Дрон вместо рулетки. Чешские лесники переходят на высокие технологии
Сегодня, как и полтора века назад, большинство чешских лесников для оценки вверенных им зеленых угодий пользуются рулеткой, а толщину ствола определяет с помощью мерной вилки. Но специалисты из Брно обещают: скоро чешское лесное хозяйство наконец шагнёт в ХХI век.
Полным ходом идет разработка чешского программного обеспечения под названием 3D Forest. Оно куда быстрее и точнее будет справляться с рутинной работой. В скором времени под рукой у лесников появятся специальные сканеры и дроны.
Подсчеты запасов древесины, планирование заготовок и оздоровления деревьев будут осуществляться, в том числе, с использованием 3D-моделей.
«Когда нам необходимо что-либо подсчитать из того, что касается леса, мы продолжаем пользоваться старой методикой, которой уже более ста лет. Лесники измеряют диаметры стволов деревьев, а потом делают весьма приблизительные подсчеты. Все, как было 150 лет назад – ничего не поменялось», – комментирует ситуацию в чешском лесном хозяйстве сотрудник НИИ Ландшафтного и декоративного садоводства им. Сильва Тароки Мартин Кручек.
В лесах рядом с поселком Собешице под Брно растут тысячи деревьев. Как их подсчитать?
«Это сложная задача. Работа трудная, а вдобавок «традиционный метод» при помощи измерительных вилок и рулеток еще грешит неточностью. Поэтому мы и взялись за разработку и внедрение технологии лазерного сканирования», – объясняет Мартин Кручек.
Для этого используется специальный прибор, напоминающий коробку шириной 20 сантиметров.
«Внутри установлено ротационное зеркало. Когда сканер готов к работе, мы можем начать свои измерения», – говорит специалист.
Зеркало внутри прибора начинает вращаться. «Сканер использует вращающееся зеркало для направления лазерного луча во всех направлениях – на 360°. Потом прибор записывает отражения луча. При этом измеряется расстояние от сканера и угол, под которым был направлен луч. В результате мы получаем 3D картинку всего, что нас окружает», – объясняет Мартин Кручек.
Следующий этап сбора необходимой информации – запуск специального БПЛА. «Чтобы начать работу, дрон должен подняться в нашем случае на 40-метровую высоту. Только тогда установленный на нем сканер сможет правильно запечатлеть лесные насаждения. В этот отрезок времени дрон работает в автоматическом режиме. С высоты можно собрать данные, которые невозможно получить, находясь на земле. Дрон больше подходит для сканирования и фотографирования больших территорий, но, например, сканер с ротационным зеркалом точнее, когда мы работаем на конкретном ограниченном участке».
Анализ информации проходит уже на земле в компьютерной лаборатории. «Наша программа 3D Forest специально приспособлена для обработки исходных данных, собранных в лесу. Дрон и сканер с ротационным зеркалом снимают все вокруг, включая землю и любую растительность. В итоге составляется особая 3D-модель леса», – объясняет сотрудник НИИ Ландшафтного и декоративного садоводства имени Сильва Тароки Камил Крал.
На 3D-модели мы видим уже исключительно отдельные деревья, все лишнее для данного вида исследования отстранено. Деревья на мониторе отличаются по цветовым оттенкам. Компьютер подсчитал не только общее количество деревьев в лесу, но и еще множество иных данных.
«Например, мы можем измерить и сравнить данные по кронам отдельных деревьев. Сейчас мы анализируем светопроницаемость лесных участков, определяем – в какой степени то или иное дерево заслоняет соседнее».
В результате можно определить объемы необходимой вырубки, оценить ее результативность, пользу.
3D Forest – достаточно точная программа, но и она совершает ошибки. «В измерениях могут быть ошибки, например, из-за тумана, который может висеть в лесной чаще. Мешает также и блеск мокрой листвы после дождя. Сканер в этом случае может ошибиться, подсчитывая общее количество деревьев. Машина вдруг «видит» деревья, которых реально на этом месте нет», – объясняет студент Технологического университета в Брно Филип Шаломон, помогающий совершенствовать систему.
Это естественные ошибки сканирования. Суть моей работы сейчас заключается в том, чтобы откорректировать алгоритмы и отстранить ненужный «шум».
Первая версия программного обеспечения 3D Forest уже готова и его можно получить для использования бесплатно.
Сейчас программу уже используют исследователи Университета Менделя и Центра транспортных исследований. Они исследуют эффективность применения лесных посадок в качестве звукового барьера вдоль дорог.
Ныне система больше подходит именно для ученых. Для лесников специально разрабатывается новая версия программного обеспечения. Ученые надеются, что все будет «доведено до ума» в течение ближайшего десятилетия и система вступит в строй.
