Проекты

Краткое описание

Актуальность:
Фитоклимат, формируемый кроновым слоем (световой и температурный режим, количество осадков), является ключевым регулятором биоразнообразия, продуктивности и устойчивости леса. Световой режим, определяющий интенсивность фотосинтеза и транспирации, оказывает существенное влияние на видовой состав и рост пород, накопление биомассы и возобновление леса (Цельникер, 1969; Алексеев, 1975). Древесная растительность влияет на температурный режим подстилки, регулируя скорость ее разложения и эмиссию парниковых газов (Penne et al, 2010; Кузнецова и др., 2024). Атмосферные осадки - важнейшая составляющая биогеохимического цикла (Thimonier et. al., 2005; Ершов, 2020). Комплексной характеристикой фитоклимата леса является сквозистость («проницаемость») древостоя для солнечных лучей и атмосферных осадков. Существующие способы определения сквозистости (сквозистометр - Ипатов и др., 1979; широкоугольная фотокамера «рыбий глаз» - Winn et al., 2016) крайне трудоёмки и позволяют получать только точечные оценки.
В настоящее время для значительных площадей (до 80% территории) многих лесных ООПТ отсутствуют данные о характеристиках фитоклимата, что создаёт «слепые зоны» оценки ее состояния, выполнения природоохранных мероприятий и управления. Это затрудняет оценку и мониторинг биоразнообразия, прогнозирование пожароопасности и принятие своевременных управленческих решений для сохранения уникальных экосистем. Решение проблемы заключается в применении передовой технологии беспилотного воздушного лазерного сканирования (ВЛС), позволяющей получать высокоточные трёхмерные данные о сквозистости лесного полога на больших площадях, в том числе труднодоступных. Инновационная система будет включать три компонента: 1) трехмерные данные о структуре лесного полога, полученные с помощью технологии ВЛС; 2) методику картографирования сквозистости древостоя лесов 3) Геопортал, содержащий функционал по загрузке данных ВЛС, созданию, визуализации и анализу геопространственной модели сквозистости.

Соответствие грантовому направлению:
Проект напрямую направлен на изучение и мониторинг биоразнообразия через создание инновационной системы оценки фитоклимата леса

Проблема/потребность:
Отсутствие инструментов для получения данных о фитоклимате леса на больших площадях ООПТ. Существующие точечные методы трудоемки и не позволяют получить комплексную пространственную картину, что создает «слепые зоны» для управления и мониторинга

Целевая аудитория:
Сотрудники ООПТ (природных парков «Кондинские озера», «Нумто») и научное сообщество. В перспективе — другие ООПТ, заинтересованные во внедрении методики

Цель проекта:
Разработка и внедрение инновационной системы оценки фитоклимата леса на основе воздушного лазерного сканирования, включающая Геопортал для анализа и визуализации данных

Основные этапы и сроки работ:
1) Заявители осуществят ВЛС в ООПТ ХМАО – Югры («Кондинские озера», «Нумто»), а также на Международном полевом стационаре «Мухрино» общей площадью не менее 1000 га (05-09.2026);
2) На основе этих данных будут разработаны и наземно верифицированы алгоритмы оценки фитоклиматических параметров (05-12.2026);
3) Будет создан Геопортал, включающий модули построения растровых моделей сквозистости (вертикальной и на полусферу) с заданным разрешением (05.2026 - 05.2027). Программная реализация будет осуществлена на импортонезависимом открытом ПО в среде разработки "R".

Ожидаемые результаты к завершению проекта:
1. Методика картографирования сквозистости древостоя лесов - вертикальной и на полусферу. Тиражируемость методики будет осуществлена путем организации Школы молодых ученых, семинаров, мастер-классов, выступлений в СМИ и подготовкой методических рекомендаций;
2. Геопортал пространственной оценки фитоклимата леса, располагающий функциональными возможностями по загрузке данных ВЛС, автоматизированному созданию и визуализации растровых моделей сквозистости древостоя. Геопортал будет открытым для сотрудников ООПТ и научного сообщества: будут проведены обучающие семинары по его использованию для сотрудников ООПТ, исследователей в области экологии, лесоведения, дистанционного зондирования.
3. Модуль оценки фитоклиматических параметров леса, который может быть использован для планирования превентивных противопожарных мер в ООПТ, прогнозирования мест обитания редких видов растений.

Оценка достижимости результатов:
1. Успешное проведение ВЛС на площади не менее 1000 га и создание высокодетальных наземно верифицированных моделей сквозистости древостоя;
2. Введение в опытную эксплуатацию веб-ресурса проекта. Тестирование функциональных возможностей Геопортала целевой аудиторией;
3. Образовательные мероприятия по использованию Геопортала с охватом 30-50 специалистов и положительная обратная связь от них;
4. Запрос на тиражирование методики от других ООПТ, не участвовавших в пилотном проекте;
5. Регулярное пополнение и актуализация имеющихся данных Геопортала позволит наращивать и количественно оценивать его значимость и востребованность.