Молодежная инженерная команда «Политеховцы» из университета «Синергия» разработала программное обеспечение для дистанционного и автоматического замера товарного объема древесины использованием беспилотных авиационных систем. Программа может обрабатывать большие площади земли за короткое время.
Студенты создали ПО на обучении в рамках федерального проекта «Кадры для БАС», его оператор – «Университет 2035».
Авторы проекта утверждают, что традиционные методы таксации леса, основанные на ручных замерах, требуют значительных временных и трудовых затрат. Также часто они не позволяют оперативно получать данные по большим и труднодоступным территориям.
Новая технология может стать эффективной заменой устаревшим подходам. ПО под названием «ЛесТаксатор 1.0» представляет собой десктопное приложение. С помощью алгоритмов компьютерного зрения и глубокого обучения оно автоматически анализирует аэрофотоснимки, полученные с дронов.
ПО умеет сегментировать кроны деревьев с помощью нейросетевой модели Mask R-CNN. Оно точно выделяет контуры каждого отдельного дерева на ортофотоплане. Также программа выполняет таксационных параметров: вычисляет площадь кроны, на основе запатентованной математической модели определяет площадь сечения ствола и итоговый товарный (цилиндрический) объем древесины. Объем рассчитывается по регрессионной зависимости, которая построена на основе наземных замеров с использованием комплекса Field Map (система для картографии).
При этом каждому дереву присваиваются реальные географические координаты. Результаты доступны в форматах CSV и Excel для дальнейшего анализа.
Аэрофотосъемку разработчики проводили с помощью БАС CamIrGreen3 и камеры Mapir Survey 3W. Испытания на тестовом участке леса «Погорельский бор» в Красноярском крае показали среднюю точность определения объема древесины 90,12%. Для определения результатов тестов команда использовала данные, которые предоставила компания «ТЕРРАСКАН».
Разработка может ускорить процесс таксации лесных участков, снизить затраты на проведение полевых работ. Также она повысит точность и объективность данных для планирования лесопользования, уверены авторы проекта.
В среднем за 20 минут другие измерители с помощью БАС могут обработать от 5 до 10 га (в зависимости от модели дрона), в то время как разработка студентов может охватывать большую площадь за меньшее время: на обработку участка леса в 500 га уходит около двух часов. За два часа система «Политеховцев» обрабатывает участок земли, на который у конкурентов уйдет более 16 часов.
Если сравнивать технологию с конкретными аналогами, то система студентов позволяет рассчитать объем каждого дерева на конкретном участке леса. В то же время конкуренты рассчитывают таксационные характеристики выдела: берут эталонные площади и делают укрупненные измерения. В этом случае точность замеров может быть ниже.