Технологии помогают ученым найти способы прогнозирования ущерба, наносимого лесам человеком и изменением климата. Данные лазерного сканера позволяют узнать о лесе то, что пока не видно глазу.
Лазерное сканирование лесов уже много лет проводится с самолетов, а в последние годы также с помощью беспилотников и, совсем недавно, с помощью устройства, закрепленного на рюкзаке, который можно носить на спине исследователя.
Все финские леса были один раз обстреляны с самолета, и начался второй раунд, в рамках так называемого национального лазерного боулинга. Леса постоянно растут и изменяются в результате рубок и ураганов, поэтому через пять лет ситуация с точки зрения древесного покрова и биомассы будет отличаться от сегодняшней.
Об открытости команды в поиске новых решений свидетельствует то, как лазерная указка первоначально оказалась в носимом рюкзаке. Исследователи проводили измерения на пляже Пулман-Бич с помощью лазерного указателя, установленного на автомобиле, который теперь был установлен на резиновой лодке. Целью исследования было изучить эрозию, вызванную течением реки, как течение и паводок переносят и формируют песчаные косы. Однако резиновая лодка не могла подойти достаточно близко к берегу, поэтому оборудование было установлено в старом молочном пакете.
Инновация для боулинга с рюкзаком появилась около десяти лет назад через пот. Антеро Кукко подчеркивает, что идею может придумать один человек, но, с другой стороны, ее реализация требует компетентных сотрудников и стимулирующих сетей сотрудничества.
Лазерный проектор немного похож на эхолот, который использует звук для измерения расстояний до целей. Вместо звука лазерный проектор излучает короткие световые импульсы и ждет их возвращения. Лазерный проектор также измеряет отражательную способность объектов в зависимости от силы отражения сигнала. В результате получается так называемое облако точек, т.е. трехмерное моделирование леса.
Облако точек можно использовать для расчета, например, геометрических и основанных на отражательной способности радиометрических характеристик деревьев на разных длинах волн в компьютерной программе, что означает, что можно идентифицировать отдельные деревья и определить их длину и свойства ствола.
– Вы можете определить, например, количество деревьев, объем их ствола, прямолинейность ствола и размер ветвей, а также является ли это мертвым гнилым деревом или тем, что еще растет. Из данных можно извлечь много информации, которая ранее не была получена традиционными методами.
Точности аэрофотосъемки достаточно, чтобы различить отдельные деревья. С ранцевым биноклем вы можете достичь миллиметровой точности. Отсюда идея исследователей, что в будущем у каждого дерева может быть отпечаток пальца, который состоит из его физических размеров, анатомии ствола и формы ветвей.
Комбинация облаков точек, полученных из разных источников лазерного сканирования, возможна, поскольку все они содержат координаты положения и трехмерную модель, состоящую из координат плоскости и высоты. Однако в ближайшем будущем вы не сможете получить такую \u200b\u200b3D-модель всех финских лесов. На данный момент боулинг с рюкзаком проводится только на пробном и типовом уровнях. Это кропотливая работа, поэтому очень большие площади не могут быть быстро измерены этим методом.
Лазерное сканирование выявляет здоровье леса
Состояние лесов Финляндии систематически отслеживается уже сто лет. Потребности лесной промышленности и озабоченность по поводу достаточности древесины были основными мотивами для проведения мониторинга. В последнее время также были включены цели защиты леса.
Лазерное сканирование выявляет в лесу то, чего не видит глаз. Он помогает узнать информацию о, например, влажности листьев и хвои. Содержание воды в лесу является хорошим индикатором множества различных факторов стресса в лесу. Самули Юнттила о разрушениях, причиненных принтером. В ходе исследования было замечено, что повреждения, нанесенные высокой печатью, можно увидеть на деревьях с помощью лазера еще до того, как дерево станет заметно ослабленным. Книжный червь является наиболее опасным вредителем леса в Финляндии и Европе.
– Температура в лесу напрямую влияет на то, насколько высокая печать способна размножаться в Финляндии. На данный момент мы достигли предела, при котором высокая печать может увеличиться в два раза за лето. Второе поколение значительно увеличивает их количество.
Вырубка лесов создает благоприятные условия для книгопечатника, потому что вырубка деревьев повышает температуру леса. Конечно, дело не в таком черном и белом, потому что с увеличением числа книгопечатников растет и число их естественных врагов, таких как паразитические клещи и дятлы. Взаимоотношения между различными видами сложны, но совокупное воздействие изменения климата и вырубки леса увеличивает вероятность разрушения. В будущем информация, полученная с помощью лазерного сканирования, поможет активно управлять лесами и изменить отношение к ним.
– Я считаю, что в будущем использование лесов будет учитываться больше, чем сейчас, и будет учитываться разнообразие, а не просто смотреть на количество деревьев. Однако в лесных экосистемах обитают тысячи различных видов. О многих из них мало информации, а односторонность лесных экосистем уже привела к крупномасштабным потерям природы в Финляндии, говорит Самули Юнттила.
Геймификация – слово дня
— Если на фоне гремит какой-то искусственный интеллект, то связь с деревом вполне может быть двусторонней. Для наблюдения за окружающей средой можно использовать различные датчики, возможно, с помощью какого-либо прикосновения. И когда эти наблюдения передаются искусственному интеллекту, мы можем представить, что дерево о чем-то думает, — говорит Тимо Нумменмаа.
Разработка опыта только начинается. Предварительные представления также требуют данных исследований о том, насколько люди готовы к подключению к цифровому миру, пока они находятся в лесу. Для многих это может быть место, где вы не хотите использовать свой мобильный телефон.
Благодаря геймификации даже повседневная работа приобретает новый смысл. Например, водитель лесозаготовительной машины мог получить точную информацию о деревьях в зоне действия лазера. Природные ценности стали более важными в лесопользовании, чем раньше, по мере накопления исследовательской информации. При валке оператор машины мог получить информацию, например, о том, какие деревья нельзя валить с точки зрения природной ценности.
В финском лесу осина особенно важна с точки зрения разнообразия.
– Раны служат домом для многих видов насекомых и птиц и тем самым поддерживают их жизнь. Конечно, многие доски для сауны были сделаны из хаавы, но она обычно не выращивается в лесном хозяйстве на основе сплошных рубок, таких как сосна, береза \u200b\u200b\u200b\u200bили ель. Сохранение осины было бы важно. Ведь их спасли, но по-разному, — говорит Самули Юнттила.