Drony a jejich využití v lesnictví

 Titulní foto: oktoptéra  Steadidrone EI8HT (Petr Vopěnka)

 - Kdy drony vznikly a za jakým účelem?

Historie dronů je velmi dlouhá a sahá pravděpodobně do období první světové války. Malé komerčně dostupné modely přístupné široké veřejnosti se ale objevují až v posledních letech. Původně se drony používaly pro špionážní účely, dnes spíše pro získávání zajímavějších – netradičních – fotografických a filmových záběrů, mapování, zjišťování situace v nepřístupných místech až po v současnosti zatím teoretické možnosti distribuce zboží apod.

- Jaké jsou hlavní typy dronů?
Název dron pochází z anglického slova drone, u nás je také užíván výraz bezpilotní letoun – v angličtině unmanned aerial vehicle (UAV) – nebo dálkové řízený letoun, remotely piloted aircraft (RPA). V principu můžeme drony rozdělit do tří skupin: klasická letadla, křídla a vrtulníky – multikoptéry. Klasické letadlo není třeba představovat. Křídlo je v podstatě letadlo bez trupu, které se vyznačuje především vysokou manévrovatelností, nízkou hmotností, ale zároveň stabilitou. Multikoptéry jsou prostředky, jejichž pohyb a řízení jsou závislé na vrtulích poháněných servomotory. Mezi UAV jsou nejlépe ovladatelné; na druhé straně při poruše i jen jediného servomotoru se prostředek stává prakticky neovladatelný na rozdíl od letadla či křídla, které jsou schopné – v závislosti na podmínkách – doplachtit na zem i bez pohonu. Samozřejmě k základní výbavě mulitkoptér patří také tzv. safe mode režimy, kdy při poklesu napětí baterie či jiném problému se multikoptéra začne vracet na místo startu nebo přistane pomocí autopilota v místě, kde se aktuálně nachází.

- Kdo a za jakým účelem se u nás zabývá samotnou konstrukcí dronů?
U nás jsou to především letečtí modeláři, nadšenci a výzkumníci. Samostatné vývojové středisko zaměřené na vývoj bezpilotních letounů existuje například u armády, konkrétně je to Úsek speciálních zástaveb a UAV, což je součást Vojenského technického ústavu.

- Jak jsou drony v lesnictví či navazujících oborech využívány v zahraničí, kde lze čerpat zkušenosti a jaké ty zkušenosti jsou?
Jsou to především země velkého územního rozsahu s nízkou hustotou obyvatelstva, jako je Austrálie, a také země s vysokým stupněm technologického vývoje, jako je Švédsko a Norsko. Katedra HÚL na FLD ČZU v Praze, kde působím, spolupracovala především s univerzitou v Tasmánii. Momentálně rozjíždíme společný projekt s Norwegian University of Life Sciences, kde se jednak zabývají výrobou UAV, ale především tam pracuje elitní skupina odborníků na zpracování dat jak optických, tak laserových skenů.

Letadlo Bormatec Maja. Foto: Petr Vopěnka

- Kdo všechno se možnostmi využití dronů v lesnictví v ČR zabývá, jaké výzkumné projekty v této oblasti běží?
Aktuální stav v této oblasti je poměrně těžké sledovat, protože vývoj postupuje mílovými kroky a situace se mění doslova ze dne na den. Na naší katedře momentálně řešíme projekt nazvaný Vývoj bezpilotních prostředků pro monitoring v lesním hospodářství, financovaný Ministerstvem zemědělství. Pokud vím, existují i další týmy na jiných fakultách ČZU, dále pak kupříkladu s Lesnickou a dřevařskou fakultou MENDELU v Brně řešíme společný projekt FRAMEADAPT, financovaný grantem Islandu, Lichtenštejnska a Norska, kde se také řeší problematika vývoje a využití UAV. Spolupracujeme také s Českým vysokým učením technickým a s již zmíněným Vojenským technickým ústavem. Tyto projekty se zabývají celou škálou problémů od hardwarového vybavení prostředků – tj. konstrukce trupu, pohonu, závěsů pro zařízení, telemetrie – přes senzoriku a její využití až po zpracování a automatické vyhodnocení dat. Některá naše řešená témata, týkající se především automatického zpracování dat, jsou rozvíjena i ve spolupráci s většími firmami.

- Jaké hlavní možnosti využití dronů v lesnictví existují v současnosti a jaký je výhled do budoucna?
Drony zatím nejsou přímo využívány v provozu, ale výzkum se ubírá především směrem k mapování kalamit, holin, úspěšnosti zalesňování, zjišťování vertikální a horizontální struktury porostu, mapování zdravotního stavu lesa a podobně. Jako částečné sci-fi může působit návrh anglické start-up společnosti BioCarbon Engineering Ltd., která navrhuje využívat drony k 3D mapování mikroreliéfu nedostupných lokalit a s pomocí dronů pak také roznášet a spouštět semena stromů ve speciálních tabletách v předem definovaných pozicích. Na takovéto nápady, jak se dá očekávat, existují vždy protichůdné reakce od nadšené nekritické podpory až po emocionálně podbarvené odmítání. Nemyslím, že univerzity se musí aktivně pouštět do rozvíjení každé nové myšlenky, na druhé straně zde ale platí známé pořekadlo o postávání a při současné rychlosti vývoje je více než snadné dospět do situace, kdy zjistíme, že už stojíme opodál.

