CC BY
1Пензенского Технологического Института, 2003. - 4. Товажнянский, Л.Л., Готлинская, А.П., Ле-
155с. щенко, В.А. Процессы и аппараты химической тех-
нологии: -Харьков: НТУ «ХПИ»,2004. - 1176 с.
Оробчук К.В.
Дтпровський державний техтчний утверситет, магiстр кафедри екологИ та охорони навколишнього середовища
Непошивайленко Н.О. Дтпровський державний техтчний утверситет, доцент кафедри екологИ та охорони навколишнього середовища, к.т.н.
Горай 1.В.
Дтпровський державний техтчний утверситет, аспiрант кафедри екологН та охорони навколишнього середовища
ОЦ1НКА ЕФЕКТИВНОСТ1 ОЗЕЛЕНЕННЯ ТЕРИТОР1Й М1СТА КАМ'ЯНСЬКЕ ГЕО1НФОРМАЦ1ЙНИМИ МЕТОДАМИ
EVALUATING THE EFFECTIVENESS OF PLANTING AREAS OF THE CITY KAMENSKOE GIS
METHODS
Orobchuk K.V.,
Dneprovskij state technical university, Master of department of ecology and environment
Neposhivaylenko N.A.,
Dneprovskij state technical university, PhD in engineering, associate professor of department of ecology
and environment Goray I. V.,
Dneprovskij state technical university, Postgraduate of department of ecology and environment АНОТАЦ1Я
Встановлено залежшсть мгж еколопчними показниками оцшки деревосташв (висотою дерев, дiамет-ром стовбура рослин, показниками ураження листово! пластинки та показниками флуктуючо! асиметрп листа рослин). Побудовано карту ефективносп озеленення за допомогою шструмеипв геошформацшно! обробки даних та геошформацшного аналiзу. ABSTRACT
The dependence between environmental performance evaluation stands (height tree trunk diameter plants, leaf blade defeat indicators and indicators of fluctuating asymmetry sheet plants). Built map landscaping efficiency with tools GIS data and GIS analysis.
Ключовi слова: еколопчш показники, оцшка деревосташв, тополя, клен, електронна карта, ефекти-вшсть озеленення.
Keywords: environmental indicators, assessment stands, poplar, maple, e-card, the effectiveness of gardening
Проблема зелених масивiв (мюьких парив, скверiв, вуличних та дворових насаджень) - одна з найважливших еколопчних проблем у промисло-вому мiстi. Рослиншсть, з одного боку, як система, що вiдновлюe, забезпечуе комфортнiсть умов проживания людей, регулюе (в певних межах) газо-вий склад повггря i ступiнь його забрудненосп, кль матичнi характеристики мiських територш, знижуе вплив шумового фактора i е джерелом естетичного вiдпочинку людей. З шшого боку, пiдвищена зага-зоваиiсть i запиленiсть повiтря, несприятливi фь зико-мехаиiчнi властивостi грунту, асфальтове пок-риття вулиць та площ, наявнiсть пiдземних комуш-кацiй i споруд у зонi коренево! системи, додаткове освгглення рослин у шчний час, мехаш-чнi пошкодження та штенсивний режим викорис-тання мюьких насаджень населенням - все це надае постiйне негативний вплив на життедгяльнють рослин в умовах мюького середовища i призводить до передчасного вщмирання дерев, задовго до на-стання природно! старостi [1]. Тому антропогенний
вплив на систему озеленення населених пункпв е важливим питанням та вимагае вивчення.
В даний час накопичений великий досвщ з озеленення мiст, створений багатий асортимент рослин для озеленення та розроблено агротехшку !х вирощування, знайдено необхiднi прийоми озеленення, специфiчнi для мiст, визначено способи ут-римання зелених насаджень. У цшому доклада-ються значш зусилля з озеленення та благоустрою мюьких територш. Проте, недостатньо вивченим залишаеться питания використання рослин у ви-глядi бiоiндикаторiв екологiчного стану навколишнього середовища[2], що в свою чергу вiдiграе чи-малу роль в ефективному озелененнi населеного пункту.
Тому метою до^дження, наведеного в данш роботi, стала оцшка ефективносп озеленення мiста Кам'янське, використовуючи методи та шдходи бь оiндикацii, бiотестуваиия та геоiнформацiйного аналiзу.
За результатами проведених дослiджень [3] на територи мiста Кам'янське було виявлено 40 порiд
деревинних насаджень серед яких налiчуeться по-над 70 тис. одиниць деревосташв. Домiнуючими породами дерев на територи мiста е тополя (вклю-чаючи И види), акащя, каштан, клен.
