Мониторинг_леса_при_помощи_бпла

Таксация леса с применением БПЛА

Таксация — это комплекс мероприятий для выявления, учета и оценки количественных и качественных характеристик лесных ресурсов. Процедура проводится на лесных участках, в лесопарках и лесничествах. Решает ряд важных задач:

• Оценить состояние лесных ресурсов, определить границы лесных насаждений.
• Исследовать основные параметры древесины: диаметр, высоту, объем.
• Проанализировать полноту насаждения лесных участков и парковых зон.
• Выявить преобладающие и сопутствующие древесные породы.
• Контролировать заготовление древесины, проводить учет пиломатериалов и дров. Провести материальную оценку.

Таксацию проводят по первому, второму и третьему разрядам. Это показатель, определяющий уровень детализации и точности таксационных работ. Таксационный разряд устанавливается в индивидуальном порядке и зависит от масштаба лесных территорий и организационно-технических правил заготовки древесины.

Когда необходимо проводить таксацию леса?

Таксация актуальна при лесоустройстве и подготовке территории лесосек к рубке. Эта методика позволяет определить возрастной и породный состав лесных территорий, размеры рубок, а также помогает реализовать проекты по охране зеленых насаждений. Информация, полученная посредством таксации, служит основой для дальнейшей инвентаризации леса, используется для составления планов организации и ведения лесного хозяйства.

Преимущества использования БПЛА

Применение дрона фактически исключает человеческий фактор из процесса измерения и оценки деревьев. С помощью БПЛА уменьшается стоимость таксации и сокращается время ее проведения, удается обследовать даже труднодоступные участки. Дроны и современные технологии обработки полученных данных позволяют проводить максимально точную подеревную таксацию, контролировать лесообеспечение, создавать цифровые копии насаждений для эффективного управления лесным хозяйством.

Основные требования к БПЛА для подеревной таксации:

• Высокоточная система навигации и позиционирования.
• Возможность съемки под несколькими углами.
• Наличие мультиспектральных камер для обследования лесов в летнее время.
• Применение технологии лазерного сканирования.

Особенности технологии автоматической подеревной таксации лесов дронами

По данным съемки с БПЛА создаются 3D модели деревьев, вычисляется высота и границы кроны каждого дерева, разница между наивысшей 3D точкой дерева и отметкой земли, площадь и диаметр кроны, объем ствола. Кроме того, технология подревной таксации дронами позволяет определить породу дерева. Для этого используются алгоритмы искусственного интеллекта (нейронные сети, генетические алгоритмы и другие). Как правило, точность классификации составляет 90-97%.

Дополнительно БПЛА могут определить сортиментную структуру насаждений (количество стволов и объемы по сортиментам), класс возраста дерева, его состояние (сухостой или живое), долю пиловочника, а также участки, поврежденные грибами или короедом. Информация о расстоянии между деревьями поможет принимать решения о прореживании, оценить качество ухода за молодняками и вероятность лесных пожаров при конкретных метеорологических условиях.

Данные подеревной таксации с БПЛА уменьшают затраты на заготовку древесины, за счет оптимизации движения лесной техники по участку и увеличения выхода дорогих сортиментов древесины. Полученная информация используется для отвода лесосек, определения масштаба земляных работ и объема древесины до заготовки, документирования состояния лесного фонда.

Примеры использования дронов в лесном хозяйстве

За день дрон способен исследовать половину лесного фонда одного лесничества. Взлетая на сотни метров над верхушками деревьев, БПЛА обнаруживает участки, где опали листья (в то время года, когда они должны покрывать ветви), что свидетельствует о болезнях деревьев. Большие дыры в лесном пологе могут указывать на незаконные вырубки леса. Дроны используют для проверки управления землей и насаждениями в соответствии со стандартами Лесного попечительского совета (FSC).

БПЛА успешно применяются для мониторинга более 200 000 га лесов в Арканзасе (США), сертифицированных FSC. Только за последние 2 года удалось обнаружить признаки инвазивного жука-гравера в несколько раз быстрее, по сравнению с обычной наземной инспекцией. Выявив эти ранние очаги появления вредителей, лесники останавливают дальнейшее повреждение деревьев с помощью экологически безопасных методов.

Дроны также используются для расчета плотности древесной щепы, из которой будет производиться целлюлоза и для проверки роста деревьев, посаженных на FSC-сертифицированных землях. Благодаря успеху программы в Арканзасе, сегодня БПЛА летают над лесами в Квебеке (Канада) и помогают в борьбе с новым вредителем в этом районе.

