Благодаря стремительному развитию технологии беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), дроны все шире используются в охране окружающей среды, научных исследованиях и мониторинге дикой природы . По сравнению с традиционными методами, основанными на ручном патрулировании, наземных обследованиях или даже аэрофотосъемке с пилотируемых вертолетов, дроны предлагают более низкие затраты, более высокую эффективность и минимальное воздействие при выполнении крупномасштабных задач мониторинга. Следовательно, они приобретают огромную популярность среди природоохранных организаций, исследовательских институтов и государственных учреждений.

Будь то подсчет крупных млекопитающих в лесах, наблюдение за перелетными птицами на водно-болотных угодьях или использование тепловизионной техники ночью для выявления браконьерства, дроны продемонстрировали беспрецедентные преимущества перед традиционными методами мониторинга.

В этой статье подробно рассматриваются области применения, преимущества, ключевые особенности дронов для мониторинга дикой природы, а также рекомендации по выбору подходящего устройства для ваших нужд.

Почему все больше организаций предпочитают использовать дроны для наблюдения за дикой природой? мониторинг?

Всё больше исследовательских центров, заповедников и природоохранных организаций используют дроны в качестве альтернативы традиционным методам наблюдения. Основная причина их внедрения заключается в том, что дроны устраняют проблемы, связанные с традиционными полевыми наблюдениями, такие как неэффективность, риски, высокие затраты и риск беспокойства животных.

К основным преимуществам, которые предоставляют дроны, относятся:

1. Более эффективный мониторинг

Традиционный ручной мониторинг ограничен физической выносливостью и факторами окружающей среды, поэтому позволяет преодолевать лишь несколько километров в день. Однако дрон может за один полет охватить десятки и даже сотни квадратных километров, сокращая таким образом время работы с десятков минут. Поэтому дроны лучше всего подходят для быстрой оценки численности групп животных, а также для патрулирования.

2. Низкое воздействие на животных

Дроны летают на безопасной высоте от 60 до 100 и более метров. Они оснащены мощными камерами с оптическим зумом, что позволяет им незаметно записывать естественную активность животных. Это не только минимизирует помехи, связанные с запахом и шумом человека, но и предотвращает возникновение стрессовых реакций у животных.

3. Снижение затрат на проведение опросов.

Затраты на аренду дорогостоящих пилотируемых вертолетов с жестким графиком значительно превышают затраты на покупку и обслуживание дронов. Кроме того, в отличие от стационарных инфракрасных фотоловушек, требующих частого ручного извлечения SD-карт, дроны просты в использовании и, следовательно, минимизируют долгосрочные затраты.

4. Повышение безопасности персонала

Передвигаться по скалам, густым джунглям, болотам, ледникам и многим другим опасным зонам с помощью дронов гораздо проще. При наблюдении за опасными и агрессивными животными, такими как бурые медведи или дикие слоны, исследователи могут делать это дистанционно, на расстоянии нескольких километров, не рискуя собственной жизнью в дикой природе.

5. Сочетание тепловизионной съемки и искусственного интеллекта для ночного и интеллектуального мониторинга.

Дроны, оснащенные тепловизионной технологией, способны проникать сквозь темноту и густой растительный покров, определяя местоположение ночных животных или даже браконьеров по тепловым характеристикам их тел. В сочетании с алгоритмами искусственного интеллекта дроны смогут самостоятельно распознавать и подсчитывать численность популяции.

Какими ключевыми характеристиками должен обладать дрон для мониторинга дикой природы?

Мониторинг дикой природы — задача не для обычных потребительских дронов; сложные погодные условия и рельеф местности требуют высокопрофессиональной работы. При выборе оборудования следует обратить внимание на следующие основные характеристики:

Длительная продолжительность полета и увеличенная дальность полета:

Увеличение времени полета сводит к минимуму проблему прерываний из-за постоянной замены батарей и увеличивает площадь обследуемой местности, что повышает эффективность обследований. Для достаточно сложных полевых условий рекомендуется использовать многороторный БПЛА с временем полета не менее 40 минут (для многороторных аппаратов) и 2 часов (для БПЛА с неподвижным крылом/вертикальным взлетом и посадкой).

Камера с зумом высокой четкости и высоким разрешением:

Чёткие изображения — основа сбора научных данных. Ищите камеры с поддержкой видеозаписи в формате 4K и разрешением более 20 мегапикселей. Что ещё важнее, камера должна иметь мощный оптический зум (30x или выше). Это позволит исследователям получать чёткие изображения кожи животных, травм или ушных бирок с безопасной высоты более 100 метров, не беспокоя животных.

