in Russian Print

Prokhorov A., Platonova E., Shreders M., Tarasenko V., Andrjuseko V., Kulikova V. “Components of the information space of Botanic Gardens. Geoinformational system of the Botanic Garden PetrSU.”, Hortus bot. 8, (2013): DOI: 10.15393/j4.art.2013.1761

Information Technology for Botanic Gardens

pdf-version

Components of the information space of Botanic Gardens. Geoinformational system of the Botanic Garden PetrSU.

Ботанический сад (БС) всегда занимает определенную территорию и располагает планом экспозиций растений, дорог и инфраструктуры. С момента появления первых геоинформационных систем (ГИС) и спутниковых систем глобального позиционирования (GPS) начался переход от планов на бумажных носителях к электронным картам. ГИС требуются каждому БС для документирования своих ботанических коллекций, пространственной привязки отдельных растений и их групп. Для многих ботанических садов становится актуальным дополнение планов экспозиций топографической информацией, картами почв и природной растительности. Создание ГИС БС ПетрГУ было начато (Шредерс и др., 1995) параллельно с осуществлением комплексной программы исследований территории БС ПетрГУ (Груздева и др., 1996). Проведение данных исследований базировалось на особенности БС ПетрГУ заключающейся в наличии достаточно большой территории (367 га) со сложным рельефом, выходами геологических пород, следами движения ледников, палеосейсмодислокациями, геологическими разломами, неоднородным составом почв, разнообразной растительностью включающей редкие для севера растительные сообщества и отдельные виды растений. Создание ГИС БС ПетрГУ осуществлялось в рамках приоритетного направления развития БС ПетрГУ, как центра новых информационных технологий для ботанических садов (Прохоров, 2007).

ГИС Ботанического сада Петрозаводского государственного университета (БС ПетрГУ) предназначена для обеспечения научной, образовательной и социальной деятельности. В состав ГИС БС ПетрГУ входят интегрируемые комплексы базовых и тематических информационных слоев, созданные в среде MapInfo Professional. Базовые слои представлены комплексом топографических данных, в разделах: территория, рельеф, гидрография, дорожная сеть, инфраструктура производственных объектов. Тематические слои представлены следующими комплексами: БС ПетрГУ – объект недвижимости, включающий кадастровые сведения об объекте; геологическое строение; лесной фонд; ландшафты; специальные коллекции растений, материалы данных дистанционного зондирования.

К сожалению, подготовка подобных многокомпонентных ГИС невозможна с помощью создаваемых специализированных картографических систем для БС, например BG-Map (BG-Map, 2013). С другой стороны, системы документирования ботанических коллекций  (Walter, O’Neal, 1997; Андрюсенко, Прохоров, 2012) не взаимодействуют с картографическими пакетами типа MapInfo Professional.  В связи с этим, нами начата работа по созданию интерактивных сетевых модулей управления картами и картографической информацией о коллекционных фондах БС ПетрГУ, позволяющие  возвратить данные в формат базового геоинформационного программного обеспечения для хранения и сопряжения с другими данными ГИС и системы регистрации коллекционных фондов «Калипсо». Предполагается независимое использование сетевых модулей продолжительное время.

С целью расширения применения ГИС БС ПетрГУ проведено обучение сотрудников БС занятых проведением экскурсий и летних учебных практик пользованию созданными ресурсами и редактированию планов коллекционных фондов БС ПетрГУ. В 2013 году получено свидетельство № 2013621392 о регистрации «Картографической базы данных «Ботанический сад ПетрГУ» (Прохоров и др., 2013). 

Геоинформационная система Ботанического сада ПетрГУ (ГИС БС ПетрГУ) создается на основе первичных материалов научных исследований и иных картографических материалов в виде цифрового картографо-атрибутивного банка данных, включающего данные по: 

• географическим объектам и населенным пунктам (Рис. 1);
• рельефу территории (Рис. 2);
• космическим снимкам высокого разрешения, выполненным со спутника QuickBird в июле 2012 года - (Рис. 3)
• геологии (четвертичные отложения - Рис. 4, палеопротерозой - Рис. 5);
• природной растительности (Рис. 6);
• ботаническим коллекциям (Рис. 7 - 8).

Рис. 1. Окрестности Ботанического сада ПетрГУ. Географические объекты и населенные пункты.

Fig. 1. Surroundings of the Botanical Garden of PetrSU. Geographic objects and locations.

 

Рис. 2. Рельеф, через 1 метр в диапазоне высот 33-123 м. над уровнем моря.