При помощи дронов вы получите информацию о лесе намного дешевле, точнее и быстрее по сравнению со многими традиционными методами. Это поможет решать задачи лесохозяйственной отрасли максимально эффективно.

Источник

Лесное хозяйство

2) Применения БПЛА для оперативного мониторинга лесов при ЧС.

1. Для задач картографии (масштаб 1:2000).

При съемке лесов, целесообразно применять БПЛА самолетного типа, такие как Геоскан 201 или Суперкам 450, они способны в день отснять более 100кв.км, при менее масштабных задачах, можно применять БПЛА класса GeoDrone L и Geodrone XL.

После проведения аэрофотосъемочных работ, фотоматериалы необходимо сшить в ортофотопалн в фотограмметрическом ПО, а затем обработать в ГИС (например ГИС Спутник)

БПЛА могут применяться для задач:

• инвентаризации лесов
• автоматический поиск вырубок
• автоматическая оценка высоты деревьев
• автоматическаое определение кубатуры древесины (поштучно)
• определение площадей, полностью или частично поваленных ураганными ветрами

Детальные снимки в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах дают возможность обнаружить:

Данные в видимом диапазоне обеспечат своевременный контроль видов рубок, площадей вырубок, размещения лесовозных дорог, волоков и погрузочных площадок в соответствии с технологической картой разработки лесосеки. Облегчит планирование режима лесопользования и разрешение судебных споров, связанных с нарушениями Лесного кодекса РФ. Полная совместимость с ГИС открывает неограниченные возможности дополнительного анализа.

Сотрудники Министерства лесного хозяйства Тверской области отмечают успешность применения современных методов обнаружения фактов незаконных рубок при помощи БПЛА и камер видеонаблюдения. Полученные материалы уже не раз входили в состав доказательной базы по уголовным делам о незаконных рубках в регионе и способствовали их успешному расследованию. За последнее время материалы, зафиксированные беспилотниками, помогли успешно раскрыть уголовные дела по фактам незаконных рубок в Осташковском, Нелидовском и Селижаровском районах.

Автоматическое распознавание леса на снимках.

Для решения задачи классификации залесенных участков местности по снимкам в видимом диапазоне предпочтительно использование методов машинного обучения, который можно применить с использованием фотограмметрического ПО PhotoScan.

Рис. 1 Сбор и подготовка тренировочных данных.

Предлагаемый метод предусматривает пакетную классификацию ортофотопланов, то есть существует возможность автоматической обработки большого массива данных.

Результат на выбранную область исследования можно увидеть на рис. 2 и рис. 3.

Рис. 2 Результат классификации.

Рис. 3 . Результат классификации в приближении.

2. Для мониторинга местности применяются следующие бортовые целевые нагрузки:

1. Борьба с лесными пожарами:

• проведение воздушной разведки кромки действующего крупного пожара самостоятельно силами наземных и аэромобильных команд тушения. Легкие мультироторные БПЛА, запускаемые с руки, решают задачу «разведки за холмом», способны осуществлять оперативную информационную поддержку пожарной бригады по необходимости. Сейчас подобная задача решается эпизодически, при наличии воздушного судна;
• использование БПЛА в качестве географически привязанного воздушного пункта наблюдения («летающей вышки») для обнаружения пожаров в районах возникновения высокой (чрезвычайной) пожарной опасности лесов, прежде всего в целях защиты населенных пунктов;
• осмотр действующих пожаров (в т.ч. с использованием инфракрасных камер) в чрезвычайные периоды, когда применение классической авиации невозможно из-за задымленности района; использование БПЛА в качестве ретранслятора УКВ-связи при организации радиосвязи на лесных пожарах;
• мониторинг состояния торфяных пожаров.

Экономика внедрения БПЛА в лесхозах

За день одна аэрофотосъемочная бригада может снять до 100кв.км с разрешением 15 см/пиксел. Наземный обход позволит проанализировать только 1 кв.км с меньшей точностью и без возможности автоматический классификации пород и построения 3Д модели местности.

При использовании БПЛА бля оперативного мониторинга или в случае ЧС, беспилотник можно сравнить со средствами космического мониторинга, которые во много раз менее оперативны и имеют меньшее разрешение, и с пилотируемой авиацией, которая привязана к аэродромам и вертодромам и чей час полёта примерно в 10 раз дороже полёта беспилотника.

Самолётный беспилотник может использоваться и в задачах аэрофотосъемки для картографии и для задач оперативного мониторинга, на БПЛА меняется только полезная нагрузка.

1 БПЛА на 100 кв.км в день с разрешением 15см/пикс.

Источник