Беспилотные авиационные системы: применение в лесной отрасли

Охрана зелёных богатств нашей страны сопряжена с целым рядом сложностей — это и величина площадей, и труднодоступность территорий, и дефицит кадров. Однако применение беспилотников в лесной отрасли открыло новые возможности — последние новости в этой сфере заставляют умолкнуть даже самых заядлых скептиков. Какие направления в области использования БПЛА развиваются сегодня, а какие станут доступны в будущем, рассказал специалист по дистанционной таксации лесов ООО «Авиационные роботы» Антон Филатов.

За последнее время беспилотные летательные аппараты превратились из инструмента для простого наблюдения в важный элемент многофункциональных цифровых платформ. Сегодня они не только «видят» лес, но и анализируют его состояние, помогают считать ресурсы, бороться с пожарами, выявлять незаконные вырубки и контролировать восстановление лесов. Этот сектор стал одним из лидеров по внедрению беспилотных технологий в России, отмечает г-н Филатов.

«Наша компания выполняет воздушную фото-, видео-, мультиспектральную и тепловизионную съёмку, а также воздушное лазерное сканирование площадных и протяжённых линейных объектов по всей территории Российской Федерации, включая районы Крайнего Севера. Запросы на высокотехнологичные работы по съёмке и обработке данных на арендованных лесных участках поступают от крупных лесохозяйственных, промышленных предприятий, застройщиков и научных институтов. На основе полученных данных мы производим ортофотопланы, цифровые модели местности и объектов инфраструктуры, высокоточные текстурированные трёхмерные модели», — рассказывает представитель ООО «Авиационные роботы».

Функционал БПЛА, доступный лесной отрасли

Применение беспилотников в ЛПК определяется четырьмя основными направлениями.

• Точный учёт ресурсов — инвентаризация лесного фонда, оценка запасов древесины, таксация.
• Мониторинг и охрана от пожаров — раннее обнаружение возгораний, контроль за противопожарными мероприятиями.
• Защита от нарушителей — выявление незаконных рубок, контроль соблюдения границ аренды, проверка охранных зон.
• Активное восстановление лесов — оценка приживаемости культур, подсчёт саженцев, планирование лесовосстановительных работ.

«Беспилотники решают конкретные задачи по контролю за вырубкой и восстановлением лесов, и этому есть множество подтверждений из нашей практики. Их функции можно разделить на три блока: оперативное выявление нарушений, высокоточная инвентаризация и мониторинг лесовосстановления», — перечисляет направления работы Антон Филатов.

• Оценка лесного фонда: таксация и лесопатология

Съёмка лесфонда осуществляется с помощью цифровых фотокамер. Последующая камеральная обработка с применением специализированного ПО позволяет построить трёхмерные модели лесов и определить матрицу высот спелых и перестойных насаждений.

Точное определение местоположения и высоту каждого дерева обеспечивает высокоточный воздушный лазерный сканер (LiDAR). Это позволяет средствами САПР и ГИС производить расчёт высокоточных моделей рельефа с аналитической классификацией поверхности, подчёркивает эксперт.

• Лесохозяйственное планирование

По полученной модели местности, включающей рельеф и объекты на ней, можно оценить перепад высот на определённой территории. Это помогает лесозаготовителю планировать размещение лесовозных дорог (в том числе зимников) в обход заболоченных участков.

• Лесовосстановление

Обследование молодняков и лесных культур с использованием БПЛА даёт возможность с высокой точностью определить преобладающую породу, отделить хвойные от лиственных, измерить высоту и площадь, а также составить план рубок ухода с учётом лесоводственной потребности насаждений.

Цель — улучшить породный состав, повысить качество и устойчивость будущего леса. Тем не менее эксперт отмечает, что аэромониторинг не отменяет необходимость наземного глазомерного и инструментального обследования для сверки данных.

• Контроль вырубок            

Результаты позволяют оперативно составлять карты лесных участков, контролировать рубки и получать точные площади проверки.

• Контроль водоохранных зон 

Ортофотоплан позволяет установить несоответствие границ на кадастровой карте реальным границам участков, что актуально для проверки самозахватов в водоохранных зонах. Также он служит основой для создания графических описаний, используемых в лесоустройстве.

Кроме того, БПЛА меняют подход к лесопатологии, позволяя перейти от выборочных наземных обследований к сплошному объективному мониторингу.

• Цифровой двойник и подсчёт объёмов

Проведение съёмки и подсчёт объёмов интересующих участков местности и объектов на них. Это могут быть всевозможные выемки, канавы и карьеры  насыпи, отвалы, откосы, а также штабеля лесоматериалов на нижних складах хранения.

