Регистрация / Вход
Прислать материал

14.586.21.0020

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.586.21.0020
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сыктывкарский государственный университет имени Питирима Сорокина"
Название доклада
Разработка мало затратной высокоточной технологии планирования ведения лесного хозяйства основанной на облачной обработке мульти-угловой гиперспектральной съемки с беспилотных летательных аппаратов и долгосрочном прогнозировании лесного сектора
Докладчик
Лопатин Евгений Валерьевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель проекта - разработать новую малозатраную технологию получения высокоточной информации о лесных ресурсах и использования этой информации для повышения эффективности ведения лесного бизнеса. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести сравнительный анализ затрат, скорости и точности существующих методов и технологий инвентаризации лесных ресурсов.
2. Разработать методику высокоточной мало затратной инвентаризации лесов по материалам съемки с беспилотных летательных аппаратов.
3. Изучить возможности снижения затрат и увеличения точности инвентаризации лесных ресурсов за счет комбинации данных с беспилотных летательных аппаратов с временными сериями данных дистанционного зондирования среднего пространственного разрешения
4. Провести анализ бизнес-процессов планирования заготовки древесины и ведения лесного хозяйства типичного лесопромышленного предприятия
5. Определить возможности сокращения затрат на получение древесины типичным лесопромышленным предприятием за счет использования высокоточной информации о лесных ресурсах.
6. Разработать экономико-математическую модель лесопромышленного предприятия, позволяющую учитывать прогнозы глобального лесного сектора, региональную экономическую доступность лесных ресурсов, состояние и потенциал существующих лесных участков предприятия.
Актуальность и новизна исследования
По состоянию на 1 января 2015 г. на 82% территории лесного фонда Российской Федерации срок давности лесоустройства составляет больше 10 лет. Это означает, что только по одной пятой части лесов у Российской Федерации есть более или менее актуальная информация, позволяющая определить, как эти леса можно использовать, где и какое в них необходимо вести лесное хозяйство. На 82% площади своих лесов государство управляет вслепую, на основе старых воспоминаний и документах, о том какие это были леса в отдаленном прошлом. Причина отсутствия данных - высокая стоимость и длительность процесса получения информации о лесах. Отсутствие достоверной информации сдерживает развитие лесной промышленности и снижает эффективность работы существующих предприятий.
Исследования по применению беспилотных летательных аппаратов для автоматической оценки состояния лесов только начались в ряде стран. Учитывая географические особенности лесов необходима разработка технологии, позволяющей получать достоверные данные в условиях Российской Федерации и Финляндии.
Описание исследования

Развитие беспилотных летательных аппаратов и увеличение вычислительных мощностей позволяют создать полностью автоматизированные технологии инвентаризации лесов за счет мульти угловой гиперспектральной сьемки лесов и последующей обработки этих данных на высокопроизводительных компьютерах. Получение высокоточной информации позволяет не только сократить расходы на проведение лесоустроительных работ, но и значительно снизить затраты на государственную инвентаризацию лесов путем комбинации данных с беспилотных летательных аппаратов и космической сьемки. Точная информация о состоянии лесов позволяет снизить затраты на получение древесины и увеличить эффективность ведения лесного бизнеса за счет качественного планирования, учитывающего существующие и перспективные потребности в лесных продуктах.

Для создания технологии подеревной таксации с беспилотных летательных аппаратов был разработан прототип беспилотного летательного аппарата, позволяющий производить сьемку лесных участков с разных углов и разных спектральных диапазонов. Для апробации методики были заложены тестовые полигоны в Республике Коми и Финляндии. На тестовых полигонах была произведена наземная таксация насаждений и получены данные сьемок с беспилотных летательных аппаратов в разные сезоны года под разными углами и в разных спектральных диапазонах. Для обработки данных с беспилотных летательных аппаратов были разработаны алгоритмы, позволяющие получать подеревную таксацию насаждений в автоматическом режиме с автоматическим определением высоты, диаметра кроны, породы, диаметра на уровне груди каждого дерева.

Совмещение данных подеревной таксации на ограниченную территорию с данными космической сьемки среднего пространственного разрешения позволило произвести инвентаризацию лесных ресурсов на большой площади, более 1 млн. га. Была разработана технология проектирования маршрута сьемки участков беспилотными летательными аппаратами для эффективного проведения инвентаризации лесов на больших площадях.

Результаты исследования

В результате проведенных исследований были получены:

1.       Параметры проведения сьемки лесов с беспилотных летательных аппаратов (высота, количество углов сьемки, спектральные характеристики камер) для проведения подеревной таксации основных лесообразующих пород Российской Федерации и Финляндии.

2.       Методика обработки данных для высокоточной мало затратной инвентаризации лесов по материалам съемки с беспилотных летательных аппаратов.

3.       Методика мало затратной высокоточной инвентаризации лесных ресурсов на больших площадях за счет комбинации данных с беспилотных летательных аппаратов с временными сериями данных дистанционного зондирования среднего пространственного разрешения.

4.       Алгоритм планирования и анализа лесохозяйственной деятельности типичного лесопромышленного предприятия Российской Федерации и Финляндии для выявления возможностей сокращения затрат на получение древесины за счет использования высокоточной информации о лесных ресурсах.

5.       Экономико-математическую модель планирования лесохозяйственных работ лесопромышленного предприятия, позволяющую учитывать прогнозы глобального лесного сектора, региональную экономическую доступность лесных ресурсов, состояние и потенциал существующих лесных участков предприятия.

Практическая значимость исследования
Себестоимость получения данных подеревной таксации от 4 руб./га. Себестоимость инвентаризации лесов на больших площадях (более 1 млн. га) с ошибкой определения таксационных характеристик насаждений не превышающей 20% на основе совмещения данных с беспилотных летательных аппаратов и космической сьемки среднего разрешения составляет от 0,2 руб./га. Для сравнения, стоимость работ по таксации насаждений традиционными методами от 120 руб./га. Данные подеревной таксации позволяют сократить затраты на заготовку древесины за счет оптимизации движения техники по делянке, увеличения выхода более дорогих сортиментов при заготовке. Кроме того, полученная информация может быть использована для отвода и таксации лесосек, документирования состояния лесного фонда, определения объёма древесины на корню до заготовки, определения объёма земляных работ.
Постер

Lopatin.ppt