Käfer greifen an

    Ich habe bereits auf Habré einen Beitrag über die Zerstörung sibirischer Wälder durch einen gefährlichen Schädling - einen Ussuri-Polygraphen - geschrieben . Dieser äußerst produktive und gefährliche Käfer ist in der Lage, riesige Tannenwälderflächen in kurzer Zeit zu zerstören. Leider ist er viel besser als die Bemühungen der Menschen, ein gefährliches Insekt zu bekämpfen. Das Hauptproblem bei der Überwachung von Wäldern in dem von einem Fehler betroffenen Gebiet ist der Mangel an Spezialisten und modernen Methoden für eine schnelle und genaue Analyse des Zustands des betroffenen Waldes. Es gibt jedoch noch einige positive Momente. Unbemannte Luftfahrzeuge kommen heraus, um einen gefährlichen Schädling zu bekämpfen. UAV. Lieber abheben ...

    Waldüberwachung Was ist das?


    Bisher Überwachung des Status der Tannenwälder im betroffenen Gebiet Polygraphus proximus ( wissenschaftlicher Name des Käfers - Anmerkung des Autors) wurde im Rahmen periodischer Bodenbeobachtungen (einfacher: Beine) durchgeführt, was insbesondere bei der Erkennung von Schädlingsausbrüchen und der Ernennung von Sanitär- und Freizeitaktivitäten von Bedeutung ist. Dies kann ein spezielles Schneiden, Verarbeiten von biologischen Produkten oder chemischen Reagenzien sein. Aufgrund der Weite und Unzugänglichkeit der Taiga-Territorien Sibiriens bieten diese Studien jedoch keine vollständigen Informationen über die Verbreitung des Invasionsprozesses in der Region. Dieses Problem könnte teilweise durch die Verwendung von Satellitenbildern und der Luftfahrtüberwachung gelöst werden, doch weisen diese Verfahren eine umfassende Liste von Einschränkungen bei der Detailgenauigkeit der Informationen und vor allem der Kosten auf.

    In jüngster Zeit ist die Durchführung von forstpathologischen Erhebungen mit Hilfe von unbemannten Luftfahrzeugen im Fernzugriff möglich, wie in der Verordnung des russischen Umweltministeriums Nr. 480 vom 16.09.2016 festgelegt. Der seltene Fall, als Russland relativ schnell moderne Technologien einsetzen konnte, um solche dringenden Probleme zu lösen.

    Methoden zur Beurteilung des Waldzustands mit Hilfe von UAVs


    Es scheint, dass es schwierig ist? Fotografieren Sie den Wald und alles mit Hilfe des UAV. Dies ist jedoch nur scheinbare Einfachheit. Optimale Bedingungen für die Fernerkundung von Waldplantagen mithilfe von UAVs werden durch den Aufgabenspektrum und folglich den Gerätetyp, seine technischen Merkmale und die Empfehlungen des Herstellers des UAV bestimmt. Allerdings kann nicht jede Drohne für diese Aufgaben geeignet sein. Für die Wahl des Zeitpunkts der Luftaufnahme ist eine gute Sicht mit einer minimalen unteren Wolkengrenze von etwa 300 Metern unter der Bedingung einer gleichmäßigen Beleuchtung von größter Bedeutung.


    Teilweise bewölkt oder niedrige Winkel des morgendlichen oder abendlichen Sonnenlichts werden nicht empfohlen, da die Kronen beschädigter Bäume im Schatten nur schwer zu erkennen sind. Die optimalen Zeiträume für die Luftfotografie mit UAVs stimmen normalerweise mit den Bodenuntersuchungen von Strauchschädlingen von Mitte April bis Anfang Oktober überein.

    Wählen Sie den UAV-Typ aus


    Für betriebliche Erhebungen in kleinen Bereichen des betroffenen Waldes werden halbindustrielle UAVs verwendet, deren Eigenschaften es ermöglichen, Bilder zu erhalten, die nicht schlechter als 4000 × 3000 Pixel sind. Die Fläche des Gebiets, in der das UAV 300 m über dem Boden angehoben wird, beträgt 0,2 km² und in einer Höhe von 500 m 0,5 km². Wenn Sie das UAV an einem bestimmten Ort und in einer bestimmten Höhe halten, können Sie als „Aussichtsturm“ mit einem Sichtradius von bis zu 3 bis 4 km arbeiten. Dies ermöglicht nicht nur die Beurteilung des Zustands des Waldes, sondern auch die Erfassung möglicher Brände.


