Verwendung von GIS zur Untersuchung urbaner Forstwirstschaft

Quelle: Labors von Margaret Workman und Kimberly Frye - Depaul University

Urban-Wälder sind im großen und ganzen städtischen Parks, Straßenbäume, angelegten Boulevards, öffentliche Gärten, Fluss und Küsten Promenaden, Greenways, Flusskorridoren, Feuchtgebiete, Naturschutzgebiete, Naturgebiete, Shelterbelts von Bäumen, und arbeiten an industriellen Brachflächen. Die Geschichte der Bäume in der Stadt beginnt mit Bäumen als Verschönerung der Landschaft. Heute werden Bäume in der Stadt als wesentliche Bestandteile der Stadtinfrastruktur und entscheidend für menschliches Leben als Nahrung, Unterkunft und andere Stadtwerke gesehen. Bäume in der Stadt sind jetzt für die Ökosystemleistungen bewertet sie bieten (z. B. verhindert Erosion, Schadstoff Luftentfernung, Sauerstoff, Schatten, etc..). Noch effizient zu nutzen diese Vorteile, Bäume müssen erreichen Reife, wie Blatt-Anzahl und Größe direkt einen Baum Ökosystem-Dienstleistungen beeinträchtigen. Urbane Forstwirtschaft musste seine eigene forstwirtschaftlicher Methoden um die Bedürfnisse und Herausforderungen an Stadtbäumen im Vergleich zu ihren Wald Pendants zu entwickeln.

Im folgende Auszug aus der USDA Forest Service zeigt die städtischen Baum Perspektive und die Politik der Bundesregierung:

Urban-Wälder sind dynamische Ökosysteme, die benötigten Umwelt-Dienstleistungen durch Reinigung von Luft und Wasser, zur Kontrolle Sturm Wasser und Energie sparen. Sie fügen Sie Struktur, Schönheit, Form und Raum zum Atmen, Stadtgestaltung, Rauschen reduzieren, inkompatible Anwendungen zu trennen, bieten Orte zu erstellen, zur Stärkung des sozialen Zusammenhalts, Revitalisierung der Gemeinschaft zu nutzen und einen wirtschaftlichen Mehrwert für unsere Gemeinden... Diese natürliche Lebenserhaltungssystem erhält saubere Luft und Wasser, Biodiversität, Lebensraum, Verschachtelung und Reisen Korridore für Wildtiere und verbindet die Menschen mit der Natur.

Das Management von Stadtbäumen ist eine interdisziplinäre Praxis mit Architektur, Landschaftsgestaltung, Planung, Entwicklung, Gartenbau, etc.. Eine besondere Disziplin beteiligt in der Forstwirtschaft ist Geographie, vor allem durch den Einsatz von geographischen Informationssystemen (GIS). GIS ist ein breites Name umfasst jede Art von Datenbank mit geographischen oder räumliche Daten, die verwendet werden können, um computergenerierte visuelle Darstellungen (z.B.Karten) erstellen. GIS ermöglicht umfangreiche Datenerhebung und-Verwaltung durch immer bessere Benutzeroberflächen, die benutzerfreundliche Qualitätssteigerung der sehr große Mengen von Informationen, die von vielen Benutzern zugegriffen werden kann. GIS Anwendungen reichen von freier Software und open-Access-Protokolle, wie z. B. Google Earth, proprietäre Systeme wie ESRI ArcGIS. Erstellen und speichern Sie geografische Informationen mit GIS ermöglicht auch einfache Datenpflege, da Karten schnell durch neue Informationen zur Datenbank hinzufügen und regenerieren die visuelle Ausgabe aktualisiert werden können.

Eine Stadtwald Baum Umfrage erfolgt mittels Parkway Bäume gepflanzt zwischen Gehwege und Bordsteine. Daten werden vom Stadtblock, Aufnahme Arten, Gesundheitszustand, Standort, Landnutzung und Durchmesser in Brusthöhe (Dbh) für jeden Baum befragt.

Baum-Zustand ist Beobachtungsdaten und basiert auf visuelle Beurteilung der sechs Kategorien: Stamm Zustand (fehlende Rinde und Zerfall), Wachstumsrate (Zweig Dehnung und Länge des laufenden Jahres Wachstum), Struktur (Tote Glieder), Insekten und Krankheit, Krone Entwicklung (ausgewogene Darstellung der Zweige, Blätter und reproduktiven Strukturen) und Lebenserwartung. Jede Kategorie hat ein Rating-System, basierend auf der Menge an ungesunden Baum Features zusammengefasst zusammen für eine Gesamtnote Bedingung, das entspricht einer kategorialen Messung der ausgezeichnet, sehr gut, gut, fair, schlecht und sehr schlecht.

