RU2558212C2 - Method of determining rating of type of species for landscaping plan - Google Patents

Method of determining rating of type of species for landscaping plan Download PDF

Info

Publication number
RU2558212C2
RU2558212C2 RU2013126944/13A RU2013126944A RU2558212C2 RU 2558212 C2 RU2558212 C2 RU 2558212C2 RU 2013126944/13 A RU2013126944/13 A RU 2013126944/13A RU 2013126944 A RU2013126944 A RU 2013126944A RU 2558212 C2 RU2558212 C2 RU 2558212C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
species
crown
indicators
rating
relative
Prior art date
Application number
RU2013126944/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013126944A (en
Inventor
Виктор Георгиевич Санаев
Вячеслав Федорович Давыдов
Евгений Геннадиевич Комаров
Ольга Митрофановна Полещук
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет леса" (ГОУ ВПО МГУЛ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет леса" (ГОУ ВПО МГУЛ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет леса" (ГОУ ВПО МГУЛ)
Priority to RU2013126944/13A priority Critical patent/RU2558212C2/en
Publication of RU2013126944A publication Critical patent/RU2013126944A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2558212C2 publication Critical patent/RU2558212C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to forestry and can be used for planning events for landscaping urban areas. The method comprises making a catalogue of tree species of the surveyed urban settlement with known environmental conditions and the corresponding area of the reference site. The measurements are performed by technical means: a digital camera; a digital videospectrometer; an altimeter; a counter of set of parameters that determine the amount of oxygen-producing biomass of each species of plants: cross-sectional area of the crown S, m2; the density of the crown as average weighted spatial frequency Fav [1/m] of function of the signal of its image I (x, y), colourity of the crown as the average weighted wavelength χav [nm] of spectral brightness coefficient, the average height h [m] of plantations of this species relative to the number of healthy Ni trees to their total number N of this species, the rating of the measured parameters relating to their values for the reference sites, ranking the indicators in descending order of their importance in the volume of the producing phytomass, calculation of function of ranking score Ri as average weighted sum of the relative indicators of each type of the species:
Figure 00000029
where: ω1, ω2, ω3, ω4, ω5 are weight coefficients of significance, making of the final table of rankings the types of species.
EFFECT: method enables to ensure the resistance of urban landscaping to technogenic loads.
4 dwg, 3 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к лесному хозяйству и может найти применение при планировании мероприятий по озеленению городских территорий.The invention relates to forestry and may find application in planning measures for the landscaping of urban areas.

Лес имеет не только сырьевое, но и средообразующее значение для санитарно-гигиенического состояния воздуха городских поселений, поскольку непосредственно поглощает углекислый газ и продуцирует кислород. Продуцирующая способность леса определяется объемом фитомассы: размерами крон деревьев, их густотой, высотой насаждений, количеством деревьев на одном га, составом пород. Наибольшей продуцирующей способностью и объемом фитомассы обладают широколиственные породы: дуб, липа, клен, ясень. Однако в условиях техногенного и антропогенного угнетения, при высоких уровнях загрязнения воздушной среды выбросами промышленных предприятий устойчивость растительных ценозов и их продуцирующая способность могут существенно изменяться. Поэтому при планировании озеленения городских территорий важно знать реальные показатели устойчивости и продуктивности различных видов пород при известных значениях предельно допустимых концентраций.The forest is not only raw, but also environmentally important for the sanitary-hygienic state of air in urban settlements, since it directly absorbs carbon dioxide and produces oxygen. The forest producing capacity is determined by the volume of phytomass: the size of tree crowns, their density, planting height, number of trees per hectare, and species composition. Broad-leaved species: oak, linden, maple, ash, have the highest producing ability and volume of phytomass. However, under conditions of technogenic and anthropogenic oppression, at high levels of air pollution by industrial emissions, the stability of plant cenoses and their producing ability can vary significantly. Therefore, when planning landscaping of urban areas, it is important to know the real indicators of stability and productivity of various types of rocks with known values of maximum permissible concentrations.

Известна описательная «Шкала оценки категорий состояния деревьев при характеристике ослабленных и усыхающих насаждений» [Справочник. Общесоюзные нормативы для таксации лесов. М.: Колос, 1992 г., стр.182, табл.60] - аналог.Known descriptive "Scale for assessing categories of condition of trees when characterizing weakened and drying out plantations" [Handbook. Union-wide standards for forest taxation. M .: Kolos, 1992, p. 182, tab. 60] - analogue.

В способе-аналоге используют категории качества состояния насаждений: I категория - здоровые, без внешних признаков повреждений; II категория - ослабленные со слабоажурной кроной с повреждениями до 1/3 хвои, листьев кроны; III категория - сильно ослабленные с ажурной кроной и повреждениями до 2/3 хвои, листьев; IV категория - усыхающие, с повреждениями более 2/3, суховершинные, усохло до 1/3 кроны; V категория - свежий сухостой, с бурой, желтой хвоей, короеды продолжают вылетать; VI категория - старый сухостой, крона без листьев, хвои.In the analogue method, categories of quality of the state of plantings are used: category I - healthy, without external signs of damage; Category II - weakened with a slightly open crown with damage to 1/3 of the needles, crown leaves; Category III - severely weakened with openwork crown and damage to 2/3 of the needles, leaves; IV category - drying, with damage more than 2/3, dry, dried up to 1/3 of the crown; V category - fresh dead wood, with brown, yellow needles, bark beetles continue to fly out; VI category - old dead wood, crown without leaves, needles.