    Mit dem Quadrocopter können Sie betriebliche Inspektionen von Waldgebieten im Modus des Fotografierens und Videos durchführen. Die durch das Ussuri-Polygraph beschädigten Bäume werden in den Bildern durch eine Änderung der Kronenfarbe im Vergleich zu intakten Bäumen erkannt. Dies macht es leicht, zwischen lebenden und toten Bäumen zu unterscheiden und ihren Gesundheitszustand und ihren Verschlechterungsgrad ungefähr anhand ihres Anteils am Stand einzuschätzen. Das anfängliche Stadium der Zerstörung des Baumes führt zu einer geringfügigen Änderung der Struktur und Farbe der Tanne, wie auf diesem Foto zu sehen ist.


    Nach einigen Wochen wird jedoch deutlich, dass die Niederlage irreversibel wird. Der Baum stirbt und trocknet aus, wodurch eine erhöhte Brandgefahr entsteht.


    Es sieht aus wie ein Baumstamm, der von einem Polygraph getroffen wird. Es hat eine große Anzahl von Löchern, durch die der Käfer hindurch nagte und unter die Rinde drang. In diesem Fall verfügt der Baum über einen Schutzmechanismus gegen den Schädling (er gibt viel Harz ab), aber er schwächt den Baum so sehr, dass er innerhalb weniger Wochen stirbt.


    In den Bildern mit UAVs erscheint der betroffene Wald mehrfarbig. Gleichzeitig sind grüne Bäume noch nicht von einem gefährlichen Schädling befallen und farbige Bäume befinden sich im extremen Stadium der Zerstörung. Dieser Bereich des Waldes ist zum Scheitern verurteilt. Der Schaden durch den Schädling ist so groß, dass in einem Jahr nur noch Totholz und umgestürzte Bäume an diesem Ort sein werden oder dieser Bereich von einem Waldbrand bedeckt wird.


    Flügel-UAVs eignen sich besser für die Überwachung großer Waldgebiete. Insbesondere wurde ein Gerät, das mit einer SONY A6000-Digitalkamera ausgestattet ist (24 Megapixel; Objektivbrennweite f = 20 mm; Sensortyp: CMOS; Matrixgröße: 23,5 × 15,6 mm; Auflösung), für die Untersuchung von durch den Ussuri-Polygraph beschädigten Anpflanzungen getestet. 6000 × 4000 Pixel.)


    Bearbeitung und Interpretation von Bildern aus UAVs


    Die wichtigste Aufgabe für Spezialisten ist es, die Ergebnisse des Waldmonitorings anhand von Bildern aus UAVs zu bewerten. Unter Berücksichtigung riesiger Territorien und einer großen Datenmenge wäre unserer Meinung nach die Schaffung eines neuronalen Netzwerks zur Analyse der erhaltenen Informationen vielversprechend, da die betroffenen Bäume bestimmte und ziemlich klare und wiederholte Interpretationszeichen in den Bildern aufweisen (die Kronenfarbe ändert sich). So sehen die Baumkronen entsprechend dem Befallsgrad des Schädlings aus, der konventionell als "vorbildlich" bezeichnet werden kann. Hier werden Kronenfragmente in Form von Bildern mit einer bestimmten Auflösung von mehreren zehn Pixeln aus Waldbildern ausgewählt. Solche "beispielhaften" Bilder (mehrere tausend anfangs) können eine Datenbank für ein neuronales Testnetz sein. Natürlich müssen die Bilder irgendwie normalisiert und für die Analyse vorbereitet werden, und dies ist natürlich


    Ich bin ein gesunder Baum. II - geschwächter Baum; III - stark geschwächter
    Baum; IV - sterbender Baum; V - frisch tot; VI - der alte Baum der Toten


    Nachdem Sie das Netzwerk trainiert und trainiert haben, um solche Bilder zu analysieren, erhalten Sie ein leistungsfähiges Werkzeug zur Beurteilung des Zustands von Wäldern und reduzieren gleichzeitig den menschlichen Faktor bei der Entscheidung über die Beurteilung des Ausmaßes der Schäden am Stand erheblich. Dies ist jedoch eine separate Aufgabe, für die eine zusätzliche Lösung erforderlich ist. In der Zukunft. Vielleicht wird jemand von den lieben Lesern von Habr (in den Kommentaren oder persönlich) erklären, wie diese Aufgabe auf die optimale und interessanteste Weise gelöst werden kann. Entweder tauscht jemand Erfahrungen in dieser Richtung aus oder zeigt fertige Lösungen an?

