Впервые ученые успешно использовали спутниковые камеры в сочетании с глубоким обучением для подсчета животных в сложных географических ландшафтах, что сделало защитников природы важным шагом вперед в мониторинге популяций исчезающих видов.
Для этого исследования спутник Worldview 3 использовал изображения высокого разрешения, чтобы запечатлеть африканских слонов, передвигающихся по лесам и лугам. Автоматизированная система обнаруживала животных с такой же точностью, с какой способны достичь люди.
Алгоритм, обеспечивающий процесс обнаружения, был создан доктором Ольгой Исуповой, ученым-компьютерщиком из Университета Бата в Великобритании. Проект был реализован в сотрудничестве с Оксфордским университетом Великобритании и Университетом Твенте в Нидерландах.
Д-р Исупова сказала, что новый метод съемки позволяет сканировать обширные участки земли за считанные минуты, предлагая столь необходимую альтернативу людям-наблюдателям, подсчитывающим отдельных животных с низколетящих самолетов. Проходя по земле, спутник может каждые несколько минут собирать изображения площадью более 5000 км², что устраняет риск двойного учета. При необходимости (например, при облачности) процесс можно повторить на следующий день, при следующем обороте спутника вокруг Земли.
Популяция африканских слонов за последнее столетие резко сократилась, в основном из-за браконьерства и фрагментации среды обитания. В дикой природе осталось около 415 000 африканских саванных слонов, поэтому этот вид классифицируется как находящийся под угрозой исчезновения.
«Точный мониторинг необходим, если мы хотим спасти вид», - сказала д-р Исупова. «Нам нужно знать, где находятся животные и сколько их».
Спутниковый мониторинг исключает риск беспокойства животных во время сбора данных и гарантирует, что люди не пострадают в процессе подсчета. Это также упрощает подсчет животных, перемещающихся из страны в страну, поскольку спутники могут вращаться вокруг планеты, не обращая внимания на пограничный контроль или конфликты.
Это исследование не было первым, в котором использовались спутниковые изображения и алгоритмы для наблюдения за видами, но оно было первым, в котором удалось надежно отслеживать животных, перемещающихся по неоднородному ландшафту, то есть по фону, включающему участки открытых лугов, лесов и частичное покрытие.
«Такая работа уже проводилась с китами, но, конечно, океан весь синий, поэтому считать гораздо проще», - сказала д-р Исупова. «Как вы понимаете, в неоднородном ландшафте очень сложно идентифицировать животных».
Исследователи считают, что их работа демонстрирует потенциал технологий для поддержки защитников природы в их бедственном положении по защите биоразнообразия и замедлению прогресса шестого массового вымирания - продолжающегося вымирания, вызванного деятельностью человека.
«Нам нужно найти новые современные системы, которые помогут исследователям собирать данные, необходимые им для спасения видов, находящихся под угрозой», - сказала д-р Исупова.
Африканские слоны были выбраны для этого исследования по уважительной причине - они являются самыми крупными наземными животными, и поэтому их легче всего обнаружить. Однако доктор Исупова надеется, что вскоре из космоса можно будет обнаружить гораздо более мелкие виды.
«Разрешение спутниковых снимков увеличивается каждые пару лет, и с каждым увеличением мы сможем видеть более мелкие объекты более подробно», - сказала она, добавив: «Другим исследователям удалось обнаружить гнезда черных альбатросов на фоне снега. Без сомнения, контраст черного и белого облегчил задачу, но это не меняет того факта, что гнездо альбатроса составляет одну одиннадцатую размера слона."
Исследователями, участвовавшими в этом проекте, были д-р Ольга Исупова из Университета Бата, Исла Дюпорж, д-р Стивен Рис и профессор Дэвид В. Макдональд из Оксфордского университета, а также д-р Теджун Ван из Университета Твенте.