Ogranicza nas tylko wyobraźnia
Transkrypt
Ogranicza nas tylko wyobraźnia
Wywiad Fot. U. Zubert Ogranicza nas tylko wyobraźnia Robot przejdzie się wśród zachipowanych drzew i zbierze dane, dron wykona skaning laserowy i zgromadzi próbki powietrza, kamera zarejestruje dane z plecaka, a nadleśnictwo zaprosi na wirtualną wycieczkę po lesie. Film science fiction? Wg dr. hab. inż. Piotra Wężyka z Wydziału Leśnego UR w Krakowie taki las to kwestia czasu, a postęp technologii ogranicza tylko brak odważnych decyzji. Dziś leśnik ze smartfonem czy tabletem w ręku przestaje być nadzwyczajnym widokiem. Przede wszystkim również i leśnicy zaczęli masowo korzystać z ortofotomap lotniczych, co owszem, trwało wiele lat, ale dziś są one w powszechnym użyciu. Kolejno przeszli z ortofotomap cyfrowych w kompozycji barwnej RGB na ortoobrazy uzupełnione o kanał podczerwieni (CIR = ColorInfraRed), czyli takie, które umożliwiają nie tylko interpretację gatunków, ale i uszkodzenia czy zróżnicowanie biomasy. Takie zastosowanie przetworzonych zdjęć lotniczych okazało się nie tylko pomocne i praktyczne, ale i stosunkowo tanie. Ceny oferowane dziś przez wykonawców ortofotomap są na tyle niskie, że nie stanowi to w ogóle znaczącego kosztu w inwentaryzacji lasu. czas zapisany w głowie ostateczny obraz lasu. Podobnie z ortofotomapami lotniczymi, wykonywanymi raz na wiele lat. One już dzisiaj są co 3–5 lat wymieniane na nowe, bardziej aktualne. Ale w przypadku lasów czy rolnictwa to czasami zbyt rzadko. Na szczęście coraz częściej wysokorozdzielcze zobrazowania satelitarne wchodzą na rynek ortofotomap lotniczych i zamieniają je na bardziej aktualne obrazy, co widzimy np. w aplikacjach Google Earth. Ludzie wierzą w Google…? Aktualizowane obrazy dawałyby nie tylko podgląd na prace gospodarcze, np. gniazda, zręby. Pozwalałyby też śledzić zmiany wywoływane przez pożary, huragany czy gradacje owadów. W kryzysowych sytuacjach można by szybko To na razie chyba bardziej zabawki? Wykorzystuje się je najczęściej do prostych obserwacji zrębów, fenologii, wykonywania zdjęć do folderów. A one są doskonałym narzędziem przy interwencjach np. po huraganie, o czym nie zawsze się pamięta. Po takiej klęsce na początku nic nie wiadomo, a chcemy przecież jak najszybciej poznać rozmiar szkód i zaplanować działania. Podobnie pożary – ciężko wejść na powierzchnię, nie narażając ludzi. Są już drony, które dają się nawet zaprogramować ze smartfona. Potrafią nalecieć taką, niemałą przecież, powierzchnię leśną i wykonać całkiem przyzwoite zdjęcia. Trzeba jednak pamiętać, że mają też swoje ogromne ograniczenia i mało kto o tym mówi, bo wszyscy są podekscytowani możliwością zrobienia zdjęcia z góry. Jakie ograniczenia? Nie możemy stać w miejscu i obawiać się, Przede wszystkim prawne. A co mielibyśmy do zaoferowania leśnikom w najTo się czasem pomija, bo że nowa technologia nas zje. bliższym czasie? w lasach zwykle nie ma zaKażdy z nas korzysta już ze smartfona, grożenia, że dron spadnie koMapy można uzupełnić muś na głowę. Co najwyżej obrazami satelitarnymi, komputera czy tabletu zawiśnie w koronach drzew. które można pozyskiwać co Ale trzeba pamiętać, że przekilkanaście dni, a ostatnio nawet co kilka dni. Od jesieni tego roku po- zlecić, interwencyjnie, wykonanie dodatkowych strzeń nad lasem to nadal przestrzeń lotnicza. jawi się nawet możliwość codziennego uzyski- zobrazowań a na ich podstawie i map tematycz- I także w niej obowiązuje prawo. Są więc wania obrazów dla wszystkich kontynentów. nych, co