{"id":1115,"date":"2020-03-26T11:38:29","date_gmt":"2020-03-26T10:38:29","guid":{"rendered":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/?p=1115"},"modified":"2020-03-30T10:45:56","modified_gmt":"2020-03-30T08:45:56","slug":"termowizyjna-metoda-wczesnego-wykrywania-zagrozen-ze-strony-szkodliwych-owadow-w-lesnictwie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/termowizyjna-metoda-wczesnego-wykrywania-zagrozen-ze-strony-szkodliwych-owadow-w-lesnictwie\/","title":{"rendered":"Termowizyjna metoda wczesnego wykrywania zagro\u017ce\u0144 ze strony szkodliwych owad\u00f3w w le\u015bnictwie"},"content":{"rendered":"

Wykonano ocen\u0119 rozk\u0142adu temperatury powierzchni czynnej drzew na \u015bcianie lasu z objawami zasiedlenia przez chrz\u0105szcza z rodzaju przyp\u0142aszczek (Phaenops). Analiz\u0119 przeprowadzono w oparciu o informacje zawarte na zdj\u0119ciach LWIR pozyskanych z pok\u0142adu bezza\u0142ogowego statku powietrznego.
\n<\/strong><\/em><\/h4>\n

\u00a0<\/strong><\/em><\/p>\n

Informacje wst\u0119pne:<\/strong><\/span><\/h3>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Wykonawca:<\/strong><\/td>\nGrzegorz Dur\u0142o<\/td>\n<\/tr>\n
Operator UAV\/UAS:<\/strong><\/td>\nGrzegorz Dur\u0142o<\/td>\n<\/tr>\n
Cel:<\/strong><\/td>\nWykonanie kompozycji barwnej LWIR\/TMP, ocena rozk\u0142adu temperatury drzew na \u015bcianie lasu<\/td>\n<\/tr>\n
Data i miejsce wykonania nalotu:<\/strong><\/td>\n12-09-2019; RDLP Warszawa, Nadle\u015bnictwo Garwolin, Le\u015bnictwo Cygan\u00f3wka, Obr\u0119b ewidencyjny Cygan\u00f3wka<\/td>\n<\/tr>\n
Obr\u0119b ewidencyjny: <\/strong><\/td>\nCygan\u00f3wka<\/td>\n<\/tr>\n
Identyfikator dzia\u0142ki: <\/strong><\/td>\n17-04-1-04-191-h-00<\/td>\n<\/tr>\n
Powierzchnia opracowania: <\/strong><\/td>\n1,28 ha<\/td>\n<\/tr>\n
Sprz\u0119t: <\/strong><\/td>\nUAV DJI Matrice 210<\/a>, kamera DJI XT2<\/a> SR19<\/td>\n<\/tr>\n
Oprogramowanie: <\/strong><\/td>\nDJI Pilot, Pix4Dmapper<\/a>, Flir Tools+<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

2. Wst\u0119p
\n<\/strong><\/span><\/h3>\n

Diagnostyka stanu zdrowotnego lasu przy u\u017cyciu sensor\u00f3w termowizyjnych stanowi wa\u017cne narz\u0119dzie w walce ze szkodnikami drzewostan\u00f3w, g\u0142\u00f3wnie tych gatunk\u00f3w, kt\u00f3rych rozw\u00f3j uzale\u017cniony jest od przebiegu czasowego i rozk\u0142adu przestrzennego temperatury powierzchni czynnej drzew.<\/strong> Biologia i ekologia chrz\u0105szczy, w szczeg\u00f3lno\u015bci ich preferencje zwi\u0105zane z gatunkiem ro\u015bliny oraz jej cechami fizycznymi, pozwalaj\u0105 precyzyjnie okre\u015bli\u0107 zasi\u0119g wyst\u0119powania oraz potencjalny rozmiar szk\u00f3d w drzewostanie. Jeden z najgro\u017aniejszych szkodnik\u00f3w sosny zwyczajnej tj. przyp\u0142aszczek granatek (Phaenops cyanea<\/em>) preferuje bowiem ciep\u0142e oraz eksponowane na promieniowanie s\u0142oneczne \u015bciany lasu, kt\u00f3re w trakcie wiosennego s\u0142onecznego dnia nagrzewaj\u0105 si\u0119 znacznie bardziej ani\u017celi gleba na otwartej przestrzeni. Wykorzystuje zatem nie tylko korzystne po\u0142o\u017cenie wzgl\u0119dem s\u0142o\u0144ca, ale r\u00f3wnie\u017c dodatkow\u0105 porcj\u0119 energii promieniowania odbitego od gleby. Le\u015bnicy borykaj\u0105 si\u0119 z problemem zasiedlania przez przyp\u0142aszczka \u015bcian lasu na powierzchniach powsta\u0142ych w wyniku ci\u0119\u0107 zupe\u0142nych oraz cz\u0119\u015bciowych. Powsta\u0142a w ten spos\u00f3b granica \u015brodowiskowa sprzyja zwi\u0119kszaniu si\u0119 temperatury powierzchni czynnej strza\u0142, z czego skrupulatnie korzystaj\u0105 samice przyp\u0142aszczka wybieraj\u0105c najcieplejsze drzewa do zasiedlenia.<\/p>\n

