Imágenes de sistemas aéreos no tripulados a nivel del suelo junto con muestreo espacialmente equilibrado y optimización de rutas para monitorear la vegetación de pastizales

Michael F. Curran; Paddington Hodza; Samuel  E. Cox; Shawn  G. Lanning; Blair  L. Robertson; Timothy  J. Robinson; Peter  D. Stahl

doi:10.3791/61052

Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.

Artículo de método

Imágenes de sistemas aéreos no tripulados a nivel del suelo junto con muestreo espacialmente equilibrado y optimización de rutas para monitorear la vegetación de pastizales

1.6K vistas

⸱

DOI:

10.3791/61052

⸱

14 de junio de 2020

Michael F. Curran¹^,²^,³ , Paddington Hodza⁴ , Samuel E. Cox⁵ , Shawn G. Lanning⁴ , Blair L. Robertson⁶ , Timothy J. Robinson⁷ , Peter D. Stahl¹^,²^,³

¹Wyoming Reclamation and Restoration Center, University of Wyoming, ²Department of Ecosystem Science and Management, University of Wyoming, ³Program in Ecology, University of Wyoming, ⁴Wyoming Geographic Information Science Center, University of Wyoming, ⁵Wyoming State Office, Bureau of Land Management, ⁶School of Mathematics and Statistics, University of Canterbury, ⁷Department of Statistics, University of Wyoming

En este artículo

Resumen

El protocolo presentado en este documento utiliza la optimización de rutas, el muestreo de aceptación equilibrada y las imágenes del sistema de aeronaves no tripuladas (UAS) y a nivel del suelo para monitorear de manera eficiente la vegetación en los ecosistemas de pastizales. Se comparan los resultados de las imágenes obtenidas a nivel del suelo y con los métodos UAS.

Resumen

Los ecosistemas de pastizales cubren 3.6 mil millones de hectáreas en todo el mundo, con 239 millones de hectáreas ubicadas en los Estados Unidos. Estos ecosistemas son fundamentales para mantener los servicios ecosistémicos mundiales. El monitoreo de la vegetación en estos ecosistemas es necesario para evaluar la salud de los pastizales, para medir la idoneidad del hábitat para la vida silvestre y el ganado doméstico, para combatir las malezas invasoras y para dilucidar los cambios ambientales temporales. Aunque los ecosistemas de pastizales cubren vastas áreas, las técnicas tradicionales de monitoreo suelen llevar mucho tiempo y ser ineficientes en función de los costos, están sujetas a un alto sesgo del observador y a menudo carecen de información espacial adecuada. El monitoreo de la vegetación basado en imágenes es más rápido, produce registros permanentes (es decir, imágenes), puede resultar en un menor sesgo del observador e inherentemente incluye información espacial adecuada. Los diseños de muestreo espacialmente equilibrados son beneficiosos para el monitoreo de los recursos naturales. Se presenta un protocolo para implementar un diseño de muestreo espacialmente equilibrado conocido como muestreo de aceptación equilibrada (BAS), con imágenes adquiridas de cámaras a nivel del suelo y sistemas aéreos no tripulados (UAS). Además de utilizar un algoritmo de optimización de rutas, se utiliza para resolver el "problema del vendedor viajero" (TSP) para aumentar la eficiencia en tiempo y costes. Si bien las imágenes de UAS se pueden adquirir de 2 a 3 veces más rápido que las imágenes de mano, ambos tipos de imágenes son similares entre sí en términos de exactitud y precisión. Por último, se discuten los pros y los contras de cada método y se proporcionan ejemplos de posibles aplicaciones de estos métodos en otros ecosistemas.

Introducción

Los ecosistemas de pastizales abarcan vastas áreas, cubriendo 239 millones de hectáreas en los Estados Unidos y 3.6 mil millones de hectáreas en todo el mundo^. Los pastizales proporcionan una amplia gama de servicios ecosistémicos y la gestión de los pastizales implica múltiples usos de la tierra. En el oeste de los EE. UU., los pastizales proporcionan hábitat para la vida silvestre, almacenamiento de agua, secuestro de carbono y forraje para el ganado doméstico². Los pastizales están sujetos a diversas perturbaciones, como especies invasoras, incendios forestales, desarrollo de infraest....