zresztą ma już miejsce w Polsce. konkretne zakazy w konkretnych miejscach Co prawda nie o rozdzielczości 25 cm czy 50, Jest jeszcze jedna kwestia. Społeczeństwo co- – zwłaszcza tam, gdzie las otacza np. lotnisko jakbyśmy pewnie wszyscy tego chcieli, ale ok. 3 raz chętniej korzysta choćby z Google Maps. czy inny obiekt strategiczny. Bez szkoleń, lim (RGB i CIR). Nie powinno to jednak przy- Jeśli obrazy będą co kilka tygodni uaktualnia- cencji itp. nie będzie tej wiedzy. Choć wiele ćmić faktu ich niespotykanej aktualności. Co ne, to poprawi też odbiór leśnictwa wśród lu- kwestii jest jeszcze nieuregulowanych, to Polwięcej – danych dostępnych dla całego świata. dzi. Nie będą trafiać na dysonans, że przecież ska i tak jest liderem w Europie, jeśli chodzi To otwiera nowe możliwości monitorowania w lasach coś wycięto, a na ortofotomapie w ge- o przepisy w tym zakresie. oportalu wciąż stoi las. No jak to tak może być? leśnego świata. A przyszłość dronów w leśnictwie? Ta aktualność obrazów to coś, do czego bę- A jeśli chodzi o sprzęt. Co nowego przydać Przede wszystkim chciałbym uczulić, że bardziemy dążyć? dziej profesjonalne wykorzystanie dronów, się może w najbliższym czasie w lasach? Tak. Nasze historyczne spojrzenie na las było Na pewno dynamicznie rosnący rynek dronów np. wyposażonych w kamery wielospektralne, takie: co 10 lat robiliśmy pul, mając przez ten daje szanse na wykorzystanie w leśnictwie. powinno być domeną specjalnie przygotowa- 18 Las Polski 12/2016 Fot. P. Wężyk (4) I chyba największy problem na dziś to wspomniane zasilanie smartfona baterią. 20150916_163106 nych podmiotów. Użycie takiego sprzętu wymaga już pewnego wtajemniczenia. Pojawiają się już firmy oferujące w Polsce LIDAR, czyli skaning laserowy na poziomie drona. Na pewno planuje się wykorzystanie dronów przy projekcie związanym z gospodarstwami węglowymi. Mają one latać regularnie i dość często by monitorować biomasę. Co dokładnie to będzie – zdjęcia, kamery cyfrowe, skanery czy kamery termalne na razie chyba nie jest to jeszcze upublicznione. Wspomniał pan o kamerach termalnych. Próby ich wykorzystywania w lasach były już podejmowane. Oczywiście. Poza klasycznymi zdjęciami mamy możliwość wykonania zdjęć termalnych. Te mogą służyć do liczenia zwierzyny, ale też poszukiwania zaginionych w lesie ludzi, rozpoznawania ognisk pożarów. Czy użyteczność dronów kończy się na rejestrowaniu obrazów? Co ciekawe drony mogą być pomocne nawet przy poszukiwaniu dźwięków. Nietrudno sobie wyobrazić szukanie tą metodą np. cennych gatunków ptaków. Drony mogą też zbierać próbki powietrza pod kątem zanieczyszczeń czy pyłków nad lasem. Czy taki dron za pięć, 10, 20 lat ma zatem szansę zostać leśnikiem przyszłości? Sam dron na pewno nie – musimy pamiętać o przestrzeni pod drzewostanem, której dron nie zobaczy. To ich kolejne ograniczenie. Ale rzeczywiście rozwój technologii jest zaskakująco szybki. Jakieś 10 lat temu na jednej z konferencji mówiłem, że marzy mi się skaning laserowy wykonywany z zegarka. Powoli się do tego zbliżamy. Mamy dziś choćby ręczny skaner ZEB1. Powoli Google wprowadza projekt TANGO, umożliwiający skanowanie smartfonem wyposażonym w trzy kamery – jedna z nich służy do pomiaru odległości. Tym urządzeniem można zbierać chmurę punktów wewnątrz drzewostaLas Polski 12/2016 nów. Smartfon, który nosi leśniczy, będzie miał w przyszłości tylko jedno poważne ograniczenie – sprawną baterię. Power bank o sporej mocy będzie jego nieodłącznym wyposażeniem. Co jeszcze mamy dziś do