Kiến thức

SỬ DỤNG VIỄN THÁM ĐỂ LẬP BẢN ĐỒ VÀ ĐẾM ĐỘNG VẬT HOANG DÃ

25/08/2021 GeoLink Thu Giang 0 Nhận xét

(English below)
Dữ liệu GIS và Viễn thám đã được sử dụng để quan sát động vật hoang dã, đặc biệt là lập bản đồ địa chất về số lượng động vật ở các vị trí xa xôi, làm gia tăng mối lo ngại về quần thể các loài động vật và chim có nguy cơ tuyệt chủng. Việc sử dụng Máy bay Không người lái (UAV) chi phí thấp và dịch vụ lập bản đồ LiDAR trên không có độ chính xác cao và các mô hình địa hình kỹ thuật số đã mang lại một bước tiến trong kỹ thuật lập bản đồ địa chất.

Hình ảnh vệ tinh nhiệt và hồng ngoại đã giúp cải thiện việc đếm bằng cách liên hệ các dấu hiệu nhiệt và khả năng hiển thị của động vật với độ phản xạ nhất định. Các quan sát mặt đất và dữ liệu GPS đã được sử dụng cùng với phương pháp tam giác kỹ thuật số trên không để giúp xác nhận các quan sát và xác định vị trí địa lý của các loài động vật được phát hiện như hươu đuôi trắng trong một nghiên cứu. Sau đó, phân loại có giám sát có thể được áp dụng để tạo ra các chữ ký sau đó có thể áp dụng cho các khu vực rộng hơn, nơi có thể có ít kiểm soát hơn (tức là thiếu các quan sát cơ bản).


Hình 1 HÌNH ẢNH © J.HODGSON Hình ảnh hiển thị Chế độ xem từ trên không của một đàn chim biển so với góc nhìn của bộ đếm mặt đất

Mặc dù có những lợi ích về quy mô tốt của việc đếm UAV, nhưng vẫn có những vấn đề. Phê bình chính của việc phát hiện và đếm động vật là các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào các khu vực tương đối nhỏ, chẳng hạn như các công viên nhỏ hoặc các khu vực bao quanh, trong khi nhu cầu lớn hơn là phải đếm trên các khu vực rất rộng. Trên thực tế, đây là một lý do tại sao rất khó xác định một số loài nguy cấp hoặc bị đe dọa đang hoạt động tốt như thế nào, chẳng hạn như gấu Bắc Cực. Ngày càng có nhu cầu mở rộng các nghiên cứu, cho phép theo dõi lâu dài và phát hiện thay đổi, đồng thời phát triển tốt hơn các phương pháp và phân loại tự động hoặc bán tự động để các chữ ký có thể được đếm chính xác. Trên thực tế, đây vẫn là một lĩnh vực cần được nghiên cứu và làm việc thêm.

Sử dụng dữ liệu vệ tinh để lập bản đồ các loài
Dữ liệu dựa trên vệ tinh đã được sử dụng rộng rãi để đếm thực vật phù du phát triển trong các hồ và hệ thống nước nhưng chỉ giới hạn cho các loài nhỏ hơn. Sử dụng nền tảng Máy đo quang phổ hình ảnh độ phân giải trung bình (MERIS), hấp thụ phycocyanin ở khoảng 620 nm, hệ thống có thể phát hiện độ nhạy và mức độ phát triển mạnh mẽ của thực vật phù du. Điều này làm cho các vệ tinh như Envisat, một hệ thống cũ hơn nhưng vẫn được sử dụng, hữu ích cho các cuộc khảo sát khu vực rộng lớn. Trên thực tế, dữ liệu dựa trên vệ tinh cho đến nay đã tiến hành khảo sát khu vực rộng lớn như vậy tốt hơn so với các UAV, vì hầu hết các UAV do các nhà sinh vật học vận hành có thể có phạm vi và thời gian bay hạn chế.