 <\/p>\n

2. Lokalizacja obiektu
\n<\/strong><\/span><\/h3>\n

Tereny le\u015bne wzd\u0142u\u017c drogi krajowej nr 76 pomi\u0119dzy miejscowo\u015bciami Cygan\u00f3wka oraz Wilga. Wsp\u00f3\u0142rz\u0119dne naro\u017cnik\u00f3w: NE 52,176580, 20,608035; SW 52,174078, 20,611507, wysoko\u015b\u0107 bezwzgl\u0119dna 93 m n.p.m. Gospodarstwa le\u015bne o zr\u0119bowej strukturze zagospodarowania. \u015aciana lasu (kraw\u0119d\u017a kulisy) o ekspozycji po\u0142udniowo-po\u0142udniowo-zachodniej SSW, wysoko\u015b\u0107 drzew od 17 do 19 m, d\u0142ugo\u015b\u0107 \u015bciany lasu 245 m; s\u0105siedztwo uprawy le\u015bnej o powierzchni 3,7 ha z odnowieniem sosnowym w wieku 9 lat, domieszka brzozy oraz d\u0119bu szypu\u0142kowego. Le\u015bnictwo Cygan\u00f3wka, Nadle\u015bnictwo Garwolin, RDLP Warszawa. Celem misji diagnostycznych by\u0142a wst\u0119pna analiza zasiedlenia drzew sosny pospolitej (Pinus sylvestris L.<\/em>) przez wt\u00f3rnego szkodnika z rodziny bogatkowatych – przyp\u0142aszczka granatka (Phaenops cyanea F.<\/em>) Poni\u017cej mapa le\u015bna wraz z tras\u0105 nalotu (ryc. 1).<\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"
Ryc. 1. Mapa gospodarstwa le\u015bnego w Le\u015bnictwie Cygan\u00f3wka, Nadl. Garwolin z zaznaczon\u0105 tras\u0105 lotu BSP z kamer\u0105 DJI Zenmuse XT2.<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

\"\"
Fot. 1. Sosna zwyczajna (Pinus sylvestris L.<\/em>) zaatakowana przez przyp\u0142aszczka granatka z objawami usychania igie\u0142 na \u015bcianie lasu w Le\u015bnictwie Cygan\u00f3wka, Nadl. Garwolin<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

\"\"
Fot. 2. Korony sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.<\/em>) z objawami defoliacji na skutek ataku przez przyp\u0142aszczka granatka w Le\u015bnictwie Cygan\u00f3wka, Nadl. Garwolin (widok z pok\u0142adu BSP).<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

