Новые методы дистанционного зондирования хорошо подходят для обнаружения видов деревьев

Исследователи из Университета Восточной Финляндии и Финского института окружающей среды в рамках проекта IBC-Carbon разрабатывают новые методы дистанционного зондирования для изучения биоразнообразия лесов и секвестрации углерода.

Группа под руководством профессора Тимо Кумпулы и ведущего ученого Петтери Вихерваара тестировала различные методы для обнаружения разных видов деревьев, в частности, в исследовательском районе Эво. Там были собраны сверхвысокодетальные данные дистанционного зондирования с территории 83 км², включающей старовозрастные леса, коммерческие леса и зону для кемпинга.

Особый интерес представляло обнаружение осины обыкновенной — экологически ценного вида, связанного с богатым и разнообразным набором флоры и фауны, поддерживающей биоразнообразие леса.

"Осина обыкновенная связана с исключительно большим количеством различных организмов: насекомых, грибов, лишайников, дуплогнездников и исчезающих видов. Высокая ценность для биоразнообразия особенно характерна для осин с толстой корой. Мертвые осины также поддерживают биоразнообразие", — говорит исследователь Соня Кивинен.

Разные методы дистанционного зондирования дают разнообразные данные

Для обнаружения видов деревьев исследовательская группа использовала:

• Гиперспектральное и лазерное сканирование с самолета.
• Мультиспектральные измерения с помощью дронов.

Гиперспектральные измерения предоставляют данные с сотен диапазонов длин волн, что позволяет наблюдать различия в отражении между видами. Лазерное сканирование позволяет проводить трехмерные измерения, давая информацию, например, о высоте дерева и структуре кроны.

Точность обнаружения осины обыкновенной составила:

• 84–92% для данных гиперспектрального и лазерного сканирования с самолета.
• 86% для данных, собранных дронами.

"Это означает, что использованные методы хорошо подходят для обнаружения разных видов деревьев. Комбинируя данные отражения с разных длин волн и данные лазерного сканирования о высоте и структуре кроны, мы можем проводить более детальное картирование деревьев", — говорит исследователь Арто Вииникка.

Самолет позволяет охватить большую площадь, а дрон — быстро и многократно облетать меньшие участки. Полеты на самолете значительно дороже.

"Использование данных, собранных дронами, быстро становится более распространенным, особенно когда нужны высокодетальные данные", — отмечает исследователь Антон Кузьмин. "Современные методы машинного обучения также позволяют проводить все более детальный анализ данных. Можно получать информацию о встречаемости осины вплоть до уровня отдельных деревьев, что дает более детальную информацию о биоразнообразии", — добавляет исследователь Янне Мяйря.

Проект IBC-Carbon достиг середины пути

Консорциум IBC-Carbon под руководством Финского института окружающей среды и при финансировании Стратегического исследовательского совета Академии Финляндии был запущен в 2018 году и сейчас находится во втором трехлетнем периоде финансирования.

Цель проекта — поддержка принятия решений путем предоставления информации о различных ценностях лесов на основе моделирования и разнообразных наборов данных. В ближайший период проект будет тесно сотрудничать с Финской обсерваторией экосистем (FEO).

Новые методы мониторинга биоразнообразия, разработанные в IBC-Carbon на основе дистанционного зондирования и машинного обучения, будут немедленно доступны в FEO.