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GIS를 사용한 도시 임업 조사

Overview

출처: 마가렛 노동자와 킴벌리 프라이의 실험실 - 데폴 대학

도시 숲에는 도시 공원, 가로수, 조경된 대로, 공공 정원, 강 및 해안 산책로, 그린웨이, 강 복도, 습지, 자연 보호구역, 자연 지역, 나무 보호소, 산업용 브라운필드 부지의 작업 나무 등이 광범위하게 있습니다. 도시 나무의 역사는 풍경 장식으로 나무로 시작됩니다. 오늘날 도시 나무는 도시 인프라의 필수 구성 요소로 간주되며 식량, 주택 및 기타 공공 시설로서 인간의 삶에 매우 중요합니다. 도시 나무는 이제 그들이 제공하는 생태계 서비스(예 : 침식 방지, 대기 오염 물질 제거, 산소, 그늘 등)에 대한 평가됩니다. 그러나 이러한 이점을 효율적으로 활용하려면 잎 수와 크기가 생태계 서비스를 제공하는 나무의 능력에 직접적인 영향을 미치기 때문에 나무가 성숙에 도달해야 합니다. 도시 임업은 삼림 지대에 비해 도시 나무에 고유 한 요구와 도전을 해결하기 위해 자체 임업 방법을 개발했다.

USDA 산림청에서 발췌한 다음 내용은 연방 정부의 도시 나무 관점과 정책을 보여줍니다.

도시 숲은 공기와 물을 청소하고, 폭풍우를 제어하고, 에너지를 보존함으로써 필요한 환경 서비스를 제공하는 역동적인 생태계입니다. 그들은 도시 디자인에 형태, 구조, 아름다움 및 호흡 공간을 추가하고, 소음을 줄이고, 호환되지 않는 별도의 용도를 사용하고, 사회 응집력을 강화하고, 지역 사회 활성화를 활용하고, 지역 사회에 경제적 가치를 더할 수있는 장소를 제공합니다... 이 자연 생활 지원 시스템은 깨끗한 공기와 물, 생물 다양성, 서식지, 중첩 및 야생 동물을위한 여행 복도를 유지하고 사람들을 자연과 연결합니다.

도시 나무의 관리는 건축, 조경, 계획, 개발, 원예 등을 포함하는 학제 간 관행입니다. 임업과 관련된 한 가지 특별한 분야는 지리이며, 특히 지리 정보 시스템(GIS)을 사용하는 것입니다. GIS는 지리적 또는 공간 데이터를 포함하는 모든 유형의 데이터베이스를 포괄하는 광범위한 이름으로, 컴퓨터로 생성된 시각적표현(예:지도)을 만드는 데 사용할 수 있습니다. GIS를 사용하면 지속적으로 개선되는 사용자 인터페이스를 통해 광범위한 데이터 수집 및 관리를 통해 많은 사용자가 액세스할 수 있는 매우 큰 정보 집합의 사용자 친화적인 품질을 높일 수 있습니다. GIS 애플리케이션은 무료 소프트웨어 및 오픈 액세스 프로토콜(예: Google 어스)부터 ESRI ArcGIS와 같은 독점 시스템에 이르기까지 다양합니다. GIS를 사용하여 지리적 정보를 만들고 저장하면 데이터베이스에 새 정보를 추가하고 시각적 출력을 재생하여 맵을 신속하게 업데이트할 수 있으므로 데이터 유지 관리가 용이합니다.

Principles

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보도와 연석 사이에 심어진 공원나무를 이용한 도시 숲나무 조사를 실시하고 있습니다. 데이터는 조사된 각 트리에 대해 도시 블록, 기록 종, 건강 상태, 위치, 토지 이용 및 직경에 의해 수집됩니다.

나무 상태는 관찰및 여섯 가지 범주의 시각적 평가를 기반으로: 트렁크 상태 (누락 된 껍질과 부패), 성장 속도 (나뭇 가지 연신 및 현재 올해의 성장의 길이), 구조 (죽은 사지), 곤충과 질병, 크라운 개발 (가지, 잎, 생식 구조의 균형 잡힌 외관), 기대 수명. 각 범주에는 전반적인 조건 점수에 대해 함께 합산된 건강에 해로운 트리 피처의 양을 기준으로 평가 시스템이 있으며, 이는 우수하고, 아주 좋고, 좋고, 공정하고, 가난하며, 매우 가난한 범주별 측정에 해당합니다.