3. Przebieg misji
\n<\/strong><\/span><\/h3>\n

Misj\u0119 BSP zaplanowano w aplikacji DJI Pilot w trybie Manual Flight w oparciu o 25 punkt\u00f3w nawigacyjnych typu WAYPOINTS zgodnie z nast\u0119puj\u0105cymi parametrami: wysoko\u015b\u0107 lotu 12 m AGL, pr\u0119dko\u015b\u0107 pozioma 2,0 m\u00b7s-1, stabilizacja GPS\/GNSS, separacja pozioma 15 m. Ustawienia kamery: CO Landscape; Warunki meteorologiczne w trakcie misji: s\u0142onecznie, temperatura powietrza 13\u1db9C; wilgotno\u015b\u0107 powietrza 59%; zachmurzenie og\u00f3lne nieba 0,0 Okt, pr\u0119dko\u015b\u0107 wiatru 1,6 m\u00b7s-1, widoczno\u015b\u0107 pozioma 10 km; stan powierzchni czynnej przy \u015bcianie lasu – sucha. W trakcie misji wykonano 165 zdj\u0119\u0107 w formacie JPEG (16 bit) kamer\u0105 DJI XT2 SR19 (ryc. 2, 3). Kalibracj\u0119 kamery wykonano na panelu z folii aluminiowej (0,8 m2) umieszczonym na ziemi z wysoko\u015bci 5 m (w pionie), kilka pomiar\u00f3w referencyjnych wykonano w odleg\u0142o\u015bci 5 metr\u00f3w (w poziomie) od \u015bciany lasu wskazuj\u0105c punkty pomiarowe na opasce lepowej w kolorze czarnym, opasuj\u0105cej strza\u0142y sosen na wysoko\u015bci 3,0 -3,5 m nad gleb\u0105. Wykorzystano r\u00f3wnie\u017c dane z cyfrowego rejestratora temperatury HOBO UA 002-84 umieszczonego na jednym z drzew na \u015bcianie lasu.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"
Fot. 3. Zdj\u0119cie LWIR \u015bciany lasu wykonane kamer\u0105 DJI Zenmuse XT2 SR19 z pok\u0142adu bezza\u0142ogowego statku powietrznego Matrice 210 V2 w trakcie misji w Le\u015bnictwie Cyganw\u00f3ka, Nadl. Garwolin<\/figcaption><\/figure>\n


\n4. Opracowanie danych
\n<\/strong><\/span><\/h3>\n

Opracowanie wykonano na komputerze DELL Vostro P71F w aplikacji Pix4mapper oraz FLIR Tools+.; liczba zdj\u0119\u0107 wyr\u00f3wnanych 165\/165 (100%); \u015brednia liczba punkt\u00f3w wi\u0105\u017c\u0105cych 4236; ca\u0142kowity czas przetwarzania 34 min. Produkt ko\u0144cowy panorama barwna LWIR oraz diagram rozk\u0142adu temperatury powierzchni czynnej. Identyfikacj\u0119 obszar\u00f3w podwy\u017cszonej temperatury strza\u0142 oraz klasyfikacj\u0119 obiekt\u00f3w wykonano w aplikacji PFlirTools+. Transmisj\u0119 atmosferyczn\u0105 obliczono na podstawie temperatury oraz wilgotno\u015bci wzgl\u0119dnej powietrza w trakcie misji. Typ pomiaru: centralnie wa\u017cony u\u015bredniony.\u00a0Z tego wzgl\u0119du utrzymanie odpowiedniego zwarcia drzew na \u015bcianie lasu wydaje si\u0119 kluczowe.<\/p>\n

<\/div>\n

 <\/p>\n

5. Wyniki<\/strong><\/h3>\n

Analizowany rozk\u0142ad przestrzenny temperatury powierzchni strza\u0142 sosen na \u015bcianie lasu pozwoli\u0142 na wytypowanie zar\u00f3wno osobnik\u00f3w o najwy\u017cszej temperaturze jak i zaw\u0119\u017cenie okna temperaturowego do strefy, na kt\u00f3rej spodziewany odsetek chrz\u0105szczy zasiedlaj\u0105cych drzewa b\u0119dzie prawdopodobnie najwy\u017cszy. Po drugie, analiza obraz\u00f3w termograficznych pozwoli\u0142a na ustalenie, w jakiej odleg\u0142o\u015bci od \u015bciany lasu znajduj\u0105 si\u0119 drzewa potencjalnie mog\u0105ce zosta\u0107 zasiedlone przez chrz\u0105szcze. Absolutna maksymalna temperatura ods\u0142oni\u0119tych strza\u0142 w strefie odziomkowej na \u015bcianie lasu wynios\u0142a 29,5 \u00b0C, przeci\u0119tnie temperatura strza\u0142 w pierwszej linii drzew wynios\u0142a oko\u0142o 19,5 \u00b0C z odchyleniem 0,8 \u00b0C na wysoko\u015bci 10 m n. g. oraz 25,0 \u00b0C \u00b1 0,6 na wysoko\u015bci 2,0 m n. g. Bior\u0105c pod uwag\u0119 odleg\u0142o\u015b\u0107 drzew od granicy z upraw\u0105 oraz tempo ogrzewania strza\u0142 w ci\u0105gu dnia nale\u017cy spodziewa\u0107 si\u0119, \u017ce strefa zagro\u017cenia si\u0119ga do oko\u0142o 8 metr\u00f3w w tym fragmencie drzewostanu. O tempie ogrzewania drzew w tej strefie decyduje wysoko\u015b\u0107 osadzenia korony, indeks LAD oraz wsp\u00f3\u0142czynnik wychylenia.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"
Fot 4. Fragment panoramy TPC (kolory umowne) wraz z profilami temperaturowymi na strza\u0142ach sosen rosn\u0105cych na \u015bcianie lasu w Le\u015bnictwie Cygan\u00f3wka, Nadl. Garwolin<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

