猩猩的呼喚:使用無人機掃描森林

蘇門答臘猩猩保護計劃 (SOCP) 目前正在進行的最有趣的工作領域之一是使用無人機繪製、監測和勘測島嶼周圍的猩猩棲息地。

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編者注:這是關於使用無人機技術在蘇門答臘北部西昆杜爾研究站附近搜尋猩猩的兩部分文章的第一部分。要閱讀第二部分,請點選此處。有關“猩猩的呼喚”系列的所有文章,請點選此處

無人駕駛飛行器(UAV),或無人機,正越來越多地用於環境和保護應用,包括近即時繪製當地土地覆蓋圖、監測非法森林活動和勘測大型動物物種。

對於我們猩猩研究人員來說,進行傳統種群調查的成本——即砍伐大範圍的樣帶,然後沿著樣帶行走計數巢穴——是艱苦而昂貴的,既需要大量的人力,也需要大量的時間。格雷厄姆在西昆杜爾進行飛行的目的是完成從樣帶上方進行的巢穴調查,以便將結果與地面工作人員收集的結果進行比較。我們的想法是,透過同時進行這兩項調查,我們將能夠將空中調查結果(巢穴數量較少)與更全面(但昂貴且耗時)的傳統方法相關聯。


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這樣做足夠多次,您就可以只進行快速且廉價的無人機調查(每架無人機的成本在 1,000 美元到 2,000 美元之間,具體取決於設定,另加 1,000 美元用於裝置、軟體和相機),並且可以準確地推斷結果,從而得出種群估計所需的猩猩巢穴數量。

第一天,格雷厄姆計劃使用天行者無人機進行試飛,該無人機配備了兩個GoPro HD Hero3,用於從正下方和前方的角度拍攝照片和影片。這次飛行的目的是雙重的:首先,識別在較低高度的巢穴調查期間需要避開的任何大型樹木;其次,使用 GoPro 的靜止影像合成拼接在一起,構建該地點的即時、地理參考的土地利用和森林覆蓋圖。

我們早早起床,希望有個快速的開始,格雷厄姆在前一天晚上已經設定好了無人機,並在我們飛行控制操作所在的建築物的屋頂上安裝了一個無線電天線。然而,天氣另有想法,整天下著傾盆大雨,而我則無所事事地坐在那裡,和外勤人員一起看印度尼西亞烹飪節目。第二天早上,雨終於停了,格雷厄姆打開了所有系統,我走到草地上放鬆一下,準備執行我作為他助手的兩個任務中的第一個:投擲無人機以使其發射。幸運的是,我們的外勤嚮導為我找到了一塊厚實的木板進行練習,而(不太有幫助的是),格雷厄姆鼓勵我說:“上次我們不得不放棄,因為那傢伙一直把它扔到地上。”但他確信我會沒事的。

發射和著陸真的應該是唯一可能出錯的時候。每次飛行任務都是透過使用開源軟體定義航點來程式設計的。無人機在“線傳飛行”模式下被拋向空中,在這種模式下,它將保持水平並飛向第一個航點。然後它將盤旋,直到來自遙控器的命令將其切換到全自動模式,並且它沿著程式設計路線飛行。

在設定好路線後,格雷厄姆快速進行了最後的幾次檢查,飛機準備起飛了!我對自己的發射能力感覺非常好,我已經摸索出一套系統,我將用腳加速,以便自動駕駛儀知道它正在移動,並保持手臂筆直向上,無人機保持水平位置,以便將其輕輕推入水平起飛。然而,儘管我用木板練習過,但拿著無人機是完全不同的遊戲,當我們準備好發射時,我幾乎緊張得動不了了!

我把無人機高高舉到空中,立刻意識到它有多重。幸運的是,格雷厄姆幾乎立即啟動了發動機,無人機開始用力拉動,我別無選擇,只能開始跑起來。跑了五步後,我把它推向空中。幸運的是,無人機保持了相當的水平,並在離我們的發射地點幾米遠的地方避開了前方的樹木。

無人機迅速爬升到 160 米的任務高度。格雷厄姆將其切換到自動模式,它向西飛去,開始了大約 35 分鐘和 29 公里的旅程。我們回到室內,緊盯著電腦螢幕,看著無人機的飛行進度,始終注意著它的高度、配平、空速和位置。一切都完美地完成了 14 個轉彎,無人機在充足的時間內完成了勘測。在第 15 個也是最後一個轉彎處,大約在距離我們所在地 2.5 公里的地方,無人機突然從電腦螢幕上消失了。當“失去聯絡”警告燈閃爍時,我們焦急地掃描天空,尋找返回的無人機。五分鐘後,我們知道它不會回來了,並組織了一次叢林搜救任務。

在丘陵叢林中跋涉三公里感覺比實際距離要遠得多,我們花了一個半多小時才到達我們的搜尋地點。我們根據任務引數粗略地計算出了無人機應該轉彎的座標。然而,由於距離我們基地較遠,飛機的 GPS 超出了 VHF 天線的範圍,因此我們沒有確切的位置。

接下來是一個悲慘的、脖子痠痛的下午,我們抬頭盯著樹木,尋找無人機的任何蹤跡。我們搜尋的區域是丘陵地帶,有一些巨大的樹木,這讓我們認為該裝置可能誤判了它的高度(無人機的感測器有相當大的變化),並撞到了其中一棵樹上。我們確實試圖透過討論更瘋狂的理論來保持精神振奮,例如無人機被猛禽擊落或壯觀地墜毀。然而,我們的搜尋仍然徒勞無功,直到天色開始變黑,我們放棄了當天的努力,沮喪地跋涉回營地。

James Askew is a PhD candidate in Integrative and Evolutionary Biology at the University of Southern California Jane Goodall Research Center. His research is focused on orangutan behavior, specifically the "long call" and its role in social and reproductive relationships. Over the next 18 months he will be running a comparative study of three different populations at sites in Borneo and Sumatra. His advisors are Drs. Craig Stanford and Roberto A. Delgado, Jr. James discovered an interest in apes after visiting the mountain gorillas of Rwanda while backpacking in Africa as an undergraduate in Marine Biology and Coastal Ecology at the University of Plymouth. As a result, he completed a Masters in Animal Behavior at the University of Exeter, where he first studied orangutan vocal communication for his thesis. When not sweating in the field, James lives in Hollywood with his girlfriend and their overweight cat Mabel. He enjoys reading, filmmaking and playing/watching soccer (especially Arsenal). This research wouldn't be possible without funding from the University of Southern California Dornsife College of Letters, Arts, and Sciences, the Foster Endowment, and Sigma Xi Grants in Aid of Research. Nor would it be possible without James' collaborator NGOs: the Sumatran Orangutan Conservation Project, the Orangutan Tropical Peatland Project and the Kutai Orangutan Project. All are fantastic organizations working to conserve Indonesia's rainforests!

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