По материалам Esri, оригинал здесь.
Леса в Финляндии покрывают три четверти территории страны (0,5 % мировых запасов древесины), что делает ее самой богатой лесными ресурсами страной Европы. Мониторингом и обслуживанием этих обширных территорий занимается Финский лесной центр (далее — Центр). Не так давно эксперты Центра начали развивать амбициозную идею по использованию роботов для автономного выполнения большей части задач по обслуживанию лесных участков.
Перед тем, как задействовать роботов, сотрудники Центра должны были убедиться, что имеющиеся данные достаточно точные и пригодны для анализа. Они использовали аэрофотосъемку и технологию дистанционного зондирования LiDAR для проведения лесоустройства, занесения в каталог метрических параметров деревьев и подробной характеристики по каждому виду. Затем они собрали, нанесли на карту и проанализировали все данные, которые будут использоваться роботами при работе с геоинформационными системами.
«Нет причины, по которой лесозаготовочные машины не могут быть автоматизированы», — говорит Tapani Hämäläinen, директор по развитию Центра.
Hämäläinen со своей командой видят множество преимуществ в использовании роботов. Автоматизация может упростить управление лесными ресурсами, особенно это актуально для частных собственников, которые владеют более, чем 65% лесов Финляндии.
В долгосрочной перспективе этот шаг ведет не только к использованию лесных ресурсов, но и к устойчивому управлению лесами для увеличения связанного, выведенного из круговорота углерода за счет увеличения массы древостоя.
И, наконец, роботы могут заполнить пробел в нехватке рабочей силы, возникающий в связи с уменьшением интереса населения к работе в лесной отрасли.
«Находиться в безлюдной лесной глуши по 12 часов в день, управляя лесозаготовочной машиной, — это довольно специфичная и одинокая работа, — говорит Hämäläinen. — Некоторым она нравится, но всё же очереди из желающих туда отправиться не наблюдается. И это реальная проблема, которую невозможно решить без автоматизации».
Современные лесозаготовочные машины всё более и более мощные. На фото оператор харвестера PONSSE Ergo работает зимним утром где-то на юге Финляндии.
Гражданские права и леса Финляндии
В Финляндии частный владелец лесного участка не имеет права ограничивать население в свободном посещении леса для пешеходного туризма или сбора ягод, грибов, дикорастущих трав. Выражение Jokamiehen oikeudet, которое можно примерно перевести как «свобода перемещения», дает каждому в Финляндии право доступа в лес.
При этом, у собственников частного лесного участка также есть право распоряжаться своей землей так, как им угодно.
«Поэтому, если вы хотите срубить собственный лес, то разрешение не требуется, вы просто подаете декларацию, — поясняет Hämäläinen. – Но информацию они нам должны предоставлять».
Частное лесоводство в Финляндии
Климатические условия, а также длительная история устойчивого лесного хозяйства, сделали Финляндию самой богатой лесными ресурсами страной Европы. Доля лесной отрасли составляет около 30% от экспортной выручки Финляндии, большая часть приходится на целлюлозно-бумажную продукцию. Экспорт целлюлозно-бумажной продукции неуклонно растет с полумиллиарда евро в 2009 году до 1,8 миллиарда евро в 2017. Это приписывается возросшему спросу на бумажную упаковку, что, в свою очередь, связано с развитием онлайн-продаж и с повышением осознанности в отношении пластикового загрязнения.
В 1994 году Финляндия приняла новые природоохранные нормативы, направленные на поддержание баланса между потребностями устойчивой экономики и сохранением окружающей среды и биоразнообразия. Работники лесной отрасли отказались от таких практик, как осушение болот или применение гербицидов для уничтожения подлеска, и начали высаживать по четыре дерева на каждое срубленное. Эта же законодательная инициатива поощряла собственников земли активно участвовать в управлении своими лесными участками.
«Мы хотим активизировать частных собственников, — говорит Hämäläinen. – Они могут унаследовать участок леса и даже не иметь представления, где он находится и что из себя представляет, поэтому они ничего с ним не делают».
При выборочной рубке у оставшихся деревьев появляется пространство для роста.
