מחקר ופיתוח של טכנולוגיות דיגיטליות עבור תעשיית הייעור משנים את הענף ואת הדרך שבה בני האדם משפיעים על היערות ברחבי העולם. עם כ-20.93 מיליון הקטרים של עצים שאבדו בשנת 2018 כתוצאה מכריתת יערות ופגיעה ביערות, חשוב שחברות יאמצו שיטות עבודה בנות-קיימא. טכנולוגיית LiDAR בייעור היא דוגמה לטכנולוגיה מודרנית המסייעת להפוך את הענף ליעיל ומדויק יותר.

תעשיות נוספות כמו כרייה, בנייה ונדל”ן מסתמכות גם הן על LiDAR, בשל הגמישות והיכולת שלו ללכוד נתונים שימושיים ומדויקים. ככל שהטכנולוגיה מתפתחת, מומחים מגלים דרכים חדשות ללכידת נתונים ושימוש בהם ליישומים שונים בתחום הייעור. במאמר זה נסקור כיצד LiDAR משמש את הענף ואת השינויים שכבר חולל בתחום זה.

שיטות לאיסוף נתונים ביער

דימות לווייני

לוויינים הם כלי פופולרי ללכידת מאגרי נתונים גדולים על פני שטחים נרחבים. מדעני נאס”א משתמשים בלוויינים ברזולוציה גבוהה למדידת גובה עצים ועובי חופות ביערות, וכן להערכת נזקים ושינויים הנגרמים מפעולות כגון כריתת עצים ושריפות. עם זאת, בהשוואה לשיטות אחרות, לדימות לווייני יש מגבלות ביכולת להציג פרטים קטנים ומדויקים יותר, ולכן הוא טוב יותר לקבלת תמונה כוללת של אזורים גדולים.

סריקות לייזר קרקעיות (TLS)

TLS היא שיטה מועילה ללכידת נתונים בייעור, המשמשת בעיקר למדידה מדויקת של פרטים מתחת לחופת העצים. באמצעות TLS ניתן ליצור ענני נקודות ברזולוציה גבוהה למדידת פרמטרים כגון גובה עצים ומידע מבני נוסף.

עם זאת, מכיוון שסורקי TLS ממוקמים על חצובה, עשוי להיות מאתגר להשתמש בהם ביעילות בשטחים לא אחידים, כמו גם בלכידת נתונים מעל לחופת העצים. בנוסף, תהליך הסריקה עשוי לקחת זמן רב, שכן נדרשות סריקות מרובות כדי לקבל תמונה מלאה של הסביבה.

כטב”מים (UAV)

חיבור סורק לייזר לכלי טיס בלתי מאויש (כטב”ם) או שימוש בפוטוגרמטריה מאפשר לאנשי מקצוע לכסות שטחים נרחבים יותר. שיטה זו יכולה ללכוד נתונים מפורטים מעל לחופת העצים, אך מתקשה לחדור לקרקע כאשר מדובר ביערות צפופים. שילוב של מידע שנאסף באמצעות כטב”ם עם נתונים קרקעיים מספק תמונה שלמה יותר של האזור.

סריקת LiDAR ידנית

שימוש בסורק לייזר ידני או מחובר למוט או לכלי רכב היא אחת הדרכים הפשוטות ביותר ללכידת נתונים. מערכות מיפוי ידניות מאפשרות מיפוי שטחים גדולים בזמן קצר, גם בתנאי שטח קשים. דיוק הנתונים גבוה דיו למרבית היישומים בייעור, והקלות באיסוף הנתונים מאפשרת חזרות מרובות.

השילוב של פתרונות מיפוי ידניים עם שיטות מיפוי נוספות, כמו UAV, מספק נתונים מדויקים במהירות וביעילות. נתונים אלה משמשים את הענף ביישומים כגון מניעת כריתת יערות, תכנון יערות ומניעת שריפות.

