Information Technology for Botanic Gardens

pdf-version

Geographic Information System arboretum garden of Sochi "Dendrarium"

Современные ботанические сады являются центрами ботанических и экологических исследований. Их коллекционные фонды насчитывают несколько тысяч видов, сортов и форм растений, десятки тысяч единиц учета. Эффективность научной работы во многом зависит от качества и полноты информации о  коллекции и природных условиях. Создание геоинформационных систем позволяет в одной программе объединить возможности баз данных и электронных карт.

С 90-ых годов прошлого века в сочинском «Дендрарии» проводится работа по переводу данных о коллекционном фонде в электронную форму. Вначале была создана электронная база на FoxPro, которая содержала сведения о дендрометрических и фитосанитарных показателях коллекции по данным инвентаризации 1996 – 2000 г.г.  Для наблюдения за изменениями была разработана программа слежения за посадками и отпадом. В настоящее время создана и совершенствуется система слежения за коллекционным фондом на основе программного обеспечения (ПО) ArcGIS. Она представляет собой гео-информационную систему (ГИС), содержащую специальный набор инструментов для работы с  электронной картой парка, получения сведений о коллекции и ведения таксономического справочника. Инструменты разработаны с использованием встроенной в ArcGIS технологии ArcObjects и сгруппированы в несколько панелей: журналы, новые акты и инвентаризации, поиск, ведомости, отчеты, таксономический справочник. В основу  электронной карты легли инвентаризации 2000 и 2007 годов.

При проектировании программы учтены особенности формирования дендрологических коллекций: наличие периода приживаемости у новых посадок, изменение дендрометрических и фитосанитарных показателей древесных растений с возрастом, необходимость анализа причин отпада. Геобаза данных (ГБД) включает три журнала слежения:  журнал коллекционного фонда, журнал посадок и журнал отпада. Каждый журнал представлен на карте тремя слоями: экземпляры, живые  изгороди и групповые посадки. Таблицы журналов посадок и отпада содержат картографические и дендрометрические сведения на каждый объект. Для журнала коллекционного фонда дендрометрические сведения хранятся в отдельных таблицах, что позволяет регистрировать изменения, происходящие с возрастом, добавлением в эти таблицы новых записей. В ГБД хранятся сведения о дате посадки, возрасте саженца, названии таксона, номере интродукционного образца, куртине произрастания, номере на куртине, числе растений, жизненной форме, диаметре ствола, высоте растения, размере кроны, декоративности, фитосанитарном состоянии, поврежденности болезнями и вредителями, дате и возрасте отпада, отметки об уникальности по размеру и декоративности. Высаживаемые растения с помощью акта посадок заносятся в журнал посадок (рис. 1). По результатам инвентаризации посадок прижившиеся экземпляры переносятся в журнал коллекционного фонда: им присваивается номер учета на куртине, вводятся дендрометрические и фитосанитарные описания, погибшие саженцы актом отпада сохраняются в журнал отпада. При добавлении новой посадки программа автоматически определяет номер куртины, размер посадки и рассчитывает количество растений на погонный или квадратный метр. Название таксона выбирается из таксономического справочника. Интерактивные формы позволяют получать  дендрометрические и фитосанитарные показатели интересующих растений.

Fig. 1 Enter the new plant location.

Таксономический справочник содержит сведения о семействах, видах, внутривидовых таксонах и культиварах растений, произрастающих в регионе. Он составлен с учетом базы данных информационно-поисковой системы THE PLANT LIST, являющейся совместной разработкой Королевских ботанических садов Кью (Великобритания), Ботанического сада Миссури (США) и рекомендованной Советом ботанических садов России, Беларуси и Казахстана для номенклатурной проверки. В таксономическом справочнике программы можно редактировать названия и систематическое положение таксонов, вводить охранный статус по Красным книгам Всемирного союза природы (МСОП), России и Краснодарского края, флористические области, ареалы и местообитания растений, указывать уникальность таксона для региона. После изменения  названия таксона в справочнике программа автоматически заменяет его в журналах коллекционного фонда и посадок. При необходимости можно сменить одно название  на другое не у одного растения, а у всех растений данного таксона в парке.

Достоинствами системы с использованием ПО ArcGIS являются визуализация, быстрый поиск таксонов и растений, получение сведений о таксономическом и количественном составах коллекции (таб. 1), отслеживание таксонов, оставшихся в единичном экземпляре, получение сведений о выпавших таксонах, печать карт необходимого масштаба.  Программа позволяет автоматически формировать каталог коллекционного фонда, списки куртин произрастания таксона, инвентаризационные ведомости, акты отпады и посадок, отчеты о таксономической структуре коллекции и другие. Большинство документов создаются в виде таблиц MS Excel, каталог коллекционного фонда – в формате MS World. При подготовке карт для печати можно подобрать условные обозначения, отражающие важные дендрометрические характеристики: жизненную форму, возраст, санитарное состояние.

Tab. 1. Detail Report taxonomic structure of the collection of the arboretum garden «Dendrarium».

ГИС нашла применение при разработке ландшафтного проекта и подготовке документации ОВОС. С ее помощью был выполнен анализ территории экспозиционного участка растений кавказской флоры, занесенных в Красные книги РФ и Краснодарского края на территории Кавказского отдела «Дендрария». По основным топографическим, инсоляционным и почвенным факторам на экспозиционном участке выделены экотопы, представляющие сравнительно однородные по экологическим условиям местообитания, построена карта уклонов дорожек (рис. 2) и получены оценки экскурсионных маршрутов по энергетической нагрузке на организм человека. 

Fig. 2. Map of the distribution of the walk  for slope.

После присоединения к Сочинскому национальному парку дендропарка «Южные культуры», расположенного в Адлеровском районе, ПО доработано, создана ГБД этого парка, выполнен анализ рельефа и солнечной инсоляции территории (рис.3), который показал наличие условий хорошей освещенности на  93% площади с ровным рельефом, и наличие участков с умеренной и высокой освещенностью на северном и южном склонах.

Fig. 3. The solar radiation falling on a 1m² horizontal earth's surface over the entire year in arboretum garden «Yuzhnye cultury» (Southern culture).

ГИС-технологии являются перспективным направлением в ведении коллекций ботанических садов. Они предоставляют новые  инструменты для анализа коллекций и слежения за коллекционным фондом. Повышению эффективности их использования способствует формирование общероссийских баз, имеющих доступ из интернет и экспорт в широко употребляемые форматы данных. Одним из недостатков систем, разработанных на базе ArcGIS, является дороговизна продукта американской компании ESRI.  Создание инструментов на основе бесплатной кроссплатформенной геоинформационной системы QGis (Quantum GIS) может обеспечить массовое внедрение геоинформационных систем в ботанических садах.