БПЛА в лесном хозяйстве

Беспилотные системы для лесной отрасли уже не являются чем-то новым и непривычным. Их активно применяют во многих регионах для мониторинга пожароопасной обстановки, выявления незаконных рубок, а крупные лесопромышленные компании используют дроны в работе лесозаготовительных подразделений. Подробнее о возможностях современных беспилотников и их роли в лесном хозяйстве и промышленности рассказывают производители этого оборудования.

— В каких сферах лесной отрасли можно применять беспилотные летательные аппараты? При каких условиях эксплуатации они будут наиболее эффективны?

Евгений Доможиров, генеральный директор и основатель ООО «Ческа» (CESCA)

— В сферах лесной отрасли беспилотные летательные аппараты могут быть применены для различных задач, включая мониторинг лесных массивов (например, для обнаружения нарушений законодательства, связанного с лесозаготовкой, контроля вырубки леса и т. д.), инвентаризацию лесных ресурсов, контроль за ростом и развитием лесных насаждений, например, для определения площадей, на которых нужно проводить уход за лесом, определения возраста и состава деревьев и т. д.

Беспилотные летательные аппараты наиболее эффективны при выполнении этих задач, если они оснащены специализированным оборудованием, таким как камеры и сенсоры, которые могут обеспечить точный и надёжный сбор данных. Также важно учитывать погодные условия и использовать дроны в соответствии с законодательством, регулирующим использование беспилотных летательных аппаратов.

Лилия Алеева, директор по маркетингу и прямым продажам ООО «АйСиЭл Сервисез» (ICL Services), кандидат экономических наук

— Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) могут использоваться в нескольких областях лесной промышленности, включая инвентаризацию леса, картографирование, обнаружение лесных пожаров и мониторинг состояния леса.

Оснащённые различными датчиками, они могут захватывать изображения и данные с высоким разрешением, что позволяет отслеживать состояние леса, изменение плотности деревьев и распределение видов растений.

БПЛА можно эффективно использовать в труднодоступных районах, на территориях с крутым рельефом или участках с густой растительностью.

Кроме того, они эффективны при заготовке древесины, где могут обеспечить обзор леса с высоты птичьего полёта, что приводит к эффективной и точной вырубке.

Кирилл Яковченко, сооснователь и директор по развитию ООО «Оптиплейн Аэродинамика» (КБ Optiplane)

— Беспилотники — это отличное средство для быстрой съёмки площадей с высоким разрешением, за счёт чего их можно довольно эффективно использовать для управления лесным хозяйством. Спектр задач, которые могут решать дроны в этой сфере, достаточно широкий: картографирование с целью таксации, мониторинг состояния лесов, помощь в борьбе с лесными пожарами, предотвращение незаконной вырубки и другой преступной деятельности.

В этих ситуациях лесоустроителям зачастую трудно своевременно обнаружить возгорание или факт нарушения и принять оперативные меры из-за больших площадей лесного фонда. Беспилотники же могут предоставлять актуальную информацию быстро и регулярно.

Их также можно использовать для решения экологических задач, таких как наблюдение за растениями и животными, отслеживание загрязнений и эрозий почвы, приводящих к угнетению лесных ресурсов, обнаружение и профилактика заболеваний деревьев. Кроме того, дроны эффективны при проведении поисково-спасательных операций.

Преимущество беспилотников перед спутниковыми снимками состоит в том, что БПЛА могут получать изображения и видео с высоким разрешением в режиме реального времени независимо от наличия облаков и с сантиметровой точностью в отличие от метровой точности спутников. А в сочетании с современными технологиями, такими как LiDAR и искусственный интеллект, они позволяют создавать точную 3D-копию леса (цифрового двойника) вплоть до определения пород конкретных деревьев, их высоты и диаметра. Такие модели используют для классификации и сегментации леса, определения границ лесных массивов, их состояния, оценки убыли и прироста насаждений.

