08/06/2021
0На фото: Паси Корпелайнен и Алекси Ритакаллио проводят последнюю проверку перед полетом гиперспектрального дрона. Предоставлено: Университет Восточной Финляндии.
Исследователи из Департамента географических и исторических исследований Университета Восточной Финляндии и из Финского института окружающей среды участвуют в проекте IBC-Carbon для разработки новых методов дистанционного зондирования, которые можно использовать для изучения биоразнообразия лесов и связывания углерода.
Во главе с профессором экологической геоинформатики Тимо Кумпула и ведущим ученым Петтери Вихерваара (Финский институт окружающей среды) группа протестировала различные методы дистанционного зондирования для обнаружения различных видов деревьев. Данные были получены в исследовательском районе Эво путем дистанционного зондирования с очень высоким разрешением. На обследованной территории, площадью 83 квадратных километра, представлены разнообразные типы насаждений, среди которых особо охраняемые старо возрастные леса, и популярная лесная территорию для кемпингов.
Исследователи были особенно заинтересованы в обнаружении европейской осины среди других древесных пород. Европейская осина является экологически ценной древесной породой, поскольку связана с богатым и разнообразным набором флоры и фауны, которые поддерживают биоразнообразие лесов.
“Европейская осина ассоциируется с исключительно большим количеством различных организмов, таких как насекомые, грибы, лишайники, гнездящиеся птицы и исчезающие виды. Европейская осина также была нежелательным видом с 1960-х по 1980-е годы. , когда молодые осины были связаны с распространением грибкового заболевания на сосны в коммерческих лесах. Позднее стало понятно значение европейской осины для биоразнообразия лесов. Высокая ценность биоразнообразия особенно связана с осинами с толстой корой. Мертвая осина деревья также поддерживают биоразнообразие », – говорит исследователь Соня Кивинен.
Различные методы дистанционного зондирования позволяют получать разносторонние данные
Чтобы обнаружить различные виды деревьев, исследовательская группа IBC-Carbon провела измерения гиперспектрального и лазерного сканирования с самолета, а также многоспектральные измерения с использованием дронов.
В отличие от обычных аэрофотоснимков, гиперспектральные измерения дают данные из сотен различных диапазонов длин волн, что позволяет наблюдать различия в отражении между разными видами деревьев на местности. С другой стороны, лазерное сканирование позволяет выполнять трехмерные измерения объектов, предоставляя информацию, например, о высоте дерева и структуре кроны.
Достигнутая исследовательской группой точность обнаружения осины европейской варьировалась от 84% до 92% по данным гиперспектрального и лазерного сканирования; в данных, собранных дронами, точность составила 86%.
«Это означает, что методы, использованные в исследовании, хорошо подходят для обнаружения различных пород деревьев. Объединив данные об отражении из разных диапазонов длин волн и данные лазерного сканирования о высоте дерева и структуре кроны, мы можем выполнить более подробное картирование деревьев и древостоя “, – говорит исследователь Арто Виникка.
Однако существуют различия в сборе данных дистанционного зондирования. С самолета можно одновременно покрыть большую площадь, тогда как дрон позволяет совершать быстрые и многократные полеты над небольшими площадями. То, что полеты на самолетах значительно дороже, чем на дронах, также диктует сроки проведения исследований.
3. Отметка точек коррекции аэрофотоснимков с помощью устройства GPS. 4. Станция управления воздушным движением на вырубке. Исследователь Антон Кузьмин наблюдает за ходом полета беспилотника с неподвижным крылом. Предоставлено: Университет Восточной Финляндии.
«Использование данных, собранных с дронов, становится все более распространенным явлением, особенно когда требуются данные с высоким разрешением», – говорит исследователь Антон Кузьмин. «Современные методы машинного обучения позволяют проводить более подробный анализ данных. Можно получить информацию о распространенности европейской осины до уровня отдельных деревьев, а также получить более подробную информацию о биоразнообразии», – сказал исследователь Янне Майра.
Исследования IBC-Carbon достигли середины
Консорциум IBC-Carbon, возглавляемый Финским институтом окружающей среды и финансируемый Советом стратегических исследований при Академии Финляндии, был запущен в 2018 году и сейчас находится на втором трехлетнем периоде финансирования.
Исследования консорциума направлены на решение проблем, связанных с ожиданиями роста биоэкономики и более высокими темпами вырубки, которые ставят перед финским лесным хозяйством, биоразнообразием лесов и развитием поглотителей углерода, которые замедляют изменение климата. Сосуществование биоразнообразия, охрана различных экосистемных услуг и устойчивое использование лесов считаются все более важными.
Целью IBC-Carbon является поддержка принятия решений путем предоставления информации о различных ценностях лесов на основе моделирования и различных наборов данных. В предстоящий период проект также будет тесно сотрудничать с Финской экосистемной обсерваторией (FEO), деятельность которой координируется Финским институтом окружающей среды. Новые методы мониторинга биоразнообразия, разработанные IBC-Carbon, основанные на дистанционном зондировании и машинном обучении, будут немедленно доступны в FEO.
«Проект IBC-Carbon, финансируемый Советом по стратегическим исследованиям, представлял собой исключительно длительный исследовательский проект. Наша деятельность идет полным ходом, и благодаря разнообразным ноу-хау и мотивации наших экспертов стало возможным найти интересные подходы к Кроме того, проект связан с исследовательским сообществом по лесам и биоэкономике (FOBI) Университета Восточной Финляндии и решительно поддерживает его деятельность », – говорит Тимо Кумпула.