יישומים של LiDAR בייעור

מניעת כריתת יערות

LiDAR אווירי מאפשר הערכה מהירה של נפח העצים שנכרתו, והשוואתו לנפחים חזויים כדי לזהות חריגות.

תכנון וניהול יערות

סורק לייזר המותקן על רחפן יכול לשמש לסריקת קווי חשמל, איתור מפגשים עם חופות עצים, וכן לסיוע בתכנון וניהול יערות. בנוסף, סריקת לייזר יכולה לשמש גם למיפוי טופוגרפי ולתיעוד סביבות יער מורכבות.

זיהוי תכונות של גזעי עצים

לאחר איסוף הנתונים, ניתן להשתמש באלגוריתמים ייעודיים לזיהוי עצים בודדים ומיקומם. האלגוריתמים מאפשרים חלוקה של העצים הבודדים למטרות ספירה נוחה של עצים בשטחים גדולים, מה שמסייע בניהול יערות.

מדידת קליטת פחמן

נתוני LiDAR מאפשרים למדענים לנתח את קליטת הפחמן של העצים באמצעות מדידת קוטר הגזע או החופה של העץ.

שימור חיות בר

ניתוח נתוני LiDAR מסייע בהערכת תנאי היער למיני חיות בר שונים, כמו גם בתכנון אסטרטגי לניהול היער.

מניעת שריפות יער

טכנולוגיית LiDAR משמשת גם להערכת סיכוני שריפות יער ולמעקב אחר השפעותיהן. היא מאפשרת למפות שאריות עץ המהוות חומר דליק ולהשתמש בנתונים אלה לניבוי מסלולי שריפה ולזיהוי אזורים בסיכון גבוה.

דוגמאות לשימוש ב-LiDAR נייד בייעור

SFI SmartForest

פרויקט SFI SmartForest בנורווגיה נועד להוביל את ענף הייעור במדינה לעידן הדיגיטלי עד שנת 2028. הפרויקט משתמש בטכנולוגיית LiDAR לניטור היער באופן מדויק בזמן אמת, במטרה להגביר את הפרודוקטיביות ולהפחית את ההשפעה הסביבתית של הענף.

כדי להבטיח איסוף נתונים יעיל, צוות הפרויקט בחר במערכת מיפוי ניידת המספקת נתוני LiDAR ברמת דיוק גבוהה ומאפשרת יצירת ענני נקודות לניתוח משתנים כגון איכות העץ וביומסה.

פרויקט עדן (The Eden Project)

חוקר הדוקטורט טום פוטר מאוניברסיטת לסטר בבריטניה פיתח טכניקה למדידת ביומסה וקליטת פחמן באמצעות סורקי LiDAR ניידים. הפרויקט מתבצע באתר The Eden Project בקורנוול, שבו קיים מגוון עצים וצמחים מרחבי העולם. הסורק הנייד שנבחר אפשר לחוקר לבצע סריקות מהירות ומדויקות, תוך איסוף יותר מ-43,000 נקודות מדידה בשנייה.

כיצד LiDAR משנה את תחום הייעור?

נוף יערות מאופיין בדרך כלל במקומות כפריים, עם שטחים לא אחידים וצפופים, מה שמקשה על מדידה של עצים בודדים ללא הפרעות חזותיות. סורקי LiDAR ניידים פותרים את הבעיה בכך שהם מסוגלים לאסוף נתונים ממרחק של עד 100 מטר מהסורק, וניתן להשתמש בהם כיחידה ידנית או להתקינם על מוט, תיק גב, רחפן או רכב.

יעילות הטכנולוגיה חוסכת זמן ומשנה את הענף – כיום, ניתן לבצע מדידות וסקירות של אזור בתוך שעות ספורות במקום ימים, מה שמאפשר קבלת החלטות מהירה יותר. עם התקדמות המודלים של למידת מכונה ואלגוריתמים, הנתונים שמספקים מערכות LiDAR יהפכו בעתיד לעוד יותר שימושיים ומדויקים.