Drones of onbemande vliegtuigen (UAV) zijn in feite onderbenutte technologie in natuurbeheer, ondanks het brede scala aan potentiële toepassingen. Drones zijn echter een opkomend hulpmiddel om een veiliger, goedkoper en stiller alternatief te bieden voor traditionele methoden om mariene megafauna in een natuurlijke omgeving te bestuderen.
Ze hebben tal van voordelen bij het monitoren van dieren in het wild en natuurbehoud, omdat ze goedkoper zijn dan bemande vliegtuigen. Ze kunnen ter plaatse en op lagere hoogten en geluid worden bediend en zijn daglichtonafhankelijk.
Gelukkig worden er momenteel over de hele wereld drones getest voor het tellen van wilde rendieren in de open berghabitats en hoefdieren in dennen- en beukenbossen in landen als Polen. Naarmate de technologie zich ontwikkelt en de markt toeneemt, worden drones betaalbaar voor natuurbeheerders, landeigenaren en andere belanghebbenden die betrokken zijn bij natuurbeheer.
Drones met relevante sensoren kunnen de technologische uitdagingen aangaan waarmee conventionele technieken worden geconfronteerd. Deze technologie kan obstakels tijdens het vliegen omzeilen, biedt ruimte voor hoogteaanpassing en wordt steeds meer een veelbelovend instrument voor instandhouding bij ecologische monitoring. De technologie kan sneller worden ingezet dan satellieten of bemande vliegtuigen. Het is ook nuttig voor diersoorten die gevoelig zijn voor grondonderzoekstechnieken. De op UAV gebaseerde gegevens bieden nuttige inzichten voor tijdige managementreacties en kunnen een grote aanvulling vormen op de conventionele technieken die worden gebruikt in op dieren in het wild gebaseerde onderzoeken, ecologische monitoring, instandhouding en beheerpraktijken.
Het zijn niet de drones zelf maar de camera's die op de drones gemonteerd zijn die het nut bepalen. Om homo-eothermische dieren te monitoren, kunnen thermische infraroodcamera's (TIR) die de door het lichaam uitgestraalde warmte registreren, succesvoller zijn dan optische camera's (RGB) die het door het lichaam weerkaatste licht opnemen, vooral als de soort moeilijk optisch te onderscheiden is van de omgeving .
Detectiesucces met behulp van TIR hangt af van vlieghoogte, camerahoek, temperatuur en vochtigheid van de omgeving en de atmosfeer, de huid-/haartemperatuur van het dier, en zijn gedrag en selectie van leefgebied.
Voor vegetatie-onderzoeken zijn multispectrale camera's die, naast RGB, bijna-infrarood NIR meten, nuttig voor het schatten van bijvoorbeeld de genormaliseerde verschilvegetatie-index NDVI om informatie vast te leggen over levende groene vegetatiebiomassa van een bepaalde plant of vegetatieperceel.
Bij het in kaart brengen van landbouwvegetatie moeten afbeeldingen gewoonlijk ongeveer 70 % overlappen om kaarten van hoge kwaliteit te maken. Veranderingen in de lichtomstandigheden tijdens het verzamelen van gegevens kunnen ernstige fouten veroorzaken in vegetatiekaarten, die vaak worden gezien als strepen op een kaart, en daar moet bij de gegevensverwerking rekening mee worden gehouden.
Drones omvatten verschillende soorten en maten apparatuur, van slechts enkele honderden grammen tot duizenden kilogrammen. Het militaire gebruik van UAV's is lange tijd de drijvende kracht geweest achter de technische ontwikkeling. Toch zijn, vooral tijdens de laatste decennia, landbouw-, meteorologische en natuurgerelateerde gebruikers steeds meer UAV's gaan gebruiken.
De meest geschikte typen voor natuurbehoud en natuurmonitoring zijn drones met meerdere rotors en drones met vaste vleugels. Multi-rotor drones bieden de mogelijkheid voor verticaal opstijgen en landen met een goede gegevensnauwkeurigheid vanwege de mogelijkheid om de positie en oriëntatie van de camera nauwkeurig te regelen. Beperkte snelheid en vliegtijd beperken het gebruik ervan bij monitoring van grote gebieden. Drones met vaste vleugels hebben langere vluchttijden vanwege efficiënt stroomverbruik, en ze worden meestal hoger gevlogen dan drones met meerdere rotors om grotere gebieden tegelijkertijd te bestrijken. Nadelen zijn hun onvermogen om zonder beweging op één plek te zweven, de noodzaak van een startbaan of katapult bij het opstijgen en specifieke landingsapparatuur zoals een parachute. Beide typen kunnen worden geprogrammeerd om specifieke, vooraf bepaalde vliegroutes te volgen.
