БС ПетрГУ было начато (Шредерс и др., 1995) параллельно с осуществлением комплексной программы исследований
территории БС ПетрГУ (Груздева и др., 1996). Проведение данных исследований базировалось на особенности БС ПетрГУ заключающейся в наличии достаточно большой территории (367 га) со сложным рельефом, выходами геологических пород, следами движения ледников, палеосейсмодислокациями, геологическими разломами, неоднородным составом почв, разнообразной растительностью включающей редкие для севера растительные сообщества и отдельные виды растений. Создание ГИС БС ПетрГУ осуществлялось в рамках приоритетного направления развития БС ПетрГУ, как центра новых информационных технологий для ботанических садов (Прохоров, 2007).
Объекты и методы исследований
ГИС Ботанического сада Петрозаводского государственного университета (БС ПетрГУ) предназначена для обеспечения научной, образовательной и социальной деятельности. В состав ГИС БС ПетрГУ входят интегрируемые комплексы базовых и тематических информационных слоев, созданные в среде MapInfo Professional. Базовые слои представлены комплексом топографических данных, в разделах: территория, рельеф, гидрография, дорожная сеть, инфраструктура производственных объектов. Тематические слои представлены следующими комплексами: БС ПетрГУ - объект недвижимости, включающий кадастровые сведения об объекте; геологическое строение; лесной фонд; ландшафты; специальные коллекции растений, материалы данных дистанционного зондирования.
К сожалению, подготовка подобных многокомпонентных ГИС невозможна с помощью создаваемых специализированных картографических систем для БС, например BG-Map (BG-Map, 2013). С другой стороны, системы документирования ботанических коллекций (Walter, O'Neal, 1997; Андрюсенко, Прохоров, 2012) не взаимодействуют с картографическими пакетами типа MapInfo Professional. В связи с этим, нами начата работа по созданию интерактивных сетевых модулей управления картами и картографической информацией о коллекционных фондах БС ПетрГУ, позволяющие возвратить данные в формат базового геоинформационного программного обеспечения для хранения и сопряжения с другими данными ГИС и системы регистрации коллекционных фондов «Калипсо». Предполагается независимое использование сетевых модулей продолжительное время.
С целью расширения применения ГИС БС ПетрГУ проведено обучение сотрудников БС занятых проведением экскурсий и летних учебных практик пользованию созданными ресурсами и редактированию планов коллекционных фондов БС ПетрГУ. В 2013 году получено свидетельство № 2013621392 о регистрации «Картографической базы данных «Ботанический сад ПетрГУ» (Прохоров и др., 2013).
Результаты
Геоинформационная система Ботанического сада ПетрГУ (ГИС БС ПетрГУ) создается на основе первичных материалов научных исследований и иных картографических материалов в виде цифрового картографо-атрибутивного банка данных, включающего данные по:
• географическим объектам и населенным пунктам (Рис. 1);
• рельефу территории (Рис. 2);
• космическим снимкам высокого разрешения, выполненным со спутника QuickBird в июле 2012 года - (Рис. 3)
• геологии (четвертичные отложения - Рис. 4, палеопротерозой - Рис. 5);
• природной растительности(Рис. 6);
• ботаническим коллекциям (Рис. 7 - 8).
Рис. 1. Окрестности Ботанического сада ПетрГУ. Географические объекты и населенные пункты. Fig. 1. Surroundings of the Botanical Garden of PetrSU. Geographic objects and locations.
Рис. 2. Рельеф, через 1 метр в диапазоне высот 33-123 м. над уровнем моря. Fig. 2. Relief through 1 meter in height range 33-123 m above sea level.
Рис. 3. Границы БС ПетрГУ, границы памятника природы «Чертов стул» и дорожная сеть. Спутниковый снимок территории БС ПетрГУ и окрестностей. Спутник Quickbird, разрешение 0,5 м,
07.07.2012.