С помощью фотограмметрической (трёхмерной) модели по специально разработанному программному алгоритму выполняется математический и геометрический анализ полученных моделей поверхности. Это даёт возможность точно вычислить запас или объём исследуемого объекта, подготовить карты высот и схемы местности.

«Ручные методы измерения несут опасность перемещения инженера по штабелю. Применение БПЛА позволяет соблюдать технику безопасности благодаря съёмке с расстояния. Мы разработали автоматизированный инструмент для получения объёма штабеля с вычислением геометрии по трёхмерным моделям, полученным с БПЛА. Он определяет сразу несколько параметров: общий складочный объём, коэффициент полнодревесности, фронтальную площадь штабеля, длину брёвен», — рассказывает о разработке Антон Филатов.

Среди преимуществ технологии эксперт отмечает высокую производительность, минимизацию человеческого фактора, возможность проведения высокоточных измерений с недоступных ранее точек (закрытых и больших штабелей, прокладок на больших высотах и т. д.).

По полученным материалам можно:

• уточнить границы лесного участка и построить карту рельефа;
• выполнить высокодетальную дешифровку (таксационные характеристики) внутри отведённого контура;
• выбрать подвыделы, подходящие для рубки;
• планировать дороги и склады хранения с учётом рельефа.

«Мы применяем БПЛА в разные сезоны для сбора данных и обучения нейросетей правильному определению породного состава в однородных и смешанных насаждениях», — поясняет Антон Филатов.

Для сбора данных используют следующие инструменты:

• Мультиспектральные камеры — главный инструмент оценки здоровья леса. Они фиксируют отражение в инфракрасном диапазоне, позволяя рассчитывать вегетационные индексы (NDVI), выявлять стресс деревьев на ранних стадиях.
• Гиперспектральные камеры — ещё более точный (но дорогостоящий) инструмент, способный идентифицировать изменения химического состава хвои и определять вид патогена.
• Лазерный сканер (LiDAR) — создаёт точную 3D-модель леса, позволяя обнаружить упавшие деревья, измерить высоту и размер крон.

Обработка и анализ с помощью искусственного интеллекта (нейросетей) автоматически распознаёт и подсчитывает деревья, определяет их породу, классифицирует по состоянию (здоровые/повреждённые/сухостой) и рассчитывает площади поражения.

Эффективность применения БПЛА:

• Скорость — за день дрон обследует территории, на которые наземным группам потребовались бы недели.
• Точность — данные с лидаром приближаются к наземной инструментальной таксации (погрешность высоты 10–30 см).

Таким образом, сначала с высоты выявляются проблемные зоны, затем детально оценивается масштаб бедствия. Эффективность измеряется не только экономией, но и возможностью спасти лес, вовремя обнаружив угрозу.

Читайте также: «Применение беспилотных авиационных систем в лесной отрасли».

Ограничения при использовании БПЛА

Трудности, связанные с применением беспилотных систем в лесах, можно разделить на три категории: природные, инфраструктурные и технологические.

Природные факторы

• Плотный полог леса — ограничивает визуальный мониторинг (не видно то, что скрыто под кронами).
• Погодные условия — сильный ветер, дождь, снегопад, низкие температуры (быстрое падение заряда аккумуляторов) и тёмное время суток затрудняют или делают невозможной работу БПЛА.

Инфраструктурные и организационные барьеры

• Огромные расстояния и логистика — в труднодоступных регионах (Сибирь, Дальний Восток) радиус действия дронов часто недостаточен.
• Отсутствие связи и дорог — для эффективного управления нужна устойчивая связь и возможность добраться до места запуска.
• Регуляторные ограничения («закрытое небо») — в приграничных и стратегических зонах сложно и долго получать разрешения на съёмку.
• Несовершенство законодательства и ФГИС ЛК — требуется доработка нормативной базы для полётов и интеграции данных.

Технологические и методологические сложности

• Недостаточная точность для полной таксации — современные технологии не могут быть единственным источником данных, так как не всегда точно определяют породу дерева, диаметр ствола под кроной, наличие подроста.
• Проблемы геопозиционирования — в отдалённых территориях низкая точность GPS/ГЛОНАСС, отсутствие RTK-сигнала (метод высокоточного спутникового позиционирования в реальном времени) ухудшают привязку снимков.
• Небольшая площадь облёта мультироторными дронами — для покрытия больших массивов нужны беспилотники самолётного типа.