При этом степень ослабленности насаждения в целом рассчитывают как произведение категорий состояния (от 1 до 6) на процентное соотношение (Ni/N) количества деревьев данной категории (Ni) к общему их количеству в насаждении N.Moreover, the degree of weakening of the stands as a whole is calculated as the product of the status categories (from 1 to 6) by the percentage ratio (N i / N) of the number of trees in this category (N i ) to the total number of trees in the N.

При средневзвешенной величине 1,5 насаждение считается здоровым, до 2,5 - ослабленным, до 3,5 - сильно ослабленным и до 4,5 - усыхающим.With a weighted average of 1.5, the stand is considered healthy, up to 2.5 - weakened, up to 3.5 - very weakened and up to 4.5 - drying out.

Способу-аналогу присущи следующие недостатки:The analogue method has the following disadvantages:

- субъективность способа, основанная на вербальных, зрительных наблюдениях состояния крон деревьев; без количественных инструментальных измерений параметров продуцирующей биомассы;- the subjectivity of the method, based on verbal, visual observations of the state of tree crowns; without quantitative instrumental measurements of the parameters of the producing biomass;

- грубая, дискретная шкала категорий состояния, не позволяющая учесть количественные различия (рейтинги) внутри дискретной шкалы;- a rough, discrete scale of status categories that does not allow for taking into account quantitative differences (ratings) within a discrete scale;

- практический выход способа, это подлежащие санитарной вырубке деревья (III-V) категорий, без возможности прогнозирования состояния насаждений при техногенных нагрузках.- a practical way out, these are trees of categories (III-V) subject to sanitary cutting, without the possibility of predicting the state of plantings under anthropogenic loads.

Ближайшим аналогом к заявляемому техническому решению является «Способ определения категорий состояния лесных массивов». Патент RU №2373694, 2009 г., A01G, 23/00.The closest analogue to the claimed technical solution is the "Method for determining the status categories of forests". Patent RU No. 2373694, 2009, A01G, 23/00.

В способе ближайшего аналога осуществляют дистанционное зондирование лесных массивов спектрометром и измерения коэффициентов спектральной яркости (КСЯ) в спектральных полосах зеленого (G) и красного (R) участков видимого диапазона, расчет индексов жизненности (g) и красного поражения (r), вычисление функции состояния и ее тарировки по измерениям эталонных участков, синхронно с измерениями КСЯ получают изображения участков леса в тех же спектральных полосах, программным методом вычисляют площадь рельефа древесного полога (Sp) изображения в зеленой полосе видимого спектра, определяют полноту древостоя (П) через отношение площади рельефа к геометрической площади обрабатываемого участка (Sp/S) и по величине произведения (П*g) и калибровочной функции судят о категории состояния.In the closest analogue method, remote sensing of forests is carried out with a spectrometer and measuring the spectral brightness coefficients (CLE) in the spectral bands of green (G) and red (R) sections of the visible range, calculating vitality indices (g) and red lesion (r), calculating the state function and its calibration measurements on the reference sections synchronously with the measurements obtained image COS forest areas in the same spectral bands programmatically calculated relief area tree canopy (S p) image green band of the visible spectrum, determine completeness of the stand (n) via the area ratio in treated area relief geometric area (S p / S) and magnitude of the product (P * g) and the calibration function of the category of state is judged.

Способу-аналогу присущи следующие недостатки:The analogue method has the following disadvantages:

- зеленые насаждения в городской черте имеют, как правило, одиночную посадку, кроны которых не образуют сплошной древесный полог, поэтому показатель Sp не может быть достоверно измерен;- green spaces in the city limits have, as a rule, a single landing, the crowns of which do not form a continuous canopy, therefore, the indicator S p cannot be reliably measured;

- не измеряются такие существенные признаки, как: объем продуцирующей фитомассы; размер и густота крон; признак цветности листвы, хвои; высота (бонитет) отдельных особей; соотношение видов пород в ценозе.- significant features such as: the volume of producing phytomass are not measured; size and density of crowns; sign of color foliage, needles; height (bonitet) of individual individuals; the ratio of species in cenosis.

Задача, решаемая заявленным техническим решением, состоит в ранжировании экологической устойчивости видов пород, в общем ценозе городских посадок путем измерений существующими техническими средствами совокупности показателей, определяющих объем продуцирующей кислород биомассы для каждого вида породы.The problem solved by the claimed technical solution is to rank the environmental sustainability of species of rocks, in the general coenosis of urban planting by measuring existing technical means, a set of indicators that determine the volume of oxygen-producing biomass for each species of rock.

