美国大自然保护协会对森林管理进行数字化升级

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美国大自然保护协会对森林管理进行数字化升级

保护森林往往意味着逐棵树和逐英亩地采取措施,如果森林只有一英里见方,那倒是很容易,但如果面积达到数千平方英里呢?美国大自然保护协会正在 研发新工具 ,让林务、消防和环保工作人员能够更容易地维护森林,并使其茁壮生长——你懂的,别让它们着火。

森林管理是一个复杂的行业,而眼下的问题是,管理方式已经很古老。

一种方法是让工作人员穿过整个森林,人工界定,然后用喷漆逐棵树标记哪些要砍掉以及哪些需要保留。这倒是很人性化,但执行效率却不高。

另一种方法是让专家对着划分成各个区域的地图开“处方”:哪些类型的树要被砍掉,哪些要保留,诸如此类。不过,这种方法不仅没有前一种细致,而且伐木工人在实际行动时还会更慢一些——因为他们要自行判断自己所处的区域以及哪些树属于“处方”对象。

实际上,技术可以在这里起到作用。美国大自然保护协会的尼尔·查普曼(Neil Chapman)正在领导一个项目,旨在让林业的这个组成部分变得更简单、更便宜和更快。在近期爆发毁灭性森林火灾的情况下,这已经不仅仅是森林健康问题了,而是防止严重的灾害。

减少延误

“亚利桑那州北部拥有全美最大的黄松森林,在过去 15 年中,有 100 万英亩的黄松被灾难性的大火焚毁。”查普曼在接受 TechCrunch 采访时说道。

工作人员在现场用平板电脑标记树木。

“林业活动需要升级来应对这个问题。但每年要刷遍 5 万英亩范围内的所有树木,他们没有这个时间或金钱。所以我们说,在仍然依靠工作人员现场标记的情况下,我们必须设计出一种加快这部分工作速度的东西。”

这个项目的成果 Digital Restoration Guide(数字化恢复方针)结合了人工标记的直接性和“处方”方法的可扩展性。

基本来说,林业工人会像以前那样步行或乘车深入森林,直接观察树木。“但他们不需要再使用喷漆,而是手里拿着一台平板电脑。”查普曼说道。

他们可以用 GPS 坐标指示单棵树或一组树的位置,但不需要逐棵树进行标记。相反,在到达某个区域的重点位置后,他们可以在平板电脑包含所有细节的地图上画出一个小多边形。

这些数据可以在事后进行调整、存档,并发送给伐木工人,后者可以在驾驶室的平板电脑上查看(你可以在题图中看到这款应用)。

这样做不仅能够给出更具体的指导意见和更好的间隔尺寸,而且平板电脑还能记录下被伐树木的准确位置、砍伐时间和直径等信息。而且,这可以在后端节省时间和大量文书工作,让伐木工人能够更轻松地跟踪进度。

查普曼表示,这一点很重要,因为林务局在森林恢复和砍伐方面拥有更加复杂的指导方针,远超市、县机关——它们管理的树木规模较小,而且分布也较为均匀。

林间科技

该项目在一片 327 英亩的森林进行了试点,跟人工直接标记相比,新数字化处方方法的成本不到原来的一半,速度要快出 5、6 倍,而伐木生产力则跟老的专家处方方法相当——查普曼将之称为一项胜利。

“如果在目前的早期阶段我们能够跟上城市和国有土地的管理效率……对林业活动的要求将会变得更高。”他说道,这正是数字化处方方法的优势所在,而这甚至没有把给追踪工作流程和易用性带来的可观好处考虑在内。

“在完成标记之后,工作人员将能计算树木的大小、间距以及数量……在过去,他们不得不到现场取样。”

作为对反馈意见的回应,查普曼团队对用户界面和硬件本身进行了改造,比如加大平板电脑的电池容量。

“事实证明,一些地图逼近了我们所使用平板电脑的处理器速度极限。当伐木工人缩放一幅 300 兆字节的图像时,设备的反应速度会变慢。”查普曼说,“现在情况已经有所改善。我的意思是,工作人员可不能坐在驾驶室里等着图像渲染。”

雷达和无人机同样在发挥作用,两者都是跨越数字和现实世界鸿沟的常用利器。

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“我们一直在寻求使用雷达来规划和监控树木生长的方法。”查普曼说,“通常情况下,我们不得不走出去,进行耗时的地面实况调查。使用雷达或运动恢复结构方法(structure from motion,这是另一种 3D 成像技术),如果我们拥有 5 万英亩的图像,那么在分区成像之后,我们就不用走到外面使用地面数据了。”

固定翼和多转子无人机也有用武之地,前者用于规模较大的调查任务,而后者则被用于小范围的监控和地面实况的快速采集。

试点项目的成果打动了美国林务局,现在这项技术已经获批用于科科尼诺国家森林公园的 5000 英亩森林以及凯巴布国家森林公园的 3800 英亩森林;而且,该项目还是亚利桑那州正在进行当中的森林恢复计划 4FRI 的组成部分。前面提到的森林已经经过测绘,使用新工具的伐木团队将在实地进行测试。

如果这项技术能够流行起来,它可以大幅提高森林管理的效率,所以它真的应该流行起来。你可以在美国大自然保护协会的 官网 或亚利桑那州的 4FRI 页面 上关注这个项目的进展。

图片来源:MARK SKALNY / THE NATURE CONSERVANCY

翻译:王灿均(@何无鱼

Nature Conservancy gives forest management a digital makeover