Pomysł wykorzystania dronów do zbierania nasion wynika z konieczności oceny ich ilości i jakości przed masowym zbiorem. Tradycyjne metody są czasochłonne i kosztowne, podczas gdy dronem można nie tylko wykonać zdjęcia z góry, ale również zebrać próbki. W projekcie UAV-SEE, Bawarski Urząd ds. Lasów i Leśnictwa (LWF) oraz Urząd ds. Genetyki Leśnej (AWG) współpracują by ocenić praktyczne możliwości wdrożenia takiego rozwiązania.

Dzięki zastosowaniu technologii uczenia maszynowego, wykonane przy pomocy dronów ortofotomapy można automatycznie analizować w celu odróżnienia bardziej od mniej produktywnych drzew. Dostarcza to cennych informacji dla zarządzania i optymalizacji zbioru nasion. Zastosowanie tego w praktyce wymaga kamer o bardzo wysokiej rozdzielczości, by przeloty nie musiały być wykonywane zbyt nisko, a jednocześnie dostarczały wystarczająco dokładnych informacji.

Ważnym czynnikiem pozostaje też oczywiście pogoda, która musi być korzystna, by dało się wykonać precyzyjne zdjęcia. Loty, jak informują niemieccy inżynierowie pracujący nad technologią, powinny być wykonywane według wzorca podwójnej siatki, a w trudniejszych warunkach dron powinien się na chwilę zatrzymywać by wykonać zdjęcie. To oczywiście wydłuża całkowity czas lotu, więc podczas jednego można sfotografować mniejszą część powierzchni leśnej.

Kolejnym istotnym elementem jest ilość danych wprowadzonych wcześniej do systemu na potrzeby uczenia się charakterystyki rozmaitych gatunków drzew przez system do rozpoznawania produktywności drzew. Zanim będzie można skutecznie prowadzić automatyczne obserwacje, konieczne są długie i złożone prace związane z etykietowaniem.

Najciekawszym elementem rozwiązania badanego przez LWF i AWG jest pobieranie próbek nasion z wysoko położonych gałęzi drzew. Dokonuje się tego przy pomocy chwytaka i niewielkiej piły tarczowej zamocowanej na dronie. Sterowanie odbywa się za pomocą pilota z wyświetlaczem, za pomocą którego operator widzi dokładnie co dzieje się wysoko w górze.

Do obsługi ramienia chwytaka używany jest dron DJI Matrice 210 RTK wraz ze stacją naziemną. W zestawie jest 14 akumulatorów. Dron wymaga dwóch akumulatorów do działania, dzięki czemu można wykonać siedem lotów trwających około 15–20 minut każdy. Układ ramienia z piłą i kamerą posiada własny akumulator.

Doświadczony zespół mógłby pobrać próbki 40–80 drzew dziennie.

Ta metoda umożliwia delikatne, bezpieczne i wydajne pobieranie próbek bez konieczności czasochłonnej i niebezpiecznej wspinaczki. Zastosowanie technologii umożliwiło już uzyskanie cennych danych naukowych do analizy chorób drzew i informacji genetycznych.

Szybkość pobierania próbek za pomocą chwytaka w dużym stopniu zależy od złożoności drzewostanu. Czynnikami decydującymi są widoczność wierzchołków drzew, wszelkie zbocza i rodzaj samego drzewa, z którego pobierane są próbki, a także, oczywiście, doświadczenie pilota drona. Ważne jest, aby gałęzie można było łatwo chwycić ramieniem chwytaka. Sękate i silnie rozgałęzione gałęzie są trudne do uchwycenia i mogą znacznie wydłużyć czas pobierania próbek. Do operacji wymagane są co najmniej dwie osoby: pilot i obserwator.

Źródło: AWG
Fot.: AWG, Andreas Müller