Attaque des coléoptères

J'ai déjà fait un article sur Habré sur les défaites des forêts sibériennes en tant que ravageur dangereux - le polygraphe Ussuri . Ce coléoptère extrêmement prolifique et dangereux est capable de détruire de vastes zones de forêts de sapins en peu de temps et, malheureusement, il est bien meilleur que les efforts des gens pour combattre les insectes dangereux. Le principal problème de la surveillance des forêts dans la zone affectée par le scarabée est le manque de spécialistes et de méthodes modernes pour une analyse rapide et précise de l'état de la forêt affectée. Cependant, il y a encore quelques points positifs. Les véhicules aériens sans pilote entrent en bataille avec un ravageur dangereux. UAV. Ils volent plutôt ...

Suivi forestier. Qu'est ce que c'est

Jusqu'à présent, la surveillance de l'état des forêts de sapins dans la zone affectée de Polygraphus proximus ( nom scientifique du coléoptère - note de l'auteur ) a été effectuée lors d'observations terrestres périodiques (en d'autres termes, les pattes), ce qui est particulièrement important dans le cas de la détection de foyers de ravageurs et de la nomination de mesures sanitaires et sanitaires. Cela peut être une coupe spéciale, un traitement avec des produits biologiques ou des réactifs chimiques. Cependant, ces études, en raison de l'immensité et de l'inaccessibilité des territoires de la taïga de la Sibérie, ne fournissent pas d'informations complètes sur la propagation du processus invasif dans la région. En partie, ce problème pourrait être résolu par l'utilisation de l'imagerie satellitaire et de la surveillance aérienne, mais ces méthodes comportent une longue liste de restrictions sur le détail des informations et, surtout, sur le coût.

Récemment, la mise en œuvre d'examens pathologiques forestiers est possible en utilisant la méthode à distance à l'aide de véhicules aériens sans pilote, qui est définie dans l'arrêté du ministère des Richesses naturelles de Russie n ° 480 du 09.16.2016. Il s'agit d'un cas rare où la Russie a été relativement rapidement autorisée à utiliser la technologie moderne pour résoudre de tels problèmes aigus.

Méthodologie pour évaluer l'état de la forêt à l'aide de drones

Il semblerait qu'ici soit compliqué? Obtenez des images d'UAV de la forêt et de toutes choses. Mais ce n'est qu'une apparente simplicité. Les conditions optimales de télédétection des peuplements forestiers à l'aide d'UAV sont déterminées par la gamme de tâches et, par conséquent, le type d'appareil, ses caractéristiques techniques et les recommandations du fabricant de l'UAV. Cependant, tous les drones ne peuvent pas convenir à ce genre de tâche. Pour sélectionner le moment de la photographie aérienne, une bonne visibilité est d'une importance primordiale avec une limite minimale de nuages ​​inférieurs d'environ 300 mètres sous un éclairage uniforme.


Les angles partiellement nuageux ou faibles du soleil du matin ou du soir ne sont pas recommandés, car les cimes des arbres endommagés peuvent être mal distinguées dans l'ombre. Le moment le plus optimal pour la photographie aérienne à l'aide d'UAV coïncide généralement avec les périodes de relevés au sol des foyers de ravageurs des tiges de la mi-avril au début d'octobre.

Sélection du type d'UAV

Pour les relevés opérationnels de petites zones de la forêt affectée, des drones semi-industriels sont utilisés, dont les caractéristiques permettent d'obtenir des images ne dépassant pas 4000 × 3000 pixels. La zone de couverture lorsque l'UAV s'élève à 300 m au-dessus du sol est de 0,2 km², et à une altitude de 500 m, elle est de 0,5 km². La fonction de rétention d'UAV à un endroit et à une altitude donnés vous permet de travailler comme une «tour d'observation» avec un rayon de vision allant jusqu'à 3-4 km. Cela permet non seulement d'évaluer l'état de la forêt, mais aussi de fixer d'éventuels foyers d'incendie.


Quadrocopter vous permet d'effectuer une inspection opérationnelle du fonds forestier en mode photographie et vidéo. Les arbres endommagés par le polygraphe Ussuri sont identifiés sur les photos par le changement de couleur de la couronne par rapport aux arbres intacts, ce qui permet de différencier facilement les arbres vivants et morts et d'estimer son état sanitaire et son niveau de dégradation par leur part dans le peuplement forestier. Le stade initial des dommages aux arbres entraîne un léger changement dans la structure et la couleur du sapin, qui peut être vu sur cette photo.


Cependant, après quelques semaines, il devient évident que la lésion devient irréversible. L'arbre meurt et sèche, devenant une source de risque d'incendie accru.


Il s'agit du tronc d'un arbre affecté par un polygraphe. Il a un grand nombre de trous traversés par le scarabée, pénétrant sous l'écorce. Dans le même temps, l'arbre comprend un mécanisme de protection contre le ravageur (il libère beaucoup de résine), mais cela affaiblit tellement l'arbre qu'il meurt en quelques semaines.