위치는 우편 주소와 경도와 위도에 대한 측지 좌표를 사용하여 기록됩니다. GPS 수신기는 각 트리의 위치에서 수신기로 전송되는 위성 데이터를 기반으로 측지 위치를 결정하는 데 사용됩니다.

주변 도시 숲의 이점을 정량화하기 위해, 데이터는 에너지 절약, 대기 질 개선, CO2 감소, 우수 제어 및 각 나무의 재산 가치와 같은 연간 환경 및 미적 혜택의 달러 가치를 결정하기 위해 국립 나무 혜택 계산기 (온라인 및 무료 사용)에 입력됩니다.

또한 조사된 트리 특성의 공간 및 지리 공간 통계 분석을 위한 지리 정보 시스템(GIS)에 데이터가 입력됩니다.

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Procedure

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1. GPS 수신기 와 dbh 테이프데이터 수집

  1. 오픈 아웃도어 위치에서 전원 버튼을 눌러 GPS 수신기를 켭니다. 수신기가 최소 세 개의 위성에 연결하는 동안 2-3 분 기다립니다.
  2. 데이터 수집을 위해 설문조사 영역으로 걸어가세요. 한 번에 하나의 도시 블록 세그먼트를 조사하고 데이터 시트에 파크웨이 트리를번호(그림 1)각 블록 세그먼트의 시작 시 번호 매기기를 재설정합니다.
  3. 조사의 각 트리에서 GPS수신기(그림 1)가제공하는 기록 종, 우편주소(예:1253 W. Lill) 및 측지 좌표(경도/위도). 각트리(예:각 트리의 북쪽)에서 측지 좌표가 동일한 방향에서 수집되는지 확인합니다.
  4. 각 나무의 직경을 지면 위의 41/2 피트에서 측정하고 유방 높이 (dbh)에서 직경을 기록합니다.
  5. 기준에 따라 시각적으로 추정하고 점수를 매기는 각 트리 상태를 관찰한다(표1). 각 트리의 전체 점수 에 대한 점수를 합산하고 해당 상태 범주에 각 트리를 할당합니다. 데이터 시트에 상태 상태를 기록합니다.

2. GIS에 데이터 입력

  1. Google 어스를 사용하여 GIS: 트리 좌표를 입력하고 "장소 표시 추가" 기능을 사용하여 "내 장소" 폴더에 저장합니다. 각 트리의 이름을 종 이름으로 지정합니다. 모든 트리 데이터 요소가 장소 표시로 저장되면 내 장소 이름을 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 "As 저장"을 선택하고 모든 위치에 저장합니다.
  2. ESRI ArcGIS 10.2를 사용하는 GIS: ArcGIS로 가져오려면 모든 열 제목에 공백이 없는지 확인합니다. 모든 공간은 밑줄로 바꿔야 합니다. 좌표가 위도/경도에 있는 경우 ArcGIS로 가져오기 전에 소수점(DD) 형식으로 사용해야 합니다. 도, 분 및 초(DMS) 또는 소수분(DM) 형식의 위치는 먼저 DD로 변환해야 합니다. 인터넷에서 사용할 수있는 변환기가 있습니다 (http://www.fcc.gov/encyclopedia/degrees-minutes-seconds-tofrom-decimal-degrees).
  3. 데이터를 쉼표 구분 텍스트 파일(CSV 형식)으로 저장/내보낼 수 있습니다.
  4. 파일 아래의 하위 메뉴를 확장하거나 > 데이터 추가 도구를 클릭하거나 표준 도구모음(그림 2)에서데이터 추가 도구를 클릭하여 데이터 추가 도구를 사용하여 ArcMap에 .csv 파일을 추가하여 "레이어"를 만듭니다.
  5. 새 레이어를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 XY 데이터 표시를 선택합니다. ArcMap에서 X 및 Y 필드를 올바르게 선택했는지 확인합니다 .
  6. 편집을 클릭합니다... 버튼, 다음 선택 ... 점에 대한 좌표 시스템을 선택하려면 추가 ... 및 확인 (3 배). 사용할 올바른 좌표 시스템은 GPS 장치(지도 설정 또는 단위 에서)로부터 얻을 수 있다. 이 데이터의 경우, WGS1984.prj (기본 GPS 데이텀)> > 지리적 좌표 시스템 > 좌표 시스템 > 선택합니다.
  7. 이제 .csv 파일과 이름 끝에 있는 이벤트라는 단어와 이름이 같은 내용 테이블 상단에 점 레이어가 있어야합니다(그림 3). 이것은 "이벤트 테마"이며 임시 레이어입니다. 보다 영구적인 복사본을 보려면 레이어를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 데이터 내보내기 데이터 > 선택하십시오... 출력 위치(지오데이터베이스 피처 클래스 또는 셰이프파일의 디렉터리)를 선택하고 파일 이름을 입력합니다. 기본 "Export_Output"에서 Urban_Forestry_Survey 이름을 변경합니다. 확인을 클릭합니다.