    Fallstricke


    Nun, nicht ohne sie. Die Verwendung von UAVs ist im Allgemeinen mit großen Hindernissen und verschiedenen Einschränkungen verbunden. Einerseits tolle Technik, hat aber eine Reihe von Problemen. Verwaltungsrechtliche Aspekte im Zusammenhang mit der Registrierung des UAV, der Öffnung des Luftraums, den Gräueltaten der Aufsichtsbehörden einerseits und technischen Problemen andererseits. Die UAV ist immer noch eine ziemlich „rohe“ Technologie. Daher ist es sehr einfach, die Drohne im Sibirischen Wald aufgrund von Telemetriefehlern oder technischen Problemen zu verlieren. Die Ausbreitung der Radiowellen im Wald erschwert das dichte Walddach, die komplexe Landschaft des Territoriums. Es ist nicht immer möglich, alle Anforderungen der Firmware in der UAV und vor allem aufgrund einer schlechten Internetverbindung zu erfüllen. Erfahrungsgemäß wollen moderne UAVs ständig etwas aus dem Internet beziehen (oder dort etwas übermitteln) und manchmal einfach nicht in der Abwesenheit eines Netzwerks fliegen. Aber

    Technologie zur Überwachung von Tannenwäldern


    Die Methode zur Beurteilung des Zustands der Tannenwälder an den Schadensstellen durch einen gefährlichen Schädling ist in einem speziellen methodischen Handbuch zusammengefasst, das zur Einarbeitung in Fachärzte (ISBN 978-5-9907381-1-9) kostenlos heruntergeladen werden kann . Dieses Handbuch ist das Ergebnis der Arbeit eines großen Forscherteams am Institut für Klima- und Ökosystemüberwachung der Sibirischen Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften. Dieses Handbuch ist sowohl für Forstfachleute als auch für Fachleute, die die Analyse des Zustands der Waldressourcen durchführen, sowie für Umweltschützer, Forscher und Förster von großem Nutzen.

    Autorenteam
    Я лично хорошо знаком с некоторыми авторами этой работы и не перестаю восхищаться самоотверженностью и энтузиазму этих людей. В такое тяжелое время для российской науки, когда нет денег ни на экспедиции, не на полевые работы, а большей частью за собственные средства и на собственных автомобилях эти люди организуют экспедиции для проведения сложнейших научных экспериментов, что не может не вызывать глубокого уважения.

    Вот имена этих замечательных людей
    Кривец Светлана Арнольдовна, Бисирова Эльвина Михайловна, Волкова Елена Сергеевна, Дебков Никита Михайлович, Керчев Иван Андреевич, Мельник Мария Алексеевна, Никифоров Артем Николаевич, Чернова Наталья Александровна.

    В разработке методики использования БПЛА существенный вклад внес Иван Керчев. Его работы по исследованию опасных вредителей лесов известны многим российским и иностранным ученым. Молодой и чрезвычайно талантливый и обаятельный человек. На фото Иван в экспедиции готовит дрон к полету.



    PS Bei der Vorbereitung dieses Beitrags bin ich versehentlich auf eine interessante Live-Sendung auf Vesti24 über die Probleme der Forstwirtschaft am Abend gestoßen . Hier ist der Link . Aus der Luft erfuhr ich, dass der Verkauf des Waldes in der Sowjetunion mehr als durch den Verkauf von Öl verdient wurde, dass es in der Forstindustrie jetzt nicht nur Probleme gibt, sondern im Allgemeinen ... Ich war überrascht von dieser Sendung und der Schärfe des Gesprächs der eingeladenen Experten. Obwohl für sich selbst urteilen! Etwa 50 Minuten dauert dieser Moment. In dieser Sendung haben die Experten insbesondere die Probleme angesprochen, über die ich in diesem Beitrag schreibe.

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