dyspozycji, a co w przyszłości zyska na znaczeniu? Fotografia cyfrowa. Ze zwykłych zdjęć cyfrowych robi się modele 3D, a w ten sposób możemy pozyskiwać pewne cechy drzewostanu. To tzw. matching – dopasowania zdjęć lotniczych do modelowania modeli 3D drzew. Ten temat powrócił, bo dziesiątki lat temu była próba fotogrametrycznego wykorzystania zdjęć np. na powierzchniach kołowych albo zdjęć do szacowania objętości stosów drewna. Dziś pomysł powraca ze zdwojoną siłą, bo pozwoliła na to rozwijająca się technologia. No i smartfony, które funkcję telefonu mają teraz niejako przy okazji. Niejednokrotnie procesor tego smartfona to suma możliwości kilku starszych komputerów, stojących na biurkach w nadleśnictwach, ukrytych w małym urządzeniu. W ostatnim czasie z inwentaryzacją na dużą skalę mieliśmy do czynienia w Puszczy Białowieskiej. Kilkudziesięciu leśników, wyposażonych w najnowsze dobrodziejstwa techniki, a mimo to był to ogromny wysiłek LP. Dlatego za kilka lat do takich inwentaryzacji ludzie pewnie będą zbyt drodzy. Dziś trwają zaawansowane prace nad urządzeniami – robotami, autonomicznymi urządzeniami, które mogą poruszać się po lesie. Co kilka dni takie coś wróci do punktu bazowego, by np. doładować akumulatory. Mamy już przykłady takich urządzeń w naszych domach – np. odkurzacze. Być może w przyszłości nikogo nie będzie szokować, że taki robot będzie sobie chodził po lesie i zbierał dane, także nocą w podczerwieni. A więc jednak wyeliminowanie leśniczego i niszczenie etosu pracy. To raczej ułatwienie uciążliwego, obarczonego błędami procesu zbierania danych. Potrafię sobie wyobrazić, że pewne urządzenia będziemy montować np. na plecakach i one automatycznie będą zbierały dane, bo to się już dzieje. Większość z nas kojarzy charakterystyczne samochody Google do tworzenia Street View. To samo można zrobić w mniejszej skali, montując kamery na plecaku – tak działa np. Leica Backpack. Za kilka lat w lesie to nie będzie nic nadzwyczajnego. Konkurencja dla rejestratora? Smartfony mają dziś świetną grafikę, świetne kamery, żyroskopy, czego nie było wcześniej. Mając wprowadzone różne aplikacje, dane z powierzchni kołowych, stałych obserwacji, można wrócić na powierzchnię i znaleźć konkretne drzewa, pod konkretnym kątem azymutu czy nawet kątem poziomym i pionowym. To są całkowicie nowe możliwości. Te urządzenia, które nosimy ze sobą rewolucjonizują pomiar, inwentaryzację, kontrolę, monitoring, zbieranie danych. Naprawdę jest tak, jak pani powiedziała – nikogo już nie szokuje, że leśniczy wyjmie komórkę i zrobi zdjęcie jakiegoś zrębu i ma zaraz wyznaczoną pozycję. Ale dziś on tą komórką może zrobić znacznie więcej. A w przyszłości będzie mógł jeszcze więcej. Leica Backpack Pegasus 19 Wywiad Być może nadleśnictwa, chcąc zachęcić turystów do wizyty, będą publikowały wirtualne wycieczki po drzewostanach, kto wie. Zbieranie danych to jedno. Pozostaje jeszcze kwesta ich przetwarzania i przechowywania, zanalizowania i wykorzystania. Czy od nadmiaru informacji o lesie nie rozboli nas głowa? Sądzę, że nie, bo chyba już dawno by nam pękła. Jeśli przyjrzeć się historii, to zaczynaliśmy zbierać dane o lesie już dość dawno: zapiski, operaty, mapy rysowane, plotowane, digitalizowane, dziś LMN. Jakoś nas to na razie nie zabiło. Miliony danych, miliardy cyfr. Mnie głowa boli raczej od obawy, czy zdołamy te dane przechować dla naszych następców? Z kilku przyczyn, m.in. technicznych. A czy nie obawia się pan, że za rozwojem technologii, lawinowo rosnącą ilością