Fig. 3. BG PetrSU border, boundary nature monument "Devil's Chair" and the road network. Satellite image of the territory BS PSU and its environs. Satellite Quickbird, 0.5 m resolution, 07.07.2012.
Рис. 4. Геологическая карта территории БС ПетрГУ. Четвертичные отложения. Fig. 4. Geological map of the BG PetrSU. Quaternary sediments.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Граница Ботанического сада Границы растительноети
Геологическая карта
Пал еопротерозой
П 1-я пачка агломератовых базальтовых туфов □ 2-я пачка агломераговых базальтовых туфов j 3-я пачка агломератовых базальтовых туфов 4-я пачка агломератовых н агтпютинатовых базальтовые туфов
■ Вязальный горизонт туфоконгломеротов, туфопесчэнников базальтовых туфов i Лавы порфировых андезибазальтов
| Массивные и брекгированные лавы плагиоавгитовык базальтов j Ма&сиеные и подушечные баэапьто&ые лаеы Массивные и подушечные варно лито вые базальтовые лавы Я Массивные ri подушечные павы авгитовых мелзбазальтое L.J Массивные it подушечные павы афировы* андесибазальтов
Не расчлененная пачка базальтов с линзами углероде одержащих сланцев и единичных п
■ Силл долершов
---Дайки базальтов, микробаэальтови андезибазальтюе
--Разломы
Рис. 5. Геологическая карта территории БС ПетрГУ. Палеопротерозой. Fig. 5. Geological map of the BG PSU. Paleoproterozoic.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Леса.
□ (1) Сосняк берескйиый (Рте(шп саНипойнт)
□ (2) Сосняк брусничный (Р1ги*ит лссшЬэтО
□ (3) Сосняк С. ь^Лчный
и Сосняк черничный (Р|г№1ит тугйПю&ит) | {5) Сосняк иющеикфдпюБмА (Р|пешпп вфщкко-зркадпиип)
□ (6) Липово-сосновый разнотравный (Тр050-Рпа4цт Ьегййздт)
| (7) Елово-сосновый травяно-черниччый (Р|СМ[о-Рт9Шлп туШКозЬ-ЬегЬкшл)
■ (Б) Ельник черничный (Рюм1ит туп Шозит)
| (9) Ельник болотно траояной и ото ИогЬо^ит)
Щ (10) Ельник черноольховый (Рк&вйлп а1по» дМЬгеот) | (11) Черноольшанпк болотно-травяной (аиМтто5оа1пе(ит и^то-ЬегЬоъит)
■ (12) Черноольшвник тавоговый (СУи1т050-а1гъе(ит ГйрепЛикнигп)
(13) Ббреэоео-СоснОвый вересковый (Ве1и1е1а-Р|пе(ит саНигиня^уасс^юэищ) на честе гари
■ (14) Редкостойные сосняки с высоким участием мелколиственных видов, раэнотр&вчые (Р1пе1ит шуч(оЬе1Ьо5ит)
3 (15) Мнивлнетвэннай лес или кустарниковые заросли ча месте быеши* сеновхоа и пахстнью угодий Луга
□ (16) Мыкнованнопалевичнюи (Адгоода «лдапь) ц (17) Влажноразнотраймый пуга (Нит>й1Г|ёг№1а)
Гари и вырубки ■
[3 (13) Ртиз^умезЕпз-^асстшлп туг^ьз (Р $ -^.пп СаПипа мЛдапз | (19) Ртиз ^умейпз-^асылшт туг111из (Р.з -V.nl) Са1атадго5Из иттИпасеа
■ (20) фрагменты лее а. сохранив шсгосл на МкП пожаров
□ (21) Коллекционные участки
Рис. 6. Растительность и редкие ценопопуляции на территории БС ПетрГУ. Fig. 6. Vegetation and rare coenopopulations the territory BG PetrSU.