 Hình 2 HÌNH ẢNH © J.HODGSON Các bức ảnh lấy từ máy bay không người lái và khung cảnh của bộ đếm mặt đất

Các nhà sinh thái học đang ngày càng sử dụng máy bay không người lái để thu thập dữ liệu. Các nhà khoa học đã sử dụng máy bay điều khiển từ xa để ước tính sức khỏe của các loài rêu mỏng manh ở vùng cực, để đo lường và dự đoán khối lượng của hải cẩu báo. Máy bay không người lái cũng được dán nhãn là thiết bị thay đổi cuộc chơi để giám sát quần thể động vật hoang dã. Số lượng loài chim trong hình ảnh có nguồn gốc từ máy bay không người lái tốt hơn so với hình ảnh do các nhà quan sát động vật hoang dã trên mặt đất tạo ra. Phương pháp tiếp cận máy bay không người lái chính xác hơn và chính xác hơn vì nó tạo ra số lượng luôn gần với số lượng cá thể thực sự.


Sử dụng Chế độ xem từ trên không và Drone để đếm chim
Các nhà nghiên cứu nhận thấy các ước tính được thực hiện từ các hình ảnh được chụp bởi máy bay không người lái luôn tương tự hoặc lớn hơn so với các phép tính trên mặt đất. Có ít sự thay đổi về số lượng các loài chim được những người đánh lưới xác định qua các bức ảnh.


Hình 3 Hình ảnh được chụp bởi một máy bay không người lái của một đàn chim nhạn có mào đang làm tổ

Phối cảnh hướng xuống của hình ảnh bay không người lái làm giảm khả năng đếm nhầm do địa hình và chim che khuất tầm nhìn của quầy. Drone có thể cung cấp hình ảnh chính xác hơn về các đàn chim biển làm tổ so với các phương pháp truyền thống được sử dụng trong bảo tồn động vật hoang dã, theo một nghiên cứu của Úc về các loài chim vùng cực và nhiệt đới.

Những điểm chính của máy bay không người lái để đếm chim:

  • Máy bay không người lái giảm khả năng đếm sai do địa hình và chim che khuất tầm nhìn của quầy
  • Các ước tính được thực hiện từ các hình ảnh được chụp bằng máy bay không người lái nhất quán tương tự hoặc lớn hơn số lượng trên mặt đất
  • Máy bay không người lái có cánh cố định đã chụp được hình ảnh đàn chim cánh cụt hoàng gia trên đảo Macquarie
  • Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Scientific Reports đã nhấn mạnh tiềm năng của máy bay không người lái (UAV) trong việc khảo sát các loài chim và các loài động vật khác, đặc biệt là ở những vùng sâu vùng xa.

Hình 4 Hình ảnh máy bay không người lái của đàn chim cánh cụt hoàng gia này (Eudyptes Schegeli) chính xác hơn so với số lượng dựa trên mặt đất

Tóm lược
Thế giới đang thay đổi nhanh chóng, với nhiều kết quả tiêu cực đối với động vật hoang dã. Công nghệ như máy bay không người lái có thể giúp các nhà khoa học và nhà quản lý thu thập dữ liệu đủ nhanh để có thể đánh giá kịp thời tác động của những thay đổi này. Khi theo dõi động vật hoang dã, việc tăng cường độ chính xác và độ chính xác của các cuộc điều tra động vật giúp chúng ta tin tưởng hơn vào ước tính dân số của mình. Điều này cung cấp một cơ sở bằng chứng chắc chắn hơn để đưa ra các quyết định quản lý hoặc thay đổi chính sách. Đối với các loài và hệ sinh thái bị đe dọa tuyệt chủng hoặc không thể sửa chữa thiệt hại, hành động nhanh như vậy có thể là một cứu cánh theo nghĩa đen

-----

USING REMOTE SENSING FOR MAPPING AND COUNTING ANIMALS
The GIS and Remote Sensing data have been brought to use for wildlife observation in particularly for geological mapping of animals’ count in remote locations, in the raising concerns over endangered animal and bird species’ population. The use of low cost Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and highly accurate aerial LiDAR mapping services and digital terrain models have brought an advancement in the geological mapping techniques.