Центр предоставляет частным владельцам лесных участков планы и рекомендации по управлению лесными ресурсами. Сотрудники Центра помогают собственникам просчитать возможную выгоду от ведения деятельности на лесном участке – будь то операции по продаже древесины или получение выплат за сохранение природных ландшафтов. Также Центр предоставляет субсидии на высаживание сеянцев или организацию лесной инфраструктуры, такой как лесные дороги или дренажные канавы. В такой лесистой стране, как Финляндия, повышенное внимание к лесам – насущная необходимость.
«Если с лесом вообще ничего не делать, то он ослабевает и начинает хуже расти и меньше поглощать углекислый газ из атмосферы», – утверждает Hämäläinen.
Автоматизация начинается с точных данных
Центр создал веб-сайт Metsään.fi (от фин. metsään — леса), который предоставляет онлайн сервис и организует торговую площадку для взаимодействия владельцев участков с профессионалами в лесной отрасли, включая услуги по заготовке и транспортировке леса. Сайт дает открытый доступ (с возможностью скачивания) к государственным данным по лесоустройству с прозрачными параметрами, понятными и покупателю, и продавцу.
«Мы собираем данные по лесу по всей стране, – говорит Juha Inkilä, лесной эксперт Центра. — Мы сопровождаем непрерывное лесоустройство, цикл которого составляет 6 лет».
«Мы хотим, чтобы данные были настолько точные, чтобы пользователи могли просматривать их и осуществлять продажи, даже не посещая лесной участок»
Сотрудники Центра обновляют портал данными, полученными с помощью лазерного сканирования, аэрофотосъемки, измерений с пробных площадок и натурного обследования. В период исследований такая информация, как, например, рабочие отчеты, собирается на основе уведомлений, полученных Центром от собственников леса и лесозаготовительных организаций. Прирост деревьев рассчитывается по данным портала и обновляется ежегодно, вместе с рекомендуемыми лесохозяйственными мероприятиями.
Сегодня Центр служит централизованным источником точных, надежных и актуальных данных, которыми пользуются владельцы участков и другие заинтересованные лица в лесной индустрии.
«Мы хотим, чтобы данные были настолько точные, чтобы пользователи могли просматривать их и осуществлять продажи, даже не посещая лесной участок, — заявляет Hämäläinen. – На сегодняшний день в 85% процентов случаев у нас уже есть точные данные, и мы работаем над остальными 15%».
Большая часть древесины поступает на целлюлозно-бумажные комбинаты для производства бумажной продукции.
Машинное обучение в изучения леса
Чтобы заполнить пробелы в точности данных и сократить количество полевой работы, Центр использует искусственный интеллект (ИИ). Один из первых примеров использования ИИ был сбор информации о лесном подросте и семенных саженцах. Данные ГИС, снимки, а также наборы данных по климату и погоде были объединены, чтобы получить точные параметры лесного подроста и спрогнозировать результаты лесной таксации. Алгоритмы машинного обучения тестируются для извлечения из данных таких же параметров, которые раньше можно было получить только непосредственно при полевых исследованиях.
Для лесников и землевладельцев работа ИИ даст информацию о запасах и породном составе древесины без необходимости отправляться в лес и проводить дорогостоящие и трудоемкие исследования.
ИИ и большие данные (Big data) будут использоваться для обнаружения очагов заражения короедом-типографом, определяемых по данным дистанционного зондирования, а также для оптимизации логистических цепочек поставок.
На прошедших выборах в Финляндии партия «зелёных» стала второй по величине политической партией в стране, что подняло всеобщий интерес к лесам на новый уровень.
«Устойчивое развитие — это глобальный вопрос и в мире, и в Финляндии. — говорит Hämäläinen. — Конечно, правительство хочет изменить законодательные акты с целью увеличения количества связанного, выведенного из круговорота углерода, в долгосрочной перспективе, но ни конкретного плана, ни понимания, каким путем двигаться, пока ещё нет».
Изменения в лесном законодательстве также сдерживает тот факт, что ученые до сих пор не выявили, какие действия и практики по управлению лесами могут увеличивать способность древостоя поглощать и связывать углекислый газ из атмосферы.
«И это важный вопрос сегодня: как много углекислого газа может поглощать лес? Что лучше: выборочная рубка или сплошная с последующим высаживанием новых деревьев? — говорит Hämäläinen. — Мнений много и все они очень разные, но, в конечном счёте, наши данные приведут к правильному ответу».