\"\"
Ryc. 2. Profil pionowy temperatury powierzchni strza\u0142 drzew (max 11 m n. p. g.) z wyra\u017anym artefaktem spowodowanym przez czarn\u0105 opask\u0119 lepow\u0105 na sosnach wzrastaj\u0105cych na \u015bcianie lasu w Le\u015bnictwie Cygan\u00f3wka, Nadl. Garwolin<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

\"\"
Ryc. 3. \u015arednia temperatura strza\u0142 w strefie odziomkowej (do 5 m n. p. g.) na \u015bciennie lasu w rz\u0119dach odpowiednio: 1_r \u2013 \u015bciana lasu, 2_r \u2013 5 metr\u00f3w od \u015bciany lasu; 3_r \u2013 10 metr\u00f3w od \u015bciany lasu; 4_r \u2013 15 metr\u00f3w od \u015bciany lasu. Le\u015bnictwo Cygan\u00f3wka, Nadl. Garwolin<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

\"\"
Ryc. 4.\u00a0 Zrzut ekranu z aplikacji Flir Tools+ z podsumowaniem informacji na temat warto\u015bci temperatury strza\u0142 drzew na \u015bcianie lasu (znacznik pomiarowy) w procedurze izotermy niestandardowej, Le\u015bnictwo Cygan\u00f3wka, Nadl. Garwolin\u00a0(po lewej)<\/strong>.\u00a0Informacja na temat pomiar\u00f3w punktowych w ramach sygnatur temperatury powierzchni strza\u0142 na \u015bcianie lasu w Le\u015bnictwie Cygan\u00f3wka, Nadl. Garwolin (po prawej).<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n
<\/div>\n

6. Podsumowanie<\/strong><\/h3>\n

Opisana w materiale technologia UAV\/UAS wyposa\u017cona w sensory bolometryczne stanowi skuteczne i co najwa\u017cniejsze bezinwazyjne narz\u0119dzie wspieraj\u0105ce diagnostyk\u0119 stanu zdrowotnego drzew le\u015bnych<\/strong>. Mo\u017cliwo\u015bci operacyjne statk\u00f3w bezza\u0142ogowych wraz z aplikacjami do planowania misji diagnostycznych znacznie skracaj\u0105 czas wymagany do pozyskania danych w stosunku do metod tradycyjnych.<\/strong> Algorytmy do analizy zdj\u0119\u0107 z sensor\u00f3w radiometrycznych pozwalaj\u0105 w \u0142atwy i dok\u0142adny spos\u00f3b pozyska\u0107 dane o walorach temperaturowych obiekt\u00f3w, a wysoka rozdzielczo\u015b\u0107 zdj\u0119\u0107 oraz mo\u017cliwo\u015b\u0107 tworzenia lokalnych znacznik\u00f3w pozwalaj\u0105 na precyzyjne obliczenie temperatury w obr\u0119bie sygnatur. Z pomoc\u0105 w tym wzgl\u0119dzie przychodzi aplikacja Pix4Dmapper do tworzenia zar\u00f3wno mozaiki LWIR jak i mapy temperatury powierzchni ustawionych pod dowolnym k\u0105tem wzgl\u0119dem sensora.<\/strong> Korzystaj\u0105c z zaawansowanych funkcji programu mo\u017cemy bez trudu wykona\u0107 map\u0119 rozk\u0142adu temperatury powierzchni czynnej np. na \u015bcianie lasu. Do pracy z pojedynczymi zdj\u0119ciami lub niewielkich rozmiar\u00f3w panoramami \u015bwietnie nadaje si\u0119 z kolei program FLIR Tools+ z bogactwem narz\u0119dzi s\u0142u\u017c\u0105cych nie tylko do analizy termogram\u00f3w, lecz tak\u017ce do tworzenia zaawansowanych raport\u00f3w. Tym samym, le\u015bnicy otrzymuj\u0105 narz\u0119dzia, kt\u00f3re bez w\u0105tpienia przyczyni\u0105 si\u0119 do usprawnienia prac w walce ze szkodnikami drzew le\u015bnych, zar\u00f3wno je\u015bli chodzi o diagnostyk\u0119 jak i optymalizacj\u0119 zabieg\u00f3w ochronnych [Zarz. Dyr. Gen. LP nr 21 z dnia 06-04-2016].<\/p>\n

