CC BY
36
сопарковым насаждениям основано на определении потери их качества. Расчет производится следующим образом:
1. Проводится оценка рекреационного потенциала участка насаждения, находящегося под рекреационным воздействием.
2. Определяются потери качества насаждения по каждой из групп показателей (привлекательности, комфортности, устойчивости) по формуле
100 х (ЖУ-510;
где ПК - потеря качества (%) насаждения по данной группе показателей; БЫ - сумма баллов оцениваемого насаждения до начала рекреационного использования (при необходимости для этого можно использовать характеристики ненарушенного насаждения, близкого к оцениваемому по таксационным и иным показателям); 811 - сумма баллов оцениваемого насаждения на момент учета.
Аналогично определяется общая потеря качества насаждения (в формулу подставляются суммы баллов по всем трем группам показателей до и после начала рекреационного использования насаждения). Полученные результаты могут быть использованы для определения стоимостных характеристик ущерба от рекреационного лесопользования. Объем затрат на возмещение ущерба должен соответствовать расходам, необходимым для полного восстановления исходных значений тех оценочных показателей, величины которых уменьшились в результате рекреационного воздействия на лес.
Предложенная методика позволяет не только определить степень пригодности для отдыха населения конкретного насаждения и размер ущерба, нанесенного ему рекреацией. С ее помощью можно разработать систему адекватных организационных и лесохозяйственных мероприятий, которые повысят рекреационную ценность леса.
НАЗНАЧЕНИЕ И КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ЗЕЛЕНЫХ НАСАЖДЕНИЙ МОСКВЫ
Б.Л. БУРКИН, АО «Прима-М»
Существенное влияние на среду обитания населения Москвы оказывает состояние зеленых насаждений, для оценки которого, а также для выявления влияющих на него факторов и разработки необходимых рекомендаций, проводится экологический мониторинг зеленых насаждений, расположенных как в черте города, так и в лесопарковом защитном поясе Москвы.
На территории Москвы и в ряде прилегающих к городу районов Московской области имеется более сотни специально подобранных площадок постоянного наблюдения (ППН), на которых ежегодно проводятся обследования растений и почв. Обследования осуществляются по определенной методике специализированными организациями (МГУЛ, Академия коммунального хозяйства
(АКХ), ИЛ РАН, ГБС РАН и др.), которые условно называются «наблюдающими».
Информация, собранная в результате проведения обследований, то есть сведения о состоянии отдельных деревьев и кустарников, а также данные об окружении растений используются наблюдающими организациями для проведения анализа состояния растительности на ППН. Результаты анализа позволяют оценить состояние зеленых насаждений как по отдельным видам деревьев или кустарников, так и по группе ППН, обследуемых данной наблюдающей организацией. Для определения состояния насаждений в целом по городу в различных ракурсах (например, по отдельным видам растений, месторасположению в городе и т.д.) необходимо объединение результатов обследований,
проведенных различными наблюдающими организациями, в единое множество. При этом должна быть обеспечена возможность выделения подмножеств растений, удовлетворяющих определенному условию (например, принадлежности к определенному виду), с целью дальнейшей обработки информации о растениях, входящих в выбранное подмножество.
Значительные объемы информации и разнообразные задачи ее обработки определили целесообразность использования в работах по мониторингу современных средств вычислительной техники, оснащенных необходимым программным обеспечением, что и явилось предпосылкой разработки информационно-аналитической системы
(ИАС) экологического мониторинга состояния зеленых насаждений Москвы.
ИАС предназначена для оценки состояния зеленых насаждений города на основании обследований растений и почв на ППН и выявления факторов, влияющих на это состояние. Информация о состоянии зеленых насаждений, хранящаяся в ИАС, ежегодно пополняется результатами обследований растений и почв за текущий год. Аналитическую обработку хранящейся информации можно проводить по данным обследований как текущего года, так и прошлых лет.
