Ataque de escarabajos

Ya publiqué en Habré sobre las derrotas de los bosques de Siberia como una plaga peligrosa: el polígrafo Ussuri . Este escarabajo extremadamente prolífico y peligroso es capaz de destruir vastas áreas de bosques de abetos en poco tiempo y, desafortunadamente, es mucho mejor que los esfuerzos de las personas para combatir insectos peligrosos. El principal problema del monitoreo de los bosques en el área afectada por el escarabajo es la falta de especialistas y métodos modernos para un análisis rápido y preciso del estado del bosque afectado. Sin embargo, todavía hay algunos puntos positivos. Los vehículos aéreos no tripulados entran en batalla con una plaga peligrosa. UAV Por el contrario, vuelan ...

Monitoreo forestal. Que es esto


Hasta ahora, el monitoreo del estado de los bosques de abetos en el área afectada de Polygraphus proximus (el nombre científico del escarabajo - nota del autor ) se ha llevado a cabo durante observaciones periódicas desde tierra (en otras palabras, patas), lo cual es especialmente importante en caso de detección de focos de plagas y medidas de saneamiento. Esto puede ser un corte especial, procesamiento con productos biológicos o reactivos químicos. Sin embargo, tales estudios, debido a la inmensidad e inaccesibilidad de los territorios de taiga de Siberia, no proporcionan información completa sobre la propagación del proceso invasivo en la región. En parte, este problema podría resolverse mediante el uso de imágenes satelitales y vigilancia de la aviación, pero estos métodos tienen una extensa lista de restricciones sobre el detalle de la información y, lo que es más importante, el costo.

Recientemente, la implementación de exámenes patológicos forestales es posible utilizando el método remoto utilizando vehículos aéreos no tripulados, que se define en la Orden del Ministerio de Recursos Naturales de Rusia No. 480 del 16/09/2016. Este es un caso raro cuando a Rusia se le permitió relativamente rápido usar tecnología moderna para resolver problemas tan agudos.

Metodología para evaluar el estado del bosque utilizando UAV


Parece que aquí es complicado? Obtenga imágenes de UAV del bosque y todas las cosas. Pero esto es solo aparente simplicidad. Las condiciones óptimas para la detección remota de rodales forestales utilizando UAV están determinadas por la gama de tareas y, por lo tanto, el tipo de dispositivo, sus características técnicas y las recomendaciones del fabricante del UAV. Sin embargo, no todos los drones pueden ser adecuados para este tipo de tarea. Para seleccionar el tiempo para la fotografía aérea, es de suma importancia una buena visibilidad con un límite mínimo de nubes inferior de aproximadamente 300 metros bajo una iluminación uniforme.


No se recomiendan los √°ngulos parcialmente nublados o bajos de la luz del sol de la ma√Īana o de la tarde, ya que las copas de los √°rboles da√Īados pueden distinguirse mal en las sombras. El momento m√°s √≥ptimo para la fotograf√≠a a√©rea con veh√≠culos a√©reos no tripulados generalmente coincide con los per√≠odos de prospecciones de focos de plagas de tallo desde mediados de abril hasta principios de octubre.

Selección de tipo de UAV


Para los estudios operativos de peque√Īas √°reas del bosque afectado, se utilizan UAV semiindustriales, cuyas caracter√≠sticas permiten obtener im√°genes no peores que 4000 √ó 3000 p√≠xeles. El √°rea de cobertura del √°rea cuando el UAV se eleva 300 m sobre el suelo es de 0.2 km¬≤, y a una altitud de 500 m es de 0.5 km¬≤. La funci√≥n de retenci√≥n de UAV en un lugar y altitud dada le permite trabajar como una "torre de observaci√≥n" con un radio de visi√≥n de hasta 3-4 km. Esto permite no solo evaluar el estado del bosque, sino tambi√©n corregir posibles focos de incendios.