Азиатский
сектор
ИА у two - УкслЬр ivMt'h пт, а л i - н Sjf часть ЛиСОПЗркОПЫй участит
•Кругт.ш сиГ Д^рлтилный лроорстум Арборетум
г з vfe Питонт/хи II " ^^ < сглй" Европейский сектор
т Северо-
Ад и и и шс тр ат я алы» лдлнна американский
WQ сектор
»
Рис. 7. План коллекций и экспозиций растений. Fig. 7. Plan of collections and expositions of plants.
Рис. 8. Фрагмент коллекционных посадок «Теневого сада» с номерами образцов на фрагменте космического снимка. Растения высажены под кроной соснового леса.
Fig. 8. Fragment of collection in "Shadow Garden" with the accession numbers on fragment of the satellite image. Plants are planted under the crown of a pine forest.
ГИС предназначена для обеспечения научной, образовательной и социальной деятельности БС ПетрГУ включая следующие направления.
• Выполнение фундаментальных и прикладных научных исследований, в т.ч.:
° обеспечение документирования коллекционных фондов БС ПетрГУ с привязкой к
данным GPS и спутниковым снимкам; ° детальное изучение растительного покрова природной территории БС, изучение сопряженности рельефа, геологического, строения, состава почв и растительного покрова природной территории; ° мониторинг изменения структуры растительного покрова природной территории БС; о исследование размещения и структуры ценопопуляций растений природной флоры, мониторинг популяций редких и охраняемых видов растений, лишайников, грибов;
° исследования почв, четвертичных отложений, докембрийских геологических структур;
° проведение на Геофизической обсерватории БС ПетрГУ сейсмологических наблюдений, вариаций и микропульсаций геомагнитного и геоэлектрического полей.
• Обоснование и обеспечение режима использования территории БС ПетрГУ:
° зонирование территории БС - выделение буферной зоны, рекреационной зоны (свободного посещения), зоны ограниченного пользования, зоны специализированных коллекций и других объектов инфраструктуры; ° обоснование территории, зонирование и определение режима охраны памятника
природы РК «Урочище Чертов стул»; ° разработки маршрутов экологических троп с учетом пространственного расположения демонстрационных объектов, планирование стоянок, видовых точек, проходов, игровых занятий; ° планирование определенных ботанических коллекций - подбор участков с
необходимыми параметрами рельефа, почвенного состава и микроклимата; ° планирование инфраструктуры рекреационных зон;
° планирование и совершенствование дорожной сети, ограждений, строительных объектов.
• Поддержка учебной и производственной практики и научно-исследовательской работы студентов и сотрудников ПетрГУ;
• Обеспечение картографической поддержки информационных ресурсов БС ПетрГУ предназначенных для посетителей сада, включая сайты, аншлаги, карты, стенды для ориентирования на территории.
Развитие ГИС БС ПетрГУ и ее широкое применение в научных исследованиях, образовательных программах и социальной деятельности, будет способствовать внедрению аналогичных инструментов в других БС России.
Созданные ГИС ресурсы использованы для подготовки картографических материалов размещенных на сайтах БС ПетрГУ, РЦНИТ ПетрГУ, для изготовления аншлагов на территории БС ПетрГУ, при подготовке образовательных и научных публикаций и презентаций на конференциях.
Заключение
ГИС БС позволяет решить рутинные вопросы документирования ботанических коллекций и их пространственной привязки к дорожной сети и инфраструктуре. Комплексный подход к созданию ГИС позволяет создать полноценную картографическую базу данных с большим количеством разнообразных информационных слоев и объектов, что делает возможным создание базы знаний о территории БС для научных исследований, образовательных программ и виртуальных экскурсий по ботаническому саду.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (12-04-90018-Бел_а, 13-07-98803 р_север_а), в рамках государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации (4.1700.2011) и Программы стратегического развития Петрозаводского государственного университета.
Литература
BG-Map. Glicksman Associates, Inc., 2013. 12 12, 2013. http://www.bg-map.com/.
Walter K. and O'Neal M. BG-Base: Collection managment software. 1997. http://rbg-web2.rbge.org.uk/BG-BASE/ .