danych przestanie nadążać kadra? Nie, tego bym się nie obawiał. Tu sprawę rozwiąże rynek. My nie możemy stać w miejscu i obawiać się, że nowa technologia nas zje. Każdy z nas korzysta już ze smartfona, komputera czy tabletu. Pamiętam swoje obawy, kiedy dwadzieścia parę lat (ale ten czas pędzi) temu zastanawiałem się, czy uda mi się w Polsce zrobić pierwszą leśną mapę cyfrową. Pokazać, zaproponować komuś… I pamiętam, jaki miałem potworny problem, żeby ustalić kolor z paniami kreślarkami, bo mój komputer nie rozumiał zmieszania trzech słoiczków farb. On chciał ode mnie RGB albo HSV albo innego CMYK-a. Przeszliśmy przez to i proszę, działa! Dzisiejszy problem, to czy zdecydować się na automatyzację. Czy uwierzyć automatycznym metodom wykorzystania chmur punktów skaningu laserowego, chmur punktów ze zdjęć lotniczych, z dronów, komórek, aparatów cyfrowych. Czy my temu zaufamy? Dlatego są potrzebne badania, wdrożenia, testy. Bo świat nam pokazuje, że się da. W Polsce mamy SILP – w zasadzie wystarczyłoby aktualizowanie tej potężnej bazy danych albo stworzenie modeli matematycznych opisujących stan przyrody, klimatu, gleby, przyrostu drzew i reakcji na zmianę klimatu. W Europie takie modele się wprowadza. I las rośnie nawet wirtualnie w bazach danych. Nie było nas, był las… Na pewno technologia pozwala dziś przewidywać. A w zasadzie monitorować i przewidywać w oparciu o modele matematyczne opisujące przyrodę. Pozwólmy sobie teraz na leśny science fiction. Okulary z operatem urządzeniowym i chipowanie drzew. To powoli przestaje być fikcja. Trzy lata temu taki projekt składaliśmy z firmami niemieckimi, austriackimi – liderami na rynku chipów i od rozszerzonej rzeczywistości. Pomysł był taki, by operator wchodzący do lasu miał kask z przesłoną i za pomocą ruchów oczu, głowy i rąk zbierał i weryfikował informacje. To nas kiedyś na pewno czeka. Dziś pisząc esemesy podczas podróży autem, mówimy często do telefonu, a on to coraz lepiej tłumaczy. Korzystamy na co dzień z nawigacji satelitarnej. Nie wiem, czemu las miałby pozostać poza technologią? Może rzeczywiście jest piękny i nie chcemy w nim używać telefonu? Ale pamiętajmy, że to może np. ocalić czyjeś życie, bo w owej komórce będzie aplikacja typu fallow me home. Symulatory harwesterów to kolejny element do niedawna uznawany za science fiction. Gdy sięgniemy po Google 3D, zeskanowany las, jaki zobaczy operator, będzie niemal identyczny z realnym. Ale bez autentycznego ryzyka. A zatem to 3D może go uczyć, może ocalić życie. Podobnie jest w przypadku strażaków: mają możliwość nauczyć się, jak np. przesuwa się fala ognia w lesie, w jaki sposób poruszać się po płonącym drzewostanie itp. Czy w rozwoju takich technologii przyszłości największym ograniczeniem są pieniądze, czy brak zaufania leśników do nowych technologii? Moim zdaniem technologia sama się wybroni. Wraz z popytem tanieje. Wystarczy popatrzeć na komputery, na to ile kosztowały pierwsze i z jakim oporem wchodziły do Lasów Państwowych. Albo z jakim trudem niejednokrotnie wchodziła do LP mapa numeryczna. A dziś? Nikt nie jest w stanie wyobrazić sobie pracy bez niej. Moim zdaniem największym ograniczeniem jest brak odważnych decyzji. Czekamy na wizjonera, który ma odwagę wydawać pieniądze… …raczej inwestować. Trzeba pamiętać, że wprowadzenie nowych technologii do LP nie oznacza zwolnień iluś tam setek ludzi. Nie. Bo pojawią się nowe usługi, które las może oferować. Tak jak teraz nagle dostrzegliśmy las jako pochłaniacz CO2, choć był nim zawsze. Zgoda, ale