Дроновая фотограмметрия: надежный и недорогой метод оценки биомассы растений
Дроны становятся все более доступной альтернативой спутникам для мониторинга растительности в экологии и сельском хозяйстве. Однако технологии на основе лидаров (LiDAR) для оценки биомассы остаются дорогими.
В исследовании, опубликованном в Applications in Plant Sciences, ученые использовали недорогую технологию дистанционного зондирования для создания мультиспектральных вегетационных индексов и 3D-фотомозаик растительности в высокотравной прерии. Они сравнили аэрофотосъемочные оценки биомассы с прямыми полевыми измерениями.
Методология
- Исследование проводилось на эксперименте по восстановлению высокотравной прерии в Мортонском дендрарии (Лайл, Иллинойс).
- В эксперименте 127 видов прерий были высажены как в монокультурах, так и в смешанных посадках с разным уровнем филогенетического и функционального разнообразия на делянках площадью 4 м2.
- Использовался дрон DJI Phantom 4 со стандартной камерой и мультиспектральным сенсором.
- Путем сшивания около 600 перекрывающихся изображений были созданы 3D-мозаики участка, позволившие рассчитать высоту растительности и, путем экстраполяции, оценить общую биомассу.
Результаты
- Оценки биомассы, полученные с помощью фотограмметрии, объяснили до 47% вариации биомассы на смешанных делянках.
- Объем растительности, рассчитанный по 3D-моделям, оказался лучшим предиктором продуктивности.
- Для монокультур объясняющая сила модели снизилась до 34%. Это связано с тем, что в монокультурах растительность формирует один плотный ярус, а в смешанных посадках она распределена по вертикали более равномерно, что повышает точность измерения объема.
Выводы
- Фотограмметрия — надежный способ оценки биомассы, растительного покрова и продуктивности экосистем.
- Для надежной оценки биомассы достаточно простой RGB-камеры, мультиспектральный сенсор не является обязательным.
- Метод является простым, быстрым и экономичным для оценки продуктивности растительности с высоким разрешением на больших площадях.