Тепловизионная съемка и объединение данных с нескольких датчиков:

Тепловизионный датчик — незаменимое оборудование, способное проникать сквозь темноту, туман и густые заросли и обнаруживать животных в зависимости от их температуры. Современные профессиональные коммерческие системы оснащены многосенсорными системами (видимый свет и тепловизионная съемка), что позволяет проводить сравнение данных в режиме реального времени и чрезвычайно полезно для ночных патрулей по борьбе с браконьерством.

Планирование полетов и автономный крейсерский полет:

Профессиональный дрон должен обладать возможностями планирования полетов по точкам и картографирования по сетке. Как только траектории полета и проценты перекрытия запрограммированы, дрон выполняет полностью автономные полеты и обеспечивает превосходную согласованность сезонных маршрутов съемки, что позволяет проводить долгосрочные экологические сравнения.

Ветроустойчивость и надежная защита на пересеченной местности:

Значительное количество заповедников расположено в горах, на плато или в прибрежных районах с переменчивым климатом. Оборудование должно обладать как минимум 6-м классом ветроустойчивости для обеспечения стабильного положения в полете и отсутствия вибраций при съемке. Кроме того, корпус устройства должен быть защищен от дождя, влаги, сильного холода или песчаных бурь на уровне IP55 или выше.

Высокоточное позиционирование с использованием RTK и выравнивание в сантиметрах:

Включение модуля RTK повышает точность позиционирования дрона до сантиметра. RTK необходим для научных исследований, поскольку он добавляет геотеги ко всем фотографиям, сделанным с воздуха. Таким образом, становится легко использовать изображения в ГИС-программном обеспечении для картирования пространственного распределения видов и моделирования деградации среды обитания.

Сравнение традиционного мониторинга и мониторинга с помощью дронов.

Измерение мониторинга	Традиционное ручное патрулирование	Инфракрасные фотоловушки	Мониторинг с помощью дронов (БПЛА)
Зона покрытия	Мелкомасштабный (микроуровневый) контроль Ограничены выносливостью и рельефом местности; преодолевают всего несколько километров в день.	Точечный / Фиксированный Поле зрения ограничено десятками метров перед объективом; для больших площадей требуется плотное размещение.	Чрезвычайно широкий охват (макроуровень патрулирования) Один полет может быстро охватить от десятков до сотен квадратных километров.
Своевременность данных	Задержка (ручная запись) Опирается на бумажные записи или ручной ввод данных; последующая обработка результатов опроса занимает много времени.	Задержка (периодическое извлечение информации) Это требует от персонала периодически выезжать на место для извлечения SD-карт, что приводит к задержкам на несколько месяцев.	Передача данных в режиме реального времени (мгновенная передача). Мгновенно передает видео высокой четкости и географические координаты через каналы связи 4G/5G/передачи данных.
Нарушение дикой природы	Высокий уровень (явное нарушение) Запах человека, шаги и тепло его тела легко вызывают у животных стресс и агрессивное поведение.	Крайне низкий уровень (скрытое наблюдение) Неподвижно располагается на деревьях, не имеет запаха и не издает шума; практически не нарушает поведение животных.	Низкий или крайне низкий уровень (пространственная изоляция) Бесшумно летает на высоте 60–100 м; объективы с большим увеличением позволяют осуществлять неинвазивное дистанционное наблюдение.
Адаптивность к местности	Плохое состояние (строгие ограничения) Скалы, густые леса, болота и ледники непроходимы для людей.	Умеренно доступный (для людей) Может быть развернут только в районах, доступных для пешего передвижения геодезистов.	Отлично (пространственная мобильность в 3D) Полностью игнорирует препятствия на местности; легко преодолевает крутые обрывы, болота и бездорожье.

Распространенные области применения в слежении за дикими животными

Благодаря развитию технологий беспилотных летательных аппаратов, их применение вышло за рамки простой фотосъемки и перешло к полномасштабной автоматизации, включающей механизмы мониторинга, оповещения и защиты. Они расширяют поле зрения исследователей и превращают усилия по сохранению дикой природы из реагирования в действие.

1. Перепись населения и его пространственное распределение

Подсчет животных, обитающих группами на лугах, болотах или островах, вручную приводит к значительным ошибкам. Дроны выполняют аэрофотосъемку, используя полеты по сетке по заранее определенным маршрутам. В сочетании с программным обеспечением на основе искусственного интеллекта они могут успешно подсчитать десятки тысяч перелетных птиц или даже крупных млекопитающих и составить карту их пространственного распределения всего за несколько часов.

2. Круглосуточное патрулирование по борьбе с браконьерством

Большинство случаев браконьерства происходит ночью или по периметру заповедника. Беспилотник с тепловизионным оборудованием и функцией обнаружения препятствий осуществляет автоматическое ночное патрулирование. При обнаружении любой подозрительной активности, например, людей или транспортных средств, въезжающих на территорию, система автоматически помечает местоположение.

3. Оценка среды обитания и мониторинг гнезд.

В случае с находящимися под угрозой исчезновения птицами, такими как хищные птицы, которые строят гнезда на скалах или в кронах высоких деревьев, дрон способен получать изображения высокого разрешения для наблюдения за процессом строительства гнезда, откладки яиц и вылупления птенцов.

4. Спасательные и чрезвычайные мероприятия после стихийного бедствия

В случае таких стихийных бедствий, как лесные пожары и наводнения, беспилотные летательные аппараты экстренного реагирования могут немедленно переместиться в задымленные районы, чтобы оценить масштабы причиненного ущерба, найти заблокированных или раненых животных и предоставить спасателям оперативные данные и навигационные маршруты.

Задачи дрона для мониторинга дикой природы и решения

Несмотря на огромные инновации, внесенные беспилотниками в мониторинг дикой природы, при работе в полевых условиях могут возникнуть многочисленные трудности.

Предотвращение беспокойства дикой природы

Звук, издаваемый двигателями, и механический вид дронов могут встревожить животных, вызывая у них стресс или даже нападения на дронов.

Полеты на безопасной высоте: строго соблюдайте высоту от 60 до 120 метров над землей (с учетом чувствительности различных видов птиц). Для птиц, чувствительных к звуку, рекомендуется летать на высоте более 100 метров и использовать мощные зум-объективы.

Полет под наклоном: Не приближайтесь к животным вертикально, так как это напоминает хищническую атаку с воздуха. Лучше летайте под наклоном, сохраняя постоянную высоту и скорость.

Использование малошумного оборудования и оптимальное время полета: установка малошумных пропеллеров на дроны имеет очень важное значение, как и полет в оптимальное время, особенно в пиковые периоды кормления.

Электроснабжение в отдаленных районах, не подключенных к централизованным сетям электроснабжения, и в экстремальных условиях.

Месторождения, как правило, расположены далеко от электросетей, что создает проблемы с постоянным техническим обслуживанием и эксплуатацией.

Создайте иерархическую систему электропитания: обеспечьте команды мощными портативными электростанциями (рекомендуется 2000 Вт·ч или больше), а также складными солнечными панелями для постоянной зарядки.

Резервные генераторы и инверторы: Для обеспечения работы в течение нескольких дней и при высокой интенсивности используйте инверторы, работающие от автомобильных аккумуляторов, или портативные генераторы, работающие на топливе.

Терморегулирование батарей: высота и низкие температуры снижают эффективность литиевых батарей. Используйте интеллектуальные полетные батареи с функцией самонагрева и обеспечьте их изоляцию перед взлетом.

Соблюдение законодательства и разрешения на использование воздушного пространства

В отношении природных заповедников и границ действуют строгие ограничения на использование воздушного пространства; любые полеты в этих регионах без разрешения могут повлечь за собой серьезные штрафы или юридическую ответственность.

Заранее получите необходимые разрешения: Перед началом поездки получите разрешения на полеты и въезд в природные заповедники в департаментах природных ресурсов, лесного хозяйства и пастбищ, а также в органах, контролирующих воздушное пространство.

Применение полетов за пределами прямой видимости (BVLOS): В крупномасштабных экологических исследованиях часто используются полеты BVLOS, что требует получения разрешений на использование воздушного пространства и соответствующих согласований.

Безопасность и конфиденциальность данных: Местоположение находящихся под угрозой исчезновения животных всегда должно оставаться зашифрованным, чтобы предотвратить утечку данных к браконьерам.

Как выбрать подходящий дрон для мониторинга дикой природы?

Выбор подходящей системы дронов требует точного соответствия сценария эксплуатации и технических характеристик дрона. Большее количество характеристик и более высокая стоимость дронов не обязательно означают лучшую производительность для ваших задач – переоценка приводит к пустой трате бюджета и веса в полевых условиях.

Шаг 1: Укажите сценарии и среду мониторинга.

Наблюдение за небольшими территориями/фиксированными точками и мониторинг густых лесов: выберите многороторный дрон. Этот тип обеспечивает гибкие возможности зависания и вертикального взлета и посадки с высокой маневренностью для мониторинга на коротких дистанциях, наблюдения за гнездами внутри крон деревьев и взлета с полян в густых лесах.

Для мониторинга обширных территорий, подсчета больших популяций или проверки границ выберите беспилотный летательный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой (VTOL). Беспилотники VTOL сочетают в себе возможности самолетов с неподвижным крылом по большой дальности полета и высокой скорости с возможностью взлета без взлетно-посадочных полос, характерной для многороторных дронов.

Для высокогорных районов, холодных регионов или дождливого и влажного климата: укажите ветроустойчивость (уровень 6+), диапазон рабочих температур (от -20°C до 50°C) и степень защиты IP55+.

Шаг 2: Оценка потребностей в датчиках и полезной нагрузке.

Полёт — это лишь средство передвижения; главная цель — чёткое наблюдение и точная съёмка.

Наблюдение в дневное время в формате HD и подсчет численности популяции: требуется камера 4K с гибридным/оптическим зумом не менее 30x для четкого отображения объектов с безопасной высоты более 100 метров.

Ночная борьба с браконьерством и отслеживание ночных видов: устройство должно быть оснащено тепловизионным датчиком (FLIR) . Для обеспечения видимости в темноте и густой древесной растительности рекомендуется тепловая чувствительность NETD ≤ 30 мК и разрешение 640 x 512 пикселей.

3D-моделирование местообитаний и анализ растительности: Рассмотрите возможность использования лидара или мультиспектральной камеры для исследования рельефа местности и анализа деградации с помощью проникновения сквозь кроны деревьев.

Совет по выбору: отдавайте предпочтение подвесам с двумя/тремя датчиками (видимый свет + тепловизор + лазерный дальномер), чтобы выполнять задачи в любых погодных условиях, используя всего одну полезную нагрузку.

Шаг 3: Оценка точности данных и совместимости программного обеспечения.

Научный пространственный анализ: Если аэрофотоснимки будут использоваться в ГИС для экологического моделирования, то дрон должен обладать возможностью RTK-управления для привязки координат в сантиметрах к каждому снимку.

Анализ больших объемов данных: поддерживает ли система граничные вычисления с использованием ИИ и программное обеспечение для автоматического планирования полетов? Алгоритмы ИИ автоматически обрабатывают идентификацию видов и предварительный подсчет, освобождая исследователей от ручного просмотра изображений.

Шаг 4: Оценка общих затрат на протяжении всего жизненного цикла и технической поддержки на местах.

Портативность и транспортировка: Оцените габариты и вес в сложенном виде, чтобы убедиться, что оборудование можно доставить в рюкзаке в труднодоступные районы одним человеком.

Полевые принадлежности и бюджет на электроэнергию: Предусмотрите бюджет на портативные электростанции, системы солнечных батарей, от 4 до 6 интеллектуальных аккумуляторов и жесткие кейсы для транспортировки оборудования.

Техническое обслуживание и послепродажная поддержка: Повреждения оборудования в суровых условиях окружающей среды неизбежны. Крайне важно выбрать надежную марку оборудования, которая предлагает услуги по техническому обслуживанию и поставку запасных частей на месте.

Заключение

Дроны совершают революцию в способах мониторинга дикой природы, предоставляя исследователям и природоохранным организациям безопасный, удобный и экономичный инструмент сбора данных. Благодаря достижениям в области искусственного интеллекта, тепловизионной съемки и технологий автономного полета, дроны станут еще более важными в защите дикой природы и проведении ее экологического мониторинга в будущем.

Если вы ищете надежные решения для мониторинга дикой природы с помощью дронов, VastArrive предлагает широкий выбор профессиональных дронов, подходящих для обследования дикой природы, патрулирования лесов, мониторинга водно-болотных угодий и охраны окружающей среды. Свяжитесь с VastArrive сегодня , чтобы узнать больше о нашей продукции и получить индивидуальное решение, разработанное с учетом ваших потребностей.