Jako integralna część naszego ekosystemu lasy są bezcenne pod każdym względem. Nie tylko zapewniają siedlisko niezliczonym gatunkom dzikich zwierząt, lecz także odgrywają kluczową rolę w sekwestracji dwutlenku węgla, oczyszczaniu wody i stabilizacji gleby. Od stuleci leśnicy zapuszczają się w głąb lasów, skrupulatnie dokumentując ich cuda. Ich wysiłki na rzecz badania i zrozumienia tych złożonych ekosystemów wciąż ewoluują wraz z pojawianiem się nowych technologii. Im więcej wiemy, tym lepiej możemy zarządzać naszymi lasami i je chronić.
Technologia wykrywania i określania odległości za pomocą światła (LiDAR) jest wykorzystywana do badania ekologii lasów i zarządzania nimi od dziesięcioleci. Technologia ta dostarcza wysokorozdzielczych, trójwymiarowych informacji o strukturze lasu, umożliwiając badaczom niezwykle dokładny pomiar wysokości drzew, gęstości koron i pokrywy gruntu. Wykorzystując potencjał technologii LiDAR, badacze mogą tworzyć precyzyjne cyfrowe modele terenu, oceniać stan lasów, szacować biomasę i sekwestrację dwutlenku węgla oraz opracowywać strategie zrównoważonego zarządzania lasami.
To studium przypadku przedstawia grupę leśników, których celem jest zbadanie wieloaspektowego wpływu wykorzystania technologii LiDAR w badaniach leśnych. Podążając ich śladem, dowiemy się, jak technologie LiDAR zmieniły sposób, w jaki postrzegają oni lasy.
Łączenie punktów LiDAR — kwestia gustu
Akr za akrem bujne lasy rozciągają się wzdłuż zachodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych, tworząc zróżnicowany ekosystem, który jest zarazem złożony i fascynujący. Wśród bogatej roślinności rodzimych gatunków drzew, w tym sosen ponderosa z doliny Willamette, dębów białych i gęstych skupisk omszałych klonów winoroślowych, leży stan Oregon. W samym sercu tego naturalnego splendoru pionierski zespół leśników i badaczy z Oregon State University wykorzystuje najnowocześniejszą technologię do badania lasów. Bogdan Strimbu, profesor nadzwyczajny inżynierii leśnej, zasobów i zarządzania, jest jednym z pierwszych użytkowników technologii LiDAR w badaniach leśnych.
Z wykształcenia biometrysta prof. Strimbu zajmuje się inwentaryzacją lasów i modelowaniem ich wzrostu. Technologia LiDAR nie była dla niego miłością od pierwszego wejrzenia. Potrzeba było czasu, cierpliwości i oczywiście wielu głębokich przemyśleń, aby dostrzec piękno danych LiDAR, które dla innych może nie być tak oczywiste. Ostatecznie jednak bogactwo danych LiDAR stało się dla prof. Strimbu niezastąpionym narzędziem i już nigdy nie oglądał się za siebie. Prof. Strimbu wspominał: „Zaczynasz dostrzegać wzorce, których inni nie widzą... Byłem oczarowany przejściem od starej fotogrametrii do nowej fotogrametrii, a następnie od fotogrametrii do chmury punktów... Skoro fotogrametria robi tyle niesamowitych rzeczy, to co powiesz na powrót do aktywnych czujników, takich jak LiDAR? Tak właśnie wciągnąłem się w LiDAR.”
Kompasy, mapy, taśma miernicza leśnika, a teraz — trójwymiarowe migawki
Inwentaryzacja ogromnych obszarów leśnych była niegdyś pracochłonna. Zespoły leśników przemierzały teren, aby ręcznie zmierzyć wszystko, co było potrzebne. „Tradycyjnie inwentaryzację lasu przeprowadzano, przemierzając teren i mierząc średnice oraz wysokości” — wyjaśnił prof. Strimbu. Dwuosobowy zespół mógł w ciągu dnia pokonać tylko określoną odległość i zbadać ograniczony obszar, a możliwości udoskonalenia tego procesu były znaczne.
LiDAR znacznie przyspiesza ten proces. Jeden operator może pokryć znacznie większy obszar w ułamku tego czasu. Możliwość zapewnienia przez LiDAR kompleksowej inwentaryzacji lasu, obejmującej szczegóły każdego drzewa — od wysokiej korony po niewielkie młode drzewka — stanowi przełom w zarządzaniu lasami.