Техническое решение задачи обеспечивается тем, что способ определения рейтинга вида пород для плана озеленения включает составление каталога древесных пород обследуемого городского поселения с известной экологической обстановкой и соответствующей ему территории эталонного участка, проведение измерений техническими средствами: цифровой видеокамерой; цифровым видеоспектрометром; высотомером; счетчиком совокупности параметров, определяющих объем продуцирующей кислород биомассы каждого вида растений: площади сечения кроны S, м2; густоты кроны как средневзвешенной пространственной частоты Fcp [1/м] функции сигнала ее изображения I (х, у), цветности кроны как средневзвешенной длины волны λ с р [ н м ]

Figure 00000001
коэффициента спектральной яркости (КСЯ), средней высоты h [м] насаждения данного вида, относительного числа здоровых (Ni) деревьев к общему их количеству (N) данной породы, нормирование измеренных показателей относительно их значений для эталонных участков, ранжирование показателей по мере убывания их значимости в объеме продуцирующей фитомассы, вычисление функции рейтинговой оценки Ri как средневзвешенной суммы относительных показателей каждого вида породы:The technical solution to the problem is provided by the fact that the method of determining the species rating of the species for the landscaping plan includes compiling a catalog of tree species of the surveyed urban settlement with a known environmental situation and the corresponding territory of the reference site, carrying out measurements by technical means: a digital video camera; digital video spectrometer; altimeter; a counter of a set of parameters that determine the volume of oxygen producing biomass of each plant species: crown cross-sectional area S, m 2 ; the density of the crown as the weighted average spatial frequency F cp [1 / m] of the signal function of its image I (x, y), the color of the crown as the weighted average wavelength λ from R [ n m ]
Figure 00000001
spectral brightness coefficient (CLE), average height h [m] of a given tree species, the relative number of healthy (N i ) trees to their total number (N) of the given species, normalization of the measured parameters relative to their values for the reference areas, ranking the indicators as they decrease their significance in the amount of producing phytomass, the calculation of the rating function R i as the weighted average of the relative parameters of each breed type:

R i = ω 1 ( N i N э т ) + ω 2 ( h i h э т ) + ω 3 ( S i S э т ) + ω 4 ( F э т F с р  i ) + ω 5 ( λ э т λ с р  i )

Figure 00000002
; R i = ω one ( N i N uh t ) + ω 2 ( h i h uh t ) + ω 3 ( S i S uh t ) + ω four ( F uh t F from R i ) + ω 5 ( λ uh t λ from R i )
Figure 00000002
;

где: ω1, ω2, ω3, ω4, ω5 - весовые коэффициенты значимости, составление итоговой таблицы рейтинга видов пород.where: ω 1 , ω 2 , ω 3 , ω 4 , ω 5 - weighting factors of significance, compilation of the final table of the rating of species of rocks.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

фиг.1 - масштабирование площади сечения кроны по измерениям оптического высотомера;figure 1 - scaling the cross-sectional area of the crown according to the measurements of the optical altimeter;

фиг.2 - семейство пространственных спектров изображений крон видов пород: 1) береза, 2) клен;figure 2 - a family of spatial spectra of images of crowns of species of rocks: 1) birch, 2) maple;

фиг.3 - семейство спектральных характеристик цветности крон различной степени техногенного угнетения;figure 3 - a family of spectral characteristics of the color of crowns of varying degrees of technogenic inhibition;

фиг.4 - функциональная схема устройства, реализующая способ.4 is a functional diagram of a device that implements the method.

Техническая сущность способа состоит в следующем. Известна описательная шкала состояния видов пород способа-аналога. Использование цифровых технологий получения изображений крон деревьев позволяет перейти от описательных значений показателей к экспериментальным измерениям совокупности параметров, определяющих объем продуцирующей кислород биомассы каждой породы.The technical essence of the method is as follows. A well-known descriptive scale of the state of species of rocks of the method is similar. The use of digital technologies for obtaining images of tree crowns allows us to move from descriptive values of indicators to experimental measurements of a set of parameters that determine the volume of oxygen-producing biomass of each breed.

Первым из показателей является размер кроны дерева в виде площади сечения кроны, S [м2]. На фиг.1 иллюстрируется масштабирование цифрового изображения кроны породы по показаниям оптического высотомера. По измеренной высоте кроны Н, м определяют пространственное разрешение одного пиксела цифрового изображения кроны как Δ = Н , м / N п и к с е л е й

Figure 00000003
столбца изображения.The first of the indicators is the size of the crown of the tree in the form of the cross-sectional area of the crown, S [m 2 ]. Figure 1 illustrates the scaling of a digital image of the crown of the rock according to the readings of the optical altimeter. From the measured crown height H, m, the spatial resolution of one pixel of the digital image of the crown is determined as Δ = N , m / N P and to from e l e th
Figure 00000003
image column.

Затем цифровой видеокамерой осуществляют съемку всех насаждений данной породы на обследуемой территории и через устройство ввода изображения записывают в ПЭВМ для последующей обработки. Для обработки отснятых изображений используют специализированное программное обеспечение [см., например, «Обработка графики в Photoshop CS2», М.: Эксмо», 2007 г.. Для пользователей. Глава 3. Методы выделения областей любой формы, стр.48]. Посредством Photoshop выделяют кроны деревьев и рассчитывают разрешение одного пиксела. Площадь сечения одной кроны (Si) находят как площадь одного пиксела на количество пикселей в выделенной области (контуре кроны). Рассчитывают среднюю площадь сечения кроны данной породы на обследуемой территории S с р = Σ S i / N .

