Η τεχνολογία φέρνει επανάσταση στη διαχείριση των δέντρων στις πόλεις
Εργαλεία όπως τα Arbolink, Kerno Andas, και UrbVerde χρησιμοποιούν Τεχνητή Νοημοσύνη, δορυφόρους και ραντάρ εδάφους για να προβλέπουν πτώσεις δέντρων, να χαρτογραφούν τις ρίζες και να σχεδιάζουν ασφαλέστερο και πιο ανθεκτικό αστικό πράσινο.
Στον αγώνα δρόμου ενάντια στον χρόνο για την προσαρμογή των βραζιλιάνικων πόλεων στην κλιματική κρίση, αναδύονται νέα εργαλεία για τη διαχείριση των αστικών δέντρων.
Η πλατφόρμα Arbolink, που ξεκίνησε από την νεοσύστατη εταιρεία Propark, από την Piracicaba, στο εσωτερικό του Σάο Πάολο, χρησιμοποιεί δεδομένα που παρέχονται από δορυφόρους και συλλαμβάνονται από οχήματα με υπολογιστική όραση για τη διαχείριση της αστικής δενδροκάλυψης. Σε μια άλλη πρωτοβουλία, η εταιρεία Kerno Geo Soluções, με έδρα την πρωτεύουσα του Σάο Πάολο, προσφέρει μια υπηρεσία που δημιουργεί έναν τρισδιάστατο (3D) χάρτη των ριζών των δέντρων χωρίς να χρειάζεται να γίνει εκσκαφή στο έδαφος.
Η πρόληψη των πτώσεων δέντρων απαιτεί σωστό κλάδεμα και φροντίδα του ριζικού συστήματος. Léo Ramos Chaves/Revista Pesquisa FAPESP
Η διατήρηση της υγείας του ριζικού συστήματος είναι σημαντική για τη διασφάλιση της ακεραιότητας του δέντρου, όπως φαίνεται σε άρθρο που δημοσιεύτηκε το 2024 στο περιοδικό Urban Forestry & Urban Greening από μια ομάδα του Πανεπιστημίου του Σάο Πάολο (USP), του Ομοσπονδιακού Πανεπιστημίου του Σάο Πάολο (Unifesp), του Ινστιτούτου Τεχνολογικής Έρευνας (IPT), μεταξύ άλλων.
Αναλύοντας δεδομένα από 456 δέντρα που έπεσαν στην κεντρική περιοχή του Σάο Πάολο μεταξύ 2016 και 2018, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι στο 33% των περιπτώσεων το πρόβλημα βρισκόταν στις ρίζες.
Σε ένα άλλο 46%, το πρόβλημα βρισκόταν στα κλαδιά και στο 21% των περιπτώσεων, στους ίδιους τους κορμούς.
«Σε μια πόλη όπως το Σάο Πάολο, οι εταιρείες κατασκευής δικτύων ύδρευσης, φυσικού αερίου και διαδικτύου εγκαθιστούν συνεχώς υπόγειους σωλήνες. Οι δημόσιες αρχές έχουν πολύ αδύναμη εποπτεία. Υπάρχουν λίγα μέρη με υπόγεια καλωδίωση. Σε αυτά τα μέρη, ο έλεγχος είναι μεγαλύτερος, αλλά όχι στην υπόλοιπη πόλη. Το δέντρο υποβιβάζεται σε δεύτερη μοίρα», σχολιάζει ο γεωφυσικός Βινίσιους Νέρις Σάντος, συνεργάτης στην Kerno Geo Soluções. «Όταν κόβεται μια ρίζα, οι συνέπειες μπορεί να εμφανιστούν ένα μήνα ή ένα χρόνο αργότερα, στον επόμενο δυνατό άνεμο ή έντονη βροχή. Γι' αυτό είναι σημαντικό να γνωρίζουμε πού και πώς βρίσκονται οι ρίζες».