Для подальшого дослвдження обрано двi породи з чотирьох домiнуючих - тополя та клен. Так породи, як каштан та акащя, не придатш при проведет даного роду дослщжень (акацiя мае малу площу листово! пластини, тому не зручна для обро-бки результатiв, а каштан мае скорочений перюд вегетацп у зв'язку iз нападом на цю рослину мшу-ючо! мол1).
Отже, дослщження проводилися з тополею та кленом, що складають 31% деревних насаджень всього мюта. На територи м. Кам'янське закладено 21 дослвдну дiлянку межах промислово!, селггебно! та рекреацшно! зон мiста, площею 100 м2 кожна, що включали по 10 деревосташв зазначених деревних порвд, та накопичено набiр даних, вщбраних на ви-значених дослщних дiлянках [4, 5].
На протязi 2013-2015 рр. проводився збiр на-ступних даних для тополi:
- показник флуктуючо! асиметрп листа,
- дiаметр стовбура,
- висота дерева,
Збiр даних в тих самих донках у 2015р про-водився для клену:
- показник флуктуючо! асиметрп листа,
- показник ураження листа,
- дiаметр стовбура,
- висота дерева.
З метою визначення взаемозалежностi отрима-них еколопчних показник1в по кожнiй з порвд дерев, визначено множинний коефiцiент кореляцп, що вщображае залежшсть услх цих параметр1в один
Кригинг '
Карта прогнозированных значе
[ГОПОП* »едсма2] |Свр«дне1 Riled Contours
H О М26667 - 0 051229821 ■I 0 051225821 - О 057449 U6 IH 0 0574*9146 - 0 06196619 0 06196619 - 0 065246882 0 065246882 - 0 067629621 О 067629621 - 0 070910313 ■I 0 070910313 - 0 0 75427357 ^В 0.075427357 - 0 081646681 0 061646681 - 0 090209803 ■I 0 090209803 - 0 101999998
-L4_r_ДРОГР*Л_Я_ро1у*п#
I 114_ПДРОГРЛИЯ_гедюп L31_fOP_P
вщ одного. Так, коефщент кореляцп, що визначае залежнють флуктуючо! асиметрп листа в1д висоти дерева, д1аметру його стовбура та ураження листово! пластини, для клену складае k= 0,98, а для топол! - k=0,97. Отримаш висок1 значення коефщь енпв кореляцй' свщчать про те, що м1ж параметрами юнуе множинна залежнють. Отже для ощню-вання якост1 навколишнього середовища та ефекти-вност озеленення слщ застосовувати не окрем1 визначеш показники, а ïx об'еднаний масив в якост1 введеного узагальнюючого показника.
Узагальнення даних проводилось 1з застосу-ванням геошформацшних технологш, що полягае у створенш електронних карт визначених характеристик, а також !х моделювання та прогнозування [6, 7, 8].
На початку роботи до електронноï карти мюта додано створеш шари з мюцями зростання дерев. До атрибутивних таблиць шар1в внесено результата визначення еколопчних показнишв, з1браних за 3 роки для тополь та за один р1к для клешв.
Використовуючи аналтгичш можливосп Arc Gis Spatial Analyst [8], шструментом «1нтерполя-щя» тдтипу «Ординарний крпшг», побудовано карти, яш штерполюють значення кожного з вщповь дних еколопчних показнишв територ1ею мюта. За допомогою штерполяци можливе знаходження пром1жних значень величини за наявним дискрет-ним набором вщомих значень. Так, наприклад, з проштерпольованих показник1в флуктуючо! асиметрп топол1 та клену, яш наведено на рисунку 1, встановлено зони 1з найб1льшим пошкодженням деревних рослин - центральна частина мюта та район Соцмюта, у тому числ1 прилеглу промислову зону.
Рисунок 1
А - тополя у перюд 2013-2015рр, Б - клен за 2015 р - Iнтерполяцiя результатiв euMipy флуктуючоï асиметрИ' листа територieю м. Кам'янське
А
Проте, як зазначалось вище, для ефективного ощнювання озеленення територп необхвдно отри-мати узагальнюючий показник, який би включав
усi дослiдженi еколопчш показники для обох порщ дерев. З метою зведення отриманих даних до единого параметра та побудови карти, яка вщображала
б ефектившсть озеленення мюта охоплюючи усi на-явнi даиi, виконано ряд послiдовних операцiй.
1) Проведено штерполящю результатiв дос-лiджень окремо кожноi' ознаки для обох порвд рослин за допомогою шструменту «Iнтерполяцiя» шд-типу «Природна околиця».
