Сегодня квадрокоптеры широко используются уже не только на промышленных предприятиях, но и в научной сфере по самым разным направлениям. Мы попросили одного из наших постоянных заказчиков рассказать о применении БПЛА в своей сфере.

Доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Камчатского отделения Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии, участник экспедиционных исследований в акваториях Тихого океана. Автор и соавтор более 150 научных работ, Олег Запорожец, поделился с Aeromotus опытом применения беспилотных технологий и рассказал, какие преимущества дало использование квадрокоптеров в его исследовательской работе.

AEROMOTUS: Олег Михайлович, расскажите о своей деятельности и проводимых работах?

ОЛЕГ ЗАПОРОЖЕЦ: В последние 15 лет я занимаюсь в основном изучением динамики численности тихоокеанских лососей на Камчатке и связанными с этим практическими проблемами: оперативным регулированием промысла лососей в устьях рек, впадающих в море, количественной оценкой браконьерского изъятия, вкладом искусственного разведения лососей на рыбоводных заводах в общее воспроизводство. В самое последнее время – оценкой численности производителей, заходящих на нерест в реки и озёра южной части Камчатки.

AEROMOTUS: Для решения каких задач в своей работе Вы используете дроны?

ОЛЕГ ЗАПОРОЖЕЦ: Во всех перечисленных видах работ мы используем квадрокоптер Phantom 4 Pro для отслеживания взрослых рыб (производителей), идущих на нерест по рекам, фиксации и учёта браконьерского промысла, подсчёта производителей, подходящих к лососевым рыбоводным заводам и на естественные нерестилища в реках, озёрах и ключах. Мы используем квадрокоптеры также для картирования самих нерестилищ (определения их площади и конфигурации), оценке разнообразия мест нереста и плотности заполнения их производителями в разное время и на разных водных объектах.

AEROMOTUS: Скажите, зависит ли интенсивность использования дронов в Вашей работе от сезонов года?

ОЛЕГ ЗАПОРОЖЕЦ: Наша полевая работа с БПЛА на Камчатке проходит обычно “от снега до снега”, точнее – с начала июня до декабря, а зимой мы обрабатываем полученные данные и готовим публикации. Так, за один сезон на конкретном водном объекте мы выполняем фотосъёмки нерестилищ с квадрокоптера – до 24 раз (6-8 раз по ранней расе и 9-16 – по поздней). Затем из полученных цифровых фотографий собираем обширные полотна, на которых в специальной программе проставляем нумерованные маркеры (идентификаторы) на каждой рыбе, извлекая потом эту информацию в результирующих файлах данных. Суммарную численность нерестовавших рыб мы рассчитываем для каждой отдельной расы и группы, учитывая временную динамику процесса с помощью стандартной математической процедуры (“трапециевидного приближения”), широко известной среди специалистов в этой области. Такие подсчёты позволяют рассчитывать численность родительской части стада рыб для дальнейших прогнозов их потомства, а также решать множество других прикладных и теоретических задач.

Поздняя нерка в реке Табуретке

Нерестилище нерки на оз. Начикинском

Нерест поздней нерки в восточно-северо-восточном прибрежье Начикинского озера

Преднерестовая миграция нерки в устье р. Табуретки. Фото с маркировкой

AEROMOTUS: Какие функции дронов оказались наиболее полезны для Вас?

ОЛЕГ ЗАПОРОЖЕЦ: Основное, что мы используем в работе с БПЛА – это фотосъёмка с фиксацией географических координат и высоты полёта. Преимущественно, это полеты по точкам с помощью функции Waypoints. Так как маршрут исследования идет по рекам с учетом всех меандров, получается такая лента облета. В то же время в озерах нерестилища преимущественно располагаются по периметру достаточно узкими полосами. Бывают и исключения, когда прибрежные районы нерестилищ достаточно широки. Но в обоих случаях из-за специфики задачи мы используем не площадные съемки, а зигзагообразные ленточные на основе функции Waypoints.

AEROMOTUS: Как часто производится съемка при наблюдении за численностью популяции?

