Come parte integrante del nostro ecosistema, le foreste sono inestimabili sotto ogni aspetto. Non solo forniscono habitat a una miriade di specie selvatiche, ma svolgono anche un ruolo cruciale nel sequestro del carbonio, nella purificazione dell'acqua e nella stabilizzazione del suolo. Per secoli, i forestali si sono avventurati in profondità nei boschi, documentando meticolosamente le meraviglie della foresta. Il loro impegno nello studio e nella comprensione di questi ecosistemi complessi continua a evolversi con la disponibilità di nuove tecnologie. Più ne sappiamo, meglio possiamo gestire e preservare le nostre foreste.

Il Light Detection and Ranging (LiDAR) viene utilizzato da decenni per studiare l'ecologia e la gestione forestale. Questa tecnologia fornisce informazioni tridimensionali ad alta risoluzione sulla struttura della foresta, consentendo ai ricercatori di misurare con notevole precisione l'altezza degli alberi, la densità della chioma e la copertura del suolo. Sfruttando la potenza del LiDAR, i ricercatori possono generare modelli digitali del terreno precisi, valutare la salute della foresta, stimare la biomassa e il sequestro del carbonio e sviluppare strategie per una gestione forestale sostenibile.

Questo caso di studio mette in luce un gruppo di forestali che intende esplorare l'impatto multiforme dell'uso della tecnologia LiDAR nella ricerca forestale. Seguendo le loro orme, scopriremo come le tecnologie LiDAR abbiano trasformato il loro modo di vedere le foreste.

Collegare i punti LiDAR - Un gusto acquisito

Ettari di foreste rigogliose si estendono lungo la costa occidentale degli Stati Uniti, incarnando un ecosistema diversificato che è al tempo stesso complesso e affascinante. Immerso nel ricco fogliame di specie arboree autoctone, tra cui i pini ponderosa della Willamette Valley, le querce bianche e i fitti boschetti di aceri rampicanti muschiosi, si trova lo stato dell'Oregon. Nel cuore di questo splendore naturale, un team pionieristico di forestali e ricercatori della Oregon State University sta applicando tecnologie all'avanguardia per studiare le foreste. Bogdan Strimbu, Professore associato di Ingegneria forestale, Risorse e Gestione, è stato tra i primi ad adottare la tecnologia LiDAR nella ricerca forestale.

Biometrico di professione, il Prof. Strimbu si occupa di inventario forestale e modellazione della crescita. Per lui il LiDAR non è stato esattamente amore a prima vista. Ci sono voluti tempo e pazienza, e ovviamente molta riflessione approfondita, per cogliere la bellezza dei dati LiDAR che potrebbe non essere così evidente per altri. Ma alla fine, la ricchezza dei dati LiDAR è diventata uno strumento indispensabile per il Prof. Strimbu e non si è più voltato indietro. Il Prof. Strimbu ha ricordato: "Inizi a vedere schemi quando gli altri non li vedono... Ero affascinato dal passaggio dalla vecchia fotogrammetria alla nuova fotogrammetria, e dalla fotogrammetria alla nuvola di punti... Se la fotogrammetria fa così tante cose interessanti, perché non tornare ai sensori attivi come il LiDAR? È così che mi sono appassionato al LiDAR."

Bussole, mappe, nastro metrico da boscaiolo e ora istantanee 3D

Fare l'inventario di foreste immense un tempo richiedeva molto lavoro manuale. I team di forestali attraversavano il territorio per misurare tutto manualmente. “L'inventario forestale veniva tradizionalmente eseguito andando sul terreno a misurare diametri e altezze”, ha spiegato il Prof. Strimbu. Un team di due persone poteva coprire solo una certa distanza e area in un giorno, e c'era molto margine di miglioramento.

Il LiDAR rende questo processo molto più rapido. Un singolo operatore può coprire una superficie significativamente maggiore in una frazione del tempo. La capacità del LiDAR di fornire un censimento completo della foresta, catturando i dettagli di ogni albero, dalla chioma imponente ai piccoli alberelli, rappresenta una svolta per la gestione forestale.