Figure 00000004
Then, with a digital video camera, all plantings of this breed are surveyed on the territory being examined and, through an image input device, they are recorded in a personal computer for further processing. Specialized software is used for processing captured images [see, for example, “Graphics Processing in Photoshop CS2”, M .: Eksmo, 2007. For users. Chapter 3. Methods for selecting areas of any shape, p. 48]. Using Photoshop, the crowns of trees are extracted and the resolution of one pixel is calculated. The cross-sectional area of one crown (S i ) is found as the area of one pixel per the number of pixels in the selected area (crown outline). Calculate the average cross-sectional area of the crown of this breed in the study area S from R = Σ S i / N .
Figure 00000004

Следующим биометрическим параметром является густота кроны. Ажурность кроны, ее архитектура, изрезанность (шероховатость), охвоенность (облиственность), скрытые периодичности чередования ветвей, листьев содержит частотно-спектральный образ функции сигнала изображения I (x, y).The next biometric parameter is the density of the crown. The crown openwork, its architecture, ruggedness (roughness), hollowing (leafy), hidden periodicities of alternating branches, leaves contains the frequency-spectral image of the image signal function I (x, y).

Для получения спектра-образа используют математические процедуры Фурье-преобразования сигнала изображения. По определению [см., например, Н.С. Пискунов. Дифференциальное и интегральное исчисления для ВТУЗов, учебник, том II, 5-е издание, М.: Наука, 1964 г., стр 180-182, 218-221. Ряды Фурье] пространственный спектр Фурье вычисляют как двумерное преобразование от функции сигнала изображения I (x, y) матрицы размером m×n элементов:To obtain a spectrum image, use the mathematical procedures of the Fourier transform of the image signal. By definition [see, for example, N.S. Piskunov. Differential and integral calculus for technical colleges, textbook, volume II, 5th edition, Moscow: Nauka, 1964, pp. 180-182, 218-221. Fourier series] the spatial Fourier spectrum is calculated as a two-dimensional transformation of the image signal function I (x, y) of a matrix of size m × n elements:

G ( F x ,  F y ) = o m o n I ( x ,  y)*exp[-j2 π (F x * x + F y * y ] d x d y

Figure 00000005
G ( F x , F y ) = o m o n I ( x , y) * exp [-j2 π (F x * x + F y * y ] d x d y
Figure 00000005

Расчет спектра осуществляют алгоритмами быстрого Фурье-преобразования по специализированным программам, входящим в комплект программного обеспечения ПЭВМ типа MATH.CAD [см., например, Специализированное программное обеспечение MATH.CAD, 6.0, PLUS, издание 2-е, стереотипное, М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 1997 г., стр.441]. Амплитудно-частотные характеристики изображений крон различных видов пород иллюстрируются графиками фиг.2. В качестве параметра сравнения густоты крон различных пород используют средневзвешенную величину пространственного спектра кроны Fcp. Средневзвешенная величина пространственного спектра делит площадь под кривой графика фиг.2 пополам. За показатель техногенного угнетения принимают отношение ( F э т F с р  i )

Figure 00000006
. Чем больше изрезанность кроны, тем больше Fcp i.Spectrum calculation is carried out by fast Fourier transform algorithms for specialized programs included in the PC software package type MATH.CAD [see, for example, Specialized software MATH.CAD, 6.0, PLUS, 2nd edition, stereotyped, M .: Information Publishing House "Filin", 1997, p.441]. The amplitude-frequency characteristics of the images of crowns of various species of rocks are illustrated by graphs of figure 2. As a parameter for comparing the density of crowns of different breeds, the weighted average of the spatial spectrum of the crown F cp is used . The weighted average value of the spatial spectrum divides the area under the graph curve of figure 2 in half. For an indicator of technogenic oppression, take the ratio ( F uh t F from R i )
Figure 00000006
. The greater the indentation of the crown, the greater the F cp i .

Следующим признаком устойчивости породы к техногенному угнетению является цветность кроны. Спектр отражения кроны формируется совокупными эффектами отражения, поглощения и пропускания лучистой энергии отдельными листьями, ветвями. Определяющее влияние на ход кривых спектрального отражения в видимом диапазоне оказывают хлорофилл и каротиноиды. До 90% лучистой энергии поглощается кроной в процессе фотосинтеза и лишь небольшой максимум отражения в полосе 450…550 нм придает растительности зеленую окраску.The next sign of rock resistance to technogenic inhibition is the color of the crown. The reflection spectrum of the crown is formed by the combined effects of reflection, absorption and transmission of radiant energy by individual leaves, branches. The decisive influence on the course of the spectral reflection curves in the visible range is exerted by chlorophyll and carotenoids. Up to 90% of the radiant energy is absorbed by the crown during photosynthesis and only a small reflection maximum in the band 450 ... 550 nm gives the vegetation a green color.