Standort ist von Postanschrift und mithilfe von geodätischen Koordinaten für Längen- und Breitengrad aufgezeichnet. Ein GPS-Empfänger dient zur geodätische Positionen basierend auf Satellitendaten übermittelt an den Empfänger am Standort des Baumes zu bestimmen.

Um die Vorteile der Stadtwald um sie herum zu quantifizieren, Eingaben in einen nationalen Baum Vorteile Taschenrechner (leicht gefunden online und kostenlos zu verwenden) zu bestimmen, den Dollarwert der jährlichen ökologische und ästhetische Vorteile: Energieeinsparung, Verbesserung der Luftqualität, CO₂ -Reduktion, Storm-Wasser-Kontrolle und Eigenschaftswert jedes Baumes.

Auch Eingaben in einem geographischen Informationssystem (GIS) für räumliche und Geospatial statistische Analyse der untersuchten Baum Eigenschaften.

1. Datenerhebung mit GPS-Empfänger und Dbh Band

1. Schalten Sie in einen offenen Standort im Freien den GPS-Empfänger durch Drücken des Ein-/Ausschalters. Warten Sie Empfänger auf ein Minimum von drei Satelliten verbindet 2 – 3 min..
2. Gehen Sie zum Bereich Umfrage zur Datenerfassung. Umfrage ein Stadt-Block-Segment zu einem Zeitpunkt und Nummer der Parkway Bäume auf einem Datenblatt (Abbildung 1), Zurücksetzen der Nummerierung zu Beginn eines jeden Block-Segments.
3. Nehmen Sie an jedem Baum in der Umfrage Arten auf, Postanschrift (z. B.W. Lill 1253) und geodätische Koordinaten (Längen-/Breitengrad) zur Verfügung gestellt von der GPS-Empfänger (Abbildung 1). Sicherstellen Sie, dass die geodätische Koordinaten aus der gleichen Richtung auf jeder Baum (z.B.Nordseite jedes Baumes) gesammelt werden.
4. Messen Sie den Durchmesser der einzelnen Baum bei 4½ ft über dem Boden und zeichnen Sie den Durchmesser in Brusthöhe (Dbh auf).
5. Beobachten Sie jeden Baum Zustand optisch Abschätzung und Bewertung nach den Kriterien (Tabelle 1). Addieren Sie die Punkte für eine Gesamtnote für jeden Baum und jeden Baum der entsprechenden Gesundheit Kategorien zuordnen. Notieren Sie gesundheitlichen Zustand auf dem Datenblatt.

2. Eingabe von Daten in ein GIS

1. GIS, mithilfe von Google Earth: Typ in den Baum-Koordinaten und speichern Sie sie im Ordner ""My Places"" mit dem "Ortsmarke hinzufügen"-Funktion. Jeder Baum Arten namentlich zu nennen. Nachdem alle Datenpunkte der Baum als Ortsmarken gespeichert sind, mit der rechten Maustaste auf den Namen meine Orte "Speichern unter" wählen und an jedem beliebigen Ort.
2. GIS mit ESRI ArcGIS 10.2: zum Importieren in ArcGIS sicherzustellen, dass alle Spaltenüberschriften haben keine Leerzeichen; keine Leerzeichen sollte durch Unterstriche ersetzt werden. Wenn die Koordinaten in Längen-/Breitengrad befinden, sollten sie vor dem Import in ArcGIS in Dezimalgrad (DD) Format sein. Standorte in Grad, Minuten und Sekunden (DMS) oder dezimal Minuten (DM) Format sollte in DD zuerst konvertiert werden. Im Internet (http://www.fcc.gov/encyclopedia/degrees-minutes-seconds-tofrom-decimal-degrees) gibt es Konverter.
3. Exportieren Sie speichern/die Daten als durch Trennzeichen getrennte Textdatei (CSV-Format).
4. Erstellen Sie eine "Ebene" von ArcMap die CSV-Datei hinzufügen, mithilfe des Add-in Daten, entweder durch den Ausbau im Untermenüs unter Datei > Daten hinzufügen oder durch Klicken auf die hinzufügen-Daten-tool auf der Symbolleiste Standard (Abbildung 2).
5. Auf der neuen Ebene mit der rechten Maustaste und wählen Sie Display-XY-Daten. Stellen Sie sicher, dass die Felder X und Y von ArcMap korrekt ausgewählt wurden – sie soll richtig, wenn die gewählten Namen Koordinatenpositionen (Nordwert und Ostwert oder x und y) widerspiegeln.
6. Klicken Sie auf bearbeiten..., und wählen Sie dann... wählen das Koordinatensystem für die Punkte hinzufügen... und OK (3 X). Das richtige Koordinatensystem verwenden können das GPS-Gerät (unter Karten-Einstellungen oder Einheiten) entnommen werden. Wählen Sie für diese Daten Koordinatensysteme > geographische Koordinatensysteme > Welt > WGS1984.prj (Standard GPS-Datum).
7. Nun sollte es ein Punkt-Layer am oberen Rand des Inhaltsverzeichnisses mit demselben Namen wie der CSV-Datei und das Wort Ereignisse am Ende des Namens (Abbildung 3). Dies ist ein "Event-Thema" und ist eine temporäre Schicht. Für eine dauerhafte Kopie auf dem Layer mit der rechten Maustaste und wählen Sie Daten > Daten exportieren... Wählen Sie ein Ausgabeverzeichnis — einer Geodatabase-Feature-Class oder ein Verzeichnis für ein Shapefile – und geben Sie einen Dateinamen. Ändern Sie den Namen von der Standardeinstellung "Export_Output" in Urban_Forestry_Survey. Klicken Sie auf OK.

