Rostlinné invaze představují komplexní problém, který vyžaduje řešení na úrovni krajiny. Pravidelný a přesný monitoring, k němuž dálkový průzkum Země (DPZ) poskytuje efektivní nástroj, je nezbytný pro jeho řešení.
Na toto téma jsme měli již několik projektů.
Projekt Využití bezpilotních systémů (UAS) v monitoringu rostlinných invazí na různé prostorové i časové škále financovaný MŠMT (INTER-COST VES18 LTC18007, 2018 – 2021, BÚ AV ČR) stavěl na výsledcích našeho předchozího projektu Detekce a monitoring invazních druhů s využitím bezpilotních leteckých prostředků hrazeného z prostředků TA ČR (TA04020455, 07/2014 — 12/2017, BÚ AV ČR). Tým se také stal součástí akce COST HARMONIOUS, která se zabývala využitím bezpilotních systémů v životním prostředí, a máme dlouhodobou spolupráci s francouzským týmem z IRSTEA Grenoble, s nímž jsme měli projekt Mobility na téma detekce a studia křídlatky (2017-19, BÚ AV ČR), a s německým týmem z Univerzity Giessen v rámci projektu Mobility na pajasan (2020-2022, BÚ AV ČR).
Naše projekty cílí na studium možností využití dálkového průzkumu Země (DPZ) pro studium, včasnou detekci a monitoring vybraných druhů invazních rostlin, a to za využití jak dronů, tak i satelitních dat. Zaměřovali jsme se na několik modelových druhy: bolševník velkolepý (Heracleum mantegazzianum), křídlatka (k. japonská, Reynutria japonica; k. sachalinská, R. sachalinensis; a k. česká, R. bohemica), pajasan žláznatý (Ailanthus altissima), trnovník akát (Robinia pseudoacacia), netýkavka žlaznatá (Impatiens glandulifera), slunečnice topinambur (Helianthus tuberosus), zlatobýl kanadský (Solidago canadensis) a zlatobýl obrovský (S. gigantea). Všechny představují významná rizika pro naši společnost, jelikož ohrožují jak zdraví (způsobují popáleniny — bolševník, pajasan), tak i krajinu, ekosystémy a biodiverzitu.
V rámci předchozího projektu byl Leteckým ústavem VUT Brno vyvinut bezpilotní systém, zajišťující dostatečné prostorové rozlišení a zároveň poskytuje flexibilitu pro pořízení dat v různé výšce i fenologických fázích invazních rostlin. Ve spolupráci s firmou GISAT jsme testovali různé používané postupy pro předzpracování snímků a vybrali nejvhodnější metodu pro pořizování dat a jejich geometrickou a radiometrickou korekci. Parametry vzdušné i pozemní části bezpilotního systému jsou optimalizovány pro plnění misí definovaných v průběhu projektu. Ke srovnání jsou použity standardně dostupné satelitní a letecké snímky. Tak je pokryto široké spektrum rozlišení dat, a to jak prostorové (od méně podrobných satelitních dat, tj. Rapid Eye s 5m rozlišením, až po velmi podrobná bezpilotní data s rozlišením 0,2 m), tak i spektrální (barevné letecké snímky, multispektrální satelitní data se 4—10 kanály a bezpilotní snímky s RGB kanály a modifikovaným NIR kanálem) a časové (bezpilotní letoun nám umožňuje pořídit data zachycující rostliny v různých fenofázích, což umožnilo určit ideální dobu snímání pro přesnou a účinnou detekci druhu). Cílem bylo nalezení automatických či poloautomatických postupů detekce zájmových druhů za použití jak pixelově, tak i objektově orientované klasifikace obrazu a kombinace obou (hybridní přístup).
Výsledky a optimální postupy detekce jsou shrnuty v certifikované Metodice mapování invazních druhů za použití dat DPZ. Dalším výsledkem je bezpilotní systém optimalizovaný pro operativní získávání dat o invazních druzích. Ověření metodiky probíhalo v zájmových územích a vzniklé specializované mapy výskytu sledovaných invazních druhů mohou být dále využity státní správou pro podporu odborného rozhodování v oblasti ochrany přírody a krajiny. Cílem bylo, aby nově popsaná strategie detekce sledovaných druhů byla dále aplikovatelná v ochraně přírody a sloužila jak pro monitoring stávajících invazí, tak i ke včasnému zachycení hrozby v počátcích invaze, kdy jsou opatření proti šíření mnohonásobně efektivnější a levnější. Využití bezpilotních prostředků spolu s konvenčními daty poskytuje potenciál pro zpřesnění výsledků a nalezení nejvhodnější strategie mapování i u hůře detekovatelných druhů pro komerční účely (nejpřesnější a ekonomicky nejefektivnější). Další výhodou bezpilotních prostředků pro koncové uživatele je, kromě již zmíněné flexibility v praxi, cílené využití na zájmové lokality (např. zvláště chráněné lokality a lokality soustavy NATURA 2000 nebo stanoviště vytipované na základě znalostí o chování druhu jako místa s velkým invazním potenciálem). Metodika je využitelná pro monitoring stávajících invazí a k včasnému zachycení hrozby v počátcích invaze, kdy jsou opatření proti šíření mnohonásobně efektivnější a levnější než v pozdějších invazních stádiích. Monitoring musí být dostatečně efektivní, a to jak z ekonomického hlediska, tak i s ohledem na přesnost detekce. Výsledná kombinace bezpilotního systému a metod zpracování dat je základem nové služby, která zájemcům rychle a efektivně přinese výsledky monitoringu.