Российские ученые научились дистанционно получать 3D- «портреты» деревьев и грибников

Российские ученые научились дистанционно определять характеристики деревьев и лесных массивов

Дистанционно получать «портреты» отдельных деревьев и целых лесных массивов научились при помощи комбинированной лазерной съемки ученые Евразийского научно-образовательного центра Башкирии. Это необходимо для определения состояния деревьев, расчета запаса древесины, ее прироста и, соответственно, поглощения парниковых газов из атмосферы.

Так выглядит 3Д-картинка леса Фото: Наталья Веденеева

Как сообщили «МК» в межвузовской лаборатории климата и мониторинга углеродного следа, здесь сейчас работают над созданием современной системы мониторинга движения климатически активных газов и оценки поглощения их различными типами экосистем.

«У нас в Башкортостане настолько многообразная природа – леса, степи, болота, пашни, – все это мы исследуем как при помощи наземных, так и дистанционных методов, – поясняет руководитель лаборатории Руслан Шагалиев. – Естественно, дистанционные методы сейчас в приоритете, потому что они позволяют делать анализ природных объектов быстрее и точнее. К примеру, таксация лесов – характеристика состояния деревьев и запаса древесины, до сих пор делается вручную: таксаторы идут от дерева к дереву, измеряя диаметр стволов при помощи специальных мерных вилок – инструментов, служащих для измерения диаметра поперечного сечения стволов деревьев, на расстоянии 1,3 метра от земли. Мы же поставили себе задачу в период объявленного президентом десятилетия науки и технологий автоматизировать этот процесс, сделав его максимально точным».

Руслан Шагалиев демонстрирует беспилотник для 3Д-съемки Фото: Наталья Веденеева

  По словам Шагалиева, метод, который здесь разработан, предполагает комбинированное использование наземной лазерной установки (она заменяет ту самую ручную мерную вилку) и беспилотного аппарата с установленной на нем лазерной, лидарной камерой. Лазерное сканирование с земли позволяет измерять обхват каждого дерева на заданному участке леса усилием одного оператора, квадрокоптер же с подвешенной к нему лидарной камерой снимает деревья с высоты, определяя их высоту и густоту крон. Затем два облака точек совмещаются, и вместо двумерного изображения, которое обычно получается на спутниковых или авиаснимках лесов, специалисты получают полную панораму леса, его 3D-модель, на основе которой с применением методов искусственного интеллекта делаются необходимые расчеты.

– Ни одна воздушная съемка не покажет такую картину, как у нас, потому что крона деревьев не пропускает сверху лазерные лучи, – говорит Руслан Шагалиев. – Мы же, когда делаем мобильное лазерное сканирование снизу, получаем дополнительную картину и добавляем ее к тем результатам дистанционного зондирования, которые получены сверху.

  Теперь о том, для чего специалистам надо так тщательно изучать каждое дерево в лесу. Во-первых, таксация леса позволяет вести учет запаса древесины в стране, во-вторых, она дает представление о том, сколько углерода собрано конкретным лесным массивом. А если ученые проанализируют полученные данные еще и в динамике, то получат информацию о приросте деревьев и, соответственно, о том, сколько углерода они поглотили из атмосферы за тот или иной период времени. 

Этот метод может лечь в основу климатических проектов об ограничении выбросов парниковых газов, – говорит руководитель лаборатории. – Одна углеродная единица соответствует 1 тонне выброшенного в атмосферу или поглощенного из нее СО2. В настоящее время предприятия, выбрасывающие в атмосферу больше 50 тысяч тонн углекислого газа в год, являются регулируемыми и делают так называемую углеродную отчетность. В свете ужесточения законодательства в области парниковых газов такие предприятия имеют возможность компенсировать выбросы климатически активных газов в атмосферу путем реализации собственных климатических проектов или приобретения углеродных единиц на открытом рынке. Напомню, что в соответствии с Парижским соглашением о климате Россия обязалась к 2060 году стать углеродно-нейтральной страной.

 Интересно, что при помощи нового метода на 3D-изображении лесного массива среди стволов можно будет разглядеть и трехмерный силуэт человека, если он там окажется. Но, по словам ученого, в поисках заблудившихся грибников их ручной лидар вряд ли сможет пригодиться, так как «видит» он на расстоянии всего 30 метров. Обычный человеческий глаз в данном случае будет эффективней.

Сельскохозяйственный дрон Фото: Наталья Веденеева

Еще одна разработка лаборатории – это массивный сельскохозяйственный дрон для воздушной обработки отдельных участков с саженцами или сеянцами. Он способен поднять в воздух до 30 килограмм активных веществ и распылять или разбрасывать их в необходимых концентрациях. Такой дрон, по словам Руслана Шагалиева, уже работает в лесопитомниках, где выращивают хвойные и лиственные деревья. С помощью него на разных участках специалисты вносят для каждого вида деревьев интенсификаторы роста.

 Сельскохозяйственный дрон-садовник, словно фантастический большой паук, пролетает над каждым деревцем и распыляет на него химические удобрения или биопрепараты с высоты до 15 метров – выше ему летать запрещено. Таким образом в итоге саженец дерева гораздо быстрее становится пригодным к безболезненной пересадке в места постоянного роста.