Андрюсенко В.В. и Прохоров А.А. "Калипсо" - система управления базами данных ботанических коллекций: 2012615043: Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ ["Calypso" -a database management system of botanical collections: 2012615043: Certificate of state registration of the computer software]. Российская Федерация, 6 июнь 2012 г. Правообладатель: ФГБОУ ВПО "ПетрГУ".
Груздева Е.А., Демидов И.Н., Заугольнова Л.Б., Красильников П.В., Куликова В.В., Куликов В.С., Лантратова А.С., Лукашов А.Д., Марковская Е.Ф., Прохоров А.А. Экосистемные исследования на территории Ботанического сада ПетрГУ // Бюллетень Главного Ботанического сада РАН [Ecosystem research in the Botanical Garden of PetrSU / / Bulletin of the Main Botanical Garden of Russian Academy of Sciences.], 1996. Т. 173. стр. 61-71.
Прохоров А. А., Дерусова О. В., Тарасенко В. В., Платонова Е. А., Шредерс М. А. и Куликова В. В. Картографическая база данных «Ботанический сад ПетрГУ»: 2013621392: Свидетельство о государственной регистрации базы данных [Map database " PSU Botanical Garden": 2013621392: Certificate of state registration of database]. Российская Федерация, 31 октябрь 2013 г. Правообладатель: ФГБОУ ВПО "ПетрГУ".
Прохоров А.А. Информационные технологии для ботанических садов [Information Technology for Botanic Gardens.]. Петрозаводск: Информационно-аналитический центр СБСР; "Копи-диск", 2007. CD-ROM. Электрон. текстовые, граф., дан. (10 Мб).
Шредерс А.М., Прохоров А.А., Тарасенко В.В., Дерусова О.А. и Груздева Е.А. Комплексная информационная система "Ботанический сад // "Компьютерные базы данных в ботанических исследованиях. (Материалы 2 Всесоюзного совещания) [Integrated Information System "Botanical Garden // Computer databases in botanical studies]. Санкт-Петербург, 1995. стр. 44—45.
Components of the information space of Botanic Gardens. Geoinformational system of the Botanic
Garden PetrSU.
PROKHOROV Petrozavodsk state university, [email protected]
Alexey
PLATONOVA Petrozavodsk state university, [email protected]
Elena
SHREDERS Petrozavodsk state university, [email protected]
Mariya
TARASENKO Petrozavodsk state university, [email protected]
Victor
ANDRJUSEKO Petrozavodsk state university, [email protected]
Vasily
KULIKOVA Insitut of geology of Karelia Scientific Centre of RAS,
Victorija [email protected]
Keywords: Annotation:
botanical gardens geographic Scientific and educational electronic resource "Geographic
information systems registration of information system Botanical Garden PSU" is designed to
collection provide social activities of the Botanical Garden, support
educational and industrial practice and research students, as well as fundamental and applied research. The structure consists from base and thematic information layers. Base layers include complex topographic data in sections: land, topography, hydrography, roads, infrastructure facilities. Thematic layers represented by the following complexes: property, geological structure, the forest fund, landscapes, and special collections of plants, materials of remote sensing data.
Цитирование: Прохоров А. А., Платонова Е. А., Шредерс М. А., Тарасенко В. В., Андрюсенко В. В., Куликова В. В. Компоненты информационного пространства ботанического сада. Геоинформационная система Ботанического сада ПетрГУ. // Hortus bot. 2013. Т. 8, URL: http://hb.kareNa.ru/journal/artide.php7icN3081. . DOI: 10.15393/j4.art.2013.1761
Cited as: Prokhorov A. A., Platonova E. A., Shreders M. A., Tarasenko V. V., Andrjuseko V. V., Kulikova V. V. "Components of the information space of Botanic Gardens. Geoinformational system of the Botanic Garden PetrSU." // Hortus bot. 8, (2013): DOI: 10.15393/j4.art.2013.1761