Обработка информации в системе осуществляется следующим образом. Сведения о состоянии растений и почв на отдельных ППН оформляются наблюдающими организациями на персональных компьютерах в виде электронных таблиц в формате Microsoft Excel установленной формы, контролируются при помощи специальных программ на корректность представления данных и поступают в информационноаналитический центр (ИАЦ). Успешно прошедшая контроль информация, поступившая в ИАЦ, загружается в информационную базу системы. Имеющиеся в системе средства аналитической обработки информации позволяют осуществлять разнообразную обработку хранящихся в ИАС данных и формировать результаты обработки в необходимом виде.
Для функционирования ИАС необходимы: персональный IBM - совместимый компьютер, позволяющий обеспечить работу в среде Microsoft Windows; операционная среда: Microsoft Windows 3.11 или Microsoft Windows 95 и выше; программные продукты: система управления базами данных PCBIRS 3.1 (для информационно-аналитического центра), Microsoft Excel 5.0 и выше и Microsoft Word 6.0 и выше.
В состав ИАС входят: отечественная сертифицированная система управления документально-фактографическими базами данных PCBIRS; информационная база; средства предбазовой обработки информации; сервисные программные средства; средства просмотра, добавления и изменения информации в базах данных; средства аналитической обработки информации.
Составные части ИАС представлены на рисунке. Далее более подробно излагается информация об отдельных составных частях системы.
Система PCBIRS предназначена для обеспечения хранения и аналитической обработки информации в ИАС. В отличие от классических систем управления базами данных PCBIRS имеет следующие особенности: возможность хранения и обработки как структурированной информации (то есть представленной в виде набора однотипных элементов данных, характеристики каждого из которых представлены в виде строго описанных показателей), так и неструктурированной (представленной в неформализованном виде, например совокупность документов произвольного содержания); обеспечение быстрого и многокритериального поиска необходимой информации благодаря использованию вспомогательных наборов данных - так называемых инвертированных списков и словарей; наличие разнообразных встроенных средств анализа информации (возможность построения круговых и столбиковых диаграмм распределения, каталогов постоянных запросов и т. д.).
В PCBIRS используется следующая терминология. Совокупность сведений об отдельном объекте (например, дендрометри-
ческие характеристики растения) называется документом. Отдельные показатели объекта (например, номер растения, вид растения и т.д.) описываются соответствующим фрагментом. Набор однотипных документов образует базу данных (например, база данных дендрометрического обследования растений определенного года). Совокупность баз данных, близких по своему концептуальному смыслу, образуют тему. Например, в ИАС в темы объединяются результаты обследований растений и почв по отдельным годам.
Также РСВШБ позволяет указывать в текстах фрагментов оформленные по определенным правилам ссылки на графические файлы в формате ВМР, содержимое которых отображается во время просмотра текстов документов.
Таким образом, РСВШЗ является мощным инструментальным средством, обеспечивающим хранение информации, ее просмотр и изменение, а также разнообразную аналитическую обработку.
Информация мониторинга зеленых насаждений города за каждый год обследования (1997, 1998, 1999) сгруппирована в тему. Тема, в свою очередь, включает в себя отдельные базы данных. В теме «Экомониторинг зеленых насаждений 1999 г.» имеются следующие базы данных (БД): паспортов ППН; обследований растений: дендрометрического; энтомо-фитопатологического; био-геохимического; геохимического обследования почв; справочники: видов растений; основных видов растений; болезней растений; вредителей растений; повреждений и особенностей неправильного строения растений; категорий состояния хвойных и лиственных растений; состояния травянистого покрова; эстетических оценок; фоновых значений содержания химических элементов в растениях; предельно допустимых концентраций (ПДК) и допустимой обеспеченности (ДОЭ) почв химическими веществами.
В БД паспортов ППН для многих площадок указаны ссылки на графические файлы в формате ВМР, содержащие фрагмент карты города, соответствующий району, в котором расположена данная площад-
ка. Это предоставляет возможность при просмотре текстовой информации о ППН (номер площадки, адрес, землепользователь и т.д.) видеть на экране также относящуюся к площадке графическую информацию.