- Jaké typy dat mohou drony poskytovat?
Data se všeobecně dělí podle senzoriky umístěné na letounu. Máme data optická zahrnující viditelné spektrum nebo blízké infračervené (Near Infrared – NIR) záření, výstupy z multispektrálních kamer nebo termokamer a dále třeba laserové skeny. Různé typy dat mají různá využití; to je také předmětem výzkumu. Obecně se dají data získávat od nižšího rozlišení a velkého rozsahu (vyšší letová výška), která se dají použít na analýzu druhového smíšení porostů, zápoje nebo úspěšnosti zalesnění, až po data vysokého rozlišení (z nižší letové výšky), která slouží především ke studiím 3D struktury porostu a další podrobné analýzy.
Samostatnou kapitolou jsou tu data poziční, kde se pomocí pokročilých navigačních metod (real time kinematics – RTK, inerciální navigační systémy) dají určovat pozice viditelných bodů s přesností na několik centimetrů.

- Jaké hlavní výhody a nevýhody tato technologie obnáší (např. v porovnání s DPZ, leteckým monitoringem prováděným letadly nebo vrtulníky apod.)?
Prvořadá výhoda bezpilotního monitoringu je nesporně nízká cena. Dnešní ceny se samozřejmě odvíjejí od situace na trhu. Podobně jako když počítače byly novinkou, jejich cena byla vysoká; jakmile se objevilo více výrobců a dodavatelů, jejich cena rapidně klesla. Náklady na pořízení i provoz technologií jsou v porovnání s klasickými leteckými prostředky minimální, cenu mohou potenciálně navyšovat certifikační a pojistné náklady a případně náklady na kvalifikovaný personál, ale s ohledem na zájem studentů o tuto techniku se dá předpokládat, že do budoucna minimálně o kvalifikovaný personál nouze nebude.
Druhou, spíše technickou výhodou je možnost nižšího a pomalého letu, což umožňuje pro snímkování využít jednodušší a levnější senzorické vybavení.
K nevýhodám paří především krátká doba letu, což platí speciálně pro letouny poháněné pouze bateriemi. Na druhém místě je povinnost mít letoun stále v dohledu, tj. není možné ovládat letoun pouze autopilotem mimo dohled operátora, což může být zejména v lesních porostech limitujícím faktorem.

Borový porost - ukázka snímku z bezpilotního prostředku. Foto: Petr Vopěnka

- Jaká jsou základní pravidla Úřadu pro civilní letectví (UCL) pro komerční provozování dronů?
V tomto směru bych čtenáře určitě odkázal na stránky UCL, kde najdou aktuální legislativu. Ze všeobecných pravidel můžeme pro zajímavost uvést, že letouny se dělí podle hmotnosti do kategorií do 7 kg, 7 až 20 kg a nad 20 kg. V každé kategorii jsou předpisy mírně odlišné. Všeobecně je pro drony povoleno létání do výšky cca 300 metrů nad povrchem, vzdálenosti ne větší než 5 km a minimálně 100 metrů od lidských obydlí. Je nutné létat s vizuálním kontaktem, to znamená, že není možné používat pouze autopilota či pilotovat na základě obrazu přeneseného z kamery na letadle. A jak dron, tak pilot musí mít licenci.

- Jaká je situace na trhu služeb s touto technologií v lesnictví?
V současnosti existuje v Čechách několik firem, které se zabývají především snímáním videa a na zakázku dokážou nasnímkovat les, zemědělské pozemky či pomocí termokamery lokalizovat zvěř. Zatím však pravděpodobně neexistuje adekvátní metodika na automatické vyhodnocení takovýchto dat využitelných v lesnictví nebo myslivosti – ta je řešena v běžících projektech.

- Jaká je v současnosti zhruba cena za takovouto službu a jaký předpokládáte vývoj do budoucna?
Cena je samozřejmě závislá na množství podmínek, jako je vzdálenost místa, dostupnost, možnost spojit více akcí, požadovaná kvalita snímků, použitá senzorika atd., a proto je téměř nemožné dát nějaký průměrný odhad. Například filmařské práce se pohybují od 15 tisíc Kč za den. Ještě jednou však připomínám, že se jedná o ceny v poměrně novém odvětví, a lze tedy předpokládat, že rozšiřování trhu těchto služeb povede ke stabilizaci a mírnému poklesu cen.

Děkuji za odpovědi (16. 4. 2015), Veronika Lukášová

Anketu o tom, jak drony využívají české lesnické podniky a instituce, najdete v LP 7/2015.