Нет товаров в корзине.
Мультиспектральная съемка с дронов для лесного хозяйства
Оглавление
Сегодня мониторинг и сбор данных для управления лесными хозяйствами ведется методами дистанционного зондирования, которое стало возможным с внедрением спутников. Беспилотные технологии также получили большое распространение для проведения такого мониторинга, поскольку позволяют обследовать большие территории максимально эффективно, сокращают расходы и обеспечивают безопасность сотрудников, помогают оценивать изменения характера землепользования в больших масштабах и воздействие различных экологических факторов.
Расскажем в статье о преимуществах мультиспектрального метода съемки лесного хозяйства с применением дронов, которые дают возможность собирать данные с более высоким пространственным разрешением, чем при съемке со спутника.
Преимущества мультиспектральной съемки дронами
Увеличение охвата и точности сбора данных
Использование дронов с мультиспектральной камерой для облета лесного хозяйства позволяет увеличить охват и точность сбора данных. Наземные осмотры могут применяться для подтверждения данных аэрофотосъемки.
Пеший осмотр | Съемка при помощи дрона | |
Время | Весь день | 1 час |
Площадь, Га | 32 | 32 |
Таб.1. Сравнение методов сбора данных при осмотре лесного фонда.
Во время пешего осмотра лесного хозяйства отбирается 10-20% образцов деревьев, чтобы чтобы получить информацию обо всем лесостое. Это важно, чтобы оценить плотность леса и выбрать участки, которые нужно проредить и вырубить деревья. Съемка при помощи квадрокоптеров обеспечит больший охват территории и увеличение точности сбора данных.
К примеру, для того, чтобы снять 32 гектара леса, одному дрону потребуется всего один час, в то время как пеший обход той же территории, скорее всего, займет целый день, а может и не один, в зависимости от расстояния между площадками для отбора проб.
Доступ к удаленной и недоступной для пешего осмотра местности
Территория леса – это, как правило, крутые склоны, долины и иногда гористая местность. Небольшая часть леса обычно доступна для транспорта и/или пешеходов, беспилотник при этом может пролететь практически везде. Чем выше будет процент обследуемой территории леса, тем больше собранных данных для прогнозов.
Высокое разрешение камер
Спутники — это традиционный метод оценки больших территорий, при этом качество снимков из-за низкого разрешения при такой съемке может быть ограничен. Съемка с дронов обеспечивает разрешение с сантиметровой точностью и дает подробный обзор интересующих областей.
Такой подход позволяет увидеть и проанализировать отдельные деревья, а не ограничиваться анализом участков земли. Кроме того, возможность регулирования высоты дрона позволяет настраивать пространственное разрешение в соответствии с требованиями каждого отдельного проекта.
Обычно данные со спутника и дрона отлично друг друга дополняют. Спутники обеспечивают обзор на уровне ландшафта, который затем используется для того, чтобы понять, где требуется дальнейшее подробное картографирование с привлечением дронов.
Высокая точность съемки
Самым главным преимуществом картографирования с применением дрона является высокая точность съемки. Инструменты аналитики с использованием мультиспектральных данных позволяют анализировать состояние целого лесостоя. Также можно получить информацию о состоянии полога леса, которую не видно с земли.
Алгоритмы подсчета деревьев позволяют проводить высокоточный подсчет насаждений, основываясь на картах всего леса, в отличие от определенных локализованных участков, до которых можно добраться по лесовозным дорогам.
| Вид съемки | Мультиспектральная | RGB | Гиперспектральная | Тепловизионная | Воздушное лазерное сканирование |
| Изображение создается с ограниченным количеством наиболее распространенных диапазонов. | Создаются изображения в естественных цветах. Применяется для создания ортофотоплана | Самое высокое спектральное разрешение с множеством полос. Используется для классификации видов | Подходит для выявления дефицита воды и диагностики ряда заболеваний посредством выявления высоких температур | Подходит для создания детализированной 3D модели местности, оценки структуры и объема леса | |
| Преимущества | Высокоспектральное разрешение по доступной цене | Высокого качества контекстное и визуальное представление | Самое высокое спектральное разрешение | Определение очагов пожара, высоких температур | Дает представление о рельефе территории и пологе леса |
| Сферы применения | Составление карт состояния растительного покрова, диагностика заболеваний растений и т.д. | Быстрое создание снимков для управления лесным хозяйством Подсчет густоты стояния растений | Научно-исследовательская деятельность | Контроль лесных пожаров и очагов возгорания | Анализ биомассы, высоты и вертикального распределения лесов, создание 3D-моделей |
| Недостатки | Ограниченное спектральное разрешение для классификации видов растений | Низкое спектральное разрешение Снимки только в видимом диапазоне светового спектра | Большое количество данных, которые сложно анализировать Высокая стоимость | Без визуального контекста сложно анализировать тепловизионные снимки | Трудности с интерпретацией данных Высокая стоимость |
Таблица 2. Сравнение различных видов съемки с помощью дронов для управления лесным хозяйством.