Trójwymiarowe migawki znacznie lepiej opisują las niż jednowymiarowe dane pozyskiwane ręcznie i opatrzone jednym przedziałem ufności. „To dosłownie jak trójwymiarowe zdjęcie pokazujące, jak wygląda las w określonym momencie” — powiedział profesor. To bogactwo danych nie tylko pomaga w podejmowaniu bieżących decyzji, lecz także stanowi cenne źródło do przyszłych badań i analiz.
Stymulowanie postępu: wsparcie FJD Trion zmienia oblicze badań
Gdy prof. Strimbu przekonał się o wartości danych LiDAR, jego kolejnym zmartwieniem stały się ich jakość i dostępność. Czerpiąc z doświadczeń z czujnikami różnych producentów, prof. Strimbu stawiał wysokie wymagania w zakresie jakości danych, niezawodności usług i bieżącego wsparcia. Chociaż każda marka czujników oferowała własny zestaw zalet i wad, szybkość reakcji i niezawodność usług wsparcia okazały się najważniejszymi kryteriami.
„Pomoc, którą otrzymałem od FJD Trion, jest niezwykle dobra, a odpowiedzi zwykle przychodzą w ciągu 24 godzin” — zauważył profesor. Dla profesora i jego zespołu ważne jest otrzymywanie informacji oraz wsparcia, które szybko rozwiązują rzeczywiste problemy. Dzięki temu badacze mogą skupić się na wydobywaniu wniosków z danych i zaoszczędzić godziny, a może nawet dni, podczas pozyskiwania i analizy danych. Choć szybkość reakcji jest niezbędna, prawdziwa wartość tkwi w rozwiązaniach, które można zastosować w praktyce. W końcu zespół potrzebuje praktycznych wskazówek, które można wdrożyć, a nie tylko szybkich odpowiedzi. „(FJD Trion dostarcza) rozwiązania, które są użyteczne, a nie takie, które [każą nam] zapłacić kolejne 10 000 dolarów, ani tego rodzaju odpowiedzi, które w rzeczywistości nie są rozwiązaniami... Gdyby wszystko wyglądało jak w FJD Trion, wszystko byłoby świetnie.”
Dennis Chung, inżynier projektu w FJD Trion, prezentuje zespołowi OSU nową funkcję leśną w modelu FJD Trion.
Poza wiązką: LiDAR u progu integracji informacji
W miarę dalszego rozwoju technologii LiDAR oczekuje się, że będzie ona dostarczać jeszcze bardziej kompleksowych informacji o ekosystemach leśnych. Prof. Strimbu przewiduje, że LiDAR przejdzie od roli samodzielnej technologii do roli kluczowego źródła danych, które integruje wielkie zbiory danych.
Profesor sugeruje, że praktycznym usprawnieniem zastosowania technologii LiDAR w badaniach leśnych byłoby połączenie danych lotniczych i naziemnych. „To, co obserwuję, to łączenie dwóch opisów lasu — jednego z dołu, a drugiego znad koron... Jeśli chodzi o badanie lasu i dużych obszarów, myślę, że kolejnym krokiem jest praca z naziemnym LiDAR-em i płynne wykonanie współrejestracji chmur punktów.”
Poza integracją danych prof. Strimbu widzi w technologii LiDAR fundament analizy wielkich zbiorów danych w leśnictwie. „Innym kierunkiem, w którym — moim zdaniem — może podążyć LiDAR, jest przejście w stronę dużych zbiorów danych, łączenie wielu źródeł danych oraz integracja LiDAR z innymi źródłami teledetekcyjnymi. Na przykład różne schematy kolorowania, w których można nadawać punktom kolory zgodnie z różnymi częstotliwościami, które nie są częścią dzisiejszej standardowej procedury.”
Dzięki kompleksowemu opisowi lasu dane LiDAR mogą stanowić podstawę do uwzględniania innych źródeł teledetekcyjnych, takich jak zdjęcia satelitarne. Taka fuzja danych pozwoliłaby badaczom stworzyć pełniejszy obraz stanu i składu lasu. Wyobraźmy sobie analizowanie nie tylko struktury koron drzew na podstawie danych LiDAR, lecz także nakładanie informacji o zróżnicowaniu kondycji roślin lub potencjalnych infestacjach uzyskanych ze zdjęć satelitarnych — wszystko w ramach jednego, potężnego zbioru danych.
Jak trafnie ujmuje to prof. Strimbu: „LiDAR uchwyci dzisiejszy dzień dla przyszłości.”
Dowiedz się więcej o skanerze LiDAR FJD Trion P2 tutaj.
Dowiedz się więcej o skanerze LiDAR 3D FJD Trion S2 tutaj.
Dowiedz się więcej o oprogramowaniu FJD Trion Model do przetwarzania chmur punktów tutaj.
