«Цифрові двійники» лісів допоможуть прогнозувати ріст дерев та прибутки

Професор лісівництва Девід Картер з Університету штату Мічиган представив технологію створення «цифрових двійників» для лісових масивів.

Джерело: phys.org

Використовуючи лідар — лазерне сканування, аналогічне системам безпілотних автомобілів, — вчені створюють точні комп'ютерні репліки соснових насаджень. Це дозволяє керівникам лісгоспів тестувати різні стратегії догляду у віртуальному середовищі перед початком реальних робіт на місцевості.

У центрі уваги опинилися плантації ладанної сосни, які займають близько 35 мільйонів акрів на південному сході США. Традиційно через 12–15 років після посадки лісівники проводять проріджування, видаляючи кожен третій або четвертий ряд дерев, щоб дати простір кращим екземплярам. Раніше вибір початкового ряду для вирубки був випадковим, але цифрова модель довела, що це рішення суттєво впливає на майбутній об’єм деревини.

Для дослідження команда використовувала дрони, обладнані лідарами, щоб відсканувати ділянку площею 7,5 акра в центральній частині штату Вірджинія. Завдяки штучному інтелекту дослідники змогли нанести на карту 90% з понад 3500 дерев, вимірявши діаметр стовбура та об’єм кожного з них з високою точністю. Зазвичай наземні групи встигають заміряти лише близько 3% дерев, екстраполюючи дані на весь ліс.

Використовуючи машинне навчання, спеціальний додаток проаналізував мільйони сценаріїв росту лісу після проріджування. Симуляції показали, що просте зміщення початкового ряду рубки всього на одну лінію дозволяє зберегти на 15% більше цінної деревини для майбутнього росту. За оцінками Картера, такий підхід може принести додатково 70 доларів прибутку з кожного акра, що в масштабах великих компаній становить мільйонні заощадження.

Результати роботи були опубліковані в Journal of Forestry. Вчені наголошують, що соснові плантації є ідеальним «дитячим садком» для розвитку прецизійного лісівництва, оскільки всі дерева там одного віку та виду. Відпрацювання технології на соснах дозволить у майбутньому застосовувати її для відновлення складніших природних лісових екосистем та оцінки методів реставрації довкілля.

Головна перевага «цифрових двійників» полягає в можливості відійти від універсальних шаблонів управління лісами. Тепер фахівці можуть діяти з більшою точністю, мінімізуючи відходи та максимізуючи фінансову віддачу. Це відкриває нову еру в лісовому господарстві, де кожен стовбур стає частиною великої аналітичної моделі, що допомагає проєктувати майбутні ліси з науковою точністю.