Антон Ларсен, директор департамента промышленных решений ООО «Небесная Механика» (Skymec)

— Беспилотные летательные аппараты можно использовать в различных областях лесной промышленности. Например, их применяют для дистанционного зондирования местности, в том числе для инвентаризации лесов и наблюдения за состоянием лесного покрова: определения уровня зелёной массы, влажности почвы, степени засухи, температурного режима и других показателей. Представьте, как долго вы будете осматривать территорию в 100 км2, передвигаясь пешком. А коптер сделает это максимально быстро — за несколько часов.

С помощью дронов специалисты могут легко находить места вырубки, выявлять деградацию леса, определять запас древесины на участке, опознавать группы пород леса, оценивать высоту, возраст и состояние деревьев, получая информацию об их инфекционных поражениях и наличии вредителей. Всё это помогает лесопромышленникам принимать более взвешенные решения в сфере ухода за лесами и повышения их продуктивности, а также улучшать планирование лесозаготовительных работ.

Беспилотник, оборудованный тепловизионной камерой, является эффективным инструментом обнаружения и контроля лесных пожаров. Данные об их местоположении и интенсивности, собранные с помощью БПЛА, позволяют быстро принимать меры для тушения огня и предотвращать его распространение. При необходимости коптеры применяют и для оценки ущерба от возгораний.

Условия эксплуатации БПЛА зависят от задач, которые они решают. Для максимально эффективного использования дронов оператор должен пройти специальное обучение по управлению коптерами. Например, у нас есть собственный учебный центр, где можно пройти курс длительностью от 24 до 70 часов и овладеть профессиональными навыками управления БПЛА, научиться грамотно интерпретировать полученные результаты. Также необходимо регулярно осуществлять техническое обслуживание беспилотников.

— Есть ли отличия у «лесных» дронов от беспилотников, применяемых в других отраслях, в плане их прочности, системы управления, конструкции?

Евгений Доможиров

— Дроны, применяемые в лесной сфере, могут иметь отличия в различных характеристиках, которые определяются предназначением беспилотного летательного аппарата. Одним из основных отличий может быть прочность дрона, так как в лесу он может столкнуться с ветвями деревьев, кустарниками и другими препятствиями. Также важно, чтобы система управления была надёжной и обеспечивала точное управление дроном даже в условиях плохой видимости или при сильном ветре.

Конструкции дронов, применяемых в лесной сфере, также могут отличаться в зависимости от задач, для решения которых они предназначены. Например, беспилотники, применяемые для мониторинга лесных массивов, могут иметь камеры с высоким разрешением и устройства для съёмки в ночное время.

А дроны, используемые для инвентаризации лесных ресурсов, могут быть оборудованы специализированными приборами для измерения высоты деревьев, диаметра стволов и других параметров.

Лилия Алеева

— Дроны, применяемые в лесном хозяйстве, должны быть оснащены камерами высокого разрешения, термодатчиками и другими специализированными приборами. Они также должны иметь прочную конструкцию, способную выдерживать суровые погодные условия и пересечённую местность лесных массивов. Кроме того, для использования в лесной отрасли беспилотники должны обладать длительным временем полёта и способностью собирать данные на больших территориях.

Кирилл Яковченко

— Наиболее широко распространены два типа БПЛА: квадрокоптеры и беспилотные самолёты. Однако для лесной отрасли они зачастую неприменимы. Особенности лесного фонда таковы, что площадь исследуемых участков может составлять десятки и сотни квадратных километров. При средней дальности современных электрических коптеров в 5-15 км они не могут оперативно охватить такие площади. При этом в лесу крайне сложно, а то и вовсе невозможно запустить и посадить беспилотный самолет, ведь ему нужна взлётно-посадочная площадка.

