Смарт-технологии мониторинга состояния древесных насаждений и оценка экосистемных сервисов зеленой инфраструктуры

Смарт-технологии мониторинга состояния древесных насаждений и оценка экосистемных сервисов зеленой инфраструктуры

В рамках проекта работа ведется в 6 рабочих группах (Work packages, WPs):

  1. WP1 – анализ зеленой инфраструктуры
  2. WP2 – почвенный анализ
  3. WP3 – городская климатология
  4. WP4 – анализ данных и программное обеспечение
  5. WP5 – исследования в регионах
  6. WP6 – оценка экосистемных сервисов

Рабочие группы 1-3 специализируются на сборе данных об отдельных компонентах урбоэкосистем: зеленых насаждениях (WP1), почве (WP2) и климате (WP3). Также к блоку сбора информации стоит отнести части Рабочей группы WP6, направленные на сбор данных о шумовом загрязнении и биоразнообразии, социальных предпочтениях и о хозяйственно-технических мероприятиях для поддержания текущего состояния экосистем. К блоку пространственного анализа и моделирования различных сценариев климатических изменений или изменений землепользования относятся Рабочая группа WP4, которая обеспечивает анализ и обработку больших данных, Рабочая группа WP5, созданная для выявления региональных особенностей, а также часть WP6, ориентированная на работу с ГИС-моделями и сценарным анализом. Завершать сбор и анализ данных предстоит также группе WP6, занимающейся финальной, в том числе экономической, оценкой ГЭУ, а также интеграцией результатов в систему принятия решений городского планирования и управления.

Основные объекты исследования:

  • Московский мегаполис - один из крупнейших центров урбанизации в Европе.
  • Российские города в различных климатических зонах: Мурманск, Апатиты, Пущино, Курск, Ростов-на-Дону.

Задачи проекта:

  1. разработка смарт технологий (экспресс-сенсоры, интернет вещей, анализ больших данных, машинное обучение) для мониторинга и оценки состояния, функций и сервисов городских почв и зеленых насаждений с учетом их пространственной неоднородности, временной динамики и антропогенной нагрузки;
  2. моделирование влияния городского мезоклимата на состояние городской зеленой инфраструктуры и прогнозирование изменения городских экосистемных сервисов для различных климатических сценариев;
  3. применение междисциплинарных подходов для оценки городского природного капитала и интерпретации полученных данных для поддержки принятии решений широким кругом пользователей (горожане, проектировщики, управленцы).

 

Цели проекта
  • Объективный анализ экосистемных сервисов городской зеленой инфраструктуры и почв, а также оценка потенциальных экологических и социально-экономических рисков от их нерационального использования для развития и управления современным городом.
Руководитель проекта Все участники
Валентини Риккардо

Валентини Риккардо

Профессор, ведущий ученый в области урбоэкологии, удостоенный Нобелевской премии мира в 2007 году в составе группы экспертов IPCC
Результаты проекта
Анализ современного международного опыта мониторинга и оценки экосистемных сервисов городской зеленой инфраструктуры и условий его адаптации для России;
Обзор и критический анализ существующих технологий, соответствующих указанным «смарт» критериям, и отбор технологий, имеющих потенциал использования в условиях городской среды;
Калибровка и тестирование отобранных технологий в лабораторных и полевых условиях для разработки методик их адаптации под решения конкретных задач мониторинга и оценки состояния урбоэкосистем и их компонентов;
Апробация технологий на экспериментальных участках площадках (case studies).
Оборудование Весь список
Tree Talker
Прибор для определения движения древесного сокодвижения
Инфракрасный газовый анализатор
Прибор для мониторинга эмиссии углекислого газа почвами и фотосинтетической активности растений.
Датчики
Датчики для мониторинга температуры и влажности почв и зеленых насаждений.
Кондуктометр
Прибор, позволяющий определять электропроводность жидкости (например, почвенного раствора), что является интегральной характеристикой засоленности.
Беспилотный летательный аппарат с гиперспектральной камерой
Позволяет получать снимки высокого разрешения (до 1 см) в различных диапазонах и оценивать состояние зеленых насаждений по вегетационным индексам.
Портативный XRF-анализатор (рентген-флюоресцентный анализатор)
Используется для быстрой идентификации и неразрушающего анализа химических элементов в почвах от магния (Mg) до урана (U).
Оптико-эмиссионный спектрометр
Оптико-эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой для определения металлов и некоторых неметаллов в почве и воде. Прибор работает только с жидкими образцами, соответственно для пробоподготовки почвы мы используем систему микроволнового разложения.
Анализатор углерода и азота
Возможен анализ как в твердых пробах, так и в жидких пробах.
Газовые хроматографы - 2 штуки
Один с классическими детекторами пламенно-ионизазионным и электрон-захватным используется под анализ парниковых газов, другой с масс-селективным детектором для анализа пестицидов, ПХБ и жирно-кислотного состава.
Спектрофотометры
Анализ содержания органического вещества и анионов в почве и воде.
Флюориметр
Анализ нефтепродуктов, фенольного индекса в почве и воде.
Область исследования
  • Воспроизведение апробированных для Москвы технологических решений для других городов (малые города, города высоких широт) позволит сопоставить природный капитал городов с различной историей и географией и оценить перспективу внедрения смарт технологий в управление и развитие городов с различными социально-экономическими условиями.
  • Разработанные технологии и полученные с их помощью результаты позволят населению получать общедоступную, достоверную и оперативную информацию об экологическом состоянии жизненно-важных объектов окружающей среды в конкретном месте проживания, обеспечат информационно-методическую основу для принятия решений в сфере управления городской средой и устойчивого развития.
  • Применение технологий интернета вещей для задач экологического мониторинга, проектирования и планирования, позволит создать новое научно-технологическое направление, актуальность которого со временем будет возрастать по мере продолжающейся урбанизации.