Quadrocopter le permite realizar una inspecci√≥n operativa del fondo forestal en el modo de fotograf√≠a y video. Los √°rboles da√Īados por el pol√≠grafo Ussuri se identifican en las im√°genes por el cambio de color de la corona en comparaci√≥n con los √°rboles intactos, lo que permite diferenciar f√°cilmente los √°rboles vivos y muertos y estimar su estado sanitario y el nivel de degradaci√≥n por su participaci√≥n en el bosque. La etapa inicial del da√Īo del √°rbol conduce a un ligero cambio en la estructura y el color del abeto, que se puede ver en esta foto.


Sin embargo, después de algunas semanas se hace evidente que la lesión se vuelve irreversible. El árbol muere y se seca, convirtiéndose en una fuente de mayor riesgo de incendio.


Este es el tronco de un árbol afectado por un polígrafo. Tiene una gran cantidad de agujeros que atraviesa el escarabajo, penetrando debajo de la corteza. Al mismo tiempo, el árbol incluye un mecanismo de protección contra la plaga (libera mucha resina), pero esto debilita tanto al árbol que muere en unas pocas semanas.


En las im√°genes del UAV, el bosque afectado parece ser colorido. Al mismo tiempo, los √°rboles verdes a√ļn no se ven afectados por una plaga peligrosa, y los de color est√°n en la etapa extrema de la derrota. Este tramo de bosque est√° condenado. Las lesiones de plagas est√°n tan extendidas que en un a√Īo solo habr√° madera muerta y madera muerta en este sitio, o este territorio estar√° cubierto por un incendio forestal.


Para monitorear vastas √°reas forestales, los UAV de tipo ala son m√°s adecuados. En particular, para examinar los soportes da√Īados por el pol√≠grafo Ussuri, un dispositivo equipado con una c√°mara digital SONY A6000 (24 megap√≠xeles; distancia focal de la lente f = 20 mm; tipo de sensor: CMOS; tama√Īo de matriz: 23.5 √ó 15.6 mm; se prob√≥ la resoluci√≥n 6000 √ó 4000 p√≠xeles).


Procesamiento e interpretación de imágenes UAV


La tarea m√°s importante para los especialistas es evaluar los resultados del monitoreo forestal utilizando im√°genes de UAV. Dados los vastos territorios y la gran cantidad de datos, ser√≠a prometedor en nuestra opini√≥n crear una red neuronal para analizar la informaci√≥n recibida, ya que los √°rboles afectados en las im√°genes muestran signos de decodificaci√≥n ciertos y bastante claros y repetitivos (el color de la corona cambia). As√≠ es como se ven las coronas de los √°rboles en t√©rminos de da√Īo de plagas, que condicionalmente se pueden tomar como "ejemplares". Aqu√≠, se seleccionan fragmentos de coronas en forma de im√°genes con una cierta resoluci√≥n de varias decenas de p√≠xeles de las im√°genes forestales. Im√°genes "ejemplares" similares (varios miles para empezar) pueden ser una base de datos para una red neuronal de prueba. Por supuesto, las im√°genes deben de alguna manera normalizarse y prepararse para el an√°lisis, y esto, por supuesto, tambi√©n tiene sus propias peculiaridades.


I - √°rbol sano; II - un √°rbol debilitado; III - severamente debilitado
un arbol IV - un √°rbol moribundo; V - madera muerta fresca; VI - madera muerta vieja

Despu√©s de haber capacitado y capacitado a la red para analizar tales im√°genes, puede obtener una herramienta poderosa para evaluar el estado de los bosques y, al mismo tiempo, reducir significativamente el factor humano en la toma de decisiones sobre la evaluaci√≥n del grado de da√Īo al soporte forestal. Sin embargo, esta es una tarea separada que requiere una soluci√≥n adicional. En el futuro Quiz√°s alguien de los queridos lectores de Habr le dir√° (en comentarios o personalmente) c√≥mo resolver este problema de la manera m√°s √≥ptima e interesante. ¬ŅO alguien compartir√° su experiencia en esta direcci√≥n o indicar√° soluciones preparadas?