3. 국립 나무 혜택 계산기

  1. 이 소프트웨어를 사용하면 길가 나무의 이점을 계산할 수 있습니다. 여기에는 빗물 관리, 재산 가치, 에너지 효율 및 탄소 격리에 대한 나무의 연간 혜택이 포함됩니다. 비디오 트리 식별: 트리 혜택 계산기 사용에 대한 지침에 대해 이분모 키를 사용하는 방법을 참조하십시오.

Figure 1
그림 1. 가로수의 대표적인 결과는 한 블록을 발견했습니다.

Figure 2
그림 2. 표준 도구 모음의 데이터 추가 도구입니다.

Figure 3a
그림 3. CSV 파일과 이름이 같은 콘텐츠 테이블 상단의 점 레이어입니다.

트렁크 상태
사운드 및 솔리드
나무 껍질의 섹션 누락
광범위한 부패 및 중공
조건 점수
5
3
1
성장률(종 고려)
6개 이상의 나뭇가지 연도
2-6" 나뭇 가지 연도
2" 나뭇 가지 연도 미만

3
2
1
구조
소리
주요/여러 개의 사소한 사지가 죽고, 부서지고, 실종되었습니다.
2 개 이상의 주요 사지 죽은, 깨진, 누락

5
3
1
곤충 과 질병
해충이 없습니다.
해충 1개 선물
2개 이상의 해충이 존재합니다.

3
2
1
크라운 개발
완전하고 균형 잡힌
완전하지만 불균형
불균형과 전체 크라운 부족

5
3
1
수명
30년 이상
15-20년
5 미만

5
3
1
조건 클래스:

우수: 26-23
좋은: 22-19
공정: 18-14
가난한 자: 13-10
매우 가난한: 9-6

표 1.  트리의 조건 클래스를 계산하는 테이블입니다. 각 조건 점수는 각 범주의 설명과 상관 관계가 있으며, 6개의 점수는 모두 최종 합계인 조건 클래스로 합산됩니다.

도시 숲은 귀중한 자원이며 건강을 보장하기 위해 관리 및 관리가 필요합니다. 나무의 분포, 상태 및 도시 숲의 규모와 모양은 GIS 또는 지리적 정보 시스템 소프트웨어로 매핑할 수 있습니다.

도시 지역의 나무는 단순한 가로수부터 조경된 대로, 녹지, 공공 정원 또는 산업용 브라운필드 부지에 이르기까지 다양합니다. 이러한 도시 숲은 도시 인프라의 필수 구성 요소입니다. 도시 임업은 도시 나무고유의 요구와 과제를 해결하기 위해 새로운 방법을 사용합니다.

도시 숲은 공기와 물을 청소하고, 폭풍수를 제어하고, 침식을 방지하고, 소음을 줄이고, 에너지를 절약하는 귀중한 환경 틈새 시장을 채웁니다. 또한, 도시 숲은 동물에게 중요한 서식지를 제공하거나, 중첩을 위한 피난처를 제공하거나, 야생 동물을 위한 여행 회랑 역할을 할 수 있습니다. 그들의 가치는 또한 사회적일 수 있으며, 도시 주민을 자연과 연결하고, 건축을 강화하며, 자연에 대해 배울 수 있는 교육적 기회를 제공합니다.

