Zastosowanie dronów w leśnictwie
Charakterystyka Klienta
Łączna powierzchnia światowych lasów wynosi około 3 999,134 tys. ha, a średnia lesistość na świecie w stosunku do powierzchni Ziemi wynosi około 30,6%. Największą powierzchnię lasów posiadają państwa takie jak Rosja, Brazylia, czy Kanada, w których powierzchnia lasów wynosi odpowiednio 20%, 12% i 9%. W Polsce powierzchnia lasów stanowi blisko 30% w stosunku do powierzchni lądu.
Szczególnie w obecnych czasach, w których wzrasta nasza świadomość ekologiczna zaczynamy zauważać jak ogromne znaczenie dla ekosystemu ziemskiego mają drzewa, a tym samym Lasy Państwowe i lasy prywatne. To właśnie one zapewniają nam dostęp do czystego powietrza poprzez absorbowanie z atmosfery dwutlenku węgla, a także stanowiąc niezbędny surowiec. Niestety lasy narażone są na wiele szkodliwych czynników, dlatego tak ogromną rolę zaczyna odgrywać świadome zarządzanie lasem, a co za tym idzie regularne monitorowanie zielonych terenów.
Z jakimi problemami zmaga się Klient?
Rosnąca z roku na rok emisja dwutlenku węgla powoduje, że temperatury na świecie rosną, a to skutkuje m.in. nasilającym się w ostatnich latach efektem globalnego ocieplenia. Coraz częściej słyszymy o pożarach lasów wywołanych suszami, które zajmują ogromne powierzchnie, prowadząc do ich niszczenia, stanowiąc zagrożenie dla życia nie tylko ludzi, ale różnorodnych gatunków fauny i flory.
Woda, która jest niezbędna do życia każdego organizmu, jest eksploatowana w ogromnych ilościach. Istotnym problemem są również źle uregulowane “pływy” rzek. Zbyt wiele słodkich wód trafia do morza zamiast być magazynowana w celu nawadniania okolic dorzeczy. Niski poziom nawodnienia skutkuje większym stresem roślin, które stają się coraz bardziej podatne na wszelkiego rodzaju pasożyty i grzyby (np. pleśń, jemioła i kornik).
- PLEŚŃ – najczęściej występującym na drzewach rodzajem pleśni jest pleśń szara. Charakteryzuje się ona szarym nalotem występującym na korze drzew.
- JEMIOŁA – jest to roślina pasożytnicza. Przeprowadza ona samodzielnie proces fotosyntezy, jednak pozostałe niezbędne do życia składniki, takie jak woda, pobiera od swojego żywiciela, czyli drzewa.
- KORNIK – to rodzaj owada, który atakuje najczęściej drzewa już osłabione, a w ostatnich latach nawet te młode i zdrowe osobniki. Skutkiem infekcji wywołanej kornikiem mogą być wylesienia na ogromną skalę.
W normalnych warunkach rośliny same radziły sobie z pasożytami zalewając je żywicą. Brak odpowiedniej ilości wody sprawia, że drzewa nie są w stanie wyprodukować jej odpowiednich ilości.
Drewno jest podstawowym surowcem naturalnym, a jego znaczenie rośnie w bardzo szybkim tempie. Chore lub zainfekowane jednostki tracą nawet kilka klas jakości. Oznacza to, że nie nadają się np. na wykonanie z nich belek konstrukcyjnych. Kolejnym skutkiem zasiedlonych pasożytami lub chorych drzew jest mniejsza wartość surowca, co równoznaczne jest z mniejszym zarobkiem. W celu rozwiązania wszystkich przedstawionych powyżej problemów stosuje się monitoring lasu.
Jakie problemy rozwiązują drony w leśnictwie wraz z odpowiednim oprogramowaniem?
Monitoring lasów z wykorzystaniem dronów, to nic innego jak obserwowanie i analizowanie stanu wegetacji roślin rosnących na terenach zalesionych, pomaga w procesie określania zasięgu szkód wywołanych klęskami żywiołowymi lub szkodnikami, czy też w uprawie lasu. Leśnicy już od wielu lat wykorzystują zdjęcia satelitarne w celach monitoringu lasów, jednakże dzięki lepszej rozdzielczości jaką uzyskuje się z dronów, stają się one coraz popularniejsze. Dynamicznie rozwijający się rynek dronowy dostarcza coraz to ciekawszych i niezawodnych rozwiązań usprawniających zarządzanie lasem. Drony oraz specjalistyczne oprogramowania bazujące na sztucznej inteligencji zapewniają szybkie pozyskanie odpowiednich danych takich jak: lokalizacja siedlisk pożarów, obliczenie powierzchni pożarzysk, jak i również określenie stanu zdrowia drzewa. Jest to znacząca pomoc w zarządzaniu gospodarką leśną.
