Drohnenprogramm zur Überwachung der Wälder von Arkansas

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Dr. Hamdi Zurqani, Assistenzprofessor für Geowissenschaften, trat im Herbst 2021 dem College of Forestry, Agriculture and Natural Resources (CFANR) der University of Arkansas-Monticello bei. Als er auf den Campus kam, unterrichtete er in Klassenzimmern und arbeitet jetzt auch im Himmel.

Zurqani kann die DJI Matrice 300 RTX-Drohne von UAM fliegen, ein 60.000-Dollar-Gerät, das die Universität für forstwirtschaftliche Studien einsetzen will. Ziel ist es, die Bedingungen im 1.080 Hektar großen Wald der Universität zu bewerten. Die Drohne hat eine Flugzeit von bis zu 55 Minuten, je nachdem, ob sie eine Nutzlast trägt. Es verfügt über Wärmebild-, Zoom-, Weitwinkel- und Entfernungsmesserfunktionen.

„Drohnen sind in letzter Zeit zu einem unverzichtbaren Werkzeug für die Waldbewirtschaftung und die Überwachung der Waldgesundheit geworden“, sagte er. „Also haben wir diese Drohne gekauft, um genaue Daten für jeden Baum in unseren Wäldern zu erhalten.“

Die Forscher erhoffen sich von den Drohnenflügen eine Fülle von Informationen und Datenpunkten.

„Diese Drohne wird verwendet, um Schlüsselindikatoren für die Gesundheit städtischer Wälder zu charakterisieren und statistische Beziehungen zwischen der Waldgesundheit, wie z. B. einzelnen Waldbäumen und -arten, und aus den Drohnenbildern abgeleiteten Vegetationsindizes zu untersuchen“, sagte Zurqani. „Es wird auch verwendet, um die Höhen und Kronenbreiten der Bäume zu berechnen und diese Informationen zu verwenden, um zu berechnen, wie viel Kohlenstoff in seiner oberirdischen Biomasse enthalten ist.“

Die Schaffung neuer Instrumente zur Überwachung und zum Schutz der Waldgebiete von Arkansas wird in den kommenden Jahren von entscheidender Bedeutung sein. Der Forstsektor ist einer der größten des Bundesstaates, erwirtschaftet Milliarden von Dollar und schafft direkt oder indirekt fast 65.000 Arbeitsplätze. Die Legislative von Arkansas hat im April einen Forestry Caucus gegründet, um bei der Lösung von Problemen im Zusammenhang mit der Branche zu helfen.

„Die Schaffung eines Forstausschusses innerhalb der Generalversammlung von Arkansas hat das Potenzial, eines der wichtigsten und effektivsten Instrumente zu werden, die ich in meinen mehr als 30 Jahren im Holz- und Forstproduktsektor gesehen habe“, sagte Max Braswell, Executive Vice damaliger Präsident der Arkansas Forestry Association.

„Unsere Fähigkeit zur Zusammenarbeit in Arkansas ist landesweit bekannt. Die Unterstützung und Partnerschaft unserer gesetzgebenden Führer wird die Vielzahl der Möglichkeiten, die wir haben, um bewirtschaftete Wälder zu einem „Teil der Lösung“ zu machen, nur verbessern – sei es als natürliche Klimalösung, als wirtschaftlicher Motor für ländliche Gemeinden oder zur Erhaltung unseres natürlichen Zustands. Dies sind aufregende Zeiten, und die AFA unterstützt voll und ganz die Schaffung eines Forstausschusses“, fügte Braswell hinzu.

Diese Ansicht wurde vom Präsidenten des Arkansas Farm Bureau, Rich Hillman, geteilt.

„Die Forstwirtschaft unseres Bundesstaates steht landesweit an dritter Stelle und trägt jährlich fast 5 Milliarden US-Dollar zur Wirtschaft von Arkansas bei, was sie zu einem unglaublich wichtigen Teil unseres landwirtschaftlichen Portfolios macht. Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit politischen Entscheidungsträgern, um eine für unseren Staat so wichtige Branche auszubauen“, sagte Hillman.

Die Drohne ist mit Sensoren ausgestattet, die sichtbares Licht und Nahinfrarotbänder lesen können. Es kann verwendet werden, um Anzeichen von Stress zu überwachen und zu erkennen, sagte Zurqani. Die Drohne ist außerdem mit einem LiDAR-Erkennungssystem ausgestattet. LiDAR – Light Detection and Ranging – ist eine Fernerkundungsmethode, die einen gepulsten Laser verwendet, um die Entfernung zu messen und präzise 3-D-Daten zu generieren. Das von UAM gekaufte LiDAR-System ist mit acht Lasern ausgestattet. Das LiDAR-Software- und Datenpaket kann die Messungen verarbeiten und in Karten und Grafiken umwandeln.

Bevor Zurqani die Drohne und ihre Datenerfassung nutzen konnte, trainierte er mit drei Studenten in Alabama am LiDAR-System. Diese Studenten waren Al Saket AlDaikh, Ricky Parris und Katie Hickle. Zurqani musste von der Federal Aviation Administration zertifiziert werden, um die Drohne zu fliegen. Die Schüler werden getestet und erhalten ihr von der FAA ausgestelltes Fernpilotenzertifikat, bevor sie fliegen dürfen.

UAM musste eine Basisstation für die Drohne bauen, die als Global Navigation Satellite System oder GNSS bezeichnet wird. Der GNSS-Empfänger sammelt GPS-Messungen an einem bekannten Ort. GNSS-Empfänger wie die in Smartphones können die Position nur mit einer Genauigkeit von bis zu vier Metern bestimmen, was bedeutet, dass Sie, wenn Sie Ihr Smartphone verwenden, um zu einem Punkt zu navigieren, innerhalb von 10 bis 13 Fuß an den Punkt herankommen könnten.

Die UAM-Basisstation, die eine GNSS-Korrekturtechnologie enthält, bedeutet jedoch, dass „wir hochpräzise Positionsdaten mit einer Genauigkeit von Zentimetern erhalten könnten“, sagte Zurqani. Das Navigieren mit der UAM-Basisstation ermöglicht das Zielen innerhalb eines Zolls des Sollwerts.

Der Einsatz von Drohnen für eine Vielzahl von Zwecken hat sich weiter verbreitet und die technologischen Fähigkeiten dieser Werkzeuge haben sich schnell erweitert. Beamte der Universität sind dankbar, dass Zurqani die Drohne fliegen kann.

„Die drohnenbasierte Fernerkundung ist eine der sich am schnellsten entwickelnden Technologien, mit großen Auswirkungen auf die Verbesserung der Genauigkeit und Effizienz der Verwaltung natürlicher Ressourcen und landwirtschaftlicher Betriebe“, sagte CFANR-Dekan Michael Blazier.

„Wir haben das große Glück, in unserem College einen Professor vom Kaliber von Dr. Zurqani zu haben, der uns auf diesem Gebiet den Weg weisen wird. Er hat ein robustes Forschungsprogramm im Gange, um die Fähigkeiten der drohnenbasierten Fernerkundung voranzutreiben, und unsere Studenten und Studenten im Grundstudium profitieren stark davon, wie er seine Spitzenarbeit in den Unterricht einbezieht“, fügte Blazier hinzu.