Le istantanee 3D sono descrittori della foresta molto migliori rispetto ai dati unidimensionali acquisiti manualmente, con un unico intervallo di confidenza. "È letteralmente come una foto 3D di come appare la foresta in un determinato momento", ha detto il professore. Questa ricchezza di dati non solo aiuta il processo decisionale attuale, ma costituisce anche una risorsa preziosa per ricerche e analisi future.

Catalizzare il progresso: il supporto di FJD Trion rimodella la ricerca

Una volta convinto del valore dei dati LiDAR, la qualità e l'accessibilità di questi dati sono diventate la preoccupazione successiva del Prof. Strimbu. Attingendo alla sua esperienza con sensori di vari produttori, il Prof. Strimbu manteneva standard elevati per la qualità dei dati, l'affidabilità del servizio e il supporto continuo. Sebbene ogni marchio di sensore offrisse una propria serie di vantaggi e svantaggi, la reattività e l'affidabilità dei servizi di supporto sono emerse come considerazioni fondamentali.

"L'aiuto che ho ricevuto da FJD Trion è estremamente valido e le risposte arrivano di solito entro 24 ore", ha osservato il professore. Per il professore e il suo team è importante ricevere informazioni e supporto che risolvano problemi reali, subito. Questo significa che i ricercatori possono concentrarsi sull'estrazione di informazioni dai dati e risparmiare ore, forse giorni, nell'acquisizione e nell'analisi dei dati. Sebbene la rapidità di risposta sia essenziale, il vero valore risiede in soluzioni concrete. Dopotutto, il team ha bisogno di indicazioni pratiche che possano essere implementate, non solo di risposte rapide. "(FJD Trion fornisce) soluzioni utili, non soluzioni che [ci chiedono di] pagare altri 10.000 dollari, o quel tipo di risposte che in realtà non sono soluzioni... Se tutto fosse come FJD Trion, tutto andrebbe alla grande."  

Dennis Chung, Project Engineer presso FJD Trion, mentre dimostra la nuova funzione forestale in FJD Trion Model al team OSU.  

Oltre il raggio: LiDAR al confine dell'integrazione delle informazioni

Man mano che il LiDAR continua a maturare, si prevede che fornirà approfondimenti ancora più completi sugli ecosistemi forestali. Il Prof. Strimbu vede il LiDAR passare da tecnologia autonoma a fonte di dati cruciale che compone i big data.

Un miglioramento concreto per l'applicazione del LiDAR nella ricerca forestale è la combinazione di dati aerei e dati a livello del suolo, suggerisce il professore. "Quello che vedo accadere è questa fusione dei due descrittori della foresta, uno dal basso e uno da sopra la chioma... per il rilievo di una foresta e di grandi aree, penso che il passo successivo sia lavorare con il LiDAR terrestre e rendere fluida la co-registrazione delle nuvole di punti."

Oltre all'integrazione dei dati, il Prof. Strimbu immagina il LiDAR come pietra angolare dell'analisi dei big data in ambito forestale. "Un'altra direzione in cui penso che il LiDAR potrebbe andare è muoversi maggiormente verso i grandi dati, combinando più fonti di dati e fondendo il LiDAR con altre fonti di telerilevamento. Per esempio, vari schemi di colorazione con cui si possono colorare i punti in base a varie frequenze che non fanno parte della normale routine odierna."

Grazie alla sua descrizione completa della foresta, i dati LiDAR possono fungere da base per incorporare altre fonti di telerilevamento, come le immagini satellitari. Questa fusione dei dati consentirebbe ai ricercatori di creare un quadro più completo della salute e della composizione della foresta. Immagina di analizzare non solo la struttura della chioma dal LiDAR, ma anche di sovrapporre informazioni sulle variazioni della salute delle piante o su potenziali infestazioni derivate dalle immagini satellitari, il tutto all'interno di un unico potente set di dati.

Come afferma eloquentemente il Prof. Strimbu: "Il LiDAR catturerà l'oggi per il futuro."

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