В видимой области кроны видов древесных пород имеют одну и ту же закономерность изменения коэффициента спектральной яркости (КСЯ) [см., например, В.И. Сухих «Аэрокосмические методы в лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве». Из-во МарГТУ, Йошкар-Ола, 2005 г., стр.21, рис.2.8]. На спектральные характеристики крон влияют условия произрастания, фенологический период вегетации, техногенное угнетение листьев (хвои) промышленными поллютантами. В результате изменяется цветность кроны от темно-зеленой до желто-оранжевой. При этом наблюдается как увеличение коэффициента отражения лучистой энергии, так и сдвиг средневзвешенной длины волны λ с р

Figure 00000007
в красную полосу. Средневзвешенная длина волны делит площадь под кривой КСЯ пополам, как это иллюстрируется графиком фиг.3. За показатель техногенного угнетения по цветности принимают отношение средневзвешенной длины волны отраженного спектра кроны породы на эталонной площадке к средневзвешенной длине волны кроны породы в городской черте: ( λ э т а л λ i ) 1
Figure 00000008
.In the visible region, the crowns of tree species have the same pattern of change in the coefficient of spectral brightness (CSW) [see, for example, V.I. Sukhoi "Aerospace methods in forestry and landscape construction." Because of MarSTU, Yoshkar-Ola, 2005, p. 21, Fig. 2.8]. The spectral characteristics of crowns are affected by growing conditions, the phenological period of the growing season, and technogenic inhibition of leaves (needles) by industrial pollutants. As a result, the color of the crown changes from dark green to yellow-orange. In this case, both an increase in the reflection coefficient of radiant energy and a shift in the weighted average wavelength are observed λ from R
Figure 00000007
into the red stripe. The weighted average wavelength divides the area under the SEC curve in half, as illustrated in the graph of FIG. 3. The ratio of the weighted average wavelength of the reflected spectrum of the crown of the rock at the reference site to the weighted average wavelength of the crown of the rock in the urban area is taken as an indicator of technogenic inhibition by color: ( λ uh t but l λ i ) one
Figure 00000008
.

В качестве интегрального критерия продуктивности вида породы используют так называемые бонитировочные шкалы [см., например, Справочник. Общесоюзные нормативы для таксации лесов, М.: Колос, 1992 г. Табл.32, 33, стр. 122-123. Бонитировочные шкалы].As an integral criterion for the productivity of a species of breed, so-called rating scales are used [see, for example, Handbook. Union-wide standards for forest taxation, M .: Kolos, 1992 Tab. 32, 33, pp. 122-123. Rating scales].

Параметром бонитировочной шкалы является высота насаждения h, м. При обследовании насаждений используют оптический высотометр, как это иллюстрируется фиг.1. За параметр устойчивости принимают отношение средней высоты h, м породы на обследуемой территории к высоте породы на участке, не подверженном техногенному угнетению ( h h э т )

Figure 00000009
.The parameter of the rating scale is the height of the planting h, m. When examining the plantings, an optical altimeter is used, as illustrated in Fig. 1. The stability parameter is taken as the ratio of the average height h, m of the rock in the study area to the height of the rock in the area not subject to technological depression ( h h uh t )
Figure 00000009
.

При обследовании учитывается также количество сухостойных экземпляров данного вида породы. За параметр устойчивости вида принимают отношение ( N Σ N с у х о с т о й н ы й N Σ )

Figure 00000010
, т.е. относительную величину здоровых деревьев. В целом, устойчивость вида пород характеризуется пятью относительными значениями показателей, ранжированных по мере убывания их значимости в объеме продуцирующей фитомассы:The examination also takes into account the number of dry specimens of this breed. The parameter of stability of the form is ( N Σ - N from at x about from t about th n s th N Σ )
Figure 00000010
, i.e. relative size of healthy trees. In general, the stability of the species of rocks is characterized by five relative values of indicators, ranked as their importance decreases in the volume of producing phytomass:

Figure 00000011
Figure 00000011

Перечисленные показатели не являются статистически независимыми. Например, размер площади сечения кроны Si пропорционален высоте дерева hi, цветность кроны коррелированна с процессом усыхания деревьев или показателем Ni (числом оставшихся здоровых деревьев). Поэтому в качестве функции рейтинговой оценки устойчивости вида породы Ri используют функцию [см., например, О.М. Полещук, Е.Г. Комаров «Методы и модели обработки нечеткой экспертной информации». Научное издание, М.: Энергоатомиздат, 2007 г., стр. 188, формула 5.13] вида:The listed indicators are not statistically independent. For example, the size of the cross-sectional area of the crown S i is proportional to the height of the tree h i , the color of the crown is correlated with the drying process of the trees or the indicator N i (the number of healthy trees remaining). Therefore, as a function of the rating type of rock resistance R i using the function [see., E.g., OM Poleshchuk, E.G. Komarov "Methods and models for processing fuzzy expert information." Scientific publication, M .: Energoatomizdat, 2007, p. 188, formula 5.13] of the form:

Figure 00000012
Figure 00000012

где ω1, ω2, ω3, ω4, ω5 - весовые коэффициенты значимости каждого показателя.where ω 1 , ω 2 , ω 3 , ω 4 , ω 5 - weighting coefficients of significance of each indicator.

