Космические технологии в лесном хозяйстве

Как хорошо об этом в Гослесагентстве рассказывают… И одновременно врут как дышат обо всем что слышат: о миллиарде деревьев, прозрачности биржевого бизнеса, точности учета, торговле углеродом и борьбе с коррупцией… Жизнь в нашей отрасли идет, но по многим параметром в обратном направлении … Судя по её лесной траектории ” за далью Смаль”? или кто то подобный… А роботов для инвентаризации надо Виктору у немцев попросить… Сколько там Леспроекту частных таксаторов не хватает? Вот только зачем им цифры, если он всё-равно их не анализируют? М.П.

Рисунок 1: Автономная платформа беспилотного наземного транспортного средства Tess Space с установленным датчиком опыления. (заглавный рисунок)

Владельцы и управляющие лесами часто полагаются на ручные пробные участки и экстраполированные данные инвентаризации, что приводит к неполной или устаревшей информации о состоянии леса. Мониторинг опыления сталкивается с аналогичной проблемой: стационарные датчики предоставляют подробные измерения, но ограниченное пространственное покрытие.

SPACE-FOREST решает эти проблемы с помощью автономной и модульной наземной службы сбора данных. Робот работает под лесным пологом и собирает геопривязанные данные с датчиков на выбранных участках. Для инвентаризации леса служба предоставляет такие измерения, как положение дерева, диаметр на высоте груди и информацию об уровне древостоя, а также дополнительные показатели по мере их проверки. Для мониторинга опыления специализированные датчики транспортируются между местами отбора проб для увеличения пространственного покрытия без повторного ручного перемещения.

Компания Tess Space эксплуатирует и обслуживает роботизированную платформу и преобразует собранные данные с датчиков в готовые к использованию выходные данные, предоставляемые в виде отчетов, электронных таблиц, геопространственных наборов данных, API или партнерских платформ. 

Пользователи и их потребности

Первоначальными целевыми пользователями являются представители лесного и сельскохозяйственного секторов Дании. Основное применение — инвентаризация лесов, а мониторинг опыления — второе применение той же модульной роботизированной платформы.

• Владельцам лесов, лесоуправляющим, лесничим и консультантам по лесному хозяйству необходима репрезентативная и актуальная информация о состоянии лесов, при этом необходимо сократить трудозатраты, связанные с традиционными измерениями на пробных участках. Данные должны быть привязаны к географическим координатам, задокументированы и совместимы с существующими системами управления лесами. 
• Крупным лесохозяйственным хозяйствам и профессиональным организациям, занимающимся управлением лесами, необходима систематизированная информация, которая поддерживает планирование, заготовку, оценку, сертификацию и отслеживаемость продукции. 
• Руководителям плантаций, агрономам и организациям, занимающимся мониторингом опыления, необходимы данные о наблюдении за опылителями в нескольких местах без необходимости многократно вручную перемещать стационарные датчики.
• Поставщикам программного обеспечения для управления лесами и компаниям, занимающимся экологическим мониторингом, необходимы структурированные интерфейсы данных и мобильная платформа для мониторинга, которая позволит расширить спектр их существующих услуг, включив в него мониторинг лесных массивов и плантаций под пологом леса.

Для всех групп пользователей основными требованиями являются надежные измерения, щадящие полевые работы, снижение трудозатрат, интеграция с существующими рабочими процессами и прозрачное ценообразование на основе предоставляемых услуг.

Концепция сервиса/системы

SPACE-FOREST предоставляет комплексные услуги, охватывающие планирование миссий, автономную полевую работу, сбор данных, их обработку и предоставление готовых к использованию результатов заказчику.
Заказчик сначала определяет область обследования, необходимые измерения и имеющуюся информацию о местности. TESS DRIVE преобразует эти данные в маршруты, путевые точки или места отбора проб. Затем беспилотный наземный аппарат Tess Space выполняет миссию, используя свою автономную систему управления для локализации, навигации и обхода препятствий.

Для инвентаризации лесов робот собирает данные LiDAR, камеры и позиционирования, перемещаясь по выбранным участкам. Для мониторинга опыления робот доставляет специализированный датчик Evolito в заранее определенные места и остается неподвижным во время проведения измерений.

Записанные данные обрабатываются с помощью TESS ANALYTICS, включая геопривязанную 3D-реконструкцию, обнаружение деревьев, подгонку стволов и извлечение данных инвентаризации. Результаты упаковываются в форматы GeoJSON, CSV, отчеты, облака точек или выходные данные API и могут быть интегрированы в такие платформы, как Forsler, или предоставлены через партнеров, таких как Evolito.

Дополнительная ценность пространства

SPACE-FOREST сочетает спутниковое наблюдение Земли и спутниковую навигацию с подробными наземными измерениями.Наблюдение Земли предоставляет крупномасштабную информацию для планирования миссий, включая идентификацию лесных массивов, состояния растительности и областей, где детальное обследование наиболее ценно. Эта информация помогает определить границы обследования, маршруты доступа и задачи робота до его развертывания.Спутниковая навигация обеспечивает глобальное позиционирование и геопривязку измерений там, где это позволяет видимость со спутника. Под густым лесным пологом, где производительность GNSS может ухудшаться, бортовые лидар, камеры и инерциальные датчики поддерживают локальную навигацию. Глобальное позиционирование может быть восстановлено, когда станет доступна подходящая информация GNSS.Это сочетание важно, поскольку спутниковые и аэрофотосъемки обеспечивают эффективное региональное покрытие, но не позволяют напрямую наблюдать многие характеристики на уровне стволов и под пологом леса. Робот дополняет эти космические наблюдения высокоточными наземными измерениями. Таким образом, SPACE-FOREST сочетает обзор со спутников и планирование миссий с подробными геопривязанными измерениями, собранными непосредственно на земле. 

Текущий статус

Проект SPACE-FOREST достиг стадии прототипа и полевых испытаний. Беспилотный наземный аппарат Tess Space автономно выполнял заданные маршруты в типичных лесных условиях, собирая данные с датчиков. Данные о лесе были обработаны и преобразованы в геопривязанные 3D-реконструкции, а стволы деревьев были обнаружены и использованы для оценки диаметра на высоте груди (DBH). Проверка по сравнению с ручными измерениями 20 деревьев вблизи Ольборга показала среднюю абсолютную ошибку DBH в 4,8 см, что соответствует примерно 9% средней абсолютной процентной ошибке.На роботе также был интегрирован и протестирован специализированный датчик насекомых Evolito. Испытания показали, что робот может транспортировать датчик между точками отбора проб. Измерения во время движения ухудшались из-за движения платформы, в то время как стационарные измерения оказались осуществимыми, что позволило установить практичную концепцию работы «движение-остановка-измерение».Работа в рамках программы KickStart подтвердила техническую осуществимость обоих приложений, а дальнейшая работа будет сосредоточена на точности аналитики, надежности, работе в более крупном масштабе и интеграции с заказчиком.

Рисунок 2- 3: Подгонка ствола дерева, используемая для геопривязки деревьев и оценки диаметра на высоте груди.

Рисунок 4: Изображение с установленным биосенсором Evolito.