Økologer bruger i stigende grad droner til at indsamle data. Forskere har brugt fjernstyret fly til at estimere sundheden for skrøbelige polære moser, til at måle og forudsige massen af leopardsæler og endda for at samle hvalsnot. Droner er også blevet mærket som spiludskiftere til overvågning af dyrelivspopulationen.
Men når startstøvet sætter sig, hvordan ved vi, om droner producerer nøjagtige data? Måske endnu vigtigere, hvordan sammenlignes dataene med dem, der er indsamlet ved hjælp af en traditionel jordbaseret tilgang?
For at besvare disse spørgsmål oprettede vi #EpicDuckChallenge, som involverede udrulning af tusinder af plastik-replikater på en Adelaide-strand og derefter testning af forskellige metoder til at samle dem op.
Som vi i dag rapporterer i tidsskriftet Methods in Ecology and Evolution, genererer droner faktisk nøjagtige data om vildyrbestanden - faktisk mere nøjagtige end dem, der er samlet på gammeldags måde.
Jarrod Hodgson stående i en af kopikolonierne af havfugle konstrueret til #EpicDuckChallenge. (S. Andriolo) Det er vanskeligt at vurdere nøjagtigheden af data om antal af dyreliv. Vi kan ikke være sikre på det rigtige antal dyr, der findes i en gruppe vilde dyr. Så for at overvinde denne usikkerhed skabte vi livsstørrelse, replika havfuglekolonier, hver med et kendt antal individer.
Fra det optimale udsigtssted og under ideelle vejrforhold tællede erfarne dyreholdere uafhængigt kolonierne fra jorden ved hjælp af kikkert og teleskoper. På samme tid fangede en drone fotografier af hver koloni fra en række højder. Borgerforskere brugte derefter disse billeder til at stemme overens med antallet af dyr, de kunne se.
Tællinger af fugle i droneafledte billeder var bedre end dem, der blev foretaget af observatører af vilde dyr på jorden. Drone-tilgangen var mere præcis og mere præcis - den producerede tællinger, der konsekvent var tættere på det sande antal individer.
Sammenligning af oversigter: drone-afledte fotografier og grundtællerens syn. (J. Hodgson) Forskellen mellem resultaterne var ikke triviel. Drone-afledte data var mellem 43 procent og 96 procent mere nøjagtige end jordtællinger. Variationen skyldtes, hvor mange pixels repræsenterede hver fugl, som igen er relateret til den højde, som dronen blev fløjet og kameraets opløsning.
Dette var ikke en overraskelse. De erfarne jordtællere gjorde det godt, men dronens udsigtspunkt var overlegen. Når man observerede fotos taget ovenfra, betød borgerforskerne ikke at kæmpe med skjulte fugle, der ofte forekommer under jordtællinger. Billedmaterialet kom også borgerforskerne til gode, da de digitalt kunne gennemgå deres tællinger så mange gange, som de havde brug for. Dette reducerede sandsynligheden for både at savne et individ og tælle et individ mere end én gang.
Forskerne blev hjulpet af mange frivillige, uden hvem #EpicDuckChallenge ikke ville have været muligt. (J. Hodgson) Selvom det viste sig at være mere nøjagtigt, er det stadig kedeligt og tidskrævende at foretage manuelle digitale tællinger. For at tackle dette udviklede vi en computeralgoritme i håb om, at den kunne forbedre effektiviteten yderligere uden at mindske datakvaliteten. Og det gjorde det.
Vi afgrænsede en andel af fugle i hver koloni for at træne algoritmen til at genkende, hvordan dyret af interesse optrådte i billedet. Vi fandt, at det var tilstrækkeligt at bruge 10% træningsdata til at producere et kolonitælling, der var sammenligneligt med det, som et menneske havde gennemgået hele scenen.
Denne computerisering kan reducere den nødvendige tid til behandling af data og giver mulighed for at skære ned på omkostninger og ressourcer, der er nødvendige for at undersøge vilde dyrpopulationer. Når disse droner kombineres med effektivitetseffektiviteten tilvejebringer landmålssteder, der er svære at få adgang til fods, kan disse besparelser være betydelige.
Brug af droneovervågning i marken
Vores resultater har vigtige konsekvenser for en række arter. Vi synes, de er især relevante for sammenlægning af fugle, herunder havfugle som albatrosser, overfladebolderpingviner og fregatfugle såvel som koloniale hekkende vandfugle som pelikaner.
Andre typer dyr, der let ses ovenfra, herunder udtagne sæler og dugongs, er meget velegnede til droneovervågning. Reder eller spor af dyr, såsom orangutanger og skildpadder, kan også bruges til at udlede tilstedeværelse.
Yderligere eksperimenter vil være nyttige til at vurdere drones evne til at undersøge dyr, der foretrækker at forblive skjult og dem inden for komplekse levesteder. Sådanne vurderinger er af interesse for os og forskere over hele kloden med aktuelle undersøgelser fokuseret på dyreliv som arboreale pattedyr og hvaler.
Vi lærer stadig om, hvordan dyrelivet reagerer på tilstedeværelsen af droner, og der kræves mere forskning for at kvantificere disse svar i en række arter og miljøer. Resultaterne vil hjælpe med at forfine og forbedre droneovervågningsprotokoller, så droner har minimal indflydelse på dyrelivet. Dette er især vigtigt for arter, der er tilbøjelige til forstyrrelse, og hvor tæt nærhed ikke er mulig eller ønskelig.
Verden ændrer sig hurtigt med mange negative resultater for dyrelivet. Teknologi som droner kan hjælpe forskere og ledere med at indsamle data hurtigt nok til at muliggøre en rettidig vurdering af følgerne af disse ændringer.
Når vi overvåger dyrelivet, øger nøjagtigheden og præcisionen af dyreundersøgelser os mere tillid til vores befolkningsestimater. Dette giver et stærkere bevisgrundlag for at tage ledelsesbeslutninger eller politiske ændringer. For arter og økosystemer, der er truet med udryddelse eller uoprettelig skade, kan en sådan hurtig handling være en bogstavelig livline.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation.
Jarrod Hodgson, ph.d.-kandidat, University of Adelaide
Aleks Terauds, seniorforsker / sektionsleder, australske antarktiske afdeling
Lian Pin Koh, professor, University of Adelaide