Выходом в такой ситуации является использование дронов с гибридной аэродинамикой. Например, винтокрылы Optiplane взлетают и садятся вертикально, при этом за счёт крыльев обладают большой дальностью: винтокрыл может снимать тысячи деревьев за один вылет. Кроме того, он выполняет полёт полностью автоматически от взлёта до посадки, в отличие от самолёта. Поэтому оператору, который им управляет, не требуется высокая квалификация. Запускать винтокрыл может любой сотрудник без специальных навыков.

Антон Ларсен

— Дроны различаются в первую очередь по назначению независимо от отрасли применения. В лесной сфере приоритетом является мониторинг, поэтому нужны мобильные аппараты с модулем RTK для точного позиционирования, способные маневрировать между препятствиями (деревьями) и обходить их. Из нашей линейки чаще всего для этих целей используется DJI Mavic 3 Enterprise, который также востребован в нефтегазовой, энергетической и строительной отраслях.

Беспилотники, применяемые в лесной промышленности, в наибольшей степени отличаются от агродронов, которые используют для опрыскивания сельскохозяйственных полей. У последних есть большие баки для жидкостей, а значит, и большой вес, тогда как дроны для мониторинга леса лёгкие и манёвренные.

— Зависит ли эффективность применения БПЛА от наличия интернета? Как известно, в лесных территориях его часто нет или сигнал слишком слабый.

Евгений Доможиров

— В зависимости от конкретной задачи, для выполнения которой выбран беспилотный летательный аппарат, наличие интернета может оказаться как важным, так и несущественным фактором для его эффективности. Например, если БПЛА используется для мониторинга лесных массивов с целью обнаружения нарушений законодательства, то наличие интернета может быть важным, так как позволит быстро передавать информацию о выявленных нарушениях в соответствующие органы.

Однако для других задач, таких как инвентаризация лесных ресурсов или контроль над ростом и развитием лесных насаждений, наличие интернета не столь важно. Получить данные о лесных ресурсах и состоянии лесных насаждений БПЛА могут с помощью установленных на них датчиков и камер, а затем передать их на землю для дальнейшей обработки.

Таким образом, наличие интернета не является необходимым условием для использования дронов в лесной отрасли в целом. Если говорить о комплексе СELERI, то наш продукт является автономным и независим от сети интернет. Сигнал между дронами передаётся по защищённому радиоканалу.

Лилия Алеева

— Эффективность использования БПЛА в лесном хозяйстве не зависит от наличия интернета. Большинство беспилотников оснащены бортовыми запоминающими устройствами, которые могут хранить данные, собранные во время полёта. Тем не менее наличие интернета имеет важное значение при загрузке данных для анализа и обработки. В регионах, где сеть недоступна, может потребоваться физическая транспортировка данных в центры обработки.

Кирилл Яковченко

— Важность стабильного интернета зависит от задач, которые пользователь хочет решить с помощью беспилотника. В большинстве случаев в нём нет необходимости. Например, если необходимо провести лесотаксацию, то интернет не понадобится. Беспилотник выполнит аэрофотосъёмку и сохранит снимки на флеш-карту, расположенную на борту. После посадки снимки загрузятся на компьютер для последующей обработки и создания ортофотоплана или трёхмерной цифровой модели местности.

Чтобы вести мониторинг с видеотрансляцией на базовую станцию в реальном времени, интернет тоже не нужен. Для трансляции на дрон устанавливают камеру, передатчик и антенну, а на базовой станции — монитор и приёмник. С помощью видеотрансляции можно в прямом эфире отслеживать, например, перемещения животных, действия браконьеров и распространение пожаров.

Антон Ларсен

— Доступ к интернету повышает эффективность применения БПЛА, но не является обязательным условием для работы дрона, и многие задачи он может выполнить в автономном режиме. Например, раньше отсутствие интернета было проблемой при загрузке на пульт управления беспилотника карты-подложки (ориентира). Сейчас при использовании новых дронов, например DJI Matrice 300 RTK, Matrice 30 и Mavic 3 Enterprise c обновлённым ПО Pilot V6.1.1.1, наличие интернета не обязательно: карту местности и спутниковую карту можно загрузить заранее.

