Polscy naukowcy wykorzystują sztuczną inteligencję do badania lasów

Badacze z IDEAS NCBR opracowali narzędzie do zarządzania lasami z zastosowaniem sztucznej inteligencji.

Laserowe skanowanie 

To rozwiązanie stworzono z myślą o dziedzinie zwanej leśnictwem precyzyjnym, która zajmuje się m.in. badaniem drzew na podstawie materiałów teledetekcyjnych. Ręczne pomiary skanerem laserowym dostarczają danych o poszczególnych liściach lub igłach i zagłębieniach kory na drzewach, a lotnicze i satelitarne skanowanie laserowe informuje o stanie całych lasów. Leśnicy wykorzystują te dane do oceny kondycji drzewostanów w poszczególnych lasach, oszacowania bioróżnorodności i monitorowania zmian ekosystemów leśnych, związanych m.in. ze zmianami klimatu.

Badaniami w dziedzinie leśnictwa precyzyjnego zajmuje się w Polsce zespół badawczy IDEAS NCBR. Naukowcy skupiają się na automatyzacji procesu rozpoznawania gatunku, określania kształtu i wymiarów pojedynczych drzew, a także rozwijaniu metod monitorowania zmian: dla pojedynczych drzew i całych drzewostanów.

– Dzięki nowoczesnym metodom opartym na teledetekcji (pozyskiwaniu danych za pomocą zdjęć lotniczych czy satelitarnych) i geomatyce (zarządzaniu informacją geoprzestrzenną) oraz danym takim jak lotnicze skanowanie laserowe (ALS), satelitarne czy lotnicze obrazowanie w podczerwieni (CIR), połączonym z algorytmami AI, możemy lepiej poznać lasy. A to przekłada się na bardziej świadome decyzje dotyczące ich przyszłości i zarządzania nimi. Na podstawie analizy danych możemy obserwować wpływ zmian klimatu na lasy, monitorować gatunki inwazyjne, zarządzać cięciami pielęgnacyjnymi czy modelować wzrost drzewostanów – powiedział cytowany w komunikacie prof. Krzysztof Stereńczak, lider zespołu badawczego Leśnictwo precyzyjne w IDEAS NCBR.

Pomiar pokrywy leśnej

Badania dotyczą m.in. użycia systemu GEDI (Global Ecosystem Dynamics Investigation) do pomiaru pokrywy leśnej. Zespół prof. Stereńczaka wykorzystał lotnicze dane skanowania laserowego do oceny jakości informacji uzyskiwanych z systemu GEDI, który bazuje na danych satelitarnych.

To pierwsza tak dokładna i przeprowadzona na tak dużą skalę ewaluacja pokrycia wielu obszarów Ziemi drzewami. Okazało się, że ten sposób inwentaryzacji lasu jest skuteczny, co stanowi znaczący krok naprzód w monitorowaniu zdrowia lasów i planowaniu działań ochronnych całych ekosystemów leśnych – czytamy w dokumencie.

Badania w Puszczy Białowieskiej

Naukowcy IDEAS NCBR, przy współpracy z Instytutem Badawczym Leśnictwa, prowadzili też badania w Puszczy Białowieskiej. Porównali tradycyjne pomiary terenowe z danymi teledetekcyjnymi, co pozwoliło na dokładniejsze mapowanie gatunków drzew. W innym badaniu prowadzonym na terenie puszczy zastosowano ocenę różnorodności gatunkowej drzew przed i po szczytowym ognisku kornika, który uszkodził świerki.

– Puszcza Białowieska, wpisana na Listę Światowego Dziedzictwa Przyrodniczego UNESCO, to las pierwotny z różnorodnymi drzewostanami gatunków iglastych i liściastych, zajmujący w Polsce prawie 62 tys. ha. Liczący 35 gatunków drzew i krzewów las posiada bogate walory ekologiczne. Dlatego jest to idealne miejsce do badania różnorodności gatunków – powiedział cytowany w dokumencie Yousef Erfanifard z zespołu badawczego IDEAS NCBR Leśnictwo precyzyjne.

26 czerwca odbędzie się szkolenie online: Zieleń w świecie IT, podczas którego poruszony zostanie temat m.in. inwentaryzacji drzew i ogólnopolskiej mapy drzew miejskich. Więcej: zielenit.abrys.pl

Zdaniem naukowców połączenie AI i nowoczesnych technologii w leśnictwie precyzyjnym otwiera nowe możliwości w zarządzaniu lasami.

– W Polsce powstaje wiele godnych uwagi projektów, które są realizowane ad hoc, jednorazowo, a po krótkim czasie zapomina się o nich, więc nie mogą przynieść owoców. Obecnie nie mamy barier we wdrożeniu nowoczesnych rozwiązań w leśnictwie (…). Mamy za to potężną barierę technologiczną utrzymania takich projektów i transferu know-how do ludzi, którzy później mieliby długofalowo wykorzystywać efekty badań – uważa prof. Stereńczak.

Jak wyjaśniają w komunikacie naukowcy, okres wzrostu drzew w lasach gospodarczych wynosi zazwyczaj od 100 do 160 lat, a naturalny proces odnowienia drzewostanu trwa kilkadziesiąt lat. A to oznacza, że konsekwencje decyzji dotyczących lasów podjęte dziś zaobserwujemy w XXII w.

IDEAS NCBR to ośrodek badawczo-rozwojowy utworzony przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w 2021 r. Celem tej instytucji jest prowadzenie badań z zakresu sztucznej inteligencji.