При цьому отримано растровi шари, що пока-зують територiальний розподш вiдповiдного еколо-гiчного показника.
2) Проведено перекласифжацш проштер-польованого шару з рiвними iнтервалами на 10 кла-сiв за допомогою шструмента «Перекласифiкацiя».
Кожному з оцiнюваиих параметрiв для кожно! породи дерев привласнено свiй вiдсоток. Для тополь: показнику флуктуючiй асиметрй' листа - 60%, як найб№ш тривалому за часом та вагомому еко-лопчному параметру в межах даних дослщжень, висотi дерева та дiаметру його стовбура - по 20%, як менш вагомим показникам у сукупносл досль дження; для кленiв: показнику флуктуючш асиметрй' листа - 50%, як найб№ш вагомому параметру даних дослiджень, показнику ураження листа -30%, висоп дерева та дiаметру його стовбура - по 10%.
Перекласифжащю даних проведено шляхом перерозподшу масиву вихвдних даних кожно! ознаки з ввдповвдним кроком на 10 клаав. Самим меншим значенням показника флуктуючо! асиметрй' листа, присвоено значення 0% як рослинам, що витримують негативний вплив середовища та вщ-повщають ввдновленню якостi довшлля, а найбшь-шим значенням показника - 60% та 50% ввдповвдно для кожно! породи, що найменш ефективно вико-нують свое еколопчне призначення. Для парамет-рiв, що ввдображають дiаметр i висоту стовбура, та-кож проведено перекласифiкацiю даних, проте па-раметри перекласифiкацii задано шшим чином: чим молодше дерево (мае мшмальний обсяг фiтомаси та недостатньо виконуе екологiчнi функцп), тим бь льший вiдсоток йому присвоено. Деревам з найме-ншим дiаметром та висотою присвоено значення 20% та 10% ввдповщно для кожно! породи. Деревам
i3 середшми значениями висот та дiаметрiв присвоено значення 0% як рослинам, що найбшьш ефек-тивш в озелененнi мiста. Bcîm шшим дiаметрам i висотам, яш меншi або бiльшi середнього значення, з вщповщним кроком привласнювались значення вад 0% до 20% (10%).
Отримано перекласифiкованi растровi шари, що показують територiальний розподiл вщповвд-ного еколопчного показника.
3) Проведено перетворення перекласифжо-ваних растрових шарiв у векторш за допомогою ш-струмента «Витяг», а в ньому доданку «Витяг значення в точку». Атрибути кожного з отриманих ве-кторних шарiв усереднено для кожно! породи дерев за допомогою шструменту «Калькулятора поля». Таким чином, з трьох отриманих шарiв (по трьом еколопчним ознакам) для тополi вiдтворено один шар за узагальненою ознакою, а для клену - вщтво-рено один шар з чотирьох. Враховуючи те, що для тополi накопичено бiльший за обсягом та достовiр-нiстю масив даних, тому, узагальненому показнику для тополi надано вагу у 70%, а для клену - у 30%, що й виконано при уточненш узагальненого показнику для вщповвдно! породи дерев.
Отримано два точковi векторш шари, яш мю-тять вихвдш атрибути, пов'язанi з усiма еколопчними параметрами для кожно! рослини, а також ш-нцевий узагальнений уточнений показник.
4) Проведено з'еднання двох вщтворених точкових векторних шарiв за допомогою шструме-нту «З'еднання & Зв'язок» та за полями атрибупв, що ввдображають к1нцевий узагальнений уточнений показник для вщповщно! породи, проведено !х сумування.
Отримано узагальнюючий атрибут оцiнки ефе-ктивностi озеленення векторного шару, статистику якого надано на рисунку 2. Цей атрибут вручну ро-зподшено на 10 клаав i, згiдно отримано! класифь каци, побудовано карту ефективностi озеленення територи мiста за наявними еколопчними параметрами для двох основних порвд деревних рослин, що зростають у Mieri.
7 024991989 15.39400339 24.76301479
□ [фюишь границы к íniHSHHflM панных Отмена
Рисунок 2 - Класиф1кац1я узагальнюючих атрибутгв векторного шару оцтки ефективностг озеленення
м. Кам'янське
Карту ефективносп озеленення територи mí-ста, що наведено на рисунку 3, складено за допомо-гою шструменту «1нтерполящя», а в ньому доданку «Tono в растр».
