Magazín Experiment: Jak se měří výtěžnost lesa v 21. století? A budou moct těhotné monitorovat tep miminka i doma?

Šuplera, metr, mnoho času a velká tolerance vůči nepřesnostem. To je už přes sto let základní vybavení lesníka, který chce zjistit, kolik má v lese dřeva. To se ale podle brněnských vědců brzy změní. Vyvíjejí totiž software 3D Forest, který to zvládne rychleji a přesněji. Potřebuje k tomu skener, dron a počítač. Umí toho ale mnohem víc. 

„Když chceme vypočítat, kolik je v lese dřeva, tak se po 150 let využívají tyto starší metody,“ ukazuje Martin Kruček z Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, který si do lesa u brněnských Soběšic přinesl metr a velikou šupleru. S jejich pomocí se změří průměr stromů a podle toho se vypočítá, kolik je tady dřeva.

Okolo nás jsou ale tisíce stromů, což znamená, že taková práce zabere obrovské množství času. „Je to náročné a samozřejmě pořád je tady určitá míra nepřesnosti,“ vysvětluje Martin Krůček, proč je využití technologie laserového skenování pro správce lesa revoluční.

Posledních sto padesát let lesníci zjišťují množství dřeva v lese šuplerami. Martin Krůček to chce změnit|foto:Michal Šafařík, Český rozhlas

Ze země i ze vzduchu

Nejprve je potřeba umístit v lese asi 20 centimetrů široké zařízení tvaru kvádru, který má uprostřed malý válec. „Je to rotující zrcátko, které nasnímá celý les,“ doplňuje vědec a zapíná přístroj, který si na přinesl v batohu.

„Skener pomocí tohoto rotujícího zrcátka vysílá laserový paprsek do všech směrů – 360 stupňů – a zaznamenává i návraty paprsku. Změřena je tím vzdálenost od skeneru a úhel, pod kterým byl paprsek vyslán. To znamená, že výsledné mračno je dokonalá 3D reprezentace našeho okolí.“

Kromě skeneru Martin Krůček používá také dron. Ten nastoupá do předem naplánované výšky a oskenuje celý les. Rozdíl ve využití obou skenovacích postupů je v kvalitě získaných dat. Zatímco dron se hodí spíše na snímkování velkých ploch, pozemní skener je vhodný pro přesnější měření v konkrétním místě.

Martin Krůček s dronem skenuje les. Vpravo pozemní skener, vlevo dron|foto:Michal Šafařík, Český rozhlas

Digitální les

Na terénní část výzkumu navazuje analýza naměřených dat. Za tímto účelem ve výzkumném ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví vyvinuli software 3D Forest.

„Primárně slouží ke zpracování zdrojových dat, která nasbíráme v lese – včetně země, včetně veškeré vegetace. Z nich umíme udělat 3D model lesa,“ potvrzuje Kamil Král u monitoru, na kterém si prohlížíme výsledky dnešního měření. Z celého lesa vidíme jen stromy, zeminu software vymazal. Každý strom je odlišený vlastním barevným odstínem.

Kamil Král vyvíjí software 3D Forest, který vytváří digitální modely skutečného lesa|foto:Michal Šafařík, Český rozhlas

3D Forest toho ale umí mnohem víc než jen spočítat, kolik dřeva je v okolí. „Umíme měřit vztahy mezi korunami. Pracujeme teď má analýze šíření světla, jak který strom stíní svému sousedovi,“ přibližuje výzkumník. Dá se tak nasimulovat třeba i to, jaký vliv na okolí by mělo pokácení konkrétních stromů.

Od vědy k praxi

Ani software 3D Forest ale zatím není dokonalý. Vědcům proto v jeho vývoji pomáhá student Vysokého učení technického v Brně Filip Šalomon.

„Při měření může docházet k chybám, například když je v lese mlha nebo když se listy po dešti moc lesknou. A proto si skener myslí, že někde je strom, zatímco tam není,“ vysvětluje. „Tyto chyby jsou přirozenou součástí skenu a já se snažím, aby algoritmy uměly šum rozpoznat a obejít ho.“

Čtěte také

Díky moderním technologiím mají rakouští lesníci své hospodářství jako na dlani

První verze softwaru už je hotová a zadarmo. Hodí se ale spíše pro vědce než pro lesníky. Například Mendelova univerzita a Centrum dopravního výzkumu s ní právě letos začínají zkoumat, do jaké míry stromy fungují jako zvuková bariéra okolo silnic.

Vědci teď vyvíjejí novou verzi softwaru a věří, že do deseti let ji budou běžně používat i lesníci v praxi.