to trzeba pomierzyć. Kto powinien to zrobić? Leśnik ma wystarczająco dużo zajęć. Niech będą więc dodatkowe sfery usług dla podmiotów, uczelni, nauki. Może nawet dla zwykłych ludzi. Używając smartfona, każdy spacerowicz mógłby zbierać mnóstwo cennych dla Lasów informacji. To się nazywa crouwdsourcing. Można to wykorzystać również w obszarach leśnych nawet off-line, kiedy urwie się nam zasięg telefonii komórkowej, a GPS nie. Jak to działa? Przykładowo ktoś zobaczy jakiegoś ciekawego ptaka. Aplikacja z obrazami i dźwiękami w smartfonie pomaga mu go rozpoznać Gdy mówi się o postępie w leśnictwie, często za wzór stawiana jest Skandynawia. Tak, wszyscy mówią o Skandynawii, że ma np. byle jakie lasy, ale to jest przecież magazyn leśny świata. I tam metody zbierania danych, opracowywania, wykorzystywania technologii zaszły tak daleko, że gdzieniegdzie (np. w Finlandii) przy inwentaryzacji nikt w ogóle nie idzie do lasu! A i praktycznie wszystko o tym lesie wiadomo. NDRE_obraz z kamery drona 20 Las Polski 12/2016 i natychmiast zaznacza lokalizację. Dane w jednej chwili trafiają do nadleśnictwa czy parku narodowego, GDOŚ. Tu pojawia się wiele aspektów działania – wizerunkowy, edukacyjny, współpracy z ludźmi, partycypacji społecznej. Mnogość pomysłów jest niemal nieograniczona. Np. w USA ludzie niezmiernie się angażują, prężnie działają wolontariusze, organizacje pozarządowe, co wykorzystują np. parki narodowe. Modny ostatnio temat pochłaniania CO 2 przywołaliśmy już w rozmowie. Co do zaoferowania mają nam w tym temacie nowoczesne technologie? Żeby oszacować biomasę, musimy poznać pewne parametry roślinności. Najczęściej jest to wysokość drzewa. Nie ona jednak w przypadku biomasy jest najważniejsza, ale struktura przestrzenna (pozioma i pionowa), czyli trójwymiarowa charakterystyka roślinności – to jak wielka jest korona, ile w całej jej przestrzeni jest liści, gałęzi, a co za tym idzie drewna, ile szyszek, a może nawet jemioły. Interesuje nas, jak ta struktura jest rozmieszczona w pionie. Mówimy już nie o strukturze płaskich map 2D, odpowiadających na pytanie, gdzie w moim lesie jest biomasa, a bardziej o strukturach 3D, pokazujących, ile tej biomasy znajduje się w przestrzeni. Ta ilość ma swoje konsekwencje później, np. na rozprzestrzenianie się pożaru w lesie – daje odpowiedź na pytanie, gdzie jest zgromadzona moja baza paliwowa. Interesuje nas też skład gatunkowy, zdrowotność. Tu sam skaning laserowy nie wystarczy, wciąż potrzebujemy informacji radiometrycznej, czyli kamer spektralnych, wielospektralnych, hiperspektralnych, podczerwieni. Dane pozwolą przewidzieć, co wydarzy się z drzewostanem za jakiś czas, przynajmniej w jakimś stopniu. Doświadczamy ostatnio problemów z suszą, widzimy, co się dzieje, nie tylko w Puszczy Białowieskiej. Mamy gradacje owadów, wiatry, huragany. By to wszystko mierzyć, móc przedstawić jakiś bilans, musimy mierzyć las z poziomu lotniczego, wykonywać skaning, zobrazowania satelitarne. Co więcej, musimy mieć automatyzację procesów, automatyczną procedurę przejścia od obrazu/chmury punktów do wyniku. Chodzi o naśladowanie oka i mózgu. Widzę coś – rozpoznaj mi to, opisz. Zrób z tego poligony, kształty, przypisz atrybuty i porównaj do mojej istniejącej mapy albo ją zmień, zaktualizuj, oblicz, ile straciłem lub zyskałem. Taką technologią posługujemy się już od kilku dobrych lat, nazywana jest OBIA. Las Polski 12/2016 Faro Free Style Niełatwo w to uwierzyć, skoro w Polsce nie bardzo radzimy sobie z ustaleniem faktycznej