도시 숲의 구조, 다양성 및 그로 인한 생태학적 가치는 GIS 또는 지리적 정보 시스템 소프트웨어로 정량화될 수 있습니다. GIS를 사용하면 광범위한 데이터 수집 및 관리를 허용하며, 이는 도시 임업 데이터를 컴파일하는 데 이상적인 프레임워크입니다. GIS를 사용하면 지리적 및 트리 측량 데이터를 결합하여 도시 숲의 정확한 지도를 생성할 수 있습니다.

이 비디오에서는 트리 측량 데이터를 수집하고, 이 데이터를 GIS 플랫폼에 통합하고, 관심 있는 나무의 환경 가치를 평가하는 과정을 설명합니다.

도시 숲 조사는 다양한 장소에서 수행 될 수있다. 일반적으로 보도와 연석 사이에 심어진 공원 길이의 나무가 기록됩니다. 데이터는 일반적으로 도시 블록에 의해 수집되며, 유방 높이또는 DBH에서 나무 위치, 종, 건강, 토지 사용 및 직경을 기록합니다.

트리 상태는 6가지 범주를 기반으로 하는 시각적 평가입니다. 이들은 누락 된 나무 껍질 이나 부패를 포함 하 여 고려 요인을 고려 하는 트렁크 조건; 성장 속도, 나뭇 가지 연신 및 현재 의 성장의 길이를 검사; 그리고 구조, 죽은 또는 깨진 사지의 메모를 복용. 곤충과 질병이 주목된다; 나뭇가지, 잎 및 생식 구조의 균형 잡힌 외관을 위해 나무를 평가하는 크라운 개발; 그리고 마지막으로 평균 수명은 종의 평균 수명에 기초하여, 존재하는 손상을 뺀다.

각 범주는 함께 합산된 건강에 해로운 트리 피처의 양에 따라 등급 시스템을 전달하며, 이는 나무에 대한 전반적인 조건 점수를 제공합니다. 이것은 아주 좋은, 좋은, 공정한, 가난한, 아주 가난한에 우수한에서 아래로 배열하는 범주형 나무 건강 측정에 기인 할 수있다.

핸드셋으로 전송되는 위성 위치를 사용하는 GPS 수신기를 사용하면 위도와 경도의 측지 좌표를 기록할 수 있습니다. 위치는 우편 주소로도 유명합니다. 수집되면 데이터를 GIS 소프트웨어 프로그램에 입력하여 나무와 나무 특성의 공간 및 지리 공간 통계 분석을 할 수 있습니다. ArcGIS 또는 Google 어스를 포함하여 여러 가지 프로그램을 사용할 수 있습니다.

국립 나무 혜택 계산기는 도시와 교외 나무에 의해 제공되는 금전적 혜택의 경제적 추정을 제공하는 데 사용되는 무료 온라인 소프트웨어 도구입니다. 여기서 사용자는 설문조사 영역을 선택하고 해당 지역의 트리 목록에서 선택할 수 있습니다. 나무 줄기 직경과 토지 이용 유형을 포함한 몇 가지 간단한 세부 사항을 입력하면 재산 가치, 공기 품질 및 우수 제어를 포함한 여러 주요 영역에서 나무의 가치를 추정할 수 있습니다.

이제 우리는 도시 임업 조사의 개념과 그 뒤에 있는 원리에 대해 잘 알고 있기 때문에 이 것들이 현장에서 어떻게 수행되는지 살펴보겠습니다.

설문 조사를 시작하려면 적합한 실외 위치를 선택하고 GPS 수신기를 켭니다. 위성에 연결하고 위치를 감지할 때까지 기다립니다. 데이터 수집을 위해 선택한 설문조사 영역의 시작으로 진행합니다. 한 번에 하나의 도시 블록 세그먼트를 조사합니다. 각 나무가 마주치면 트리 식별에 대한 이 컬렉션의 비디오를 사용하여 종을 기록합니다. 또한 GPS 수신기및 우편 주소에서 제공하는 경도와 위도를 기록합니다.

