Kā veikt meža apsekojumu, izmantojot dronu
Meža apsekojumi ir ļoti svarīgi, lai izprastu ekosistēmas stāvokli, uzraudzītu zemes seguma izmaiņas, atklātu bojājumus un atbalstītu dabas aizsardzības plānošanu un dabas resursu pārvaldību. Pēdējos gados dronu (UAV) izmantošana ir kļuvusi par populāru risinājumu, pateicoties to spējai ātri, detalizēti un relatīvi droši apkopot datus, salīdzinot ar lauka apsekojumiem, kuriem nepieciešams ilgs laiks un sarežģīts reljefs. Droni var palīdzēt kartēt meža platības, identificēt veģetāciju un efektīvāk uzraudzīt ugunsgrēkus un nelikumīgu mežizstrādi. Tātad, kā veikt meža apsekojumu, izmantojot dronu? Šeit ir pilnīgs ceļvedis.
1. Nosakiet aptaujas mērķi un vajadzības
Vissvarīgākais sākotnējais solis ir apsekojuma mērķu definēšana. Šie mērķi ietekmēs drona veidu, sensorus, lidojuma metodi un datu apstrādi. Daži izplatīti meža apsekojumu mērķi ir šādi:
– Zemes seguma kartēšana, lai noteiktu meža, atklāto platību vai izmaiņu apjomu laika gaitā.
– Veģetācijas inventarizācija (vainagojumu blīvums, konkrēti augu veidi, vainagu veselība).
– Nelikumīgu darbību, piemēram, nelikumīgas mežizstrādes un zemes attīrīšanas, uzraudzība.
– Ugunsgrēka riska analīze un uzraudzība pēc ugunsgrēka.
– Rehabilitācijas plānošana un pārstādīšanas panākumu novērtēšana.
Ja jūsu mērķim ir nepieciešama informācija par vainaga augstumu vai veģetācijas struktūru, jums var būt nepieciešams specializēts sensors, piemēram, LiDAR. Tomēr vienkāršai kartēšanai un vizuālai dokumentēšanai bieži vien pietiek ar standarta RGB kameru.
2. Pareizā drona un sensora izvēle
Drona izvēli lielā mērā ietekmē lauka apstākļi un pārklājuma zona. Parasti tiek izmantoti divu veidu droni:
1. Multirotors (kvadracikls/daudzkopters)
Plusi: stabils, viegli vadāms, piemērots mazām un vidējām platībām, spēj lidot zemu un uzņemt detalizētus kadrus.
Trūkumi: īsāks lidojuma ilgums (vidēji 20–40 minūtes).
2. Fiksēta spārna (fiksēta spārna)
Priekšrocības: plašs darbības rādiuss, ilgāks lidojuma ilgums, piemērots liela mēroga apsekojumiem.
Trūkumi: nepieciešama pacelšanās/nosēšanās zona un augstākas prasmes.
Papildus dronam apsveriet arī izmantotos sensorus:
– RGB kamera augstas izšķirtspējas fotoattēliem, pamata kartēšanai un vizuālai dokumentēšanai.
– Multispektrāls veģetācijas veselības analīzei (piemēram, NDVI).
– Termiskie indikatori karsto punktu, dzīvnieku vai agrīnu ugunsgrēku noteikšanai.
– LiDAR meža struktūras kartēšanai, tostarp koku augstuma un zemes virsmas modeļiem zem vainaga.
3. Atļauju un drošības aspektu pārvaldība
Dronu mērījumus regulē noteikumi. Pārliecinieties, ka saprotat dronu lidošanas noteikumus savā reģionā, tostarp augstuma ierobežojumus, aizliegtās zonas un reģistrācijas prasības. Ja mērījumi tiek veikti dabas aizsardzības teritorijās vai nacionālajos parkos, parasti ir nepieciešamas īpašas vietējo pašvaldību atļaujas.
Turklāt izveidojiet drošības plānu:
– Pārbaudiet laika apstākļus un vēja ātrumu.
– Izvairieties lidot dzīvojamo rajonu vai pūļu tuvumā.
– Sagatavojiet ārkārtas procedūras gadījumam, ja drons pazaudē signālu vai rodas traucējumi.
– Paņemiet līdzi rezerves baterijas un sakaru ierīces.
Operatoru, komandu un vides drošība ir galvenā prioritāte.
4. Lidojuma misijas plānošana
Misijas plānošanas posms ir ļoti svarīgs datu kvalitātei. Plānošanas procesā ir jānosaka:
– Interesējošā zona (AOI): apsekojuma zonas robeža daudzstūra formā.
– Lidojuma augstums: jo zemāks augstums, jo detalizētāki rezultāti, bet jo ilgāks pārklājuma laiks.
– Fotoattēlu pārklāšanās: fotogrammetrijai parasti 70–80 % uz priekšu un 60–70 % uz sāniem.
– Lidojuma trajektorijas shēma: režģis vai dubults režģis, lai nodrošinātu vienmērīgu pārklājumu.
– Zemes paraugu ņemšanas attālums (GSD): pikseļu izmērs uz zemes ir kartes izšķirtspējas indikators.
Izmantojiet lidojumu plānošanas lietotni, piemēram, DJI Pilot, Pix4Dcapture, DroneDeploy vai Mission Planner (atkarībā no ierīces). Pievērsiet uzmanību arī meža apstākļiem: blīvs koku vainagu segums un augstuma atšķirības var ietekmēt kartēšanas kvalitāti.
5. Sagatavojiet zemes vadības punktus (GCP) precizitātei
Ja uzmērīšanai nepieciešama augsta precizitāte (piemēram, zemes robežu kartēšanai vai inženiertehniskai plānošanai), vislabāk ir izmantot zemes atbalsta punktus (GCP). GCP ir atskaites punkti uz zemes, kuru koordinātas tiek mērītas, izmantojot ģeodēzisko GPS/RTK.
Soļi:
– Izvietojiet GCP vairākos stratēģiskos punktos apsekojuma zonā (stūros un centrā).
– Izmantojiet marķierus, kas ir skaidri redzami no gaisa.
– Rūpīgi pierakstiet koordinātas formātā, kas ir piemērots apstrādes programmatūrai.
Ja izmantojat dronu ar RTK/PPK, GCP skaitu var samazināt, taču tie joprojām ir noderīgi kā kontrolpunkti.
6. Lauka apsekojumu ieviešana
Pasākuma dienā pirms lidošanas aizpildiet kontrolsarakstu:
– Ja nepieciešams, kalibrējiet kompasu un IMU.
– Pārliecinieties, vai akumulators ir pilns un atmiņas kartē ir pietiekami daudz vietas.
– Pārbaudiet propelleru un drona korpusa stāvokli.
– Pārliecinieties, vai kameras iestatījumi ir pareizi: aizvara ātrums, ISO, fokuss un faila formāts.
Veiciet lidojumu, kā plānots. Meža apsekojumos pievērsiet uzmanību vairākām svarīgām lietām:
– Izvairieties lidot pārāk zemu virs koku vainagiem sadursmes riska dēļ.
– Saglabājiet lidojuma stabilitāti, lai attēls nekļūtu izplūdis.
– Reģistrēt lidojumu žurnālus un lauka apstākļus (laika apstākļus, laiku, tehniskas problēmas).
Ja teritorija ir ļoti liela, veiciet vairākus izlidojumus un nodrošiniet, lai bateriju pārvaldība tiktu veikta disciplinēti.
7. Datu apstrāde (fotogrammetrija un analīze)
Kad dati ir apkopoti, nākamais solis ir fotoattēlu vai sensoru datu apstrāde kartes produktā. RGB/multispektrālu attēlu gadījumā izplatīta metode ir fotogrammetrija, izmantojot tādu programmatūru kā Agisoft Metashape, Pix4Dmapper vai WebODM.
Tipiski rezultāti ietver:
– Ortomozaika: ģeometriski koriģēta fotokarte.
– Digitālais virsmas modelis (DSM): virsmas modelis, ieskaitot koku vainagus.
– Digitālais reljefa modelis (DTM): zemes virsmas modelis (grūtāk mežos bez LiDAR).
– Punktu mākonis: 3D punktu dati konstrukcijas analīzei.
Veģetācijas veselības analīzei var aprēķināt tādus indeksus kā NDVI no multispektrāliem datiem. Izmaiņu noteikšanai var salīdzināt ortomozaikas no dažādiem laika periodiem un veikt zemes seguma klasifikāciju.
8. Rezultātu interpretācija un ziņošana
Gatavie dati ir jāpārtulko viegli saprotamā veidā. Šajā posmā jūs varat:
– Meža seguma un atklāto platību mērīšana.
– Identificēt nelegālus piekļuves ceļus vai mežizstrādes vietas.
– Noteikt prioritārās rehabilitācijas vietas.
– Izveidot tematiskās kartes un tehniskos pārskatus.
Labs ziņojums parasti ietver:
– Aptaujas mērķi un vieta.
– Drona specifikācijas, sensori un lidojuma parametri.
– Datu apstrādes metodes un precizitātes līmeņi.
– Galvenie atklājumi kopā ar kartēm un vizuālo dokumentāciju.
– Turpmākie ieteikumi.
9. Biežāk sastopamās problēmas un praktiski padomi
Meža apsekojumiem ir unikāli izaicinājumi, tostarp:
– GPS signālus un sakarus var traucēt topogrāfija un koku lapotne.
– Nevienmērīgs apgaismojums koku ēnu dēļ, īpaši, ja saule ir zemu.
– Augstuma atšķirības rada nekonsekventu pārklāšanos, ja lidojuma augstums netiek pielāgots.
Padomi veiksmīgākai aptaujai:
– Lidot skaidrā laikā ar lēnu vēju.
– Centieties veikt apsekojumu tuvāk pusdienlaikam, lai ēnas būtu īsākas.
– Izmantojiet automātisko režīmu, lai saglabātu ceļa konsekvenci un pārklāšanos.
– Regulāri saglabājiet datus un izveidojiet dublējumkopijas, atrodoties objektā.
– Ja iespējams, apvienojiet dronu datus ar lauka datiem (uz zemes iegūtiem datiem), lai palielinātu ticamību.
Pennutup
Meža apsekojumu veikšana, izmantojot dronus, ir mūsdienīga pieeja, kas piedāvā ātrumu, precizitāti un augstu elastību. Rūpīgi plānojot — sākot ar mērķu noteikšanu, dronu un sensoru izvēli, atļauju saņemšanu, misiju plānošanu un beidzot ar datu apstrādi un analīzi —, droni var būt ļoti efektīvs instruments mežu kartēšanai un uzraudzībai. Pieaugot mežu izciršanas un zemes degradācijas problēmām, dronu tehnoloģijas palīdz dažādām pusēm pieņemt uz datiem balstītus lēmumus un paātrināt dabas aizsardzības pasākumus un ilgtspējīgu mežu apsaimniekošanu.
Ja vēlaties, varu arī palīdzēt jums izveidot lidojuma plāna paraugu ar augstuma parametriem, pārklāšanos un paredzamo akumulatora darbības laiku noteiktā apgabalā.