(3) Nationalbaum Vorteile Rechner

1. Mit dieser Software können die Vorteile der Straßenseite Bäume berechnet werden. Dazu gehört ein Baum jährlichen Leistungen für Regenwasser-Management, Eigenschaftswert, Energieeffizienz und Kohlenstoff-Sequestrierung. Sehen Sie das Video Baum Identifikation: Gewusst wie: verwenden Sie einen dichotomen Schlüssel für Anweisungen zur Verwendung der Baum-Vorteile-Rechner.

Abbildung 1. Repräsentative Ergebnisse für Straßenbäume gefunden einen Block.

Abbildung 2. Werkzeugs "Daten hinzufügen" auf der Symbolleiste Standard.

Abbildung 3. Punkt-Layer am oberen Rand des Inhaltsverzeichnisses mit dem gleichen Namen wie die CSV-Datei.

Tabelle 1.  Eine Tabelle zur Berechnung der Klasse Zustand eines Baumes. Jeder Zustand der Gäste korreliert mit ihrer Beschreibung in jeder Kategorie, dann alle sechs Punkte werden addiert, für eine endgültige Summe – die Zustand-Klasse.

Abbildung 1 zeigt die repräsentative Ergebnisse für Straßenbäume auf einen Block gefunden, und eine Karte vom städtischen Forstwirtschaft Daten in GIS eingegeben kann in Abbildung 4zu sehen.

Die Ergebnisse mit dem Baum-nutzen-Rechner finden Sie in Tabelle 2. Dieser Rechner stellt eine Schätzung der Vorteile, die einzelne Straßenseite Bäume bieten. Sobald die Daten aus dem Feld Untersuchung einschließlich Postleitzahl, Arten, Durchmesser und Landnutzung, eingegeben werden, kann die ökologische und ökonomische Nutzen jeder Baum gesehen.

Abbildung 4. Landkarten und Stadtpläne von städtischen Forstwirtschaft Daten in GIS eingegeben.

Tabelle 2. Die Baum-nutzen-Rechner Ergebnisse.

Einmal in ein GIS eingegeben, können Forstwirtschaft Daten mit Geodaten Statistiken analysiert werden. Zum Beispiel ist ein Moran ist ich Geospatial statistischen Test eine weit verbreitete Statistik, die für erhebliche geographische Häufung von Gesundheitsvariablen analysiert. Moran ist ich kann Forstwirtschaft Daten Dbh Berichtswerte lokalisiert in bestimmten Bereichen verwendet werden, zeigt verschiedene Baum Wachstumsraten in verschiedenen Orten des Waldes. Wenn clustering signifikant ist, kann ein allgemeine G Geospatial statistischen Test zusätzlich zeigen ob es die hohen oder niedrigen Werten die geographisch gruppiert sind ist, durch welches Ende das clustering Berichterstattung Werte in einem geographischen Gebiet (Abbildung 5) konzentriert sind. Bedeutende Moran ist ich Cluster sind mit der allgemeinen G-Wert, zeigt hohe Dbh Werte gruppiert, für die gute Bäume und für jede Art gezeigt. DBH-Werte werden durch proportional große Symbole zu veranschaulichen, die Bündelung von hohen Werten (große Kreise) und niedrige Werte (kleine Diamanten) (Abbildung 6). Funktionen können in Karten zu suchen, sinnvolle Muster gekoppelt werden, wie z. B. Dbh und Arten, welche Arten zu identifizieren tendenziell erfolgreicher in einem städtischen Umfeld zur Reife wachsen. Cluster von hohen Dbh Werte zeigen ältere Bäume, die in der Nähe von künftigen Bedarf an Baum entfernen oder einen höheren Risikobereich für Baum Schäden durch Stürme präsentieren können. Hohen Dbh-Cluster können auch bedeuten, wo die Bäume länger überleben, und Regionen einer Stadt erhalten höhere Ökosystem-Service-Leistungen.

Abbildung 5. Cluster der Dbh Größen für gute Bäume auf einer Karte.

Abbildung 6. Hohen Dbh-Cluster auf einer Karte identifiziert.