다음으로, 각 나무의 직경을 지상 4.5피트에서 측정하여 유방 높이 또는 DBH의 직경으로 채취합니다. 각 트리에 숫자를 할당하고 각 블록 세그먼트의 시작 부분에 있는 번호 매기기를 재설정합니다.

표시된 표에 표시된 기준에 따라 시각적으로 추정하고 점수를 매기면 각 트리의 상태를 관찰한다. 각 트리에 대한 전체 점수를 얻으려면 점을 합산하고 각 해당 상태 범주를 할당합니다.

GIS 데이터를 컴파일하는 데 사용할 수 있는 두 프로그램은 Google 어스 또는 ArcGIS입니다. 이러한 프로그램을 사용하면 트리를 개별적으로 배치표시하거나 좌표가 단일 파일에 준수되고 업로드할 수 있습니다.

Google 어스 GIS 프로그램을 사용하려면 트리 좌표를 입력하고 "Placemark 추가" 기능을 사용하여 새 장소 표시를 선택합니다. 각 트리의 이름을 종 이름으로 지정하고 모든 트리 데이터 요소가 위치 표시로 저장되면 "내 장소" 레이블을 마우스 오른쪽 단추로 클릭한 다음 "As 저장"을 선택한 다음 모든 위치에 저장합니다.

ArcGIS 프로그램을 사용하려면 데이터를 가져올 때 모든 열 제목이 공백이 없습니다. 밑줄은 대신 사용할 수 있습니다. 좌표가 위도와 경도 형식인 경우 ArcGIS로 가져오기 전에 소수도 형식으로 변환해야 합니다.

데이터를 쉼표 구분 CSV 파일로 저장합니다. 다음으로 파일: 데이터 추가 도구 또는 표준 도구 모음의 "데이터 추가" 도구를 클릭하여 데이터 추가 도구를 사용하여 ARCMap에 CSV 파일을 추가하여 레이어를 만듭니다.

새 레이어를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 "XY 데이터 표시"를 선택합니다. ArcMap에서 X 또는 경도 및 Y 또는 위도 필드를 올바르게 선택되었는지확인합니다.

그런 다음 "편집"을 클릭한 다음 "선택"을 클릭하여 점에 대한 좌표 시스템을 강조 표시한 다음 "추가", "확인"을 강조 표시합니다. 사용할 올바른 좌표 시스템은 GPS 장치 자체에서 얻을 수 있습니다.

이제 CSV 파일과 이름이 같은 콘텐츠 테이블 상단에 점 레이어가 있고 이름 끝에 "Events"라는 단어가 있어야 합니다. 이것은 "이벤트 테마"이며 임시 레이어입니다. 영구 복사본을 만들려면 레이어를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 "데이터"를 선택한 다음 "데이터 내보내기"를 선택합니다. 출력 위치를 선택하고 파일 이름을 입력합니다. 기본 "출력 내보내기"에서 "Urban_Forestry_Survey"로 이름을 변경하고 "확인"을 클릭합니다.

ArcGIS 프로그램에 입력된 데이터는 도시 임업 데이터의 지도를 생성합니다. 이 맵은 DBH 크기의 패턴을 식별하거나 특정 지역의 나무가 평균 수명에 도달하지 않는지 여부를 결정하는 등 여러 가지 방법으로 사용할 수 있습니다.

교육 용 소프트웨어 도구를 위한 iTree를 엽니다. 각 트리에 대해 관련 데이터를 입력하고 각 트리에 대한 환경 이점을 기록합니다. 도시 나무의 예상 이점은 금전적 가치를 계산하고 할당할 수 있습니다. 여기에는 빗물 관리, 재산 가치, 에너지 효율 및 탄소 격리에 대한 나무의 연간 혜택이 포함됩니다.

국립 나무 혜택 계산기와 분석결과 조사된 나무의 경제적, 환경적 가치에 대한 요약을 제공할 수 있습니다. 이를 통해 도시 계획자는 조사 대상 지역에 도움이 될 수 있는 나무 제거 또는 보충 재배를 결정할 수 있습니다.

도시 임업지도는 다양한 응용 프로그램에서 사용할 수 있으며, 이들 중 일부는 여기에서 탐구된다.

