Отслеживание распространения инвазивных деревьев с помощью аэрофотосъемки

В Орегоне западный можжевельник расширяет свой ареал, вытесняя другие виды растений, сокращая среду обитания полыни и кормовые угодья для скота, а также способствуя катастрофическим лесным пожарам. Увеличение биомассы приводит к более горячим пожарам и продлевает период высоких температур на пострадавших территориях.

Для оптимизации управления инвазивными деревьями ученые-ранчологи Службы сельскохозяйственных исследований Кирк Дэвис и Мэтт Мэдсен исследуют способы сочетания аэрофотосъемки и компьютерных программ для быстрой идентификации и измерения пораженных площадей.

Выявление западного можжевельника

Ученые использовали высокодетальные аэроснимки Национальной программы сельскохозяйственной съемки (NAIP) для оценки покрытия западным можжевельником на участке в 30 500 акров в Айдахо. Метод "извлечения признаков" (feature extraction) позволил идентифицировать можжевельник с общей точностью 92%.

• Программа на основе снимков определила покрытие на одном участке как 26,8%, в то время как наземная разведка показала 24,7%.
• Максимальное покрытие, выявленное анализом снимков, составило 82% (по данным наземных проверок — 78,7%).
• Густые заросли можжевельника чаще встречались на больших высотах и на более крутых склонах северной экспозиции.

Картирование сосново-можжевеловых лесов

В другом проекте в Юте Мэдсен использовал аэрофотоснимки для изучения распространения сосново-можжевеловых лесов (pinyon-juniper). Метод извлечения признаков показал точность 93% в оценке покрытия деревьями.

Был применен новый метод "постобработки с отрицательным буфером" (negative buffer post-processing technique) для оценки плотности деревьев, который обеспечил точность 95% для деревьев шириной не менее 4,5 футов.

• Мелкие, в основном молодые деревья, не идентифицированные программой, составляли всего ~1% от общего покрытия, но 39% от общего количества деревьев.
• После калибровки модели для учета молодых деревьев, ее данные почти полностью совпали с наземными данными проекта DWR-RTP (Utah Division of Wildlife Resources Range Trend Project).

Вывод: Методы геопространственного анализа на основе аэрофотосъемки позволяют землеустроителям быстро и точно отслеживать распространение древесной растительности на обширных территориях для решения задач по контролю за инвазивными видами, оценке пожарной опасности, сохранению среды обитания и управлению выпасом.

Исследования опубликованы в журналах Rangeland Ecology and Management и Environmental Management.