Τι είναι η Αστική Δενδροκομία;
Για τη χαρτογράφηση των ριζικών συστημάτων των δέντρων, η τεχνολογία που δημιουργήθηκε από την εταιρεία, με την ονομασία Kerno Andas, εφαρμόζει μια γεωφυσική μέθοδο που χρησιμοποιείται ήδη από άλλες εταιρείες και ιδρύματα για τη χαρτογράφηση σωλήνων ύδρευσης και αποχέτευσης, ηλεκτρικών καλωδίων και σωλήνων φυσικού αερίου που είναι τοποθετημένοι υπόγεια στο έδαφος.
Σε περίπου 45 λεπτά, το εργαλείο χαρτογραφεί μια περιοχή 5 μέτρων (m) επί 5 m γύρω από το δέντρο, ανεξάρτητα από το αν το έδαφος στην επιφάνεια είναι γρασίδι, τσιμέντο, άσφαλτος ή έδαφος.
Εκπέμποντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα, το ραντάρ που διεισδύει στο έδαφος αποκαλύπτει τη χωρική κατανομή, το βάθος και τη διάμετρο των ριζών. Η ανίχνευση φτάνει σε βάθος περίπου 2 μέτρων. Η καινοτομία αναπτύχθηκε με την υποστήριξη του προγράμματος Καινοτόμων Ερευνών στις Μικρές Επιχειρήσεις (PIPE) του FAPESP.
Εκτός από τη χωρική διάταξη των ριζών, η εταιρεία σκοπεύει να συμπεριλάβει στην υπηρεσία μια ένδειξη της υγείας των ριζών. Η ανάπτυξη είναι αποτέλεσμα της μεταδιδακτορικής πρακτικής άσκησης του Santos στην Ανώτατη Σχολή Γεωργίας Luiz de Queiroz (Esalq) του USP.
«Εργαζόμαστε με το φάσμα ηλεκτρομαγνητικών σημάτων, το οποίο είναι ικανό να παρέχει πιο λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τις ρίζες από τις διαφορετικές συχνότητες αυτού του φάσματος», λέει ο ερευνητής. Μεταξύ των πελατών της εταιρείας είναι το δημαρχείο του Μπέλο Οριζόντε (MG) και εταιρείες διαχείρισης δέντρων.
Léo Ramos Chaves/Revista Pesquisa FAPESP Οι τεχνικοί δημιουργούν έναν τρισδιάστατο χάρτη των ριζών χωρίς να εκσκάπτουν το έδαφος χρησιμοποιώντας την τεχνολογία Kerno Andas Léo Ramos Chaves/Revista Pesquisa FAPESP
Λογισμικό και υγεία των αστικών δέντρων
Εταιρείες και ερευνητικά ινστιτούτα αναπτύσσουν επίσης λογισμικό για την ψηφιοποίηση της διαχείρισης των αστικών δέντρων.
Η ιδέα είναι ότι αυτά τα εργαλεία θα διευκολύνουν τη δημιουργία και την ενημέρωση απογραφών και τον έλεγχο του κλαδέματος και της φύτευσης. Ένα πρόσφατο παράδειγμα είναι το σύστημα Arbolink, από την εταιρεία Propark. Χρησιμοποιείται από Δήμους σε πέντε πολιτείες – Σάο Πάολο, Ρίο ντε Τζανέιρο, Μίνας Ζεράις, Μάτο Γκρόσο ντο Σουλ και Ρίο Γκράντε ντο Σουλ – το σύστημα διαχειρίζεται αιτήματα περιβαλλοντικής αδειοδότησης, ενσωματώνοντας δεδομένα που παράγονται από δορυφόρους και οχήματα υπολογιστικής όρασης, καθώς και πληροφορίες που συλλέγονται από τεχνικούς στο πεδίο.
«Η πλατφόρμα διαθέτει μια ισχυρή βάση δεδομένων για τα είδη δέντρων, συμπεριλαμβανομένων των χαρακτηριστικών των δειγμάτων. Αυτό επιτρέπει την προβολή του αστικού δάσους σε πραγματικό χρόνο, διευκολύνοντας τη διαλειτουργικότητα μεταξύ των δημοτικών υπηρεσιών και των παραχωρησιούχων δημοσίων υπηρεσιών», τονίζει ο Γεωπόνος μηχανικός Μαρσέλο Ματσάδο Λεάο, διευθυντής της εταιρείας.