도시 주거 또는 교외 지역에서는 도시 임업이 상업 또는 소매 지역과 는 나무와 다른 요구 사항을 가지고 있습니다. 나무는 바람이나 소음 장벽, 또는 물 관리 문제와 같은 유사한 생태학적 특성에 따라 심기 위해 보호하거나 선택될 수 있습니다. 그러나, 미적 가치는 주거 임업에 더 큰 역할을 할 수 있습니다.

지리적 정보 시스템은 또한 다른 많은 현상, 자연 또는 인공을 매핑하는 데 사용할 수 있습니다. 토양에서 납 수준의 자연 측정의 GIS지도는 또한 컴파일 및 오염 수준을 결정하는 데 사용할 수 있습니다, 또는 식품 작물의 심기안전하지 않은 지역 대 안전.

GIS를 사용하여 JoVE가 도시 임업에 도입되는 것을 방금 시청했습니다. 이제 도시 임업의 중요성, GIS를 사용하여 도시 나무 연구를 위한 지도를 만드는 방법, 국립 나무 혜택 계산기를 사용하여 조사 된 나무의 가치를 확인하는 방법을 이해해야합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!

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Results

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도 1은 한 블록에 있는 가로수의 대표적인 결과를 나타내며, GIS에 입력된 도시 임업 데이터로부터의 지도를 도 4에서볼 수 있다.

트리 혜택 계산기를 사용 하 여 결과 표 2에서찾을 수 있습니다. 이 계산기는 개별 거리 쪽 나무가 제공하는 이점에 대한 추정을 제공합니다. 우편 번호, 종, 직경 및 토지 사용을 포함하여 현장 조사의 데이터가 입력되면 각 트리에서 제공하는 환경 및 경제적 이익을 볼 수 있습니다.

Figure 3
그림 4. GIS에 입력 된 도시 임업 데이터에서지도.

트리 샘플 번호 전체 혜택 폭풍수 관리
(갤런)
속성 값 에너지 효율
(kW/hr)
탄소 격리
(파운드)
1 $20 173 $4 38 109
2 $24 217 $8 41 133
3 $22 161 $11 27 113
4 $11 69 $2 22 74
5 $46 356 $22 56 169

표 2. 트리 혜택 계산기 결과.

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Applications and Summary

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GIS에 입력되면 지리 공간 통계를 사용하여 임업 데이터를 분석할 수 있습니다. 예를 들어, 모란의 I 지리 공간 통계 테스트는 건강 변수의 중요한 지리적 클러스터링을 분석하는 널리 사용되는 통계입니다. 모란의 나는 산림 데이터의 경우 특정 영역에 국한된 dbh 값을 보고하여 숲의 다른 위치에서 다른 나무 증가율을 나타낼 수 있습니다. 클러스터링이 중요한 경우 일반 G 지리 공간 통계 테스트는 클러스터링 값의 끝이 지리적 영역에 집중되어 있는지 보고하여 지리적으로 클러스터링되는 높거나 낮은 값인지 여부를 추가로 나타낼 수있다(그림 5). 중요한 모란의 I 클러스터는 일반 G 점수와 함께 표시되어 좋은 나무와 각 종에 대해 클러스터된 높은 dbh 값을 나타냅니다. dbh 값은 높은 값(큰 원)과 낮은 값(작은 다이아몬드)(그림6)의클러스터링을 설명하기 위해 비례크기 기호로 표현됩니다. 특징은 Dbh 및 종과 같은 의미있는 패턴을 찾기 위해지도에 페어링하여 도시 환경에서 성숙으로 성장하는 경향이있는 종을 식별 할 수 있습니다. 높은 dbh 값의 클러스터는 나무 제거에 가까운 미래의 요구 또는 폭풍으로 인한 나무 손상에 대한 높은 위험 영역을 제시 할 수있는 오래된 나무를 나타냅니다. 높은 dbh 클러스터는 또한 나무가 더 오래 살아남는 지역과 더 높은 생태계 서비스 혜택을받는 도시의 지역을 나타낼 수 있습니다.

Figure 4
그림 5. 지도에 좋은 나무에 대한 dbh 크기의 클러스터.

Figure 5
그림 6. 지도에서 식별된 높은 dbh 클러스터입니다.

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Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

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