Par gozdarskih raziskovalcev ustavi svoje vozilo na primernem mestu v bližini območja, kjer bosta v krošnjah dreves izvedla vzorčenje. V nekaj minutah raztovorita svojo opremo in lansirata daljinsko upravljan brezpilotni letalnik, ki samodejno odleti proti vnaprej določenim GPS koordinatam. Ko letalnik doseže nastavljeno točko poti, upravljalec prevzame nadzor nad letalnikom in s pomočjo kamere pregleda krošnjo drevesa, izbere najprimernejšo vejo za vzorčenje, se veji previdno približa ter jo odreže s pomočjo namenske naprave za vzorčenje. Nato operater letalnik dvigne na ustrezno višino in sproži ukaz za samodejno vrnitev na izhodiščno točko, ter tako dostavi odvzeti vzorec. Raziskovalca letalnik pristaneta, na ustrezen način shranita in označita vzorec, ter postopek ponovita. Še pred nekaj leti bi to zvenelo kot prizor iz filma, danes pa je skupina raziskovalcev iz Gozdarskega inštituta Slovenije (GIS) na dobri poti, da ta visoko tehnološki koncept spremeni v resničnost.
Za raziskovalce je vzorčenje rastlinskih ali drugih bioloških materialov v drevesnih krošnjah vedno predstavljalo izziv. Do sedaj se je vzorčenje drevesnih krošenj najpogosteje izvajalo na enega izmed naštetih načinov: (i) z uporabo usposobljenih plezalcev, ki se povzpnejo v drevesno krošnjo in ročno odvzamejo vzorec (slabosti: postopek je drag in zamuden); (ii) s strelnim orožjem ali podobnimi orodji, s katerimi odstrelimo vzorec iz krošnje (slabosti: postopek je potencialno nevaren za vzorčevalce, gozdni živelj in naključne obiskovalce gozda ter ni zadosti selektiven); (iii) odvzem vzorca po sečnji (slabosti: v splošnem nesprejemljivo invaziven, dokončen in neponovljiv – ne omogoča ponovnega vzorčenja istega osebka).
Fotografija: Naprava za vzorčenje v drevesnih krošnjah na brezpilotnem letalniku Sky Hero Spyder X8 po letalni predstavitvi v sklopu delavnice EUFORINNO o gozdnem genetskem monitoringu in genskih bankah, ki je potekala 25. januarja 2016 v Ljubljani.
Popularizacija multirotorskih brezpilotnih letalnikov v ljubiteljskih in strokovnih krogih je navdihnila osebje Oddelka za gozdno fiziologijo in genetiko na GIS, da začno preučevati možnosti za razvoj daljinsko upravljanega sistema za vzorčenje v drevesnih krošnjah, ki bi temeljil na uporabi brezpilotnih letalnikov. Pod okriljem projekta EUFORINNO (European Forest Research and Innovation), katerega bistvo so raziskave in inovacije v gozdarstvu, so raziskovalci dokončno dobili možnost, da koncept vzorčenja drevesnih krošenj iz zraka tudi udejanjijo.
Za dosego tako ambicioznih ciljev se je Gozdarski inštitut povezal z Zavodom 404, v razvoj in inovacije usmerjenim razvojim centrom, ki je zagotovil inženirsko znanje in opremo za razvoj in izdelavo vzorčevalne naprave, v skladu z zelo posebnimi zahtevami, ki so jih postavili raziskovalci GIS. Naprava, ki je plod sodelovanja med GIS in Zavodom 404, je daljinsko upravljana mehanska roka z orodjem za rezanje in prijemanje vzorca (npr. veje), ki se namesti na multirotorski brezpilotni letalnik in omogoča natančen in selektiven odvzem ter dostavo vzorčenega materiala na daljavo. Silo, potrebno za rezanje in prijem veje, zagotavlja sistem vzmeti. Upravljalec vodi letalnik in odvzame vzorec s pomočjo kamere na krovu letalnika, ki prikazuje sliko na zaslonu nameščenem na daljinskem upravljalniku in s tem omogoča delovanje tudi izven vidnega območja upravljalca.
Fotografija: Podrobni posnetek orodja na napravi za vzorčenje v drevesnih krošnjah. Ukrivljene palice služijo kot vodilo, ki pomaga potisniti vejo v ravnino rezanja in prijemanja. V modrem ohišju na nosilni palici naprave za vzorčenje je kamera, s pomočjo katere upravljalec natačno vodi letalnik v fazi zajema vzorca.
Rezalne in prijemalne funkcije naprave za vzorčenje je razvojna ekipa v oktobru in novembru 2015 sprva preizkušala na tleh, 1. novembra pa je bil uspešno opravljen tudi prvi preizkus v zraku, med katerim je upravljalec uspešno odrezal in dostavil vejo vzorčenega drevesa. Na podlagi ugotovitev zbranih med preizkusi na tleh in v zraku je razvojna ekipa napravo za vzorčenje izboljšala, hkrati pa v sodelovanju z Inštitutom za razvoj brezpilotnih sistemov začela z razvojem in preizkušanjem zmogljivejšega brezpilotnega letalnika z visoko stabilnostjo in odzivnostjo. Naprava za vzorčenje v drevesnih krošnjah je bila tudi prijavljena za podelitev patenta pri Uradu za intelektualno lastnino Republike Slovenije (prijava št. P-201500288) in Evropskem patentnem uradu (prijava št. EP16150006.1). Uspešnost izvajanja vzorčenja drevesnih krošenj z brezpilotnim letalnikom je v tej fazi razvoja še močno odvisna od usposobljenosti upravljalca. Zato so na GIS v sklopu projekta EUFORINNO organizirali šolanje za štiri zaposlene, da pridobijo teoretično in praktično znanje potrebno za učinkovito upravljanje brezpilotnih letalnikov v zahtevnih pogojih.
Kljub temu, da je naprava za vzorčenje v drevesnih krošnjah šele v fazi delujočega prototipa, so dosedanji uspehi razvojno ekipo navdali z navdušenjem in zagonom za nadaljnji razvoj naprave. Raziskovalci Oddelka za gozdno fiziologijo in genetiko načrtujejo, da bodo sistem za vzorčenje drevesnih krošenj iz zraka preizkusili in uporabili v sklopu tekočih in prihodnjih projektov. Na GIS imajo vizijo, da bodo sistem za vzorčenje drevesnih krošenj iz zraka in drugi raziskovalni instrumenti na brezpilotnih letalnikih že v bližnji prihodnosti postali nenadomestljiv kos opreme za raziskave gozda in v gozdarstvu.
Avtorji prispevka: Marko Bajc, Domen Finžgar, Hojka Kraigher
Avtorji fotografij: Domen Finžgar, Mark Walter in Jernej Brezovar
Za splet uredil Boris Rantaša
Naslovna fotografija: Sistem za vzorčenje v drevesnih krošnjah v akciji! Visoka stabilnost, odzivnost in odlično ramerje med močjo motorjev in maso omogočajo, da z brezpilotnim letalnikom Sky Hero Spyder X8 varno manevriramo dobesedno med krošnjami dreves.