Το Arbolink σχεδιάστηκε επίσης για να επιτρέπει τη συνεργατική αλληλεπίδραση μεταξύ του πληθυσμού, ο οποίος μπορεί να ζητήσει υπηρεσίες κλαδέματος και να αναφέρει προβλήματα που σχετίζονται με τα δέντρα. Η πλατφόρμα χρησιμοποιεί Τεχνητή Νοημοσύνη για την αξιολόγηση και τη διαχείριση του κινδύνου πτώσεων δέντρων και τη διασφάλιση της σωστής φύτευσης, αποφεύγοντας μελλοντικές συγκρούσεις με τις αστικές υποδομές. «Το σύστημα είναι προσαρμόσιμο ώστε να πληροί την τοπική δημοτική νομοθεσία και λαμβάνει νέες ενότητες και καινοτόμες λειτουργίες», λέει ο Λεάο.
Ένα από τα νέα χαρακτηριστικά που εφαρμόζονται είναι η δυνατότητα παρακολούθησης και υπολογισμού των οικοσυστημικών υπηρεσιών, όπως το ισοζύγιο άνθρακα. Ένα άλλο είναι η προληπτική διαχείριση κινδύνων μέσω αλγορίθμων πρόβλεψης του κλίματος, σημαντικών για την προετοιμασία των πόλεων για ακραία καιρικά φαινόμενα, όπως θυελλώδεις άνεμοι και έντονες βροχοπτώσεις, τα οποία έχουν γίνει πιο συχνά. Αυτή η καινοτομία υποστηρίχθηκε από το πρόγραμμα PIPE της FAPESP.
Ένα άλλο εργαλείο, που δημιουργήθηκε στο IPT, έναν οργανισμό που συνδέεται με την κυβέρνηση της πολιτείας του Σάο Πάολο, είναι το λογισμικό διαχείρισης αστικής διακυβέρνησης που ονομάζεται Arbio, σχεδιασμένο για τη διεξαγωγή δημοτικών απογραφών δέντρων. Η λύση έχει ήδη χρησιμοποιηθεί στο São José dos Campos και στο São Caetano do Sul, και τα δύο στο Σάο Πάολο, και βρίσκεται υπό διαπραγμάτευση για να υιοθετηθεί από την Prodesp, την εταιρεία τεχνολογίας της πολιτείας.
«Η ιδέα είναι το Arbio να διανεμηθεί στους 645 δήμους του Σάο Πάολο. Υπάρχουν ήδη συζητήσεις σε εξέλιξη», λέει ο βιολόγος Sérgio Brazolin, επικεφαλής του Εργαστηρίου Δέντρων, Ξύλου και Επίπλων του IPT. «Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του είναι ότι περιέχει ένα μοντέλο δομικού υπολογισμού. Το εργαλείο εκτελεί μαθηματικές πράξεις για να δείξει την πιθανότητα πτώσης ή θραύσης ενός δέντρου. Όλα βασίζονται σε δεδομένα δέντρων, όπως το μέγεθος, η τοποθεσία και η ημερομηνία του τελευταίου κλαδέματος. Όπως και το Arbolink, είναι ένα εργαλείο που βοηθά τους τεχνικούς να λαμβάνουν αποφάσεις διαχείρισης.»
Ένα νέφος σημείων που δημιουργείται με ραντάρ Lidar, που χρησιμοποιείται από την νεοσύστατη εταιρεία Treetronics, δείχνει εάν το δέντρο είναι επιρρεπές σε πτώση.
Το επόμενο βήμα, ανακοινώνει ο βιολόγος, είναι η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης σε μια νέα έκδοση του Arbio. Η τάση σε αυτόν τον τομέα είναι η αναζήτηση αυτοματισμού για την κατηγοριοποίηση των δέντρων σε μια τοποθεσία σε σχέση με την επείγουσα ανάγκη που παρουσιάζουν όσον αφορά την πτώση και το κλάδεμα. «Η έρευνα κινείται προς τη χρήση τεχνολογιών λήψης εικόνας, όπως το Lidar (ανίχνευση φωτός και μέτρηση απόστασης) και εργαλεία γεωεπεξεργασίας, για τον εντοπισμό και τη μέτρηση του δέντρου». «Με ιστορικά δεδομένα για τις πτώσεις δέντρων και τη σχέση τους με τον άνεμο και τη βροχή, θα μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης για να δημιουργήσουμε πιο ακριβείς αλγόριθμους», τονίζει ο Brazolin.