Средства предбазовой обработки информации служат для предварительной обработки исходной информации до ее загрузки в базы данных ИАС (поэтому и называются предбазовыми) и представляют собой программы, разработанные на языке программирования Visual Basic for Applications (VBA), предназначенные для контроля исходных данных (сведений о ППН и о состоянии растений и почв) в целях обеспечения корректности загружаемой в соответствующую БД информации. Только успешно прошедшая контроль информация допускается к загрузке в информационную базу системы. В случае обнаружения ошибок в исходной информации в нее вносятся необходимые исправления, после чего осуществляется повторный контроль. При отсутствии ошибок в контролируемой информации формируется файл данных во входном формате системы PCBIRS, подготовленных для загрузки в информационную базу системы.
Сервисные программные средства разработаны на языке программирования VBA и предназначены для получения сводок о ходе выполнения работ по контролю и представлению в ИАЦ исходной информации дендрометрического и энтомо-фитопатологического обследований растений, представленной в виде таблиц Microsoft Excel. Программы формирования и печати сводок разработаны в двух вариантах - для наблюдающих организаций и для ИАЦ. Загруженная в базы данных ИАС информация может просматриваться в различных формах представления (стандартной, в табличном виде и др.). Информация каждой базы данных системы отображается в своем окне, размеры которого можно изменять в соответствии со стандартом интерфейса Windows. Имеется возможность, при необходимости, добавлять новые документы в БД, изменять содержимое существующих документов и удалять их путем использования стандартных средств системы PCBIRS.
Данные о контрольных
площадках текущего года Данные обследований
Входная
информация
Графическая Таблицы Таблицы
информация MS EXCEL " MS WORD
т
- MS WORD
Пред базовая обработка информации
I Сервисные Ггрограммные 1 средства
MS EXCEL т
,---------------------*
I Программы контроля И| 1 подготовки к загрузке | | исходной информации I
Информация во входном формате PCBIRS
Система
PCBIRS
ИНФОРМАЦИОННАЯ БАЗА
Г- I
1 Базы данных Справочные 1
1 результатов базы данных 1 Встроенные
1 обследований 1
' прошлых лет Г 1-рСДС 1 13 <Л C^ГІЛJlУ^ 5<л информации
| Базы данных РСВШБ
результатов 1
| обследования к 1 Каталоги
текущего года 1
запросов РСВЖЗ
1 1 L 1 Макросы
1 „ аналитическом обработки информации
Выходная
(аналитическая)
информация
........т. т
Вывод на экран Вывод информации в
и (или) печать форматах
Текстовые *.ПВР формат
этчеты Тек-гг »
- т ^ , 4 Входной формат
Графики Диаграммы Гистограммы МйЬХСЬЬ Ішегпеї РС'ВІИ^
Рис. 1. Состав информационно-аналитической системы «Мониторинг состояния зеленых насаждений»
В ИАС имеется возможность осуществлять аналитическую обработку информации как с помощью встроенных в PCBIRS средств анализа, так и путем использования программ, разработанных на макроязыке системы PCBIRS Birs Macro Language (BML). В системе предусмотрены следующие виды аналитической обработки информации:
• формирование запроса на поиск необходимой информации в диалоговом режиме и его выполнение;
• формирование виртуальных списков и построение на их основе диаграмм, гистограмм, трехмерных таблиц и др.;
• использование разработанных каталогов постоянных запросов; использование программ, разработанных на макроязыке BML.
Кроме того, в ИАС имеется возможность печати необходимой информации и ее экспорта в файлы и другие приложения.
Многие виды анализа могут быть реализованы при диалоговой работе пользователя ИАС со встроенными в PCBIRS средствами аналитической обработки информации, в основе которых лежит использование запросов.
