Анализ цвета хвои поможет понять период жизнедеятельности деревьев

Проводить спектральный анализ, чтобы оценить состояние хвойных деревьев, предложили учёные из Южного федерального университета Ростова-на-Дону. Биологи считают, что можно оценить, находится ли дерево в состоянии активной жизнедеятельности (вегетации) или в покое, анализируя цвет хвои на сделанных с помощью дронов фотографиях.

Это может дать не только информацию о состоянии одиночных деревьев или целых лесов, но и возможность с более высокой точностью определять сроки заготовки древесины. Если зимой и летом фазы активности выявить легко, то в межсезонье это становится труднее. Точные сроки перехода из одного состояния в другое помогают понять, готовы ли насаждения к зимним морозам, и планировать хозяйственные мероприятия в лесу.

Новый подход предполагает съёмку насаждений с помощью дронов гиперспектральной камерой, чувствительной к мельчайшему изменению цвета, и дальнейшее изучение фотографий в лаборатории. Полученные кадры сравнивают со спектральными характеристиками здорового хвойного дерева в покое или в состоянии вегетации.

В проведённых исследованиях алгоритм машинного обучения соотносил цветовую насыщенность снимков с состоянием растений. Наибольший вес при оценке он присваивал той части спектральных данных, которая отображала количество пигментов (например, хлорофилла и каротиноидов) в побегах. При анализе эта характеристика крайне важна, так как недостаточная пигментация часто указывает на болезнь.

Метод уже протестировали на четырёх видах хвойных деревьев из коллекции Ботанического сада ЮФУ. С точностью в 97,7% алгоритм определил состояние плосковеточника (Platycladus orientalis). Учёные считают, что объясняется это тем, что в листьях плосковеточника содержится много пигментов — хлорофилла и каротиноидов, на которые хорошо реагирует предложенная система, и именно эти индексы вносят наибольший вклад в точность диагностики.