Detekce a monitoring invazních druhů s využitím bezpilotních leteckých prostředků
Rostlinné invaze představují komplexní problém, který vyžaduje řešení na úrovni krajiny. Pravidelný a přesný monitoring, k němuž dálkový průzkum Země (DPZ) poskytuje efektivní nástroj, je nezbytný pro jeho řešení. Cílem projektu Detekce a monitoring invazních druhů s využitím bezpilotních leteckých prostředků hrazeného z prostředků TA ČR (TA04020455, 07/2014 — 12/2017) je vytvořit metodiku pro včasnou detekci a monitoring vybraných druhů invazních rostlin metodami dálkového průzkumu Země (DPZ). V projektu bude testováno využití bezpilotního prostředku pro detekci modelových druhů: bolševník velkolepý (Heracleum mantegazzianum), křídlatka (k. japonská, Fallopia japonica; k. sachalinská, F. sachalinensis; a k. česká, F. bohemica), pajasan žláznatý (Ailanthus altissima) a trnovník akát (Robinia pseudoacacia). Všechny patří mezi sto nejhorších invazních druhů dle evropské databáze invazních druhů DAISIE a představují významná rizika pro naši společnost, jelikož ohrožují jak zdraví (způsobují popáleniny — bolševník, pajasan), tak i krajinu, ekosystémy a biodiverzitu (všechny zmíněné druhy).
V rámci projektu je Leteckým ústavem VUT Brno vyvíjen bezpilotní systém, který zajistí dostatečné prostorové rozlišení a zároveň poskytuje flexibilitu pro pořízení dat v různé výšce i fenologických fázích invazních rostlin. VUT ve spolupráci s firmou GISAT testuje různé používané postupy pro předzpracování snímků a vybere nejvhodnější metodu pro pořizování dat a jejich geometrickou a radiometrickou korekci. Parametry vzdušné i pozemní části bezpilotního systému jsou optimalizovány pro plnění misí definovaných v průběhu projektu. Ke srovnání jsou použity standardně dostupné satelitní a letecké snímky. Tak je pokryto široké spektrum rozlišení dat, a to jak prostorové (od méně podrobných satelitních dat, tj. Rapid Eye s 5 m rozlišením, až po velmi podrobná bezpilotní data s rozlišením 0,2 m), tak i spektrální (barevné letecké snímky, multispektrální satelitní data se 4—10 kanály a bezpilotní snímky s RGB kanály a modifikovaným NIR kanálem) a časové (bezpilotní letoun nám umožňuje pořídit data zachycující rostliny v různých fenofázích, což umožní určit ideální dobu snímání pro přesnou a účinnou detekci druhu). Cílem je nalezení automatických či poloautomatických postupů detekce zájmových druhů za použití jak pixelově, tak i objektově orientované klasifikace obrazu a kombinace obou (hybridní přístup).
Bolševník v terénu Bolševník z letadla Výsledná klasifikace
Součástí výstupů projektu bude certifikovaná metodika mapování invazních druhů za použití dat DPZ a bezpilotní systém optimalizovaný pro operativní získávání dat o invazních druzích. Ověření metodiky bude probíhat v zájmových územích a vzniklé specializované mapy výskytu sledovaných invazních druhů budou dále využity státní správou pro podporu odborného rozhodování v oblasti ochrany přírody a krajiny. Cílem je, aby nově popsaná strategie detekce sledovaných druhů byla dále aplikovatelná v ochraně přírody a sloužila jak pro monitoring stávajících invazí, tak i ke včasnému zachycení hrozby v počátcích invaze, kdy jsou opatření proti šíření mnohonásobně efektivnější a levnější. Využití bezpilotních prostředků spolu s konvenčními daty poskytuje potenciál pro zpřesnění výsledků a nalezení nejvhodnější strategie mapování i u hůře detekovatelných druhů pro komerční účely (nejpřesnější a ekonomicky nejefektivnější). Další výhodou bezpilotních prostředků pro koncové uživatele je, kromě již zmíněné flexibility v praxi, cílené využití na zájmové lokality (např. zvláště chráněné lokality a lokality soustavy NATURA 2000 nebo stanoviště vytipované na základě znalostí o chování druhu jako místa s velkým invazním potenciálem). Metodika bude využitelná pro monitoring stávajících invazí a k včasnému zachycení hrozby v počátcích invaze, kdy jsou opatření proti šíření mnohonásobně efektivnější a levnější než v pozdějších invazních stádiích. Monitoring musí být dostatečně efektivní, a to jak z ekonomického hlediska, tak i s ohledem na přesnost detekce. Výsledná kombinace bezpilotního systému a metod zpracování dat bude základem nové služby, která zájemcům rychle a efektivně přinese výsledky monitoringu.
Spolupracující organizace:
GISAT s.r.o.
Vysoké učení technické v Brně – Fakulta strojního inženýrství