Trampas


Bueno, no sin ellos. El uso de vehículos aéreos no tripulados generalmente está lleno de enormes obstáculos y diversas restricciones. Por un lado, excelente tecnología, pero tiene una serie de problemas. Administrativo relacionado con el registro de vehículos aéreos no tripulados, la apertura del espacio aéreo, las atrocidades de las autoridades reguladoras, por un lado, y los problemas técnicos, por el otro. Los UAV siguen siendo una tecnología bastante "en bruto", por lo que perder un avión no tripulado en el bosque siberiano debido a una falla de telemetría o problemas técnicos es muy simple. En el bosque, la propagación de las ondas de radio complica el dosel denso del bosque, el complejo paisaje del territorio. No siempre es posible proporcionar todos los requisitos del firmware en el UAV y, en primer lugar, debido a una mala conexión a Internet. Como lo demuestra la experiencia, los UAV modernos constantemente quieren obtener algo de Internet (o transferir algo allí) y, a veces, simplemente no quieren volar en ausencia de una red. Pero, muy probablemente, esto se debe al hecho de que, en general, se utilizan UAV no profesionales, aunque probablemente tengan problemas similares.

Tecnología de monitoreo de bosques de abetos


La metodolog√≠a para evaluar el estado de los bosques de abetos en los lugares da√Īados por una plaga peligrosa se resume en un manual metodol√≥gico especial, que puede descargarse gratuitamente para su revisi√≥n por especialistas especializados (ISBN 978-5-9907381-1-9). Este manual es el resultado del trabajo de un gran equipo de investigadores del Instituto de Monitoreo de Sistemas Clim√°ticos y Ecol√≥gicos de la rama siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia. Este manual ser√° muy √ļtil para especialistas forestales, as√≠ como para especialistas que realizan an√°lisis del estado de los recursos forestales, ecologistas, cient√≠ficos y forestales.

Equipo de autores
Personalmente, conozco bien a algunos de los autores de este trabajo y no dejo de admirar la dedicación y el entusiasmo de estas personas. En un momento tan difícil para la ciencia rusa, cuando no hay dinero para las expediciones, no para el trabajo de campo, sino principalmente a sus expensas y en sus propios automóviles, estas personas organizan expediciones para realizar experimentos científicos complejos, que no pueden sino causar un profundo respeto.

Aquí están los nombres de estas personas maravillosas
Krivets Svetlana Arnoldovna, Bisirova Elvina Mikhailovna, Volkova Elena Sergeevna, Debkov Nikita Mikhailovich, Kerchev Ivan Andreevich, Melnik Maria Alekseevna, Nikiforov Artem Nikolaevich, Chernova Natalya Aleksandrovna.

Ivan Kerchev hizo una contribución significativa al desarrollo de la metodología para usar UAV. Su trabajo en el estudio de plagas forestales peligrosas es conocido por muchos científicos rusos y extranjeros. Una persona joven y extremadamente talentosa y encantadora. En la foto, Ivan en una expedición prepara un avión no tripulado para el vuelo.



PD Al preparar esta publicación, accidentalmente me topé con una transmisión en vivo interesante en Vesti24 sobre temas forestales en la noche . Aquí está el enlace . Aprendí de la transmisión que en la Unión Soviética, se vendió más dinero por la venta de madera que por la venta de petróleo, que la industria forestal ahora no es solo un problema, sino que en general ... Me sorprendió esta transmisión y la severidad de la conversación de los expertos invitados. Aunque juzga por ti mismo! El aire, sin embargo, es de casi 50 minutos, considere este momento. En esta transmisión, en particular, los expertos tocaron los problemas sobre los que escribo en esta publicación.

Source: https://habr.com/ru/post/437518/


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