Создание инвентаризации лесов с помощью дронов и искусственного интеллекта
Ученые из Центра тропических морских исследований имени Лейбница (ZMT) в Бремене разработали метод, который с помощью снимков с дронов и искусственного интеллекта (ИИ) выделяет каждое дерево в лесу и оценивает его высоту и диаметр кроны. Это позволяет создавать биологические инвентаризации лесов, таких как мангровые заросли, и определять запасы углерода в них. Исследование было опубликовано в журнале Remote Sensing.
Мангровые леса могут накапливать большие объемы CO2 и других парниковых газов в своей биомассе и донных отложениях. Однако точные оценки запасов углерода в различных мангровых районах тропиков до сих пор практически отсутствовали. Обычные методы, основанные на измерениях на небольших участках, трудоемки и неточны из-за труднодоступности мангровых лесов и их естественной изменчивости.
Команда ученых из группы Data Science and Technology ZMT поставила задачу найти новые методы для картирования больших площадей и регулярного мониторинга. Они исследовали возможность точного картирования обширных мангровых лесов с плотным пологом.
Методология
- В национальном парке Утрия на тихоокеанском побережье Колумбии с помощью дронов были сделаны аэрофотоснимки лесного полога.
- С помощью фотограмметрических инструментов ученые создали детальные мозаичные изображения леса, превосходящие по детализации спутниковые снимки.
- Был разработан рабочий процесс на основе ИИ, который классифицирует мозаики по категориям местообитаний, а для местных видов мангровых деревьев выделяет каждое дерево и оценивает высоту и диаметр его кроны.
- Зная вид, высоту и диаметр дерева, можно оценить его надземную биомассу.
Результаты
- С помощью ИИ-алгоритма было подсчитано, что на исследуемой территории произрастает 19 717 деревьев эндемичного мангрового вида Pelliciera rhizophorae — оценка, которую крайне сложно получить традиционными методами.
Перспективы и значение
- Использование недорогих снимков с дронов в сочетании с инструментами ИИ может применяться не только для определения запасов "синего углерода", но и для обнаружения незаконных вырубок, инвазивных видов или изменений в сообществах растений и животных.
- Исследователи надеются, что их работа поможет защитить ценные мангровые леса, предоставив лицам, принимающим решения, более надежные данные для обоснования их сохранения или восстановления.
- Подобные алгоритмы можно адаптировать для картирования других экосистем, таких как коралловые рифы или леса умеренного пояса, включая леса Германии.
- "Мы предоставляем хороший шаблон для системы, которую можно использовать по всему земному шару", — отмечают ученые.