Στο USP, μια ομάδα με επικεφαλής τον βιολόγο Marcos Buckeridge, από το Ινστιτούτο Βιοεπιστημών, και τον μηχανολόγο μηχανικό Emílio Carlos Nelli Silva, από την Πολυτεχνική Σχολή (Poli), χρησιμοποίησε την τεχνικές τοπολογικής βελτιστοποίησης για να καθοδηγήσει το πιθανό κλάδεμα και το επανακλάδεμα. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σε μηχανικά έργα για να βρεθεί ένας σχεδιασμός που μεγιστοποιεί την απόδοση διαφόρων κατασκευών. Οι αεροδιαστημική και αυτοκινητοβιομηχανίες, μεταξύ άλλων, χρησιμοποιούν αυτή τη μεθοδολογία. Η υπηρεσία προσφέρεται από την νεοσύστατη εταιρεία Treetronics, που δημιουργήθηκε τον Απρίλιο του τρέχοντος έτους.
Για να αναπτύξουν τον αλγόριθμο κλαδέματος, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στη γεωμετρία και τη δομική συμπεριφορά του δέντρου. «Εφαρμόσαμε τη μεθοδολογία υπολογιστικής προσομοίωσης που χρησιμοποιείται στις μηχανικές κατασκευές γενικά», λέει ο Silva. Η φυσική ανάπτυξη ενός δέντρου, εξηγούν οι ερευνητές, βελτιστοποιεί τη δομή του - δηλαδή, δημιουργεί τις πιο ευνοϊκές συνθήκες όσον αφορά την κατανομή των κορμών και των κλαδιών, ευνοώντας τη σταθερότητά του και την ικανότητά του να αντέχει σε δυνάμεις. εξωτερικά. Ο αλγόριθμος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε είδος δέντρου.
«Το δέντρο είναι από μόνο του μια βελτιστοποιημένη δομή. Αλλά αν το κλάδεμα γίνεται τυχαία, γίνεται εύθραυστο, χάνει την ισορροπία του και τείνει να πέφτει», λέει ο μηχανικός από την Πόλη.
Στις πόλεις, οι ρίζες και τα κλαδιά αντιμετωπίζουν εμπόδια στην ιδανική ανάπτυξη. Το συμπιεσμένο έδαφος, οι εναέριες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, το τσιμέντο, η πλακόστρωση και οι σωλήνες είναι μεταξύ των κύριων εμποδίων. Επιπλέον, υπάρχουν αλλαγές που συμβαίνουν στο περιβάλλον τους, όπως η κατεδάφιση ή η κατασκευή κτιρίων που επηρεάζουν την ένταση και την κατεύθυνση των ανέμων. Προκειμένου να καταγράψουν τη σύνθετη γεωμετρία του δέντρου και να την εισαγάγουν σε ένα υπολογιστικό μοντέλο, οι ερευνητές της Treetronics κατέφυγαν στην τεχνολογία Lidar. Ακόμα είναι μη ευρέως προσβάσιμο, το εργαλείο είναι ικανό να εκτελέσει μια τρισδιάστατη σάρωση λέιζερ (βλ. FAPESP Research nos. 308 και 346) και να δημιουργήσει ένα νέφος περίπου 3 εκατομμυρίων σημείων για κάθε δέντρο.
«Ο αισθητήρας Lidar δημιουργεί μια τρισδιάστατη εικόνα του δέντρου σε λίγα λεπτά. Εισάγουμε αυτά τα δεδομένα στον υπολογιστή και προσομοιώνουμε την παραμόρφωση του δέντρου υπό την επίδραση του ανέμου. «Εκτός από τη βελτίωση του κλαδέματος, είναι δυνατό να αξιολογήσουμε εάν υπάρχει τάση για πτώση δέντρων», λέει ο Silva. Τα μοντέλα βρίσκονται ακόμη σε στάδιο βελτίωσης, αλλά υπάρχουν ήδη συνομιλίες με τους δήμους του Σάο Πάολο και άλλων πόλεων στην πολιτεία του Σάο Πάολο για τη διεξαγωγή δοκιμών και την υιοθέτηση του εργαλείου.
Πράσινο στις Πόλεις
Η ψηφιακή πλατφόρμα παρέχει διαδραστικούς χάρτες με περιβαλλοντικά και κοινωνικά δεδομένα από βραζιλιάνικους Δήμους.
Από το 2024, δημόσιοι διαχειριστές, ερευνητές και ο γενικός πληθυσμός έχουν πρόσβαση στην ηλεκτρονική πλατφόρμα UrbVerde για να βλέπουν περιβαλλοντικά δεδομένα από τους 5.570 Δήμους της χώρας, με διαδραστικούς χάρτες πράσινων περιοχών, συγκριτικά στοιχεία μεταξύ πόλεων και ενσωμάτωση κοινωνικοοικονομικών δεδομένων. Το έργο, που υποστηρίζεται από το Πρόγραμμα Έρευνας Δημόσιας Πολιτικής FAPESP και το Εθνικό Συμβούλιο Επιστημονικής και Τεχνολογικής Ανάπτυξης (CNPq), συγκεντρώνει περίπου 50 ερευνητές από 11 ιδρύματα. Ο Δήμος Diadema (SP) και μια κοινοπραξία Δήμων στην περιοχή ABC Paulista είναι εταίροι στην πρωτοβουλία.
Πληροφορίες όπως οι δείκτες κάλυψης βλάστησης, η ευαισθησία σε αστική θερμική νησίδα και οι πληθυσμοί που εξυπηρετούνται από πάρκα και πλατείες συλλέγονται από δορυφορικά δεδομένα και διάφορες πηγές, όπως η Δημογραφική Απογραφή IBGE και το Open Street Map, ένα συνεργατικό έργο με ανοιχτά και λεπτομερή δεδομένα παγκόσμιου χάρτη. «Αυτό το διαδικτυακό σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών στοχεύει στην υποστήριξη του πολεοδομικού σχεδιασμού, της διαμόρφωσης δημόσιας πολιτικής και της προσαρμογής στην κλιματική αλλαγή στις πόλεις», λέει ο Guilherme Bueno de Freitas, αντισυντονιστής της UrbVerde.
Σύμφωνα με τον Freitas, παρά το γεγονός ότι ξεκίνησε πρόσφατα, το σύστημα βρίσκεται σε διαδικασία ενημέρωσης. «Χρησιμοποιούμε το Diadema ως πιλοτικό έργο για την ανάπτυξη μεθοδολογιών και δεικτών που θα συμβάλουν σε ένα σχέδιο δράσης για το κλίμα», λέει. Μεταξύ των στοιχείων που θα αναπτυχθούν και τα οποία η ομάδα σκοπεύει να συμπεριλάβει στους χάρτες είναι τα σημεία με την υψηλότερη πιθανότητα πλημμύρας, αυτά που κινδυνεύουν από ϊούς δεντρων (Οι ϊοι δεντρων(arboviroses) είναι ιογενείς ασθένειες που μεταδίδονται από αρθρόποδα όπως κουνούπια και τσιμπούρια. Μπορούν να προκαλέσουν από ήπια συμπτώματα όπως πυρετό και πονοκέφαλο έως σοβαρές παθήσεις όπως η εγκεφαλίτιδα ή η αιμορραγική νόσος) και αυτά μαζί με τη διατροφική ευπάθεια.
«Θέλουμε να συγκεντρώσουμε όσο το δυνατόν περισσότερες ανοιχτές και αναπαραγώγιμες πληροφορίες για να δώσουμε ορατότητα στην πλατφόρμα». «Σκοπεύουμε να προσεγγίσουμε μικρές πόλεις σε όλη τη χώρα, οι οποίες είναι αυτές που είναι λιγότερο ικανές να έχουν οποιοδήποτε είδος κοινωνικο-περιβαλλοντικής ανάλυσης», λέει ο Freitas. Η πλατφόρμα διατίθεται δωρεάν. A plataforma está disponível gratuitamente.
