Inteligentny system zarządzania zielenią miejską w Sopocie

Krótki opis rozwiązania

Drzewa i dostęp do zielenie odgrywa kluczową rolę w poprawie jakości życia mieszkańców, mitygując skutki zmian klimatu i przeciwdziałając suszy oraz poprawiając estetykę przestrzeni miejskiej. Miasto Sopot postanowiło wdrożyć inteligentny system, umożliwiający lepsze zarządzanie zielenią miejską, aby dbać o jej jakość i koordynować działalność różnych jednostek organizacyjnych urzędu.  Kluczowym elementem tego systemu jest baza drzew, gromadząca bogate informacje, takie jak historia pielęgnacji czy rejestr pozwoleń na wycinkę. Podstawowe dane są również dostępne dla wszystkich mieszkańców na stronie internetowej https://drzewa.um.sopot.pl/, co umożliwia ich partycypację w procesie dbania o miejską zieleń. 

Szczegółowy opis rozwiązania

Inspiracją do stworzenia rozwiązania było pierwsze wdrożenie Mapy Koron Drzew dla niewielkiego obszaru Warszawy. W dążeniu do rozwinięcia tego pomysłu, działający w sopockim urzędzie Zespół ds. Smart City przeprowadził szczegółową analizę dostępnych na rynku rozwiązań. Efektem było stworzenie zaawansowanego narzędzia, które nie tylko prezentuje wyniki pomiarów, lecz również umożliwia efektywne zarządzanie zielenią w mieście.

Podstawową ideą przyświecającą twórcom tego rozwiązania było zapewnienie faktycznego usprawnienia pracy i odciążenie pracowników jednostek zajmujących się zielenią (Zarząd Dróg i Zieleni w Sopocie, Miejski Ośrodek Sportu i Rekreacji Sopot, Urząd Miasta oraz Biuro Konserwatora Zabytków). Wykonawcą narzędzia była firma MPPG Areo, prace nad nim trwały rok. Z uwagi na jego innowacyjny charakter, nie istniał gotowy produkt, który możnaby było dostosować do potrzeb Sopotu. Narzędzie zostało stworzone od podstaw, z myślą o potencjalnym zastosowaniu również w innych samorządach.

Interfejsem aplikacji udostępnionym publicznie jest popularna przeglądarka OBLIVIEW, dla której przygotowano specjalną zakładkę umożliwiającą łatwą nawigację po różnych produktach dotyczących drzew. System został zasilony danymi pochodzącymi z analizy teledetekcyjnej, wykorzystując zdjęcia LIDAR (ang. Light Detection and Ranging) do określenia wysokości drzew oraz zdjęcia w podczerwieni do oceny ich kondycji i gatunku.

W całym procesie kluczową rolę odegrała sztuczna inteligencja. Zastosowanie uczenia maszynowego umożliwiło klasyfikację drzew zgodnie z określonymi parametrami oraz ocenę ich kondycji w pięciostopniowej skali. Dzięki temu narzędzie jest nie tylko precyzyjne, ale również skuteczne w identyfikowaniu drzew wymagających szczególnej uwagi.

W ramach rozwiązania udostępniono następujące produkty, które obejmują powierzchnię całego miasta, niezależnie od właściciela terenu: mapę koron drzew, mapę gatunków drzew, mapę kondycji drzew oraz mapę pni drzew.

Mapa koron drzew: Mapa koron drzew przedstawia każde drzewo za pomocą kół reprezentujących rozpiętość korony w odpowiedniej skali. Dodatkowo, różne kolory na mapie symbolizują różne wysokości drzew. Ta funkcja umożliwia łatwe zidentyfikowanie obszarów, na których znajduje się najstarszy i najwyższy drzewostan. Ustalono, że najwyższym drzewem liściastym jest topola mająca ponad 52 metry wysokości, z kolei daglezja zielona, mierząca ponad 55 metrów jest najwyższym drzewem iglastym. Dla urzędników dostępne są również dokładne obrysy cienia korony drzewa. Mapa obejmuje całe miasto, niezależnie od jego własności terenowej. Wykonano dwa naloty: jeden w okresie wegetacji, drugi w okresie bezlistnym.

