«Илим» считает деревья в лесу в «цифре»

Проект «Цифровая таксация» стартовал в Группе «Илим» в 2020 году. Его цель – создание цифровых инструментов объективного учета объема древесины на участке, оценка породного состава и качества.

– При классическом методе таксации отводчик своими глазами видит только восемь-десять процентов таксируемого леса. Главное отличие цифрового метода – он позволяет нам увидеть всю лесосеку и ее породный состав целиком, – отмечает директор по цифровым инновациям Группы «Илим» Вартан Минасян. – Наша цель довести технологию до уровня, когда замеры под пологом леса не понадобятся вообще. Это качественное изменение, потому что даже если взять армию таксаторов, они все равно все лесосеки не обойдут. А мы предлагаем практически сплошной перечет, когда каждое видимое дерево будет посчитано. Ультимативная цель – создать технологию для пересчета всех деревьев в Сибири.

Обучая технологию

Технология цифровой таксации состоит из двух основных шагов: воздушная фотосъемка с помощью дрона и анализ собранных данных, для которого используют разработанный в «Илиме» программный алгоритм.

Если описывать процесс подробно, то дрон поднимается на стометровую высоту и, двигаясь «змейкой», облетает заданный участок лесосеки. Полет длится в среднем 15–20 минут, за это время беспилотник успевает сделать 300–350 фотоснимков нескольких гектаров леса. По возвращении на базу в дрон ставят свежий аккумулятор и отправляют на следующий участок. А фотографии с карты памяти тем временем загружают в компьютер, где алгоритм «склеивает» их, исключая бракованные фотографии и обеспечивая бесшовную картинку. Получается так называемый ортофотоплан – детальный снимок высокого разрешения (схожий процесс используется в GoogleMaps). Программа автоматически анализирует его, выделяя отдельные кроны деревьев, и выдает оператору их общее количество, заодно определяя породный состав и объем древостоя по каждой породе. Иными словами, подсчет, на который вручную ушли бы дни, длится пару часов. Кроме того, у ортофотоплана есть цифровой метаслой с данными, в котором отмечаются координаты каждого дерева с точностью два-три сантиметра.

При желании можно также построить тепловую карту по высоте, диаметрам стволов, густоте древостоя и другим показателям. Но пока такие детали не входят в проект. Задача момента – набрать как можно больше данных для «обучения» алгоритма. Чем их больше, тем точнее программа сможет определять объемно-породные характеристики лесосеки.

– Мы начали разработку и отладку технологии непосредственно с Ленинградской области, – рассказывает Вартан Минасян. – Когда она заработала более-менее устойчиво, в конце мая этого года провели пилотные испытания в Коряжме. Отсняли там шесть лесосек, – они уже попали в рубку, и у нас получилось сделать сравнение замеров с фактом. Сейчас в Братске цикл повторяется, поскольку лес значительно отличается. Здесь, по сравнению с Коряжмой, есть дополнительные породы – ель, пихта, кедр – их нужно добавить в алгоритм. Кроме того, лес здесь растет плотнее, чем рассчитана наша технология, кроны сливаются вместе. Поэтому дорабатываем еще и с такой точки зрения. Обучаем алгоритм.

С 22 августа в филиале Группы «Илим» в Братском районе непосредственно на лесосеках проводят уже контрольные замеры. После окончания заготовки на этих участках, собранные данные сравнят с фактическими. Станет понятно, какие еще корректировки требуется внести в алгоритм.

Классический путь инноваций

Характерная особенность проекта – выбор как можно более простых инструментов и технологий. Например, на беспилотник можно повесить дополнительное оборудование, подключить более сложные технологии. Но это сделает процесс дороже, ограничит площадь применения, потребует большей подготовки от будущих операторов (о профессии «цифровой оператор» пока говорят осторожно, как об отдаленной перспективе, но с убежденностью, что рано или поздно она должна будет появиться).

– Это называется классическим путем инноваций, – поясняет Вартан Минасян. – Возникает бизнес-проблема, которую можно решить технологическим или техническим способом. Для этого должны быть выбраны какие-то алгоритмы, адекватные задаче и подходящие по стоимости. И начинается комбинирование гипотез: из возможных путей выбирается тот, который проще проверять. Например, вначале мы базировались на использовании нейронных сетей. Но в процессе разработки, отбраковки различных гипотез, пришли к выводу, что значительную часть вычислений необходимо производить как можно ближе к месту съемки. Значит нужно, чтобы технологии не настолько зависели от мощности процессора, как нейросети. С этого года перешли на более простой алгоритм, который работает быстро даже в отвязке от мощных компьютеров. Он связан с шаблонами, масками, с модельными деревьями.

С 2020 года «цифровая таксация» в «Илиме» успела проделать достаточно большой путь: разработаны алгоритм распознавания древостоя, методика съемки с помощью дрона и так далее.

– В ближайшем будущем мы хотим перейти к опытной эксплуатации. Сейчас представляем себе это так, что будут задействованы два человека: оператор дрона, который работает в поле, и инженер цифровой таксации, который работает за компьютером в камеральном режиме, – добавляет Вартан Минасян.

С нуля до опытной эксплуатации

Технология разрабатывается с нуля. «Илим» фактически создает новый цифровой продукт. Попытки перевести процесс таксации «в цифру» предпринимались и раньше. Но из-за различий состава леса на разных территориях сделать технологию универсальной и «передаваемой» было невозможно. Только разрабатывать ее под собственную специфику.

– Сделать универсальную технологию, которая подходила бы под любой лес, не получилось ни у кого, – отмечает Вартан Минасян. – Именно поэтому невозможно использовать зарубежные разработки. Простой пример: у наших скандинавских коллег лес растет по порядку, деревья хорошо обособлены друг от друга, породный состав очень однородный. В России леса смешанные, часто вырастают в процессе естественного роста. Поэтому любые зарубежные технологии неприменимы. Так что мы создаем продукт с нуля – специально для «Илима». И методику, и технологию.

На сегодняшний день небольшой группе специалистов – до десяти человек в зависимости от этапа разработки – удалось создать продукт, который хотя и требует доработки, в то же время демонстрирует вполне осязаемый результат. До конца года планируется доработать продукт до необходимого уровня точности измерений: погрешность по породному объему – не больше 12% и не более 10% от общего объема лесосеки (а в дальнейшем превзойти этот показатель в два раза). И как можно скорее перейти к опытной эксплуатации.

Справка:

Законодательство Российской Федерации определяет требования к лесопользователю, согласно которым непосредственно перед лесозаготовкой необходимо провести таксацию лесосек – определить на участке общий объем древостоя, его породный состав в процентном соотношении. Эти данные должны совпасть с объемом фактической заготовки. Помимо госнадзора, данные о составе лесосеки необходимы и лесопользователю – для более точной разработки производственного плана.

Реклама. ООО «Инфоцентр»