Протокол, представленный в этой статье, использует оптимизацию маршрута, сбалансированную приемочную выборку, а также съемку с уровня земли и беспилотных авиационных систем (БАС) для эффективного мониторинга растительности в экосистемах пастбищных угодий. Сравниваются результаты изображений, полученных с помощью наземных методов и методов БАС.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Наземная беспилотная аэрофотосъемка в сочетании с пространственно сбалансированным отбором проб и оптимизацией маршрута для мониторинга растительности пастбищных угодий
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Экосистемы пастбищных угодий охватывают 3,6 миллиарда гектаров во всем мире, из которых 239 миллионов гектаров расположены в Соединенных Штатах. Эти экосистемы имеют решающее значение для поддержания глобальных экосистемных услуг. Мониторинг растительности в этих экосистемах необходим для оценки состояния пастбищных угодий, определения пригодности среды обитания для диких животных и домашнего скота, для борьбы с инвазивными сорняками и для выяснения временных изменений окружающей среды. Несмотря на то, что экосистемы пастбищных угодий охватывают обширные территории, традиционные методы мониторинга часто отнимают много времени и неэффективны с точки зрения затрат, подвержены высокой предвзятости наблюдателя и часто не имеют адекватной пространственной информации. Мониторинг растительности на основе изображений быстрее, позволяет получать постоянные записи (т.е. изображения), может привести к уменьшению систематической ошибки наблюдателя и по своей сути включает адекватную пространственную информацию. Пространственно сбалансированные схемы отбора проб полезны для мониторинга природных ресурсов. Представлен протокол для реализации пространственно сбалансированной схемы выборки, известной как сбалансированная приемочная выборка (BAS), с изображениями, полученными с наземных камер и беспилотных авиационных систем (БАС). Алгоритм оптимизации маршрута используется в дополнение к решению «задачи коммивояжера» (TSP) для повышения эффективности использования времени и средств. В то время как изображения с беспилотных летательных аппаратов могут быть получены в 2–3 раза быстрее, чем изображения с рук, оба типа изображений похожи друг на друга с точки зрения точности и точности. Наконец, обсуждаются плюсы и минусы каждого метода, а также приводятся примеры потенциального применения этих методов в других экосистемах.
Введение
Экосистемы пастбищных угодий охватывают обширные территории, охватывающие 239 млн га в Соединенных Штатах и 3,6 млрд га во всеммире1. Пастбищные угодья обеспечивают широкий спектр экосистемных услуг, а управление пастбищными угодьями включает в себя многообразие землепользования. На западе США пастбища обеспечивают среду обитания диких животных, хранение воды, связывание углерода и корм для домашнего скота2. Пастбищные угодья подвержены различным нарушениям, включая инвазивные виды, лесные пожары, развитие инфраструктуры и добычу природных ресурсов (например, нефти, газа и угля)
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
1. Определение области исследования, построение точек отбора проб и траектории перемещения, а также подготовка поля
- Определение области исследования
- Используйте программное обеспечение ГИС, чтобы нарисовать графику (графики) полигона вокруг интересующей вас области. Это исследование проводилось на двух участках площадью 10 акров в пределах пастбищного участка в округе Ларами, штат Вайоминг, США (Рисунок 1).
- Убедитесь, что из полигона исключены те области, которые не должны находиться в пределах кадра образца (например, водоемы, строительные конструкции, дороги и т. д.). Это гарантирует, что в дальнейшем эт....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Получение изображений с помощью беспилотных летательных аппаратов заняло в два раза меньше времени по сравнению с наземными изображениями, в то время как время анализа было немного меньше при использовании наземных изображений (таблица 1). Наземные снимки имели более высокое разрешение, что, вероятно, является причиной того, что они были проанализированы за меньшее время. Различия во времени прохождения между площадками, вероятно, были связаны с тем, что начальная и конечная точки (стартовая площадка) ра.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Важность мониторинга природных ресурсов признана уже давно14. В связи с повышенным вниманием к глобальным экологическим проблемам все большее значение приобретает разработка надежных методов мониторинга, эффективных с точки зрения времени и средств. Несколько предыдущих исследований показали, что анализ изображений выгодно отличается от традиционных методов мониторинга растительности с точки зрения времени, стоимости и предоставления достоверных и обоснованных ста.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Программное обеспечение, использованное в этом исследовании, было доступно авторам либо с открытым исходным кодом, либо по институциональным разрешениям. Ни один из авторов не спонсируется каким-либо программным обеспечением, используемым в этом исследовании, и признает, что существуют другие программы, способные проводить аналогичные исследования.
Благодарности
Это исследование в основном финансировалось Центром мелиорации и восстановления штата Вайоминг и компанией Jonah Energy, LLC. Мы благодарим Warren Resources и Escelara Resources за финансирование установки Trimble Juno 5. Мы благодарим компанию Jonah Energy, LLC за постоянную поддержку в финансировании мониторинга растительности в Вайоминге. Мы благодарим Центр географических информационных наук штата Вайоминг за предоставление оборудования для беспилотных летательных аппаратов, использованного в этом исследовании.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Программное обеспечение | ArcGIS | ESRI | |
| DJI Phantom 4 Pro | DJI | UAS | |
| G700SE | Ricoh | Камера | |
| GeoJot+Core | Geospatial Experts | Программное обеспечение GPS | Используется для извлечения метаданных изображений |
| Juno 5 | Trimble | Портативное GPS-устройство | |
| Litchi Mission Hub | Litchi | Программное обеспечение Mission Hub | Мы выбрали Litchi за его осведомленность о местности и способность планировать надежные миссии по путевым точкам |
| Программа R | R Project | Программное обеспечение | |
| SamplePoint | N/A | Программное обеспечение для |
Ссылки
- Follett, R. F., Reed, D. A. Soil carbon sequestration in grazing lands: societal benefits and policy implications. Rangeland Ecology & Management. 63, 4-15 (2010).
- Ritten, J. P., Bastian, C. T., Rashford, B. S.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Теги
