Com dur a terme un estudi forestal amb un dron
Els estudis forestals són crucials per comprendre les condicions dels ecosistemes, monitoritzar els canvis en la coberta terrestre, detectar danys i donar suport a la planificació de la conservació i la gestió dels recursos naturals. En els darrers anys, l'ús de drons (UAV) s'ha convertit en una solució popular a causa de la seva capacitat per recopilar dades de manera ràpida, detallada i relativament segura en comparació amb els estudis de camp, que requereixen molt de temps i un terreny difícil. Els drons poden ajudar a cartografiar zones forestals, identificar vegetació i monitoritzar incendis i tala il·legal de manera més eficaç. Aleshores, com es realitza un estudi forestal amb un dron? Aquí teniu una guia completa.
1. Determinar l'objectiu i les necessitats de l'enquesta
El pas inicial més crucial és definir els objectius de l'estudi. Aquests objectius influiran en el tipus de dron, els sensors, el mètode de vol i el processament de dades. Alguns objectius comuns per als estudis forestals inclouen:
– Cartografia de la cobertura del sòl per determinar l'extensió dels boscos, les zones obertes o els canvis al llarg del temps.
– Inventari de vegetació (densitat de la capçada, tipus específics de plantes, salut de la capçada).
– Vigilància d'activitats il·legals com la tala il·legal d'arbres i la desforestació.
– Anàlisi del risc d'incendi i seguiment postincendi.
– Planificació de la rehabilitació i avaluació de l'èxit de la replantació.
Si el vostre objectiu requereix informació sobre l'alçada de la capçada o l'estructura de la vegetació, és possible que necessiteu un sensor especialitzat com ara LiDAR. Tanmateix, per a una cartografia senzilla i documentació visual, sovint n'hi ha prou amb una càmera RGB estàndard.
2. Triar el dron i el sensor adequats
La selecció de drons està molt influenciada per les condicions de camp i l'àrea de cobertura. Generalment, hi ha dos tipus de drons que s'utilitzen habitualment:
1. Multirotor (quad/multicòpter)
Pros: estable, fàcil de controlar, adequat per a zones petites-mitjanes, capaç de volar baix i fer fotos detallades.
Desavantatges: durada de vol més curta (de 20 a 40 minuts de mitjana).
2. Ala fixa (ala fixa)
Avantatges: ampli abast, major durada de vol, adequat per a estudis a gran escala.
Desavantatges: requereix una zona d'enlairament/aterratge i més habilitats.
A més del dron, també cal tenir en compte els sensors que s'utilitzen:
– Càmera RGB per a fotos d'alta resolució, cartografia bàsica i documentació visual.
– Multiespectral per a l'anàlisi de la salut de la vegetació (per exemple, NDVI).
– Tèrmica per a la detecció de punts crítics, animals o incendis primerencs.
– LiDAR per cartografiar l'estructura forestal, incloent-hi l'alçada dels arbres i els models de la superfície del sòl sota la capçada.
3. Gestionar permisos i aspectes de seguretat
Els estudis amb drons estan subjectes a regulacions. Assegureu-vos d'entendre les regulacions de vol de drons a la vostra zona, inclosos els límits d'alçada, les zones prohibides i els requisits de registre. Si els estudis es duen a terme en zones de conservació o parcs nacionals, normalment es requereixen permisos especials de les autoritats locals.
A més, creeu un pla de seguretat:
– Consultar el temps i la velocitat del vent.
– Eviteu volar a prop de zones residencials o aglomeracions.
– Prepareu procediments d'emergència en cas que el dron perdi el senyal o experimenti interferències.
– Porteu piles de recanvi i dispositius de comunicació.
La seguretat dels operadors, dels equips i del medi ambient és una prioritat màxima.
4. Planificació de la missió de vol
La fase de planificació de la missió és crucial per a la qualitat de les dades. En la planificació, cal determinar:
– Àrea d'interès (AOI): el límit de l'àrea d'estudi en forma de polígon.
– Altitud de vol: com més baixa sigui l'altitud, més detallats seran els resultats, però més llarg serà el temps de cobertura.
– Superposició de fotos: generalment del 70–80% cap endavant i del 60–70% cap al costat per a la fotogrametria.
– Patró de trajectòria de vol: quadrícula o doble quadrícula per garantir una cobertura uniforme.
– Distància de mostreig a terra (GSD): la mida dels píxels a terra és un indicador de la resolució del mapa.
Feu servir una aplicació de planificació de vols com ara DJI Pilot, Pix4Dcapture, DroneDeploy o Mission Planner (segons el vostre dispositiu). A més, presteu atenció a les condicions del bosc: la densa cobertura de la capçada i les diferències d'elevació poden afectar la qualitat del mapatge.