С помощью программного обеспечения можно подключится к общедоступным ресурсам карт, выбрать необходимую область, перевести в нужный формат и загрузить на пульт управления. Обновление также дало возможность загружать свои карты, созданные на основе материалов фотограмметрической съёмки. Такую карту можно получить даже в полевых условиях.

Единственный процесс, требующий наличия интернета, — это создание такого ортофотоплана, в ходе построения которого требуется получать поправки именно с удалённого сервера провайдера-поставщика для уточнения координат местоположения дрона и сделанных с его помощью фотографий.

В местах, где интернет отсутствует, для получения поправок можно использовать наземную станцию D-RTK2, которая позволяет беспилотнику летать в режиме RTK и определять положение дрона с минимальной погрешностью. Однако точка установки станции должна иметь известные координаты, которые задаются в её настройках.

Взаимодействие между дроном и пультом осуществляется по протоколу связи OcuSync 3.0+ на частоте 2,400–2.4835 ГГц (собственная разработка DJI). Дальность полёта беспилотника при этом зависит от локации и особенностей местности. К примеру, при запуске коптера с лесной поляны, где сигнал будет перекрывать множество деревьев, связь между дроном и пультом сохраняется на расстоянии до 1 км.

Запуск БПЛА с возвышенности, когда есть обзор леса сверху и прямая видимость, позволяет коптеру поддерживать связь с пультом на расстоянии 5–6 км. Потеряв её, беспилотник по умолчанию возвращается в точку взлета, но можно задать ему другой алгоритм действий, например, продолжить миссию либо приземлиться в конечной заданной точке.

— Как беспилотники могут помочь в контроле над вырубкой и восстановлением лесов?

Кирилл Яковченко

— Если говорить о легальной заготовке древесины, то арендаторы леса в соответствии с приказом Минприроды России от 21.08.2017 N 451 обязаны предоставлять в органы государственной власти отчёт об использовании леса. В случае, когда осуществляется вырубка леса, отчёт подаётся раз в месяц, без вырубки — раз в год.

Такой отчёт должен сопровождаться данными дистанционного зондирования (фото- или видеоматериалами) соответствующей лесосеки, на которой заготавливается древесина. Так на государственном уровне происходит контроль вырубки. Для решения этой задачи очень хорошо подходят беспилотники.

Кроме того, БПЛА можно использовать для противодействия незаконным рубкам в лесах, выявления правонарушений и обнаружения браконьеров с последующим информированием компетентных органов. Для контроля восстановления лесов дроны также отлично подходят.

Например, с их помощью можно проводить таксацию, в ходе которой определяется местоположение границ лесных массивов, их состояние, оценивается убыль и прирост насаждений. С помощью результатов съёмки можно определять породы деревьев, их характеристики и устанавливать границы разных пород. И, как говорилось ранее, дроны способны помочь отслеживать загрязнения, эрозии почвы и заболевания деревьев.

Антон Ларсен

— Использование БПЛА помогает контролировать вырубку и восстановление лесов: дроны могут регулярно мониторить территории и собирать подробную информацию о состоянии массивов и растительности, изменениях плотности леса. Детальные карты, составленные с помощью коптеров, позволяют анализировать полученные данные о лесах и планировать мероприятия по их восстановлению, например посадку молодых саженцев.

— Какие программные продукты позволяют более эффективно использовать дроны в лесной промышленности?

Лилия Алеева

— Некоторые программные продукты позволяют преобразовывать данные, захваченные БПЛА, в полезную информацию. Например, Pix4D, DroneDeploy, Agisoft Metashape. Они могут создавать облака точек, ортофотопланы и трёхмерные модели леса, которые можно использовать для целей анализа и управления.