Dans les images d'UAV, la forêt affectée semble colorée. Dans le même temps, les arbres verts ne sont pas encore affectés par un ravageur dangereux, et les arbres colorés sont au stade extrême de la défaite. Cette étendue de forêt est condamnée. Les lésions des ravageurs sont si répandues qu'en un an, seuls du bois mort et du bois mort seront sur ce site, ou ce territoire sera couvert par un incendie de forêt.


Pour surveiller de vastes zones forestières, les drones de type aile conviennent mieux. En particulier, pour examiner les supports endommagés par le polygraphe Ussuri, un appareil équipé d'un appareil photo numérique SONY A6000 (24 mégapixels; distance focale de l'objectif f = 20 mm; type de capteur: CMOS; taille de la matrice: 23,5 × 15,6 mm; la résolution a été testée 6000 × 4000 pixels).

Traitement et interprétation des images d'UAV

La tâche la plus importante pour les spécialistes est d'évaluer les résultats de la surveillance des forêts à l'aide d'images provenant d'UAV. Étant donné les vastes territoires et la grande quantité de données, il serait à notre avis prometteur de créer un réseau neuronal pour analyser les informations reçues, car les arbres affectés dans les images montrent des signes de décodage certains et assez clairs et répétitifs (la couleur de la couronne change). Voilà à quoi ressemblent les cimes des arbres en termes de dommages causés par les ravageurs, qui peuvent être considérés comme «exemplaires» sous condition. Ici, des fragments de couronnes sous forme d'images avec une certaine résolution de plusieurs dizaines de pixels sont sélectionnés à partir d'images forestières. Des images «exemplaires» similaires (plusieurs milliers au départ) peuvent constituer une base de données pour un réseau de neurones de test. Bien sûr, les images doivent être en quelque sorte normalisées et préparées pour l'analyse, et cela, bien sûr, a aussi ses propres particularités.


I - arbre sain; II - un arbre affaibli; III - gravement affaibli
un arbre; IV - un arbre mourant; V - bois mort frais; VI - vieux bois mort

Après avoir formé et formé le réseau pour analyser de telles images, vous pouvez obtenir un outil puissant pour évaluer l'état des forêts et en même temps réduire considérablement le facteur humain dans la prise de décisions sur l'évaluation du degré de dommages au peuplement forestier. Cependant, il s'agit d'une tâche distincte qui nécessite une solution supplémentaire. À l'avenir. Peut-être que quelqu'un des chers lecteurs de Habr dira (dans des commentaires ou personnellement) comment résoudre ce problème de la manière la plus optimale et la plus intéressante. Ou quelqu'un partagera-t-il son expérience dans ce sens ou proposera-t-il des solutions toutes faites?

Pièges

Enfin, pas sans eux. L'utilisation des drones est généralement lourde d'énormes obstacles et de diverses restrictions. D'une part, une excellente technologie, mais a un certain nombre de problèmes. Administratif lié à l'immatriculation des drones, à l'ouverture de l'espace aérien, aux atrocités des autorités de régulation d'une part, et aux problèmes techniques d'autre part. Les drones sont encore une technologie assez "brute", donc perdre un drone dans la forêt sibérienne en raison d'une panne de télémétrie ou de problèmes techniques est très simple. En forêt, la propagation des ondes radio complique la dense canopée de la forêt, paysage complexe du territoire. Il n'est pas toujours possible de fournir toutes les exigences du firmware dans l'UAV et, tout d'abord, en raison d'une mauvaise connexion Internet. Comme l’expérience le montre, les drones modernes veulent constamment obtenir quelque chose d’Internet (ou y transférer quelque chose) et parfois ils ne veulent tout simplement pas voler en l’absence de réseau. Mais, très probablement, cela est dû au fait que, dans l'ensemble, des drones non professionnels sont utilisés, bien qu'ils aient probablement des problèmes similaires.

Technologie de surveillance des forêts de sapins

La méthodologie pour évaluer l'état des forêts de sapins dans les lieux de dommages causés par un ravageur dangereux est résumée dans un manuel méthodologique spécial, qui peut être téléchargé gratuitement pour examen par des spécialistes spécialisés (ISBN 978-5-9907381-1-9). Ce manuel est le résultat des travaux d'une grande équipe de chercheurs de l' Institut de surveillance du climat et des systèmes écologiques de la branche sibérienne de l'Académie russe des sciences. Ce manuel sera très utile pour les spécialistes forestiers, ainsi que pour les spécialistes effectuant une analyse de l'état des ressources forestières, les écologistes, les scientifiques et les forestiers.


PS Lors de la préparation de ce billet, je suis tombé par hasard sur une intéressante émission en direct sur Vesti24 sur les problèmes forestiers dans la soirée . Voici le lien . J'ai appris de l'émission qu'en Union soviétique, plus d'argent a été vendu par la vente de bois que par la vente de pétrole, que l'industrie forestière n'est plus seulement un problème, mais en général ... J'ai été surpris par cette émission et la sévérité de la conversation des experts invités. Mais jugez par vous-même! L'air, cependant, est près de 50 minutes, pensez à ce moment. Dans cette émission, en particulier, les experts ont abordé les problèmes sur lesquels j'écris dans ce post.