5. Prepareu els punts de control terrestre (GCP) per a la precisió
Si l'estudi requereix una gran precisió (per exemple, per a la cartografia de límits terrestres o la planificació d'enginyeria), és millor utilitzar punts de control terrestre (GCP). Els GCP són punts de referència sobre el terreny les coordenades dels quals es mesuren mitjançant GPS/RTK geodèsic.
Els passos:
– Repartir els GCP en diversos punts estratègics de la zona d'estudi (cantonades i centre).
– Utilitzeu marcadors que siguin clarament visibles des de l'aire.
– Anoteu les coordenades amb cura i en un format que s'adapti al programari de processament.
Si feu servir un dron amb RTK/PPK, es pot reduir el nombre de GCP, però encara són útils com a punts de control.
6. Implementació d'estudis de camp
El dia de l'esdeveniment, feu una llista de comprovació abans de volar:
– Calibreu la brúixola i la IMU si cal.
– Assegureu-vos que la bateria estigui plena i que la targeta de memòria sigui suficient.
– Comproveu l'estat de les hèlixs i del cos del dron.
– Assegureu-vos que la configuració de la càmera sigui correcta: velocitat d'obturació, ISO, enfocament i format de fitxer.
Duu a terme el vol segons el previst. Per als estudis forestals, presteu atenció a diverses coses importants:
– Eviteu volar massa baix per sobre de les capçades dels arbres a causa del risc de col·lisió.
– Mantenir l'estabilitat del vol perquè la imatge no quedi borrosa.
– Registrar els registres de vol i les condicions de camp (clima, temps, problemes tècnics).
Si la zona és molt gran, feu diverses sortides de vol i assegureu-vos que la gestió de la bateria es dugui a terme amb disciplina.
7. Processament de dades (fotogrametria i anàlisi)
Un cop recollides les dades, el següent pas és processar les fotos o les dades dels sensors en un producte cartogràfic. Per a imatges RGB/multiespectrals, un mètode comú és la fotogrametria, utilitzant programari com ara Agisoft Metashape, Pix4Dmapper o WebODM.
Els resultats típics inclouen:
– Ortomosaic: un mapa fotogràfic corregit geomètricament.
– Model Digital de Superfície (DSM): model de superfície que inclou les capces dels arbres.
– Model Digital del Terreny (MDT): model de la superfície terrestre (més difícil en boscos sense LiDAR).
– Núvol de punts: dades de punts 3D per a l'anàlisi estructural.
Per a l'anàlisi de la salut de la vegetació, podeu calcular índexs com ara l'NDVI a partir de dades multiespectrals. Per a la detecció de canvis, compareu ortomosaics de diferents períodes de temps i realitzeu la classificació de la coberta del sòl.
8. Interpretació dels resultats i elaboració d'informes
Les dades finals s'han de traduir en informació fàcil d'entendre. En aquesta etapa, podeu:
– Mesura de la superfície de cobertura forestal i zones obertes.
– Identificar rutes d'accés il·legals o llocs de tala d'arbres.
– Determinar les zones prioritàries per a la rehabilitació.
– Crear mapes temàtics i informes tècnics.
Un bon informe sol incloure:
– Objectius i ubicació de l'enquesta.
– Especificacions, sensors i paràmetres de vol del dron.
– Mètodes de processament de dades i nivells de precisió.
– Principals troballes juntament amb mapes i documentació visual.
– Recomanacions de seguiment.
9. Reptes comuns i consells pràctics
Els estudis forestals presenten reptes únics, com ara:
– Els senyals i les comunicacions GPS poden veure's interromputs per la topografia i la coberta vegetal.
– Il·luminació desigual a causa de les ombres dels arbres, sobretot quan el sol és baix.
– Les diferències d'elevació creen una superposició inconsistent si no s'ajusta l'altitud de vol.
Consells per a una enquesta més reeixida:
– Voleu amb temps clar i vents febles.
– Intenta fer el sondeig més a prop del migdia perquè les ombres siguin més curtes.
– Utilitzeu el mode automàtic per mantenir la coherència i la superposició de la ruta.
– Desa les dades regularment i crea còpies de seguretat sobre el terreny.
– Si és possible, combineu les dades dels drons amb dades de camp (veritat sobre el terreny) per augmentar la validesa.
Tancament
Realitzar estudis forestals amb drons és un enfocament modern que ofereix velocitat, precisió i alta flexibilitat. Amb una planificació acurada —des de la determinació d'objectius, la selecció de drons i sensors, l'obtenció de permisos, la planificació de missions fins al processament i l'anàlisi de dades— els drons poden ser una eina altament eficaç per a la cartografia i el seguiment dels boscos. Enmig dels creixents reptes de la desforestació i la degradació del sòl, la tecnologia dels drons ajuda diverses parts a prendre decisions basades en dades i accelerar els esforços de conservació i la gestió forestal sostenible.
Si vols, també et puc ajudar a crear un exemple de pla de vol complet amb paràmetres d'altitud, solapament i durada estimada de la bateria per a una zona determinada.