Рисунок 3 - Карта ефективностг озеленення мгста Кам 'янське
Отримана карта мае кольоровий розподш за ефективнютю озеленення, та, зпдно наведено1 леге-нди та пояснювально! таблицi 1, iнтерпретуеться як територiя, що у сво!й б№шосп потребуе додатко-вого озеленення зокрема в селтгебнш центральнiй частинi мюта, району Соцмiсто та Днiпробуд. Особливо! уваги щодо озеленення, а саме вiдновлення
стiйкого зеленого каркасу до 40%, набувають про-мисловi та ïx санiтарно-захиснi зони, що межують з селiтебними зонами, та завдають на них вагомий вплив. Визначено три райони мюта, що мають до-статнiй обсяг озеленення, де дерева перебувають у доброму яшсному станi та повноцiнно виконують покладенi на них функцiï - сприяти ввдновленню якостi довк1лля.
Таблиця 1
Пояснення до Карти ефективносп озеленення мiста Кам'янське
Значення по-казника Характеристика територи, яшсть озеленення
7 - 14 Територiя знаходиться в зош, де ефективнють озеленення умовно вщповщае нормi
14 - 21 Рослини випробовують слабкий вплив несприятливих чиннишв, ефективнiсть озеленення не е достатньою
21 - 28 Територiя потребуе додаткового озеленення
28 - 35 Територiя сильно забруднена, потребуе значного озеленення
35 - 42 Вкрай несприятливi еколопчш умови, рослини знаходяться в сильно пригшченому станi, територiя потребуе найбшьш iнтенсивного озеленення
Висновки
За результатами статистично! обробки встано-влено множинну залежнiсть м1ж екологiчними по-казниками оцiнки деревостанiв (висотою дерев, да-аметром стовбура рослин, показниками ураження листово! пластинки та показниками флуктуючо! асиметрп листа рослин).
Створено векторш шари об'екпв дослiдження, що позначають мюця зростання деревостанiв; до шарiв додано атрибутивну iнформацiю з еколопч-ними показниками оцiнки деревосташв.
Методами геошформацшного аналiзу вико-нано:
- iнтерполяцiю та наступну перекласифжа-цш кожного з екологiчних показнишв оцшки дере-востанiв для кожно! породи дерев;
- перетворення перекласифжованих раст-рових шарiв у векторш з наступним узагальненням отриманих результата в единий узагальнюючий атрибут оцшки ефективносп озеленення.
Побудовано карту ефективносп озеленення за допомогою шструменпв геошформацшно! обробки даних та геошформацшного аналiзу.
Список лiтератури
1. Кучерявий В.П. Озеленення населених мюць / В.П.Кучерявий. Львiв: Свiт, 2005. - 454 с.
2. Захаров В.М., Баранов А.С., Борисов В.И., Валецкий А.В., Кряжева Н.Г., Чистякова Е.К., Чубинишвили А.Т. Здоровье среды: методика оценки - М., 2000. - 68 с.
3. Звгг про науково-дослвдну роботу «Роз-робка комплексно! програми озеленення мюта Дншродзержинська на 2011 - 2015 роки». В. Гуляев, Н.Непошивайленко. Тема .№ 362/10. - Дшпро-дзержинськ: ДДТУ, 2011. - 69с.
4. Оробчук К.В., Непошивайленко Н.О. За-стосування бiлатеральних морфологiчних ознак рь зних деревних рослин в оцшщ якостi навколиш-нього середовища // Рослини та урбанiзацiя. Мате-рiали п'ято! Мiжнародно! науково-практично! конференци (Днiпропетровськ, 16-17 лютого 2016.) - С. 90-92.
5. Кравченко О.1., Негалюк А. В., Непошивайленко Н.О., Карпенко О.О. Геошформацшний мониторинг промислово! урбосистеми, заснований на результатах бювдикаци розвитку рослин роду Populus // Проблеми безперервно! географiчно! освгга i картографi!: Збiрник наукових праць. - Х.: ХНУ iм. В. Н. Каразiна, 2014. - Вип. 19. - 53-57.
6. Свиличний О.О., Плотницький С.В. Ос-нови геошформатики: Навчальний посiбник. -Суми: ВТД «Ушверситетська книга», 2006. - 295с.
7. AicGIS 9. Geostatistical Analyst. Руководство пользователя. Кевин Джонстон, Джей М. Вер Хоеф, Константин Криворучко, Нейл Лукас. ESRI, Copyright 1999 - 2001. Russian Translation by DATA+, Ltd. - 278с.
8. ArcGIS Spational Analist. Руководство пользователя. Джилл МакКой, Кевин Джонстон. ESRI, Copyright 1999 - 2001. Russian Translation by DATA+, Ltd. - 216с.