Особенности применения БПЛА в лесных зонах

Дроны для лесного хозяйства имеют принципиальные отличия от бытовых. Их конструкция, материалы и системы управления заточены под решение конкретных задач в экстремальных условиях. Они обладают высокой степенью автономности и способны работать в условиях отсутствия сотовой связи и ослабленного GPS. Кроме того, у специализированных моделей время и дальность полёта кратно выше, чем у потребительских.

Выбор аппарата зависит от задачи: для точечного контроля и охраны нужны защищённые и манёвренные коптеры, для масштабного учёта — самолёты с различной полезной нагрузкой.

Условия, в которых дроны максимально эффективны

• Открытые и полуоткрытые пространства — поля, вырубки, гари, болота.
• Труднодоступные и опасные участки — зоны буреломов, ветровалов, песчаные карьеры, обрывы.
• Небольшие участки — для детальной таксации и съёмки беспилотники экономически выгоднее самолётов именно на малых площадях.

Эффективность применения БПЛА может зависеть от наличия интернета, но это не всегда критично, подчёркивает Антон Филатов.

«Важно заранее загрузить карты в полётное задание и проверить рельеф в точке старта — при отсутствии интернета загрузка карт будет невозможна. Если БПЛА используется для мониторинга с целью обнаружения нарушений, наличие интернета важно для быстрой передачи данных в контролирующие органы. Для инвентаризации или контроля роста насаждений интернет не столь необходим: большинство беспилотников оснащены бортовыми GPS, и координаты записываются на снимки автоматически. Таким образом, доступ к интернету повышает эффективность, но не является обязательным условием для работы — многие задачи дрон выполняет в автономном режиме», — поясняет эксперт.

С 1 марта 2026 года в России действует обязательное подключение гражданских беспилотников к системе «ЭРА-ГЛОНАСС» для идентификации и онлайн-мониторинга. Для работы «ЭРА-ГЛОНАСС» интернет не требуется, но необходимо совместимое устройство, обеспечивающее определение местоположения и передачу данных.

Как развивается рынок БПЛА и цифровой мониторинг лесов в России

По оценке специалистов отрасли, рынок беспилотных авиационных систем в РФ переживает этап бурного роста и трансформации. Конкуренция наблюдается как в разработке элементов БАС, так и в коммерческом применении съёмки. По многим направлениям происходит импортозамещение (конструкция, автопилоты, микроэлектроника, ПО). Однако полный технологический суверенитет пока не достигнут — сохраняется зависимость от зарубежных, в основном китайских, компонентов: аккумуляторов, оптики, чипов и двигателей.

«Уровень цифрового мониторинга лесов в России находится в стадии активного роста, но назвать его высоким и равномерным для всей страны пока нельзя. На данный момент Рослесхоз наращивает использование цифровых инструментов. Дистанционный (спутниковый) мониторинг охватывает огромные площади. Например, таксация лесов в 2026 году на 75% будет выполняться с помощью аэрофотосъёмки с использованием БПЛА. Можно сказать, что отрасль переходит на новый технологический уровень», — считает Антон Филатов.

Читайте также: «Развитие систем мониторинга лесов в России: взгляд экспертов».

ЛПК предстоит преодолеть ряд ограничений, чтобы расширить применение беспилотников в российских лесах:

• Географический масштаб — полученных со спутника данных недостаточно для детальной оценки состояния лесных массивов. Беспилотники дают детализацию, но их радиус эффективен лишь до 100 км. В отдалённых регионах (Якутия, Забайкалье) без пилотируемой авиации пока не обойтись.
• Регуляторные ограничения («закрытое небо») — главное препятствие не технологическое, а юридическое.
• Кадровый дефицит — острая нехватка операторов, способных работать с современной техникой и обрабатывать данные.

Функционал БПЛА постоянно развивается, в том числе благодаря учёным, которые продолжают разработки в этой области. Так, в начале апреля Авиалесоохрана сообщила о новых возможностях использования дронов в тушении пожаров — ведомство планирует применять специальные порошковые заряды, которые летательные аппараты будут сбрасывать с воздуха. Представитель Авиалесоохраны отметил, что сами заряды уже созданы. Однако подходящих для них беспилотников пока нет, как нет и реальных доказательств эффективности метода.

Однако попытки расширить возможности помощников с воздуха на этом не прекращаются. Лесная охрана усовершенствует известный ранее способ тушения лесных пожаров — искусственное вызывание осадков посредством распыления йодистого серебра. Эту задачу рассчитывают переложить с самолётов-зондировщиков на беспилотники, поясняют в ведомстве.  По мнению представителей Авиалесоохраны, технология позволит сократить затраты и повысить оперативность тушения по сравнению с использованием пилотируемой авиации.

Фото предоставлены ООО «Авиационные роботы»