Thermal and infrared satellite imagery has helped improve counting by relating animals’ heat and visibility signatures to given reflectance. Ground observations and GPS data have been used in conjunction with digital aerial triangulation to help validate observations and geolocate detected animals such as white-tailed deer in one study. Supervised classification can then be applied to create signatures that are then applicable for wider areas where less control might be available (i.e., lack of ground observations).
Fig 1  IMAGE © J.HODGSON  Imagery showing Aerial View of a seabird colony compared with the ground counter’s viewpoint    

Despite the fine scale benefits of UAV counting, there are problems. The main critique of detecting and counting animals has been that studies have mostly focused on relatively small areas, such as small parks or enclosures, whereas there is a greater need to count over very wide areas. In fact, this is one reason why it has been difficult to determine how well some endangered or threatened species are doing, such as polar bears. There is a greater need to expand studies, enable long-term monitoring and change detection, and better develop automated or semi-automated methods and classifications so that signatures could be counted accurately. In effect, this is still an area that needs further research and work. 

Using Satellite Data to Map Species
The satellite-based data have been used widely for counting of phytoplankton growing in lakes and water systems but was confined for smaller species. Using the Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) platform, which absorbs phycocyanin at around 620 nm, the system can detect sensitivity and robustness of phytoplankton growth. This makes satellites such as the Envisat, an older but still utilized system, useful for large area surveys. In effect, satellite-based data have so far been better at conducting such large area survey relative to UAVs, as most UAVs operated by biologists likely have limited range and flying time.

 Fig  2  IMAGE © J.HODGSON   Drone Derived Photographs and the ground counter’s view 

Ecologists are increasingly using drones to gather data. Scientists have used remotely piloted aircraft to estimate the health of fragile polar mosses, to measure and predict the mass of leopard seals. Drones have also been labeled as game changers for wildlife population monitoring. Counts of birds in drone derived imagery were better than those made by wildlife observers on the ground. The drone approach was more precise and more accurate as it produced counts that were consistently closer to the true number of individuals. 


Use of Aerial View and Drones to count birds
The researchers found the estimates made from the images captured by drones were consistently similar or larger than ground-based counts. There was less variation in the number of birds identified by people trawling through the photos. 
Fig 3  Images captured by a drone of a colony of nesting crested terns

The downward facing perspective of drone imagery reduces the likelihood of missed counts due to topography and birds obscuring the counters' line of sight. Drones can provide a more precise picture of nesting seabird colonies than traditional methods used in wildlife conservation, according to an Australian study of polar and tropical birds.

Key points of drones for birds counting:

Drones reduce the likelihood of missed counts due to topography and birds obscuring the counters' line of sight
Estimates made from drone captured images consistently similar or larger than ground-based counts
Fixed wing drone captured images of royal penguin colony on Macquarie Island
The study, published in Nature Scientific Reports, highlighted the potential of unmanned aerial vehicles (UAV) to survey birds and other animals, particularly in remote areas.
Fig 4  Drone images of this colony of royal penguins (Eudyptes Schegeli) were more accurate than ground based counts

Summary
The world is rapidly changing, with many negative outcomes for wildlife. Technology like drones can help scientists and managers gather data fast enough to enable timely assessment of the implications of these changes. When monitoring wildlife, increasing the accuracy and precision of animal surveys gives us more confidence in our population estimates. This provides a stronger evidence base on which to make management decisions or policy changes. For species and ecosystems threatened with extinction or irreparable damage, such speedy action could be a literal lifeline.

Geolink tổng hợp từ Satpalda

 

popup

Số lượng:

Tổng tiền: