Нехорошев Н. В. (УГТУ, Ухта, рук. Король С. А.).

Раздел: инженерные науки.
Использования беспилотных летательных аппаратов в лесном хозяйстве
Нехорошев Николай Васильевич, студент, Ухта.
Король Сергей Александрович, доцент, к.т.н., Ухта.
Россия обладает самыми обширными лесными богатствами, требующими
постоянных мероприятий по охране и защите, проведение которых невозможно
без авиации. Применение воздушных судов является недостаточным, в виду
финансовых и административных трудностей. Космический мониторинг позволяет снизить остроту проблемы, но данная технология является лишь дополнительным инструментом в авиационной охране лесов.
На данный момент, новейшим направлением в авиации является беспилотная авиация, а именно беспилотные летательные аппараты (БПЛА). БПЛА
являются весьма перспективными средствами для решения гражданских задач,
которые связанны с однообразной, грязной или опасной деятельностью.
Рис 1. Прогноз европейского рынка гражданских и коммерческих БПЛА к
2015 г. по классам решаемых задач.
Конструктивно БПЛА состоит из:

летающей платформы, способной перемещаться в пространстве;

системы управления, обеспечивающей управление в дистанционном или в
автономном режиме;

полезной целевой нагрузки.
Так же размеры и типы платформ достаточно разнообразные:

классическая самолетная схема в разных вариациях (полет основан на
принципе использования подъемной силы крыльев возникающей при движении самолета в воздушной массе (рис. 2);

различные вертолетные схемы (используется подъемная сила при вращении
винтов (рис 3);

воздухоплавательные платформы (используется подъемная сила газов);

иные схемы (например, подъем основан на силе реактивной струи турбореактивного или ракетного двигателя).
Системы управления могут быть: дистанционные по радиоканалам, авто-
номные и комбинированные за счет программного обеспечения, с использованием спутниковой, инерционной, магнитной навигации и средств ориентировки
по сопоставлению рельефа местности и карты (снимков) и прочие.
Рис.2. Классическая самолетная схема.
Рис.3. Вертолетная схема.
Полезная целевая нагрузка также может быть различной:

видеокамеры оптического и инфракрасного диапазонов, фотоаппаратура;

сканирующие устройства различного назначения;

системы определения координат наземных объектов и целеуказания;

газоанализаторы, магнитные датчики, устройства ретрансляции сигналов
радиосвязи, высокоскоростной передачи цифровых данных и прочее.
БПЛА совершают мониторинг лесных ресурсов и осуществляют высоко-
качественную съемку. Благодаря полученной фото, видео и ИК-информации
специалисты составляют карты местности, в том числе с определением породного состава леса, так же оценивают ущерб лесных ресурсов после пожаров или
природных катаклизмов.
Основные задачи, решаемые при помощи БПЛА в лесном хозяйстве:
1.Борьба с лесными пожарами:

проведение воздушной разведки действующего крупного пожара;

обнаружение очагов возгорания лесных массивов на ранних стадиях с определением их точных координат;

определение и трансляция в режиме реального времени фото и видеоинформации о состоянии и площадях лесных гарей;

осмотр действующих пожаров (в т.ч. с использованием инфракрасных камер) в чрезвычайные периоды, когда применение классической авиации невозможно из-за задымленности района;

мониторинг лесной зоны с целью предотвращения возникновения лесных
пожаров (высохший лес, тлеющие торфяники);

использование системы лазерного целеуказания позволяет корректировать
действия наземных групп и сопровождают их.
2.Мониторинг лесопользования

оперативное инспектирование мест проведения рубок и иных хозяйственных мероприятий в лесах (транслируют в режиме реального времени фото и
видеоинформацию);

патрулирование линейных объектов на лесных участках — ЛЭП, железные
дороги, автомагистрали и т.д.;

мониторинг за санитарным состоянием лесных массивов вблизи населенных
пунктов;

определение ветровалов, буреломов.
Признаки ветровалов и буреломов:

видны вываленные с корнями деревья;

все деревья лежат вершинами в одну сторону (по направлению ветра);

ветровалы, как правило, располагаются на склонах и водоразделах;
Целесообразно применение БПЛА для осмотра разрабатываемых лесосек:

определение освоения лесосек в соответствии с технологическими картами;

очистки лесосек;

проведения лесовосстановительных работ на лесосеках.
3.Лесозащита

оперативный осмотр незначительных по площади лесных участков.

плановый лесопатологический мониторинг состояния контрольных участков лесного фонда.
Имеется проблема лесопатологического мониторинга контрольных
участков лесного фонда, расположенных в удаленных и труднодоступных районах. С использованием БПЛА можно заблаговременно выявлять районы с
негативными лесопатологическими тенденциями.
С воздуха участки повреждений хвое-листогрызущими насекомыми
определяются по изменению цвета крон деревьев на общем фоне.
При повреждении усачами молодых побегов, происходит изменение их
окраски (покраснение, порыжение). При значительном количестве усачей просматривается характерный для хвойных пород красноватый фон деревьев.
4.Лесоустройство.

плановая аэрофотосъемка крупных участков насаждений лесничеств или
оперативная небольших участков по заказу лесопользователя.
5.Противодействие незаконной хозяйственной деятельности в лесах.
БПЛА обнаруживают несанкционированные вырубки леса и свалки,
определяя лица и номера машин нарушителей.
Характерные признаки незаконных мест рубок:

отсутствие инфраструктуры (бытовые помещения и площадки, стоянки техники и пр.);

отсутствие выраженной технологической схемы разработки лесосеки (трелевочные волока, технологические коридоры, погрузочные пункты).
На данный момент направление развитие БПЛА идет от «универсально-
сти» в сторону «специализации», т. е. беспилотные аппараты будут создаваться
исключительно под требования заказчика, что позволяет снизить стоимость аппарата.
Таким образом, использование беспилотных летательных аппаратов в
лесной отрасли является весьма перспективным направлением. Но существует
ряд факторов, которые затрудняют использование БПЛА, а именно стоимость
приобретения данного аппарата и сложность обработки информации, полученной после полета БПЛА. Данные проблемы можно решить на базе Ухтинского
государственного технического университета, т.е. написать свою программу
для БПЛА, которая будет легка в использовании и в дальнейшей обработке полученных данных. Написанное программное обеспечение не должно уступать
аналогам. Так же основным критерием будет стоимость данного аппарата, которая в разы будет ниже аналогов.