Под запросом понимается предписание на поиск необходимых данных в информационной базе системы. При успешном поиске (т.е. когда найден хотя бы один документ, удовлетворяющий критерию запроса) с подмножеством найденных документов можно осуществлять дальнейшую обработку (например, фиксировать множество найденных документов для уточнения запроса на поиск, выводить найденную информацию в файлы и на печатающее устройство, формировать диаграммы распределения, гистограммы и т. д.).
Запросы (в первую очередь наиболее часто используемые) можно сохранять в виде так называемых каталогов. Использование каталогов существенно увеличивает эффективность аналитической обработки по сравнению с диалоговым режимом формирования и выполнения запросов, так
как отпадает необходимость формирования текстов запросов вручную в диалоговом режиме.
В каталогах постоянных запросов для баз данных дендрометрического и эн-томо-фитопатологического состояния растений представлены группировки запросов по:
• наблюдающим организациям; категориям насаждений (микрорайон, улица, магистраль, бульвар и др.);
• месторасположению в городе (центр, срединная часть и др.); административным округам;
• видам растений; основным видам растений.
Кроме того, в каталогах базы данных дендрометрического обследования растений имеются группировки по типам и месторасположению растительных группировок, повреждениям растений и рекомендуемым мероприятиям, а в каталогах базы данных энтомо-фитопатологического обследования - по болезням, вредителям, а также повреждениям и особенностям неправильного строения растений.
Также можно отметить, что путем фиксации множества документов, найденных при помощи каталога, и последующего выполнения другого запроса из каталога можно осуществлять поиск необходимых документов по сложным критериям. Например, по такой технологии работ можно определить множество растений вида «Липа мелколистная», находящихся в ЮЗАО, больных тиростромозом.
Программирование на языке BML целесообразно для реализации сложных и нетривиальных функций обработки данных. Например, алгоритмы решения многих задач предполагают сложные и многокритериальные запросы к различным базам данных, использование информации из определенных баз данных для поиска в других базах данных, формирование результатов обработки в виде файлов определенной структуры и т.п. Использование встроенных средств анализа PCBIRS в подобных
случаях сопряжено со значительными затруднениями и затратами, что обуславливает необходимость использования макроязыка BML для эффективного решения таких задач аналитической обработки.
Программы (макросы), разработанные на языке BML, включенные в состав ИАС, подразделяются на следующие группы:
• определение видового состава растений по данным как дендрометрического, так и энтомо-фитопатологического обследований растений;
• формирование распределения растений по интервалам возраста; определение состояния растений по категориям насаждений, месторасположению в городе, административным округам, основным видам растений, отдельным Г1ПН и др.;
• расчеты корреляции состояния растений и транспортного потока, корреляции состояния растений и суммарного показателя концентрации (СПК) химических элементов в верхнем слое почвы; определение пораженности лип ти-ростромозом и вязов графиозом по данным энтомо-фитопатологического обследования растений.
В программах аналитической обработки информации результаты обработки формируются в виде:
• текстов или таблиц на экране (например, таблица состояния растений по каждой ППН);
• диаграмм распределения, выводимых на экран и, по желанию пользователя, на печатающее устройство (например, диаграмма распределения растений по возрастным интервалам);
• таблиц, выведенных на печатающее устройство (например, таблица расчета корреляции состояния растений и транспортного потока);
• таблиц Microsoft Excel, диаграмм Microsoft Excel, или файлов, доступных для дальнейшей загрузки в Microsoft Excel (в частности, в таком виде фор-
мируются результаты работы многих макросов определения состояния растений);
• НТМЬ-страниц для их последующего размещения в сети 1пгегпе1 (например, таблица определения состояния растений по каждой ППН).
Результаты работы некоторых программ формируются в различных формах представления (например, макрос определения состояния растений по каждой ППН выводит на экран таблицу ППН с указанием состояния площадок и обеспечивает построение диаграмм распределения и гистограмм с возможностью их вывода на печатающее устройство).
Таким образом, средства аналитической обработки информации, используемые как отдельно, так и в различных комбинациях друг с другом, позволяют реализовывать различные функции обработки данных обследований растений и почв на ППН с формированием результатов в разнообразных формах представления.