Поскольку для каждого вида пород используют единую характеристику качества (объем продуцирующей фитомассы) в условиях ранжирования показателей по мере убывания их значимости, весовые коэффициенты находят по формуле Фишберна (см. там же «Методы и модели обработки нечеткой экспертной информации», стр. 152, формула 4.7)Since for each species of rocks a single quality characteristic is used (the volume of producing phytomass) in the conditions of ranking indicators as their significance decreases, the weight coefficients are found according to Fishburn's formula (see ibid. Methods and Models for Processing Fuzzy Expert Information, p. 152, formula 4.7)

Figure 00000013
Figure 00000013

где i - ранжированный номер показателя от 1 до 5, k - число показателей, равное 5.where i is the ranked index number from 1 to 5, k is the number of indicators equal to 5.

В частности, для измеряемых пяти показателей численные значения коэффициентов значимости составили:

Figure 00000014
Figure 00000015
при условии
Figure 00000016
In particular, for the measured five indicators, the numerical values of the significance coefficients were:
Figure 00000014
Figure 00000015
provided
Figure 00000016

Пример реализации способаAn example implementation of the method

Заявленный способ может быть реализован на базе устройства по схеме фиг.4. Функциональная схема устройства содержит комплект (1) измерительных приборов в составе цифровой видеокамеры (2) типа Panasonic, модель ДМС-TZ 18 «Lumix», с разрешением до 14,1*106 пикселей в кадре, цифровой видеоспектрометр (3) типа «Кварц» с разрешением до 3 нм, оптический высотометр (4) типа «Метра» (Чешская республика), ручной счетчик (5) перечислительной таксации, средства обработки измерительной информации на базе персональной ЭВМ (6) типа «Intel» в составе устройства ввода информации (7), процессора (8), оперативного запоминающего устройства (9), винчестера (10), дисплея (11), принтера (12), клавиатуры (13), устройства вывода (14), сопряженного с сетью «Internet».The claimed method can be implemented on the basis of the device according to the scheme of figure 4. The functional diagram of the device contains a set (1) of measuring instruments as part of a digital video camera (2) of the Panasonic type, model DMS-TZ 18 “Lumix”, with a resolution of up to 14.1 * 10 6 pixels per frame, digital video spectrometer (3) of the “Quartz” type "With a resolution of up to 3 nm, an optical altimeter (4) of the Metra type (Czech Republic), a manual counter (5) of an enumeration taxation, measuring information processing facilities based on a personal computer (6) of the Intel type as part of an information input device ( 7), processor (8), random access memory (9), hard drive (1 0), display (11), printer (12), keyboard (13), output device (14), connected to the Internet.

В 2008-2011 гг. в рамках общегородского мониторинга состояния зеленых насаждений были обследованы семнадцать видов древесных и кустарниковых растений, произрастающих в сложных экологических условиях Бульварного кольца в г. Москва. Обследовано 4084 растения.In 2008-2011 As part of a citywide monitoring of the state of green spaces, seventeen species of woody and shrub plants growing in the difficult environmental conditions of the Boulevard Ring in Moscow were examined. 4084 plants were examined.

Одной из целей обследования была выработка решений о перспективности использования этих видов для озеленения города. Каталог древесных пород обследуемого городского поселения представлен таблицей 1.One of the objectives of the survey was to develop decisions on the prospects of using these species for landscaping the city. The catalog of tree species of the surveyed urban settlement is presented in Table 1.

Таблица 1Table 1 № п/пNo. p / p Название видаView name № п/пNo. p / p Название видаView name 1one Береза повислаяDrooping birch 1010 Липа крупнолистнаяLarge-leaved linden 22 Боярышник полумягкийSemi-soft hawthorn 11eleven Липа мелколистнаяSmall-leaved linden 33 Вяз гладкийElm smooth 1212 Сирень венгерскаяHungarian Lilac 4four Вяз шершавыйRough Elm 1313 Сирень обыкновеннаяCommon lilac 55 Боярышник однопестничныйSingle-hawthorn 14fourteen Тополь душистыйAllspice 66 Кизильник блестящийCotoneaster brilliant 15fifteen Тополь бальзамическийBalsam poplar 77 Клен остролистныйHolly Maple 1616 Ясень обыкновенныйCommon ash 88 Клен татарскийTatar maple 1717 Ясень пенсильванскийPennsylvania ash 99 Клен ясенелистныйAsh maple

Измеренные значения параметров для одного из видов пород иллюстрируются следующими данными:The measured parameter values for one of the species of rocks are illustrated by the following data:

Таблица 2table 2 Измеряемый параметрMeasured parameter N i N э т

Figure 00000017
N i N uh t
Figure 00000017
h i h э т
Figure 00000018
h i h uh t
Figure 00000018
S i м 2
Figure 00000019
S i m 2
Figure 00000019
F ср i м
Figure 00000020
F wed i m
Figure 00000020
λ с р ,  нм
Figure 00000021
λ from R , nm
Figure 00000021
Обследуемый участокThe surveyed area 116116 1616 4242 1212 565565 Тестовый участокTest plot 231231 2424 7070 66 540540 ОтношениеAttitude 0,50.5 0,60.6 0,60.6 0,510.51 0,950.95 Весовой коэффициент, ωWeight coefficient, ω 10 30
Figure 00000022
10 thirty
Figure 00000022
8 30
Figure 00000023
8 thirty
Figure 00000023
6 30
Figure 00000024
6 thirty
Figure 00000024
4 30
Figure 00000025
four thirty
Figure 00000025
2 30
Figure 00000026
2 thirty
Figure 00000026
ΣΣ 0,170.17 0,140.14 0,110.11 0,070,07 0,060.06 0,550.55

Аналогичные измерения проводились по каждому виду пород. Чем больше рейтинговая функция Ri, тем выше рейтинг. (Наивысший рейтинг 1, наименьший рейтинг 17.)Similar measurements were carried out for each type of rock. The larger the rating function R i , the higher the rating. (Highest rating 1, lowest rating 17.)

Рейтинговые оценки и рейтинги видов породRatings and breed species ratings

Таблица 3Table 3 № п/пNo. p / p Рейтинговая оценка, Ri Rating score, R i Название видаView name РейтингRating 1one Береза повислаяDrooping birch 0,3490.349 1717 22 Боярышник полумягкийSemi-soft hawthorn 0,4940.494 1313 33 Вяз гладкийElm smooth 0,6020.602 33 4four Вяз шершавыйRough Elm 0,5720.572 77 55 Боярышник однопестничныйSingle-hawthorn 0,6130.613 22 66 Кизильник блестящийCotoneaster brilliant 0,6540.654 1one 77 Клен остролистныйHolly Maple 0,5640.564 99 88 Клен татарскийTatar maple 0,5220.522 11eleven 99 Клен ясенелистныйAsh maple 0,4640.464 1616 1010 Липа крупнолистнаяLarge-leaved linden 0,5900.590 55 11eleven Липа мелколистнаяSmall-leaved linden 0,4830.483 14fourteen 1212 Сирень венгерскаяHungarian Lilac 0,4770.477 15fifteen 1313 Сирень обыкновеннаяCommon lilac 0,5690.569 88 14fourteen Тополь душистыйAllspice 0,5770.577 66 15fifteen Тополь бальзамическийBalsam poplar 0,5460.546 1010 1616 Ясень обыкновенныйCommon ash 0,5920.592 4four 1717 Ясень пенсильванскийPennsylvania ash 0,5000,500 1212

Эффективность заявленного способа характеризуется объективностью измеренных показателей, документальностью отчетных материалов (в виде изображений объектов и графиков функций), достоверностью и устойчивостью результатов оценки.The effectiveness of the claimed method is characterized by the objectivity of the measured indicators, the documentation of the reporting materials (in the form of images of objects and graphs of functions), the reliability and stability of the evaluation results.

Claims (1)

Способ определения рейтинга вида пород для плана озеленения, включающий составление каталога древесных пород обследуемого городского поселения с известной экологической обстановкой и соответствующей ему территории эталонного участка, проведение измерений техническими средствами: цифровой видеокамерой; цифровым видеоспектрометром; высотомером; счетчиком совокупности параметров, определяющих объем продуцирующей кислород биомассы каждого вида растений: площади сечения кроны S, м2; густоты кроны как средневзвешенной пространственной частоты Fср [1/м] функции сигнала ее изображения I (х, у), цветности кроны как средневзвешенной длины волны
Figure 00000001
коэффициента спектральной яркости, средней высоты h [м] насаждения данного вида, относительного числа здоровых Ni деревьев к общему их количеству N данной породы, нормирование измеренных показателей относительно их значений для эталонных участков, ранжирование показателей по мере убывания их значимости в объеме продуцирующей фитомассы, вычисление функции рейтинговой оценки Ri как средневзвешенной суммы относительных показателей каждого вида породы:
Figure 00000027

где: ω1, ω2, ω3, ω4, ω5 - весовые коэффициенты значимости, составление итоговой таблицы рейтинга видов пород.
A method for determining the species type rating for a landscaping plan, including compiling a catalog of tree species of the surveyed urban settlement with a known environmental situation and the corresponding territory of the reference site, taking measurements by technical means: a digital video camera; digital video spectrometer; altimeter; a counter of a set of parameters that determine the volume of oxygen producing biomass of each plant species: crown cross-sectional area S, m 2 ; the density of the crown as the weighted average spatial frequency F cf [1 / m] of the image signal function I (x, y), the color of the crown as the weighted average wavelength
Figure 00000001
spectral brightness coefficient, average height h [m] of a planting of a given species, relative number of healthy N i trees to their total number N of a given species, normalization of measured indicators relative to their values for reference areas, ranking of indicators as their significance decreases in the volume of producing phytomass, the calculation of the rating function R i as the weighted average of the relative indicators of each breed type:
Figure 00000027

where: ω 1 , ω 2 , ω 3 , ω 4 , ω 5 - weighting factors of significance, compilation of the final table of the rating of species of rocks.
RU2013126944/13A 2013-06-14 2013-06-14 Method of determining rating of type of species for landscaping plan RU2558212C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126944/13A RU2558212C2 (en) 2013-06-14 2013-06-14 Method of determining rating of type of species for landscaping plan