Кирилл Яковченко

— Для стандартной обработки материалов съёмки при создании ортофотопланов и 3D-моделей используют известные программы для фотограмметрии: Agisoft Metashape, Photomod, Pix4D и другие. Есть и специальные ПО для цифровизации лесного бизнеса и оптимизации процессов от инвентаризации и планирования лесозаготовки до экологического менеджмента. Например, Connected Forest компании Trimble Forestry.

Также дроны можно интегрировать с интеллектуальными системами, которые будут распознавать пожары, отслеживать незаконную деятельность, определять характеристики леса в реальном
времени.

— Как выглядит сегодня рынок БПЛА в России? Есть ли российские производители дронов и насколько они конкурентны по сравнению с зарубежными?

Лилия Алеева

— Рынок БПЛА в России растёт: несколько российских производителей, в том числе ZALA Aero, ARDN и Enix, предлагают дроны для различных целей. Однако доминируют по-прежнему иностранные игроки, такие как DJI, Parrot и Yuneec. Введение санкций ограничило доступ России к зарубежным технологиям, включая БПЛА и программное обеспечение. Однако это также привело к развитию отечественных технологий и увеличению спроса на беспилотники местного производства.

Преимущество российских компаний в том, что они понимают потребности местного рынка и могут адаптировать к ним свою продукцию. Они также имеют доступ к местным ресурсам и техническим знаниям, что делает их конкурентоспособными на рынке России, в особенности если разработки ведут в плотном взаимодействии с заказчиками.

Кирилл Яковченко

— На российском рынке уже сейчас представлены производители и дронов, и комплектующих, и программного обеспечения. Но участникам рынка, безусловно, есть куда развиваться, и в текущих условиях появились новые драйверы для развития отечественного производства. Мы особенно сильно ощутили рост спроса на российские беспилотники за последний год. И в ответ на этот спрос мы кратно увеличили производство, а также выпустили новую модель винтокрыла с увеличенной дальностью.

Более того, и раньше, и сейчас прослеживается интерес к российским решениям в числе прочего из-за рубежа. Например, мы регулярно получаем запросы из стран ближнего зарубежья, Азии и Африки.

В условиях санкций российским компаниям, занимающимся производством БПЛА и ПО для них, затруднён доступ к ряду западных технологий и компонентов. Но компания «Оптиплейн» не использует компоненты из недружественных стран и за счёт этого не испытывает проблем с комплектацией и поставкой своих винтокрылов.

Антон Ларсен

— Сегодня рынок беспилотных летательных аппаратов в России находится на стадии активного развития. В денежном выражении объём рынка гражданских беспилотников сейчас оценивается экспертами в 500 млрд рублей, и он продолжает расти. На это влияют в числе прочего государственные закупки дронов, которые, по прогнозу Минпромторга, до 2030 года составят не менее 200 млрд рублей.

Кроме того, по данным федерального проекта «Кадры для БАС», к 2030 году возрастёт число учебных заведений, которые реализуют образовательные программы в сфере беспилотной авиации. Сейчас подобных вузов около 30, через семь лет их количество может увеличиться до 260. Число студентов, обучающихся по данному направлению, тоже вырастет: с 10 тыс. человек до 170 тыс. Есть предложения ввести занятия по беспилотной авиации и в школьную программу.

---

Для справки

В мае 2023 года некоторые субъекты РФ ввели запрет на использование беспилотных летательных аппаратов. На момент выхода номера ограничения действовали в более чем 50 регионах. На некоторых территориях установлен временный режим полного или частичного ограничения на использование воздушного пространства.

В главном центре Единой системы организации воздушного движения пояснили, что такой режим установлен в границах, обусловленных координатами, указанными в представлении Минобороны. Речь идёт о запуске любых видов беспилотных воздушных судов. В границах временного режима это возможно только при наличии специального разрешения Национального центра управления обороной.

---

Беседовала Мария Кармакова