Ekolodzy coraz częściej używają dronów do gromadzenia danych. Naukowcy wykorzystali zdalnie sterowane samoloty do oceny zdrowia kruchych mchów polarnych, do pomiaru i przewidywania masy fok lampartowych, a nawet do zbierania smarków wielorybów. Drony zostały również oznaczone jako zmieniacze gier do monitorowania populacji dzikiej przyrody.
Ale kiedy opadnie pył startowy, skąd wiemy, czy drony generują dokładne dane? Być może jeszcze ważniejsze jest to, jak porównywane są dane z danymi zebranymi przy użyciu tradycyjnego podejścia naziemnego?
Aby odpowiedzieć na te pytania, stworzyliśmy #EpicDuckChallenge, który polegał na rozmieszczeniu tysięcy plastikowych kaczek replik na plaży Adelaide, a następnie przetestowaniu różnych metod ich zestawiania.
Jak informujemy dzisiaj w czasopiśmie Methods in Ecology and Evolution, drony rzeczywiście generują dokładne dane dotyczące populacji dzikiej przyrody - nawet bardziej dokładne niż te zbierane w staromodny sposób.
Jarrod Hodgson stojący w jednej z replik kolonii ptaków morskich zbudowanych na #EpicDuckChallenge. (S. Andriolo) Ocena dokładności danych dotyczących liczby dzikich zwierząt jest trudna. Nie możemy być pewni prawdziwej liczby zwierząt obecnych w grupie dzikich zwierząt. Aby przezwyciężyć tę niepewność, stworzyliśmy kolonie ptaków morskich o naturalnej wielkości, repliki, każda o znanej liczbie osobników.
Doświadczeni obserwatorzy dzikiej przyrody, niezależnie od optymalnego widoku i idealnych warunków pogodowych, zliczali kolonie z ziemi za pomocą lornetki i teleskopu. W tym samym czasie dron zarejestrował zdjęcia każdej kolonii z różnych wysokości. Następnie naukowcy-obywatele wykorzystali te obrazy do zliczenia liczby zwierząt, które mogli zobaczyć.
Liczba ptaków na zdjęciach dronów była lepsza niż liczba obserwowanych przez obserwatorów przyrody na ziemi. Podejście drona było bardziej precyzyjne i dokładniejsze - dawało liczby, które były stale bliższe prawdziwej liczbie osobników.
Porównywanie zalet: fotografie pochodzące z dronów i widok licznika naziemnego. (J. Hodgson) Różnica między wynikami nie była trywialna. Dane pochodzące z dronów były od 43 do 96 procent bardziej dokładne niż zliczenia naziemne. Różnica wynikała z liczby pikseli reprezentujących każdego ptaka, co z kolei jest związane z wysokością, z jaką latał dron i rozdzielczością kamery.
To nie była niespodzianka. Doświadczone liczniki naziemne radziły sobie dobrze, ale punkt obserwacyjny drona był lepszy. Obserwowanie zdjęć wykonanych z góry oznaczało, że naukowcy-obywatele nie musieli walczyć z zasłoniętymi ptakami, które często występują podczas liczenia gruntów. Zdjęcia przyniosły także korzyści obywatelom-naukowcom, ponieważ mogli cyfrowo sprawdzać swoje obliczenia tyle razy, ile potrzebowali. Zmniejszyło to prawdopodobieństwo zarówno pominięcia jednostki, jak i liczenia jednostki więcej niż jeden raz.
Naukowcom pomagało wielu ochotników, bez których #EpicDuckChallenge nie byłby możliwy. (J. Hodgson) Jednak nawet jeśli okazało się to dokładniejsze, ręczne liczenie cyfr jest nadal uciążliwe i czasochłonne. Aby temu zaradzić, opracowaliśmy algorytm komputerowy w nadziei, że może on jeszcze bardziej zwiększyć wydajność bez obniżania jakości danych. I tak się stało.
Wyznacziliśmy część ptaków w każdej kolonii, aby wyćwiczyć algorytm rozpoznawania wyglądu zwierzęcia będącego przedmiotem zainteresowania na zdjęciach. Odkryliśmy, że użycie 10% danych treningowych było wystarczające do uzyskania liczby kolonii porównywalnej z liczbą ludzi przeglądających całą scenę.
Ta komputeryzacja może skrócić czas potrzebny na przetwarzanie danych, zapewniając możliwość obniżenia kosztów i zasobów potrzebnych do badania populacji dzikiej przyrody. W połączeniu z efektywnością drony zapewniają miejsca do badań, do których trudno jest dotrzeć pieszo, te oszczędności mogą być znaczne.
Korzystanie z monitorowania dronów w terenie
Nasze wyniki mają ważne implikacje dla wielu gatunków. Uważamy, że są one szczególnie istotne w przypadku skupiania ptaków, w tym ptaków morskich, takich jak albatrosy, pingwiny gniazdujące na powierzchni i fregaty, a także ptaków wodnych gniazdujących w koloniach, takich jak pelikany.
Inne rodzaje zwierząt, które są łatwo widoczne z góry, w tym wyciągane foki i krowy, są bardzo odpowiednie do monitorowania dronów. Gniazd lub śladów zwierząt, takich jak orangutany i żółwie, można również wykorzystać do wnioskowania o obecności.
Dodatkowe eksperymenty przydadzą się do oceny zdolności dronów do badania zwierząt, które wolą pozostać w ukryciu i tych w złożonych siedliskach. Takie oceny są interesujące dla nas i badaczy na całym świecie, a obecne badania koncentrują się na dzikiej przyrodzie, takiej jak ssaki nadrzewne i walenie.
Wciąż uczymy się, jak dzikie zwierzęta reagują na obecność dronów, dlatego potrzebne są dalsze badania, aby zmierzyć te odpowiedzi w różnych gatunkach i środowiskach. Wyniki pomogą udoskonalić i ulepszyć protokoły monitorowania dronów, aby drony miały minimalny wpływ na przyrodę. Jest to szczególnie ważne w przypadku gatunków podatnych na zakłócenia, w przypadku których bliskie sąsiedztwo nie jest możliwe ani pożądane.
Świat szybko się zmienia, z wieloma negatywnymi skutkami dla dzikiej przyrody. Technologia taka jak drony może pomóc naukowcom i menedżerom zbierać dane wystarczająco szybko, aby umożliwić terminową ocenę konsekwencji tych zmian.
Podczas monitorowania dzikiej przyrody zwiększenie dokładności i precyzji badań na zwierzętach daje nam większe zaufanie do naszych szacunków populacji. Zapewnia to silniejszą bazę dowodową, na podstawie której można podejmować decyzje zarządcze lub zmiany polityki. W przypadku gatunków i ekosystemów zagrożonych wyginięciem lub nieodwracalnym zniszczeniem takie szybkie działanie może być dosłownie linią ratunkową.
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation.
Jarrod Hodgson, doktorant, University of Adelaide
Aleks Terauds, starszy naukowiec / kierownik sekcji, Australian Antarctic Division
Lian Pin Koh, profesor, University of Adelaide