Mapa gatunków drzew: Mapa gatunków drzew zawiera listę 40 gatunków drzew. Na etapie projektowania systemu przeprowadzono optymalizację, polegającą na pogrupowaniu listy gatunków, aby zapewnić czytelność mapy. Na mapie zastosowano różne kolory dla różnych gatunków, co ułatwia ich identyfikację. Mapa ta pomaga w analizie i monitorowaniu różnorodności gatunkowej drzew w mieście.

Mapa kondycji drzew: Mapa kondycji drzew ocenia stan drzew w pięciostopniowej skali, co pozwala na szybkie identyfikowanie drzew wymagających pilnej interwencji. Analiza wykazała obecność około 350 martwych drzew na terenie miasta, co mogło stanowić potencjalnie niebezpieczeństwo dla przechodniów i mienia. W przypadku drzew o średniej kondycji, przeprowadzono badania terenowe w celu ustalenia przyczyn osłabienia (np. występowanie jemioły lub choroby, rozpęknięty pień), co pozwoliło na opracowanie harmonogramu zabiegów pielęgnacyjnych. Informacje zawarte na mapie są również dostępne w formie tabelarycznej, co ułatwia pracę z danymi dotyczącymi kondycji drzew.

Mapa pni drzew: Mapa pni drzew określa położenie drzew w terenie z dużą dokładnością, często na poziomie 20-30 cm. Jest to bardziej precyzyjna metoda w porównaniu do ręcznie prowadzonych inwentaryzacji przy użyciu GPS. Mieszkańcy mają również do dyspozycji proste narzędzia, pozwalające im wyznaczyć interesujący ich obszar poprzez zaznaczenie wielokątu lub wyznaczenie okręgu od wybranego punktu i zliczenie na danym terenie drzew z rozróżnieniem na ich gatunek, wysokość lub stan zdrowotny. Oprócz tego dla każdego drzewa dostępna jest tabela z atrybutami danego drzewa, część danych jest publicznie dostępna, a część wyłącznie dla urzędników. Atrybuty zawierają takie informację jak numer ID drzewa, nazwa polska, nazwa łacińska, wysokość, obwód pnia, zasięg korony, ulica, działka, stan zdrowotny, częstotliwość kontroli drzewa, przeprowadzone zabiegi, zalecenia, informacje o wniosku lub pozwoleniu na wycinkę.  

Podstawą systemu jest baza w QGIS, która umożliwia urzędnikom bieżącą edycję danych. Została ona zasilona o wcześniej zgromadzone informacje, tak aby nie utracić ciągłości historii prowadzonych działań. Ciągłość historii drzewostanu, gwarantuje również to, że nawet po wycince danego drzewa, jego rekord nie znika z bazy, dalej przechowywany jest jego atrybut, po to, aby zachować jego historię. Jeśli na miejscu wyciętego drzewa, sadzone jest nowe, otrzymuje ono nowy atrybut, mimo, że lokalizacja pozostaje niezmienna. Baza usprawniła również proces ubiegania się o zezwolenie na wycinkę przez jednostki miejskie - we wnioskach nie opisują one teraz lokalizacji drzewa, tylko podają jego numer z bazy, co minimalizuje również ryzyko pomyłki.

Po wdrożeniu rozwiązania, samorząd nie jest uzależniony od zewnętrznych dostawców, ponieważ baza znajduje się na wewnętrznych serwerach firmy. Brak ograniczeń kont, nadawanych uprawnień oraz brak limitów wierszy dodatkowo zwiększa elastyczność i niezależność systemu.

Sopot planuje także fizyczne oznaczenie drzew w terenie za pomocą arbotagów, czyli tabliczek z numerem drzewa i kodem QR. Ten krok umożliwi mieszkańcom łatwe odniesienie się do konkretnego drzewa oraz ułatwi orientację wykonawcom prac pielęgnacyjnych. Miasto zamierza wykonywać naloty lotnicze co dwa lata, aby baza danych pozostawała aktualna i umożliwiała efektywne zarządzanie zielenią miejską. Realizacja tych działań zależna jest od pozyskania finansowania.

Kontakt do kierownika projektu

Krzysztof Jałoszyński
p.o. Naczelnika Wydziału Inżynierii i Ochrony Środowiska          

[email protected]