 <\/p>\n

\u0179r\u00f3d\u0142a:<\/strong><\/h3>\n
    \n
  1. Civil Aviation Authority (CAA) 2017. Small Unmanned Aircraft (SUA) operators holding a valid CAA permission. http:\/\/publicapps.caa.co.uk\/docs\/33\/20170714RptUAVcurrent.pdf<\/em><\/li>\n
  2. Dandois J.P., Olano M., Ellis E.C. 2015. Optimal altitude, overlap, and weather conditions for computer vision UAV estimates of forests. Remot. Sens. 7: 13895-13920. Doi:10.3390\/rs71013895 <\/em><\/li>\n
  3. Flir User manual 2015. Instrukcja obs\u0142ugi Flir Tools\/Tools+. Wyd. Interteck, T559999, ss. 172. <\/em><\/li>\n
  4. Lilles\u00e6ter O. 1991. Simple radiometric method for measuring the thermal broadband emissivity of material samples. App. Opt., 30 (34), 5086-5089. <\/em><\/li>\n
  5. Vlcek, J. 1982. Determination of emissivity with imaging radiometers and some emissivities at \u03bb = 5 \u03bcm. Phot. Eng. Rem. Sens., 1, 609-615.<\/em><\/li>\n
  6. Wolfe W. L. 1985. Handbook of military infrared technology. Office of Naval Research, Department of Navy, Washington, D.C.<\/em><\/li>\n<\/ol>\n

     <\/p>\n

    Podzi\u0119kowania<\/strong><\/p>\n

    Sk\u0142adamy podzi\u0119kowania pracownikom PGL Lasy Pa\u0144stwowe Nadle\u015bnictwa Garwolin oraz Le\u015bnictwa Cygan\u00f3wka, a tak\u017ce pracownikom Instytutu Badawczego Le\u015bnictwa w S\u0119kocinie Starym, w szczeg\u00f3lno\u015bci Pani dr in\u017c. Alicji Sowi\u0144skiej za pomoc i wsp\u00f3\u0142prac\u0119 w trakcie prac terenowych.\u00a0 <\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Wykonano ocen\u0119 rozk\u0142adu temperatury powierzchni czynnej drzew na \u015bcianie lasu z objawami zasiedlenia przez chrz\u0105szcza z rodzaju przyp\u0142aszczek (Phaenops). Analiz\u0119 przeprowadzono w oparciu o informacje zawarte na zdj\u0119ciach LWIR pozyskanych z pok\u0142adu bezza\u0142ogowego statku powietrznego. \u00a0 Informacje wst\u0119pne: Wykonawca: Grzegorz Dur\u0142o Operator UAV\/UAS: Grzegorz Dur\u0142o Cel: Wykonanie kompozycji barwnej LWIR\/TMP, ocena rozk\u0142adu temperatury drzew na<\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":1127,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[45],"tags":[],"aioseo_notices":[],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/03\/slajd_tytu\u0142owy.jpg","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1115"}],"collection":[{"href":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1115"}],"version-history":[{"count":9,"href":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1115\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1139,"href":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1115\/revisions\/1139"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1127"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1115"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1115"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1115"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}