Η παραπάνω έκθεση δημοσιεύθηκε με τον τίτλο «Κλάδεμα υψηλής τεχνολογίας» στην έντυπη έκδοση αριθ. 357, Νοέμβριος 2025.
Έργα
1. Μη καταστροφική αξιολόγηση δέντρων σε αστικά περιβάλλοντα μέσω του συνδυασμού ηλεκτρικής αντίστασης και μεθόδων ραντάρ διείσδυσης εδάφους (αριθ. 19/09483-0). Καινοτόμος μέθοδος έρευνας σε μικρές επιχειρήσεις (1. Ανάπτυξη λογισμικού για την αξιολόγηση των κινδύνων από πτώσεις δέντρων σε αστικές περιοχές (αριθ. 15/15888-2)· Μέθοδος Καινοτόμος Έρευνα σε Μικρές Επιχειρήσεις (PIPE)· Κύριος Ερευνητής: Marcelo Machado Leão (Propark)· Επένδυση: 544.381,65 R$.
2. Ανάπτυξη λογισμικού για την αξιολόγηση των κινδύνων από πτώσεις δέντρων σε αστικές περιοχές (αριθ. 15/15888-2)· Μέθοδος: Καινοτόμος Έρευνα σε Μικρές Επιχειρήσεις (PIPE)· Κύριος Ερευνητής: Marcelo Machado Leão (Propark)· Επένδυση: 544.381,65 R$.
3. Διαχείριση αστικών δασών σε πραγματικό χρόνο με χρήση μηχανικής μάθησης (αριθ. 19/18287-0)· Μέθοδος: Μεταδιδακτορική Υποτροφία. Κύριος Ερευνητής: João Paulo Papa (Unesp)· Ερευνητής: Danilo Samuel Jodas (Unesp)· Επένδυση: 431.473,61 R$.
4. Urbverde: Δημόσιες πολιτικές για την εδαφική αξιολόγηση προσανατολισμένες στην προσαρμογή στην κλιματική αλλαγή και τη μείωση των ανισοτήτων (αριθ. 23/10076-6). Μέθοδος: Έρευνα Δημόσιας Πολιτικής. Κύριος Ερευνητής: Marcelo Fantin (USP). Επένδυση: R$ 652.864,46.
5. Λειτουργικά Δάση: Βιοποικιλότητα υπέρ των πόλεων (αριθ. 20/09251-0). Πρόγραμμα Νέων Ερευνητών. Κύριος Ερευνητής: Giuliano Maselli Locosselli (USP). Επένδυση: R$ 206.086,80.
Επιστημονικά Άρθρα
CAVALARI, A. A. et al. Πρόβλεψη αποτυχίας δέντρων για τον καθορισμό ρόλων και κατευθυντήριων γραμμών στη διαχείριση κινδύνου, μια μελέτη περίπτωσης στο Σάο Πάολο/Βραζιλία. Αστική Δασοκομία & Αστικό Πράσινο. τ. 91. Ιανουάριος 2024.
SANTOS, V. R. N. et al. Ανίχνευση ριζών δέντρων GPR με βάση την επεξεργασία σήματος 3-D χρονικής αντιστροφής. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. τ. 21. 18 Σεπτεμβρίου 2024.
JODAS, D. S. et al. Ανίχνευση δέντρων σε εικόνες οδικής προβολής χρησιμοποιώντας ένα συνελικτικό νευρωνικό δίκτυο. Διεθνές Περιοδικό Νευρωνικών Συστημάτων. τ. 32, σημ. 1. 2022.
BUCKERIDGE, M. Αστικά δέντρα στο Σάο Πάολο: Σχεδιασμός, οικονομία και νερό. Estudos Avançados. τ. 29, σημ. 84. 2015.
Αυτό το κείμενο δημοσιεύτηκε αρχικά από την Pesquisa FAPESP με την άδεια Creative Commons CC-BY-NC-ND. Διαβάστε το πρωτότυπο εδώ. original aqui.
Αρχικός τίτλος του άρθρου:
Tecnologia revoluciona o manejo das árvores nas cidades
Απόδοση στα Ελληνικά
Μανώλης Καπάνταης Δασολόγος - Περιβαλλοντολόγος
