Дроны с обычными камерами раскрывают скрытые слои леса с помощью технологий искусственного интеллекта

Исследователи из Университета Йоханнеса Кеплера в Линце, Центра Гельмгольца по исследованию окружающей среды и Лейпцигского университета представили новую технологию дистанционного зондирования под названием DeepForest. Она позволяет дронам с обычными мультиспектральными камерами, а не дорогими системами LiDAR или радарами, получать данные о растительности под пологом леса. Это достигается за счёт использования синтезированных фокальных стеков, обработанных трёхмерными свёрточными нейронными сетями, что решает давнюю проблему лесного зондирования — "видеть" сквозь верхний полог, сохраняя высокую спектральную детализацию.

Технология реконструирует объёмные стеки отражательной способности растительности, раскрывая структуру леса от крон до подлеска. Точность восстановления отражательной способности в глубоких слоях повышается в 2–12 раз, в среднем примерно в 7 раз, даже в лесах с плотностью до 1680 деревьев на гектар. В отличие от фотограмметрии, восстанавливающей только верхние слои, DeepForest восстанавливает спектральные данные по всему вертикальному профилю леса и позволяет рассчитывать индексы, такие как NDVI. Совместимость технологии со стандартными камерами значительно снижает стоимость, открывая возможности для широкого применения в экологическом мониторинге, лесном хозяйстве, учёте углерода и охране природы.

«DeepForest открывает новое окно во внутренние структуры леса, — отмечают авторы. — Позволяя стандартным дронам видеть за пределы поверхности полога, мы предоставляем экологам доступ к ранее недостижимым данным о биомассе, биоразнообразии и состоянии стресса. Это может трансформировать мониторинг изменения климата, восстановления после пожаров и динамики углерода в масштабе». В будущем технология может лечь в основу создания цифровых двойников лесов, 3D-оценки биомассы и отслеживания климатических воздействий с использованием недорогого оборудования.