Tradycyjna inwentaryzacja drzew jest czasochłonna i bazuje na metodach statystycznych. Fotogrametria wraz z użyciem programów ML (Machine Learning) daje nam rzetelne informacje, a pozyskanie danych dla danego obszaru jest trzykrotnie szybsze niż w porównaniu do metod tradycyjnych. Dzięki nowoczesnym technologiom rola człowieka sprowadza się jedynie do wyboru metody, określenia odpowiednich parametrów, a następnie kontroli wyników.
Jednym z najczęściej występujących pasożytów drzew w regionie kontynentalnym jest już wcześniej wspomniany kornik. Jednym z najbardziej popularnych wskaźników do walki z tym szkodnikiem jest Znormalizowany Różnicowy Wskaźnik Wegetacji (NDVI), który wykorzystuje pasma bliskiej podczerwieni i czerwieni do określenia stanu zdrowia roślin. Dzięki temu z łatwością można określić obszar, na którym występują chore lub martwe drzewa.
Aby szybko i sprawnie zarządzać gospodarką leśną BZB UAS opracowało algorytm do automatycznej klasyfikacji obszarów leśnych eforest.xyz, które na co dzień wspiera leśników w zadaniach takich jak inwentaryzacja drzew. Nabyty poprzez subskrypcję program jest dostępny dla klienta w każdej chwili, tak aby mógł on wprowadzić odpowiednie dane, które następnie zostaną automatyczne przeanalizowane przez system. Raport przekazuje nam m.in. informacje o ilości drzew na danym obszarze oraz ich parametry (drzewo chore/martwe/zdrowe).
Korzyści z zastosowania dronów w leśnictwie?
Niezaprzeczalnymi zaletami wykorzystywania dronów w zakresie monitoringu lasu są: oszczędność czasu, oszczędność zasobów ludzkich, czasowych i finansowych, a także ochrona środowiska naturalnego i życia na Ziemi.
BZB UAS wykorzystując drony w połączeniu ze sztuczną inteligencją przyśpiesza leśników w podejmowaniu stosownych działań mających na celu ochronę lasów poprzez ich inwentaryzację, wykrycie szkodników, określenia kondycji drzew oraz obliczenia powierzchni obszarów dotkniętych klęskami żywiołowymi. Dzięki zastosowaniu dronów, możliwe jest zbieranie danych z ogromnych obszarów, a także najtrudniej dostępnych miejsc. Potrzeba wykorzystania zasobów ludzkich jest minimalizowana, a za tym idą spadające koszty.
Monitoring lasów przez drony jest niezbędny w celu ochrony środowiska naturalnego na świecie. W dobie zmian klimatu szczególnie ważne jest przyspieszone działanie, aby móc zminimalizować i zapobiegać skutkom zmian klimatycznych. Kliknij w link i dowiedź się więcej o naszych usługach dla leśnictwa.
Case Study
W celu lepszego zobrazowania zastosowania dronów w leśnictwie przedstawiamy przykład współpracy z Regionalną Dyrekcją Lasów Państwowych w Zielonej Górze, na terenie którego zebrane zostały dane przy pomocy nalotów dronem i samolotem załogowym z naszym autorskim zasobnikiem fotogrametrycznym w celu identyfikacji drzew zasiedlonych kornikiem. Identyfikacja chorych drzew opierała się na wykorzystaniu wcześniej wspomnianego wskaźnika NDVI oraz zdjęć RGB. Drzewa zostały podzielone na drzewa martwe oraz te we wczesnym stadium obumierania. Przydział do poszczególnej kategorii odbywał się na podstawie koloru korony drzewa. Drzewa martwe, które charakteryzują się zmianą koloru igliwia na rudy, zostały z łatwością wykryte przez czuły na niski poziom chlorofilu wskaźnik NDVI. W trakcie przeprowadzanych badań wskazano lokalizacje około 62 tys. drzew na obszarze 430 tys. ha, które potencjalnie zostały zasiedlone przez kornika. Po przekazaniu wyników wskazane obszary zostały dokładnie przebadane, a chore drzewa usunięte. Skuteczność wskazań została określona przez RDLP w ZG na około 85%.
Wykorzystanie zaawansowanych technologii stanowi atrakcyjną alternatywę dla tradycyjnie wykorzystywanych dotychczas w leśnictwie metod. Praca leśników zostaje przyspieszona, gdyż mogą oni skupić się jedynie na przebadaniu obszarów wskazanych przez system. Zbieranie danych staje się możliwe nawet na dużych obszarach przy dodatkowej oszczędności czasu. Zastosowanie opisanej metody pozwala na szybkie wykrywanie szkodników i przyspieszoną reakcję.
