Технические науки
124

Геоданные на страже природы: учёные НовГУ с дронов и спутников исследуют регион

Геоданные на страже природы: учёные НовГУ с дронов и спутников исследуют регион
Инфракрасная съёмка приильменского ландшафта со спутника отображает растительность в оттенках красного в зависимости от типа и густоты

 Раньше чтобы найти незаконно спиленный сосняк или определить места обитания животных, нужно было обходить лес пешком и практически вручную измерять его параметры. Современные технологии значительно упростили этот процесс. Ландшафты можно оценить по спутниковым снимкам и материалам аэрофотосъёмки, которые стали намного доступнее с распространением беспилотников. Конечно, от выездов на место с нивелирами и другими инструментами никто не отказывается. Но работа с геоинформационными системами становится неотъемлемой частью профессиональных навыков современного специалиста лесной отрасли. Возможность осваивать их и получать дополнительный инструментарий в своём деле инженерам и другим представителям отрасли помогают в лаборатории ГИС Новгородского университета.

Информация Х-диапазона

Сотрудники лаборатории ГИС помогали студенческой команде, которая разрабатывает атлас особо охраняемых природных территорий Новгородской области, собрать и обработать геоданные с Ильменского глинта

Студенты и проходящие переподготовку специалисты в лаборатории осваивают управление беспилотниками, обработку снимков с воздуха и информации с орбиты Земли. На занятиях они собирают и запускают в воздух квадрокоптеры, изучают установку приёма спутниковых данных Х-диапазона «Лоретт».

— Когда я учился в бакалавриате и магистратуре, у нас не было возможности получить практический опыт работы с дронами и другим современным оборудованием, — говорит заведующий лабораторией геоинформационных систем НовГУ Евгений Лукашик. — Сейчас те же беспилотники активно внедряются, к примеру, в лесхозах — для мониторинга ситуации с лесными пожарами. Поэтому наши студенты и слушатели программ дополнительного образования получают в лаборатории необходимый для работы в нашей сфере опыт.

Евгений Лукашик в магистратуре НовГУ изучал птиц Приильменья, а в аспирантуре объектом внимания исследователя стали и другие охотничьи ресурсы нашей местности

Работе с оборудованием учат на реальных ситуациях, связанных с возгораниями в лесах, незаконными вырубками деревьев или освидетельствование лесосек.

— Разбираем техническую сторону проведения аэрофотосъёмки, учим загружать полученные материалы в существующие геоинформационные системы, с помощью которых можно измерить все необходимые показатели: ширину лесосеки, площадь вырубки, длину волока. ГИС значительно ускоряют и упрощают этот процесс, — подчёркивает Евгений Лукашик.

Учиться работе с дронами и геоданными скоро смогут и школьники. Специалисты лаборатории планируют сотрудничать со школами и Домом научной коллаборации имени Софьи Ковалевской, который работает на базе Новгородского университета.

Для аэрофотосъёмки сотрудники лаборатории ГИС используют квадрокоптеры DJI Phantom 4 Pro

Автоматизация против «чёрных лесорубов»

В Новгородской области хотят автоматизировать борьбу с незаконными вырубками леса. Решить эту задачу поможет лаборатория ГИС.

Минприроды региона предоставит учёным НовГУ материалы аэрофотосъёмки. С их помощью лаборатория создаст автоматизированную систему для выявления мест работы «чёрных лесорубов».

— Необходимо увязать информацию по сделкам с древесиной из Единой государственной автоматизированной информационной системы, данные отводов лесосек и картографические материалы, — поясняет заведующий лабораторией. — Наша задача — разработать автоматизированный инструмент, освобождающий от ввода вручную геоданных конкретной лесосеки. Будет достаточно указать начальную точку, а далее система будет встраивать геоданные из базы автоматически. Это значительно упростит мониторинг лесного фонда. Хотя оценивать соответствие всех параметров лесосеки законодательно утвержденным нормативам придётся уже «вручную». Для полностью автоматического мониторинга возможностей в нашей стране пока не существует.

В будущем разработанную методику могут передать Центру лесного хозяйства и регионального диспетчерского управления Новгородской области. Работе с ней специалистов будут обучать в лаборатории ГИС.

Также её сотрудники готовятся приступить к разработке проектов лесных участков. В Институте сельского хозяйства и природных ресурсов этим занимаются уже несколько лет.

Оба проекта будут реализованы по контракту с Министерством природных ресурсов, лесного хозяйства и экологии Новгородской области. Научно-исследовательские разработки запланированы на 2022 год.

Сохранить баланс видов

Евгений Лукашик учится в аспирантуре Санкт-Петербургского лесотехнического университета. Руководитель лаборатории ГИС изучает методики типологической оценки охотничьих угодий на основе данных дистанционного зондирования Земли.

Сотрудники лаборатории работают и с традиционным геодезическим оборудованием — нивелир, теодолиты, буссоли

— Данные о ландшафтах важны, чтобы можно было рационально вести охотничье хозяйство. Когда мы не понимаем, сколько у нас территорий, подходящих для обитания определённого вида, мы не можем корректно рассчитать его оптимальную численность. Это мешает грамотно проводить биотехнические мероприятия: подкормку животных, создание защитных укрытий для их размножения. Из-за этого численность одного вида может сильно проседать, а другого – превышать оптимальный уровень. Необходимо сохранять баланс, — подчёркивает учёный.

Исследователь планирует разработать универсальную методику определения типов мест обитания животных. Существующие, по словам Евгения Лукашика, подходят только для конкретных местностей. Объектом исследования сейчас является Приильменский ландшафт.

В лаборатории результаты аэрофотосъёмки обрабатываются с помощью современного программного обеспечения, которое совершенствуют сами исследователи

В 2015 году в Новгородской области провели территориальное охотоустройство. Для этого использовали спутниковые снимки. Однако точность карт охотничьих угодий можно повысить.

— Нужно чётко понимать, какую площадь занимает хвойный лес, какую смешанный, а где — болото и сельхозземли, иначе продуктивность охотоугодий падает, — констатирует заведующий лабораторией ГИС. — Мы планируем использовать спутниковые данные, съёмку с беспилотников и математические расчёты. Рассчитываем, что все предусмотренные законодательством 39 классов угодий на карте будут достоверно отражены.

На 2025 год запланировано повторное территориальное устройство охотничьих угодий Новгородской области. Возможно, методика, которую разрабатывает заведующий лабораторией геоинформационных систем НовГУ, окажется востребована на региональном уровне.

Спутниковый снимок отображает приильменский ландшафт в цветах видимого спектра

По пунктам

  1. Лаборатория использует различные сервисы получения спутниковых данных, в основном, зарубежные — портал Геологической службы США, Система наблюдений за Землей (программа NASA). Материалы используются в научных и образовательных целях
  2. X-диапазон (X band) — диапазон частот сантиметровых длин волн. В спутниковой связи лежит примерно между 7 и 10,7 ГГц. Используется для связи с орбитальными устройствами
  3. Проекты лесных участков составляют для проведения аукционов на получение земли в аренду или бессрочное пользование под заготовку древесины или разработку месторождений полезных ископаемых
  4. В лаборатории ГИС работают три сотрудника. Помимо заведующего Евгения Лукашика это техники Андрей Иванов и Павел Митин. Андрей — выпускник Института сельского хозяйства и природных ресурсов, Павел — студент второго курса направления «лесное дело»

Материалы по теме