Примеры использования мультиспектральных камер
Контроль заболеваемости растительного покрова
Съемка при помощи дрона позволяет собрать подробную информацию об уровне заражения леса, которую лесники могут использовать для принятия решений, для выявления мест локальной вырубки деревьев.
Компания Delair совместно с Forestry Club de France использовали дрон с мультиспектральной камерой MicaSense RedEdge-MX для оценки уровня заражения лесного массива короедами и определения мест для локальной вырубки зараженных деревьев.
Специалисты Delair загрузили на платформу для обработки и анализа данных delair.ai данные съемки со спутника и дрона, а также информацию, полученную в ходе осмотров лесостоя. Далее система произвела автоматический анализ определения коры деревьев (карта слева), после чего при помощи настраиваемой аналитики была добавлена информация о здоровье деревьев.
Руководствуясь полученной картой команда выделила участки с поврежденными и мертвыми деревьями, которые необходимо вырубить (карта справа).
При использовании традиционных методов выявление заражения короедом в насаждении означало бы вырубку всего леса для предотвращения дальнейшего распространения. В то же время методы дистанционного зондирования позволили сократить объем вырубки до 35%, сохранив таким образом большую часть леса.
Подсчет густоты стояния растений
Алгоритмы подсчета деревьев, используемые при съемке с дрона, могут идентифицировать и изолировать стволы деревьев, производя подсчет насаждений.
Мультиспектральная съемка применяется при подсчете лесостоя в областях, где могут возникнуть сложности с подсчетом деревьев с помощью стандартной камеры RGB.
Классификация видов растений
Для многих сфер применения, например, оценки природоохранного статуса, управления охраняемой территорией, а также мониторинга и восстановления лесного массива, необходим прогноз инвентаризации леса.
Усовершенствованные алгоритмы классификации с показателем точности около 95% дают возможность создавать более точные прогнозы инвентаризации леса.
Мультиспектральные решения с применением дронов — это экономически эффективный вариант на случаи, когда гиперспектральный анализ невозможен, а один только спутник не обеспечивает требуемого временного или пространственного разрешения.
Контроль восстановления лесного массива после пожара
Увеличение количества масштабных лесных пожаров во многих регионах требует прилагать больше усилий по повторной их высадке. Процесс восстановления леса включает в себя множество компонентов, включая лечение или вырубку поврежденных деревьев, стабилизацию почвы, контроль стока воды, вегетацию живого покрова и пр.
Съемка с использованием дронов помогает при контроле состояния растений и повторной посадки молодых деревьев, а также контроле за восстановлением местной растительности. Исследования вновь засаженных или восстанавливаемых участков помогают отслеживать молодые саженцы и определять, требуется ли пересадка или другое вмешательство.
Кроме того, такой метод исследования помогает определить места, где деревья и кустарники следует вырубить, чтобы создать противопожарный барьер.
Ученые из исследовательского центра геологической службы США использовали MicaSense RedEdge для съемки выжженной долины в Национальной зоне отдыха Вискитаун в Калифорнии (см. рисунок), а также других областей с высоким риском эрозии.
Заключение
Применение дронов с мультиспектральной камерой в лесном хозяйстве становится все более популярным ввиду его значительных преимуществ и эффективности.
Одним из главных преимуществ такой съемки является возможность получения детальной и полной информации о состоянии лесов на большой территории за короткий период времени. С помощью мультиспектральной камеры можно определить заболевания растительности, наличие насекомых-вредителей, местонахождение гнилей и других повреждений на деревьях, а также состав грунта. Эти данные могут быть использованы для эффективного управления лесным хозяйством, помогая выявить проблемы и разработать меры по их решению.
Кроме того, мультиспектральная съемка с дронов позволяет снизить затраты на лесозаготовительные работы. Она помогает определить вырубку леса таким образом, чтобы оставить наиболее ценные деревья и посадить новые саженцы на месте вырубленных. Это повышает эффективность использования лесных ресурсов.
Коллеги! Если у вас остались вопросы по данному материалу или вы хотите обсудить какие-то другие темы, касающиеся промышленных беспилотных технологий, присоединяйтесь к нашему телеграм-чату специалистов.
