Прогресс в лесной инвентаризации: Как компания решает проблемы лидарного сканирования

В нашей стране уделяется значительное внимание различным методам инвентаризации лесных ресурсов. Одним из наиболее перспективных на сегодняшний день является лидарная таксация – дистанционное измерение с использованием технологии воздушного лазерного сканирования.

Однако до сих пор в России не создано готового к применению технологического решения для проведения лидарной таксации. Основными препятствиями являются:

- отсутствие программного обеспечения для полного цикла обработки данных лидарного сканирования;
- дефицит данных (датасетов) для обучения моделей искусственного интеллекта;
- ограничения на использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Вместе с тем, компания “ИнфоГИС” из, резидент технопарка им. Б. Рамеева, объявила о значительном прогрессе в разработке решения для лидарной таксации лесных участков. На текущий момент технология прошла апробацию на опытных участках в Приволжском и Северо-Западном федеральных округах общей площадью около 10 000 га. Для анализа и обработки данных создан облачный сервис с применением технологий искусственного интеллекта. Съемка лесных участков осуществляется с помощью БПЛА самолётного типа конвертоплан, который благодаря возможности вертикального взлета и высокой производительности идеально подходит для работы в лесных условиях.

Принцип работы лидарного сканирования
Лидар (Light Detection and Ranging) – это метод дистанционного зондирования, базирующийся на использовании импульсного лазера. Лазерный луч испускается с летательного аппарата (в том числе беспилотного) и отражается от объектов на земле, включая деревья, кустарники, травостой и поверхность почвы. Отраженный сигнал улавливается сенсором и используется для создания 3D-модели высот леса. Данные лидарного сканирования позволяют получать подробную информацию о древесных породах, возрастных классах, диаметре стволов, запасах древесины, санитарном состоянии деревьев, их высоте и ярусности, а также наличии и плотности подлеска.

Процесс получения данных
Для съемки лесных участков и сбора первичных данных используются БПЛА конвертоплан, оборудованные лазерными сканерами, которые обеспечивают плотность точек лазерных отражений более 50 точек/м² при съемке с высоты 120 метров и более. Преимуществами таких БПЛА являются возможность вертикального взлета с ограниченного пространства и длительное время полета по сравнению с коптерными типами БПЛА. В процессе подготовки полётов проводится анализ имеющихся данных лесоустройства и согласование полётов с органами государственной власти.

Производительность съёмки БПЛА конвертоплана составляет несколько сотен га/час, а длительность одного полета – до 6 часов. Таким образом, при благоприятных условиях за один летный день можно отснять лесной участок общей площадью до 3,5 тыс. га.

Кроме того, специалисты компании проводят полевые работы (выборочную натурную таксацию) для получения обучающего датасета, который используется при разработке моделей искусственного интеллекта. Это означает, что для корректной работы нейронных сетей необходимо наполнять датасет реальными примерами деревьев с указанием пород, высоты, диаметра и других характеристик. Этот процесс можно сравнить с обучением алгоритмов беспилотного автомобиля, где алгоритмы обучаются на реальных изображениях участников дорожного потока. В случае таксации специалисты закладывают пробные площади, чтобы собрать реальные примеры деревьев и их характеристик.

Измерения проводятся на круговых пробных площадях с целью достижения объема эталонной выборки в 1000 объектов для каждой лесной зоны.