ОЛЕГ ЗАПОРОЖЕЦ: Мы еженедельно выполняем облеты и фиксацию количества нерестящихся производителей, потому что время жизни одной рыбы в среднем на нерестилище составляет около недели. Нередко нужно обследовать сразу несколько водных объектов. Тогда выходит, что за один день (а из-за специфики погодных условий, фактически, гораздо меньше), мы должны обследовать расстояние, равное примерно 50 км. Картину нужно сделать максимально подробно. Таким образом, с учетом дальности полета одного дрона 7 км, приходится делать 5-6, а иногда более 10 облетов.

AEROMOTUS: Какое ПО Вы используете для обработки полученных данных?

ОЛЕГ ЗАПОРОЖЕЦ: Сейчас я работаю преимущественно в программе DJI Pilot с заблаговременным планированием миссий полета. В основном наблюдение за лососевыми производится в удаленной местности, где совсем нет никакой связи. Поэтому 90% работы мы выполняем офлайн. То есть, я заранее сажусь за компьютер и на спутниковом снимке вымеряю, вычисляю и прокладываю необходимый маршрут. Далее на местности мы уже производим отработку запланированного трека в автоматическом режиме.

AEROMOTUS: Какие возможности открыло применение дронов в вашей сфере?

ОЛЕГ ЗАПОРОЖЕЦ: Использование квадрокоптеров позволило решать такие задачи, за которые ранее мы не брались (говорили об этом выше), но главное – мы получили объективную количественную оценку численности рыб в самых разных условиях, смогли фиксировать их на снимках, с последующим подсчётом и идентификацией по виду и полу.

AEROMOTUS: Есть ли в планах автоматизация подсчета особей?

ОЛЕГ ЗАПОРОЖЕЦ:Автоматизация в наших задачах – это идентификация конкретных особей. Отличие рыбы от какого-то мусора или артефакта. Но есть нюансы. Например, в геодезии съемки производятся на поверхности земли, а наши проводятся под поверхностью воды. Считается, что рельеф и подсвет объектов даже на воде намного сложнее снимать, а уж на глубине нескольких метров тем более. Помимо этого, на фоне растительности и скал, камней, рыбу, которая эволюционно приспособлена для маскировки, идентифицировать бывает достаточно сложно. Она может совпадать по окраске с корягами и другим ландшафтом. Автоматические методы подсчета в воде могут давать очень большую ошибку –до 50%. Поэтому пока я делаю это вручную. Однако автоматизация методами нейросети по сравнению с другими методами очень заманчива. Ведь нейросети можно обучать, уточняя и уточняя признаки. Работа эта требует кроме квалификации много времени и сил.

AEROMOTUS: Как Вы считаете, какие перспективы развития беспилотных технологий в Вашей сфере?

ОЛЕГ ЗАПОРОЖЕЦ: Я связываю главные перспективы использования дронов: с увеличением разрешения оптических систем, дальности и длительности полётов, улучшением программного обеспечения (прежде всего, полётных миссий), возможности сохранения спутниковых карт в офлайн режиме, надёжности работы GPS-модулей и, хорошо бы, их герметичности (водостойкости) и устойчивости к ветру.

Все медиаматериалы любезно предоставлены Олегом Запорожцем и собраны во время исследовательских полевых работ. Более подробно о данном исследовании Вы можете прочитать в работах:

ИССЛЕДОВАНИЯ НЕРЕСТА НЕРКИ В БАССЕЙНЕ НАЧИКИНСКОГО ОЗЕРА (ЮГО-ЗАПАДНАЯ КАМЧАТКА) С ПОМОЩЬЮ КВАДРОКОПТЕРА В 2018 Г. О.М. Запорожец, Г.В. Запорожец, М.Г. Фельдман

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФОТО- И ВИДЕОФИКСАЦИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ КОЛИЧЕСТВА ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ТИХООКЕАНСКИХ ЛОСОСЕЙ НА НЕРЕСТИЛИЩАХ И ПУТЯХ ИХ МИГРАЦИЙ: НЕКОТОРЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ О.М. Запорожец, Г.В. Запорожец