lesistości. Różne metody, różne liczby. Czy geoinformatyka może być pomocna w dokładnym ustaleniu, ile lasu mamy w kraju? Mamy trochę niekontrolowane w Polsce zjawisko wtórnej sukcesji leśnej na gruntach rolnych. Przy okazji wykorzystania technologii LIDAR, zdjęć satelitarnych itp. jesteśmy w stanie mapować, gdzie w Polsce przybyło lasu, którego nie ma w żadnych rejestrach w ewidencji gruntów. To można wykorzystać kapitalnie, by podjąć się inwentaryzacji w skali całej Polski. Technicznie można to wykonać za niewielkie pieniądze, bo duża część danych dostępna jest bezpłatnie. Co więcej to nie wydatek, a znów inwestycja. Im więcej lasu, tym większy potencjał przy handlu emisjami gazami cieplarnianymi. Tylko że to są decyzje polityczne. Pytanie, czy zależy nam na tym, żeby zalesiać i ile? Bo w pewnych miejscach już dawno przekroczyliśmy plan zwiększania lesistości kraju. Są też pytania o krajobraz, wykorzystanie przestrzeni rolniczej, bezpieczeństwo żywnościowe. Jak się okazuje, medal ma więcej stron niż tylko dwie. Kolejnym tematem przywoływanym ostatnio w LP jest inwentaryzacja zabytków czy wszelkich artefaktów na terenach leśnych. Rzeczywiście nasze lasy są pełne tego typu śladów przeszłości, kurhanów, cmentarzy… Od lat współpracuję z archeologami. Korzystamy przy tym głównie z lotniczego, ale i naziemnego skaningu laserowego. LIDAR jest dla archeologów nowym paradygmatem. Nagle znaleźli narzędzie, które pozwala im odkrywać bez łopaty potencjalne stanowiska. Przy odpowiednich zabiegach na numerycznym modelu terenu, np. podświetlania z wielu kierunków czy sztucznego podwyższania, specjaliści od archeologii widzą rzeczy, których nie mogli zobaczyć przez lata, nawet chodząc po tych miejscach w lesie. Bo gdy rosły tam paprocie, borówki i inne rośli- ny, po prostu nie było widać, że w terenie są 2–3 cm w miejscu, gdzie kiedyś np. wypalano węgiel drzewny. Technologia daje możliwość wychwycenia nawet takich obiektów jak krzyże. Projekty tego typu już miały miejsce w naszych lasach, choćby IBL realizował „Laserowych odkrywców”. Działają też różne fundacje, grupy na Facebooku, gdzie ludzie głównie w lasach wykrywają stare fortyfikacje, miejsca przebiegu dróg itd. Zabytków jest cała masa, począwszy od stanowisk archeologicznych, których liczbę szacuje się na kilkadziesiąt tysięcy. W tym temacie głowa bolałaby mnie akurat o to, jak leśnicy dogadają się z archeologami. Bo przecież jest obawa, że archeolodzy zechcą znaleziska odkopać i zabezpieczyć, ograniczając tym samym prace leśne na tych fragmentach. Z lokalizacją z ziemi też nie mielibyśmy problemu. To dziś to nie problem, bo mamy coraz więcej satelitów. Kiedyś las był problematyczny ze względu na zakłócanie sygnału, odcinanie go. Dziś mamy systemy amerykański (NAVSTAR-GPS), rosyjski (GLONASS), chiński (BEIDOU-2) i pojawią się następne, choćby europejski Galileo. Pozycja w lesie będzie coraz bardziej precyzyjna. Z wykorzystaniem danych limituje nas chyba tylko wyobraźnia. W tym temacie znów pojawia się możliwość współpracy ze społeczeństwem i włączenia ludzi w proces odkrywania artefaktów i ich lokalizacji z dużą dokładnością. W ogóle uważam, że udział społeczeństwa w kontekście nowoczesnych rozwiązań będzie przybierał na znaczeniu. Pojawiają się już techniczne możliwości przesyłania do odbiorcy nawet zapachów, jeśli ma on odpowiednie urządzenie do ich wytworzenia. Wirtualne wizyty w lesie na pewno zadowolą część osób, jednocześnie odciążając C zadeptane szlaki. Rozmawiała: Urszula Zubert 21