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126944/13A RU2558212C2 (en) 2013-06-14 2013-06-14 Method of determining rating of type of species for landscaping plan

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013126944A RU2013126944A (en) 2014-12-20
RU2558212C2 true RU2558212C2 (en) 2015-07-27

Family

ID=53278198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013126944/13A RU2558212C2 (en) 2013-06-14 2013-06-14 Method of determining rating of type of species for landscaping plan

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2558212C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622708C2 (en) * 2015-11-12 2017-06-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method of breeds selection for greening plan

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155472C1 (en) * 1999-03-22 2000-09-10 Московский государственный университет леса Method for evaluating plantation biomass
RU2373694C2 (en) * 2008-01-25 2009-11-27 Государственное учреждение "Научный центр проблем аэрокосмического мониторинга"-ЦПАМ "АЭРОКОСМОС" Method of forested area state category definition
RU2416192C2 (en) * 2009-04-27 2011-04-20 Государственное учреждение "Научный центр проблем аэрокосмического мониторинга" - ЦПАМ "АЭРОКОСМОС" Method to identify ecological condition of forests

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155472C1 (en) * 1999-03-22 2000-09-10 Московский государственный университет леса Method for evaluating plantation biomass
RU2373694C2 (en) * 2008-01-25 2009-11-27 Государственное учреждение "Научный центр проблем аэрокосмического мониторинга"-ЦПАМ "АЭРОКОСМОС" Method of forested area state category definition
RU2416192C2 (en) * 2009-04-27 2011-04-20 Государственное учреждение "Научный центр проблем аэрокосмического мониторинга" - ЦПАМ "АЭРОКОСМОС" Method to identify ecological condition of forests

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЗАГРЕЕВ В.В. и др., Справочник. Общесоюзные нормативы для таксации лесов, Москва, "КОЛОС", 1992, с. 182, табл. 60 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622708C2 (en) * 2015-11-12 2017-06-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method of breeds selection for greening plan

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013126944A (en) 2014-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
van der Tol et al. A model and measurement comparison of diurnal cycles of sun-induced chlorophyll fluorescence of crops
Kira et al. Informative spectral bands for remote green LAI estimation in C3 and C4 crops
Sharma et al. Active-optical sensors using red NDVI compared to red edge NDVI for prediction of corn grain yield in North Dakota, USA
Qi et al. Monitoring of peanut leaves chlorophyll content based on drone-based multispectral image feature extraction
Feng et al. Canopy vegetation indices from in situ hyperspectral data to assess plant water status of winter wheat under powdery mildew stress
CN109115725A (en) A kind of maize canopy LAI and chlorophyll content joint inversion method and equipment
Kuyah et al. Crown area allometries for estimation of aboveground tree biomass in agricultural landscapes of western Kenya
Feng et al. Accurate digitization of the chlorophyll distribution of individual rice leaves using hyperspectral imaging and an integrated image analysis pipeline
Moriya et al. Detection and mapping of trees infected with citrus gummosis using UAV hyperspectral data
Song et al. Using multi-angle hyperspectral data to monitor canopy leaf nitrogen content of wheat
Zhang et al. Monitoring daily variation of leaf layer photosynthesis in rice using UAV-based multi-spectral imagery and a light response curve model
Jin et al. Comparison of two methods for estimation of leaf total chlorophyll content using remote sensing in wheat
RU2406295C1 (en) Method of ecological monitoring of forests
López-Lozano et al. Optimal geometric configuration and algorithms for LAI indirect estimates under row canopies: The case of vineyards
Tian et al. Extracting red edge position parameters from ground-and space-based hyperspectral data for estimation of canopy leaf nitrogen concentration in rice
Wang et al. Estimation of rice aboveground biomass by combining canopy spectral reflectance and unmanned aerial vehicle-based red green blue imagery data
Coussement et al. Modelling leaf spectral properties in a soybean functional–structural plant model by integrating the prospect radiative transfer model
O'neill et al. Biochemical and reflectance variation throughout a Sitka spruce canopy
Banskota et al. Continuous wavelet analysis for spectroscopic determination of subsurface moisture and water-table height in northern peatland ecosystems
Sibiya et al. Discriminating commercial forest species using image texture computed from a worldview-2 pan-sharpened image and partial least squares discriminant analysis
RU2416192C2 (en) Method to identify ecological condition of forests
Vyas et al. Canopy level estimations of chlorophyll and LAI for two tropical species (teak and bamboo) from Hyperion (EO1) data
Gao et al. Mapping crop residue cover using Adjust Normalized Difference Residue Index based on Sentinel-2 MSI data
Gara et al. Determination of foliar traits in an ecologically distinct conifer species in Maine using Sentinel-2 imagery and site variables: Assessing the effect of leaf trait expression and upscaling approach on prediction accuracy
RU2756377C1 (en) Method for ecological assessment of green spaces of streets and city roads using materials of remote sensing of the earth and geoinformation technologies

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160615