Слонов научились считать из космоса

Ученые впервые использовали спутниковые снимки и технологию глубинного обучения для подсчета слонов в сложных ландшафтах Африки, что стало важным шагом вперед в мониторинге численности исчезающих видов.

Для решения этой задачи был использован спутник WorldView-3, чья аппаратура позволяет вести съемку земной поверхности в видимом, а также ближнем и среднем инфракрасном диапазонах. Последнее позволяет получать снимки сквозь дымку, туман, смог, пыль, дым, туман и облака. Спутник предназначен для картографирования, мониторинга изменений земной поверхности, экологического контроля, поиска месторождений, наблюдений за лесными пожарами, метеорологических исследований.

Обработку снимков с африканскими слонами, движущимися сквозь леса и саванны, провели при помощи автоматической системы, которую разработала Ольга Исупова, специалист по информатике из Университета Бата в Великобритании. Алгоритм обнаруживал животных с той же точностью, что и люди.

По словам Ольги Исуповой, новая методика съемки позволяет сканировать обширные участки земной поверхности за считаные минуты, обеспечивая столь необходимую альтернативу для людей-наблюдателей, считающих отдельных животных с низколетящих самолетов. Когда спутник летит над землей, каждые несколько минут он может получать более 5000 км² изображений, что исключает риск двойного подсчета. При необходимости (например, при облачности) этот процесс можно повторить на следующий день, когда спутник совершит следующий оборот вокруг Земли.

За последнее столетие численность африканских слонов резко сократилась, в основном, из-за браконьерства и фрагментации среды обитания. Поскольку в дикой природе осталось всего 40 000–50 000 слонов, этот вид признан находящимся под угрозой исчезновения. «Точный мониторинг необходим, если мы хотим сохранить вид, — говорит Ольга Исупова. — Нам нужно знать, где находятся животные и сколько их». Спутниковый мониторинг исключает риск потревожить слонов и гарантирует, что люди не пострадают в процессе подсчета. Это также упрощает учет животных, перемещающихся из страны в страну, поскольку спутники могут вращаться вокруг планеты без учета пограничного контроля или военных конфликтов.

Данное исследование не было первым, в котором использовались спутниковые снимки и алгоритмы машинного обучения для контроля за численностью животных, но в нем впервые был проведен надежный мониторинг животных, перемещающихся по неоднородному ландшафту, включающему в себя открытые пастбища, леса и частичное покрытие. «Этот тип работы уже проводился с китами, но, конечно, весь океан синий, поэтому подсчет намного менее сложен, — говорит Ольга Исупова. — Как вы понимаете, в неоднородном ландшафте очень сложно идентифицировать животных».

Африканские слоны были выбраны для этого исследования, так как они являются самыми крупными наземными животными, и поэтому их легче всего обнаружить. Однако Ольга Исупова надеется, что вскоре появится возможность обнаруживать из космоса гораздо более мелкие виды. «Разрешение спутниковых снимков увеличивается каждые пару лет, и с каждым разом мы сможем видеть более мелкие объекты более подробно, — говорит она. — Другим исследователям удалось обнаружить гнезда черных альбатросов на фоне снега. Черный и белый цвета сделали эту задачу проще, но это не меняет того факта, что гнездо альбатроса в одиннадцать раз меньше слона».

Исследование опубликовано в журнале Remote Sensing in Ecology and Conservation.