Recente ontwikkelingen op het gebied van drones, kunstmatige intelligentie en geminiaturiseerde warmtebeeldsystemen hebben het flexibeler, betaalbaarder en nauwkeuriger gemaakt voor bewaking vanuit de lucht van hoefdieren. Er wordt geschat dat het UAV-gebaseerde onderzoek van 100 ha groot gebied ~10 keer minder tijdrovend is dan analoge onderzoeken op basis van traditionele veldbezoeken. Door verschillende onderzoeken te bekijken, hebben onderzoekers geconcludeerd dat drones dieren in het wild nauwkeuriger en nauwkeuriger tellen dan mensen.
In de meeste gevallen wordt het tellen van dieren uit luchtonderzoeken echter nog steeds handmatig uitgevoerd, de noodzaak voor automatisering van gegevensverwerking is zichtbaar. Automatisering zou ook kunnen helpen om verschillende monitoringsystemen betrouwbaar te gebruiken, aangezien handmatig tellen tegenwoordig de resultaten van de bevolkingsdichtheid aanzienlijk kan verminderen. In Australië werden macropoden (kangoeroes) geteld in zowel helikopters als drones met optische camera's, en als gevolg daarvan biedt de drone een veel lagere dichtheid van macropoden dan helikopters (respectievelijk 3,2 vs. 53,8 dieren km2). Analyse van hiaten in het onderzoek naar Afrikaanse varkenspest uitgevoerd door de Europese Autoriteit voor voedselveiligheid (EFSA, 2019) heeft drones (vooral die uitgerust met thermische camera's) geïdentificeerd als een belangrijke gegevensbron.
UAV's zijn steeds populairdere instrumenten geworden voor onderzoek naar dieren in het wild; onderzoekshiaten en uitdagingen zijn geïdentificeerd in verschillende overzichtsstudies. Onderzoekers beoordeelden drone-toepassingen voor natuurbehoud in beschermde gebieden, benadrukten mogelijke uitdagingen die toekomstig onderzoek in het veld kunnen helpen sturen, gaven een korte classificatie van platforms op basis van kenmerken en toepassing, en een algemeen overzicht van sensoren en apparaten die aan drones zijn gekoppeld.
Ze hebben ook aanbevelingen verzameld over observatiestrategieën voor het monitoren van dieren met behulp van UAV's die zijn uitgerust met thermische camera's. De vroege ochtend wordt aanbevolen voor thermische metingen vanwege het maximale contrast tussen het doelobject en de achtergrond.
De belangrijkste uitdagingen van de UAV-methode op basis van thermische gegevens zijn de moeilijkheden bij het identificeren van soorten vanwege de relatief lage resolutie van thermische camera's, voorschriften die drone-operaties beperken tot visuele zichtlijn en een hoge afhankelijkheid van het weer.
Uitdagingen in verband met drones bij het monitoren van dieren in het wild
Er zijn veel uitdagingen verbonden aan de toepassingen van drones in verschillende habitattypen voor zoogdieren als individuen, afzonderlijke soorten of groepen van vele soorten tegelijk.
1. Wettelijke en ethische vereisten
De recente opkomst van dronetechnologie en het civiele gebruik ervan hebben in veel landen tot juridische en ethische regelgevende instanties geleid. De vergunningsvereisten, waaronder de visuele zichtlijn (VLOS), verminderen het effectieve gebruik van de UAV bij milieu- en natuuronderzoekswerken. Er zijn juridische en ethische overwegingen die het gebruik ervan reguleren, afhankelijk van vijf belangrijke aspecten:het type, de grootte, het beoogde gebruik, geografische locaties met betrekking tot beperkte gebieden, naleving van specifieke wettelijke of administratieve procedures, menselijke privacy, enz. Dienovereenkomstig, het verkrijgen van vliegvergunningen drones in de meeste landen nemen veel tijd in beslag vanwege de substantiële beperkingen.
2. Technische uitdagingen
De toepassing van kleine drones vereist geen geavanceerde vaardigheden. Toch zijn de nodige technische vaardigheden onvermijdelijk om veilige drone-operaties en beeldverwerking te garanderen om gegevens te genereren om te voldoen aan vooraf bepaalde ecologische monitoringdoelstellingen. Dit omvat de juiste planning en uitvoering van vluchtmissies. Andere technische uitdagingen in verband met drones zijn onder meer vermogensbeperkingen en lage vliegtijdaspecten die hun prestaties kunnen beïnvloeden.
3. Weersomstandigheden
Verschillende weersomstandigheden zijn de volgende grote uitdagingen, en ze hebben verschillende niveaus van impact op de vliegprestaties van drones. Zo veroorzaken bewolking, nevel, mist en glazuur een matige impact, terwijl wind en turbulentie, temperatuur, regen, vochtigheid, sneeuw en zonnestormen nadelige effecten veroorzaken. Ernstige gevolgen voor de prestaties van drones worden voornamelijk veroorzaakt door orkanen, verlichting, hallen en tornado's.