Общий объем информации баз данных паспортов ППН и результатов обследований за 1997-1999 гг. составляет 23576 Кб, общий объем справочных баз данных -583 Кб, объем графической информации (планы ППН) - 30327 Кб.
Суммарный объем программного обеспечения предбазовой обработки информации составляет 863 Кб, а программного обеспечения аналитической обработки информации - 86 Кб.
Таким образом, ИАС обеспечивает хранение и обработку информации экомониторинга зеленых насаждений по всем ППН города, что дает возможность оценивать экологическую ситуацию на объектах озеленения Москвы как в целом, так и в отдельных разрезах (например, по определенному административному округу или виду растения) и по их комбинациям. ИАС позволяет проводить сравнительный анализ результатов аналитической обработки, что позволяет выявить причины того или иного состояния определенного множества растений. Например, имеется возможность
сопоставлять состояние основных видов растений по отдельным категориям насаждений или оценивать восприимчивость различных видов растений к неблагоприятным условиям окружающей среды.
Результаты проведенной аналитической обработки информации и сформулированные на их основе выводы являются исходной информацией для разработки необходимых рекомендаций по улучшению состояния зеленых насаждений. Таким об-
разом, использование ИАС повышает эффективность работ, проводимых в рамках экологического мониторинга состояния зеленых насаждений Москвы.
Литература
1. Информационно-аналитическая система экологического мониторинга зеленых насаждений г. Москвы. Руководство пользователя. - М.: 1998.
2. Бугаев В.Ю. РСВЖБ 3.0. Работа с полнотекстовыми базами данных на персональном компьютере. - М.: 1996.
ПЕРВИЧНЫЕ И ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СОСТОЯНИЯ НАСАЖДЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ МОНИТОРИНГЕ
Е.Г. МОЗОЛЕВСКАЯ, МГУЛ
В качестве надежных индикаторов состояния насаждений и состояния природной среды можно использовать сумму признаков и интегральных показателей, характеризующих последовательно: 1) состояние деревьев; 2) состояние древостоев и других компонентов экосистем; 3) озелененных и лесных территорий и природно-террито-риальных комплексов разного ранга.
При характеристике состояния деревьев указывается:
- сумма биоморфологических признаков деревьев, характеризующая их жизнеспособность: густота и цвета крон, ее ох-военность (облиственность), доля сухих ветвей в кроне, определяемых по нескольким градациям, относительный приростам побегов;
- отдельно отмечается цвет и повре-жденность хвои (листвы) некрозами инфекционного и не инфекционного характера, членистоногими (насекомыми и клещами) и патогенами, возраст сохраняющейся на побегах хвои (средний и предельный), состоянию коры и луба.
На основании всех этих и некоторых других, дополняющих перечисленные показатели признаков, устанавливается категория состояния дерева, являющаяся его интегральной характеристикой. Так в хвойных
насаждениях принято выделять шесть основных категорий состояния деревьев (ТУ,: АГ1
- без признаковослабления; М2 - ослабленных; N3 - сильно ослабленных; N4 - усыхающих; А^5 - сухостоя текущего года; Лг6 -сухостоя прошлых лет). В лиственных насаждениях в условиях города выделяют семь категорий, а в лесах - также шесть категорий состояния деревьев.
Состояние древостоя (посадок и естественных насаждений) оценивается по количественному соотношению деревьев разных категорий и их поврежденности вредителями, болезнями, поллютантами, огнем и другими факторами.
Состояние биогеоценоза (экосистем) определяют по составу и структуре всех его компонентов и их соответствию условиям местопроизрастания и этапам развития насаждения и по нарушенности природной среды. Оценка включает в себя показатели состояния древостоя и природной среды в целом, в том числе данные анализа видового состава и структуры дендрофильной энто-мофауны и патогенов, а также других компонентов биоценоза.
Принято выделять три класса (категории) состояния лесных насаждений: сохраняющих устойчивость или биологически устойчивых (1), с нарушенной устойчиво-
