Los datos ecológicos a largo plazo y a gran escala son críticos para la investigación de las plantas, pero a menudo son imposibles de recopilar a pie. Los métodos tradicionales de recopilación de datos pueden llevar mucho tiempo o ser peligrosos, y pueden comprometer hábitats sensibles al impacto humano.los vehículos aéreos no tripulados UAV, o drones, eliminan estas trampas de recopilación de datos al volar sobre paisajes para recopilar datos de imágenes aéreas discretas.
Una nueva revisión en un número reciente de Aplicaciones en Ciencias de las plantas explora cuándo y cómo usar drones en la investigación de plantas. "El potencial de la tecnología de drones en la investigación solo puede verse limitado por nuestra capacidad de visualizar nuevas aplicaciones", comenta Mitch Cruzan, autor principal de la revisión y profesor en el Departamento de Biologíaen la Universidad Estatal de Portland. Los drones pueden acumular datos de vegetación durante temporadas o años para monitorear los esfuerzos de restauración del hábitat, monitorear poblaciones de plantas raras y amenazadas, inspeccionar la agricultura y medir el almacenamiento de carbono. "Esta tecnología", dice Cruzan, "tiene el potencial para la adquisiciónde grandes cantidades de información con un esfuerzo mínimo y la interrupción de los hábitats naturales ".
Para algunas preguntas de investigación, las encuestas de drones podrían ser el santo grial de los datos ecológicos. Las imágenes capturadas con drones pueden mapear especies individuales en el paisaje dependiendo de la singularidad de los valores de luz espectral creados a partir de hojas de plantas o colores de flores. Los drones también pueden serjunto con la tecnología 3D para medir la altura y el tamaño de la planta. Los científicos pueden usar estas imágenes para estudiar la salud, la fenología y la reproducción de las plantas, rastrear enfermedades y examinar las perturbaciones del hábitat mediadas por humanos.
Los investigadores pueden volar pequeños drones a lo largo de transectos establecidos sobre áreas de estudio de hasta 40 hectáreas de tamaño. Un sistema de GPS interno permite que los drones se ciernen sobre ubicaciones y altitudes puntiagudas para recolectar imágenes repetibles de alta resolución. Cruzan y sus colegas advierten a los investigadores de "huecos de sombra "al recopilar datos. La vegetación más alta puede oscurecer la vegetación más corta, ocultándola de la vista en fotografías aéreas. Por lo tanto, se requieren imágenes superpuestas para obtener los ángulos correctos para capturar una vista completa del paisaje.
La revisión enumera los requisitos adicionales del operador y del dron y las características deseadas, incluidas las transmisiones de video, la estabilización de la cámara, los lentes gran angular para la recopilación de datos en áreas más grandes y los metadatos imprescindibles sobre la altitud, la velocidad y la elevación del dron de cada imagen capturada.
Después de la recopilación de datos, las imágenes georreferenciadas se unen en un modelo digital de superficie DSM para analizar. El SIG y el software de programación clasifican los tipos de vegetación, las características del paisaje e incluso especies individuales en los DSM utilizando técnicas de aprendizaje automático o manuales..
Para probar la efectividad de los drones, Cruzan y sus colegas aplicaron la tecnología de drones a un estudio de genética del paisaje de la Reserva de Sabana de Whetstone en el sur de Oregón, EE. UU. ". Nuestro objetivo es comprender cómo las características del paisaje afectan la dispersión de polen y semillas para las especies de plantas asociadas condiferentes vectores de dispersión ", dice Cruzan. Volaron drones sobre piscinas vernales, que están amenazadas, humedales estacionales. Analizaron las imágenes de los drones para identificar cómo las características del paisaje median el flujo de genes y la dispersión de plantas en estos hábitats irregulares. Mapear estos hábitats manualmente habría tomadocientos de horas y comprometió estas áreas ecológicamente sensibles.
Antes de los drones, la opción principal para los datos de imágenes aéreas era la detección y el alcance de la luz LiDAR. LiDAR utiliza tecnología de detección remota para capturar imágenes aéreas. Sin embargo, LiDAR es costoso, requiere equipos altamente especializados y sobrevuelos, y se usa con mayor frecuencia paracapturar datos desde un solo punto en el tiempo. "Los estudios LIDAR se realizan a una elevación mucho más alta, por lo que no son útiles para las diferencias más sutiles en la elevación de la vegetación que los estudios de drones de baja resolución y mayor resolución pueden proporcionar", explica Cruzan.
Algunas limitaciones afectan la aplicación de la nueva tecnología de drones. Si bien la compra de un dron robótico es más asequible que las tecnologías alternativas de imágenes aéreas, las inversiones iniciales pueden superar los US $ 1,500. Además, las regulaciones de vuelo nacionales aún limitan las aplicaciones de drones en algunos países debido a las cambiantes regulaciones de licenciasy elevaciones de vuelo restringidas y sobrevuelos cerca o en tierras privadas. Además, si los investigadores estudian especies de plantas que no pueden identificarse en imágenes aéreas utilizando valores de luz espectral, se requiere la recolección de datos a pie.
A pesar de las limitaciones, la flexibilidad es la mayor ventaja para la investigación de drones robóticos, dice Cruzan. Si la escala y las preguntas del estudio están listas para aprovechar la tecnología de drones, entonces "usar una amplia gama de tecnologías de imagen y métodos de análisis mejorará nuestracapacidad de detectar, discriminar y cuantificar diferentes características del entorno biótico y abiótico ". A medida que aumenta la investigación de drones, el acceso a programas de software analíticos de código abierto y un mejor hardware del equipo ayudará a los investigadores a aprovechar las ventajas de la tecnología de drones en la investigación ecológica de las plantas".
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Materiales proporcionados por Sociedad Botánica de América . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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