Количественная оценка и оптимизация экосистемных услуг городских зеленых насаждений
Место проведения исследований: кафедра экологии ИББМ ННГУ.
Руководитель исследований: Якимов Василий Николаевич, д.б.н., профессор кафедры экологии.
Состав исследовательской группы:
Якимов Василий Николаевич – д.б.н., профессор кафедры экологии;
Зазнобина Наталья Николаевна – к.б.н., доцент кафедры экологии;
Исайкин Никита Александрович, Ковалева Таисия Александровна – младшие научные сотрудники, аспиранты кафедры экологии;
Большакова Анжела Дмитриевна – специалист отдела анализа и планирования научных исследований, аспирант кафедры экологии;
Поздеева Ольга Ивановна – лаборант, магистр кафедры экологии.
Актуальность исследований:
Стратегия развития современных городов включает в себя создание комфортного городского пространства, которое немыслимо без зеленых насаждений. Городская растительность оказывает существенное влияние на качество и устойчивость городских ландшафтов, в связи с чем во всем мире растет интерес к количественной оценке экосистемных услуг, под которыми понимаются блага, которые получают люди от естественных и искусственных экосистем. При этом услуги, предоставляемые озелененной городской территорией разнообразны, среди них выделяют средообразующие (фильтрация воздуха, секвестрация углерода, регулирование микроклимата, формирование продуктивности почв), информационные (информация о структуре и функционировании природных систем) и рекреационные (формирование природных условий для отдыха людей) услуги.
Цель исследований: адаптациях существующих и разработка собственных технологий оценки экосистемных услуг разного типа и их применение для оптимизации озелененных территорий мегаполисов.
Направления исследований:
- Полевая инвентаризация древесно-кустарниковой растительности урбанизированных территорий
Проводятся детальные полевые описания растительности пробных площадей с применением международно-признанной методологии iTree. На основе полученных данных рассчитываются экосистемные услуги, которые в дальнейшем экстраполируются на всю территорию города.
- Разработка технологии оценки экосистемных услуг на основе данных мультиспектральной съемки
Для оценки параметров городских деревьев применяются данные дистанционного зондирования. Современные беспилотные аппараты (квадрокоптеры) позволяют проводить съемку на произвольных высотах, предоставляя данные с высоким пространственным разрешением. Полученные снимки подвергаются специальной фотограмметрической обработке (сшиваются с сохранением координатной привязки), затем проводится алгоритмическое распознавание крон деревьев (для этого применяются специальные алгоритмы), которые сопоставляются с данными полевых обследований. На заключительном этапе методами машинного обучения разрабатывается алгоритм прямой оценки экосистемных услуг. На всех стадиях требуется специальная подстройка и оптимизация алгоритмов.
- Оценка и картирование культурных экосистемных услуг
Культурные экосистемные услуги не имеют строго материального выражения и оцениваются косвенно путем экспертных оценок, что затрудняет их систематический учет и возможности картирования. Решением этой проблемы может стать разработка продвинутых интеллектуальных систем. Разрабатываемая технология основана на обработке большого количества фотографий, которые подвергаются семантической сегментации (разделение на фрагменты известного типа) методами компьютерного зрения, а затем такая структурная разметка позволяет применить алгоритмы машинного обучения для оценки эстетической, социальной и рекреационной экосистемных услуг.
Публикации на основе исследования:
Ковалева Т.А., Зазнобина Н.И. Оценка эффективности очистки атмосферного воздуха зелеными насаждениями с целью снижения негативного воздействия выбросов производственных объектов // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2024. № 4. С. 39-47.
Кузнецова И.М., Якимов В.Н., Зазнобина Н.И., Тоневицкий Е.А., Онищенко В.В. Лидарная технология в современной инвентаризации лесных массивов городской среды // Биотехнология. 2023. Т. 39. № 1. С. 78-88.
Большакова А.Д., Зазнобина Н.И., Ковалева Т.А. Роль зелёных насаждений в повышении качества здоровья городского населения (на примере г. Нижнего Новгорода) // Самарский научный вестник. 2023. Т. 12. № 1. С. 27-33.
Ковалева Т.А., Зазнобина Н.И., Большакова А.Д. Оценка содержания запасов углерода в городских экосистемах (на примере Нижегородской агломерации) // Экология урбанизированных территорий. 2022. № 3. С. 52-56.