Беспилотники для науки: как летательные аппараты помогают сотрудникам ИГиП ДВО РАН изучать амурский лес
Изучение функционирования лесных экосистем в условиях меняющегося климата и различных нарушений, таких как рубки, пожары, ветровалы — одна из задач лаборатории климатических и углеродных исследований нашего института. Важно быстро и точно получать характеристики лесов – запасы древесины, линейные размеры деревьев, породный состав, – а также отслеживать это в динамике.
Часто у нас бывают экспедиции по лесам Дальнего Востока с разными конкретными задачами, прежде всего направленные на изучение особенностей углеродного цикла лесов, формирования древесной фитомассы, влияния на это пожаров. Основной вид мониторинга в исследовательской деятельности «ЭкоЛаб» – это описание динамики лесных растительных сообществ на постоянных пробных площадях (анализ изменений во времени на конкретных участках). Для оценки пространственной изменчивости характеристик лесов применяется космический мониторинг с использованием снимков открытого доступа.
Для характеристики лесов на площадях, недоступных для наземных измерений, то есть от 2 га, мы применяем квадрокоптеры. Во-первых, так мы получаем точную информацию о биомассе верхнего яруса лесов (на основе имеющихся конверсионных моделей для каждого дерева) и, во-вторых, имеем возможность анализировать пространственную структуру древостоев, поскольку каждое дерево автоматически приобретает координаты в декартовой (прямоугольной) системе. Поиск ослабленных насаждений также затруднителен наземными методами. Для качественных, правдивых результатов съемка с дронов является важным звеном в системе данных «наземные измерения – данные с дронов – космоснимки».
Лаборатория климатических и углеродных исследований ИГиП ДВО РАН использует в своей работе три беспилотных летательных аппарата (БПЛА): Mavic 2 Zoom c RGB-камерой, Phantom 4Multispectral мультиспектральной камерой, Matrice 300 RTK с камерой lidar, позволяющей выполнять лазерное сканирование местности.
Сегодня наиболее перспективной технологией является лидарная съемка.
Лидарная съёмка — это технология дистанционного зондирования, которая использует лазерные лучи для точного измерения расстояний до объектов и их пространственного расположения.
Камера дрона во время полета испускает более миллиона импульсов в секунду и принимает отраженные сигналы. Так возникает огромное облако точек, описывающее земную поверхность под дроном. Дальнейшие методы обработки направлены на классификацию этого облака точек по объектам – почва,растительность, реки, дороги и т.д. После чего можно получить 3D-поверхности или автоматически измерить линейные размеры объектов, что очень важно, например, в лесоведении.
О работе с БПЛА сотрудники нашей лаборатории климатических и углеродных исследований рассказывают студентам и школьникам Приамурья во время проведения тематических встреч и мероприятий. Так, накануне Дня российской науки, 6 февраля к нам в ИГиП ДВО РАН приходили учащиеся благовещенской гимназии 1 и студенты БГПУ, а 7 февраля наш институт принял участие областной конференции «Амурская наука детям», которую организовало региональное министерство образования и науки.
