Изучение возможности применения портативных устройств для получения информации о тундровой растительности

Крупномасштабное картографирование растительности играет ключевую роль в изучении экосистем, мониторинге биоразнообразия и управлении природными ресурсами. Однако использование общедоступных данных, таких как снимки со спутников Landsat и Sentinel, ограничено. Несмотря на их ценность, они позволяют анализировать преимущественно верхний ярус растительности. Помимо сложности картографирования многоярусного и неоднородного растительного покрова, пространственное разрешение также является лимитирующим фактором, который ограничивает применение спутниковых данных при решении ряда практических задач. Применение полноразмерных БПЛА также не позволяет получать данные о подлеске, подросте и других ярусах ввиду плотного древостоя и густоты растительности. Кроме того, на текущий момент в Российской Федерации существует ограничения на использование легких, средних и тяжелых БПЛА массой тяжелее 150 г: они подлежат обязательной регистрации и требуют согласования планов полетов, что не позволяет системно и своевременно собирать информацию о растительных сообществах.
Целью данной работы является изучение возможности применения портативных устройств для сбора высокодетальных данных с целью анализа и мониторинга сезонной и многовременной динамики растительных сообществ. Данные собраны на нескольких тестовых участках (экспериментальные площадки, лесной участок, Альпийская горка и склоны), на которых апробированы различные методы съемки флоры, расположенной на территории Полярно-альпийского ботанического сада-института имени Н. И. Аврорина.
В качестве портативных устройств использовались камеры нескольких моделей смартфонов (iPhone 14, Vivo V29e 5G, Samsung Galaxy S23 FE, Xiaomi Redmi 12), зеркальный фотоаппарат Nikon COOLPIX B500 и портативный БПЛА DJI Mavic Neo. Съемка на камеры смартфонов и фотоаппарат производилась несколькими способами: отдельные растительные объекты и экспериментальные площадки снимались целиком таким образом, чтобы кадр образовывали «купол» из нескольких рядов съемки; при съемке склонов также формировались ряды кадров с большим перекрытием, которые были сделаны либо из одной точки съемки, либо со смещением по горизонтальной оси. Съемка на дрон произведена традиционным методом на высоте от 1 до 2,5 метров в двух режимах — фото- и видеосъемки — для дальнейшего сравнения.
Результаты обработки продемонстрировали возможность получения плотного облака точек по видеоряду, снятым на лесном участке с густой растительностью в травяно-кустарничковом ярусе, а также на других тестовых участках. Съемка на смартфон, в свою очередь, показала потенциал использования портативных устройств для получения данных, на основе которых возможно извлечение характеристик растительных сообществ, построение моделей объектов, а также создание ортофотопланов. При всех очевидных плюсах получения данных о растительности подобным образом наблюдаются и ряд проблем: для БПЛА это «дыры» в стволах; для смартфонов, несмотря на попытки сформировать «купол» из кадров, из-за неоднородности растительности также образуются дыры на подстилающей поверхности и в других зонах.
По результатам обработки данных получена методика съемки и обработки данных, а также перечень возможных характеристик для анализа растительных сообществ.