Fig. 2. Relief through 1 meter in height range 33-123 m above sea level.

Рис. 3. Границы БС ПетрГУ, границы памятника природы «Чертов стул» и дорожная сеть. Спутниковый снимок территории БС ПетрГУ и окрестностей. Спутник Quickbird, разрешение 0,5 м, 07.07.2012.

Fig. 3. BG PetrSU border, boundary nature monument "Devil's Chair" and the road network. Satellite image of the territory BS PSU and its environs. Satellite Quickbird, 0.5 m resolution, 07.07.2012.

Рис. 4. Геологическая карта территории БС ПетрГУ. Четвертичные отложения.

Fig. 4. Geological map of the BG PetrSU. Quaternary sediments.

Рис. 5. Геологическая карта территории БС ПетрГУ. Палеопротерозой.

Fig. 5. Geological map of the BG PSU. Paleoproterozoic.

Рис. 6. Растительность и редкие ценопопуляции на территории БС ПетрГУ.

Fig. 6. Vegetation and rare coenopopulations the territory BG PetrSU.

Рис. 7. План коллекций и экспозиций растений.

Fig. 7. Plan of collections and expositions of plants.

Рис. 8. Фрагмент коллекционных посадок «Теневого сада» с номерами образцов на фрагменте космического снимка. Растения высажены под кроной соснового леса.

Fig. 8. Fragment of collection in "Shadow Garden" with the accession numbers on fragment of the satellite image. Plants are planted under the crown of a pine forest.

ГИС предназначена для обеспечения научной, образовательной и социальной деятельности БС ПетрГУ включая следующие направления.

• Выполнение фундаментальных и прикладных научных исследований, в т.ч.:
• обеспечение документирования коллекционных фондов БС ПетрГУ с привязкой к данным GPS и спутниковым снимкам;
• детальное изучение растительного покрова  природной территории БС, изучение сопряженности рельефа, геологического, строения, состава почв и растительного покрова природной территории;
• мониторинг изменения структуры растительного покрова природной территории БС;
• исследование размещения и структуры ценопопуляций растений природной флоры, мониторинг популяций редких и охраняемых видов растений, лишайников, грибов;
•  исследования почв, четвертичных отложений, докембрийских геологических структур;
• проведение на Геофизической обсерватории БС ПетрГУ сейсмологических наблюдений, вариаций и микропульсаций геомагнитного и геоэлектрического полей.
• Обоснование и обеспечение режима использования территории БС ПетрГУ:
• зонирование территории БС – выделение буферной зоны, рекреационной зоны (свободного посещения), зоны ограниченного пользования, зоны специализированных коллекций и других объектов инфраструктуры;
• обоснование территории, зонирование и определение режима охраны памятника природы РК «Урочище Чертов стул»;
• разработки маршрутов экологических троп с учетом пространственного расположения демонстрационных объектов, планирование стоянок, видовых точек, проходов, игровых занятий;
• планирование определенных ботанических коллекций – подбор участков с необходимыми параметрами рельефа, почвенного состава и микроклимата;
• планирование инфраструктуры рекреационных зон;
• планирование и совершенствование дорожной сети, ограждений, строительных объектов.
• Поддержка учебной и производственной практики и научно-исследовательской работы студентов и сотрудников ПетрГУ;
• Обеспечение картографической поддержки информационных ресурсов БС ПетрГУ предназначенных для посетителей сада, включая сайты, аншлаги, карты, стенды для ориентирования на территории.

Развитие ГИС БС ПетрГУ и ее широкое применение в научных исследованиях, образовательных программах и социальной деятельности, будет способствовать внедрению аналогичных инструментов в других БС России.

Созданные ГИС ресурсы использованы для подготовки  картографических материалов размещенных на сайтах БС ПетрГУ, РЦНИТ ПетрГУ, для изготовления аншлагов на территории БС ПетрГУ, при подготовке образовательных и научных публикаций и презентаций на конференциях. 

ГИС БС позволяет решить рутинные вопросы документирования ботанических коллекций и их пространственной привязки к дорожной сети и инфраструктуре. Комплексный подход к созданию ГИС позволяет создать полноценную картографическую базу данных с большим количеством разнообразных информационных слоев и объектов, что делает возможным создание базы знаний о территории БС для научных исследований, образовательных программ и виртуальных экскурсий по ботаническому саду. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (12-04-90018-Бел_а, 13-07-98803 р_север_а), в рамках государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации (4.1700.2011) и Программы стратегического развития Петрозаводского государственного университета.