Công nghệ quản lý và trồng rừng bằng drone

Ứng dụng của drone trong lâm nghiệp

Drone có khả năng ứng dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có lâm nghiệp. Các ứng dụng thực tế của công nghệ bay không người lái trong quản lý rừng có thể được sử dụng như để lập bản đồ (bao gồm khai thác gỗ, các loài động vật hoặc thực vật hoang dã, theo dõi sức khỏe rừng, lưu trữ carbon, mức độ tán che, số lượng cây, ước tính trữ lượng, sức sống hoặc thành phần của lâm phần, xác định nơi cây cối đã bị ảnh hưởng bởi các hoạt động của con người…), lập kế hoạch quản lý rừng...

Dữ liệu được thu thập bằng cách sử dụng drone thường chính xác và có thể giúp đưa ra các quyết định nhanh chóng và tốt hơn nhằm cải thiện chất lượng và năng suất tối ưu của rừng trồng, đặc biệt là hiện nay khi nhu cầu về gỗ ngày càng tăng cao. Sức khỏe rừng là một phần quan trọng trong việc cân bằng hệ sinh thái và duy trì tăng trưởng tài nguyên thiên nhiên, cũng có thể sử dụng chúng để giám sát khai thác gỗ bất hợp pháp vốn là một vấn đề của lâm nghiệp.

Drone cung cấp độ phân giải không gian với độ chi tiết tốt hơn nhiều so với vệ tinh. Trong khi vệ tinh có thể có độ phân giải không gian trong khoảng 20-50 cm trên mỗi pixel, thì máy bay không người lái lại vượt trội hơn với độ phân giải vài cm trên mỗi pixel. Vệ tinh cũng không luôn sẵn sàng để chụp ảnh, và có những thời điểm chúng bị giới hạn bởi các mô hình bao phủ quỹ đạo, trong khi máy bay không người lái có thể được triển khai bất cứ lúc nào và trong vòng vài phút.

Máy bay không người lái có thể được tích hợp vào mọi giai đoạn của chu kỳ trồng trọt. Chúng có thể được sử dụng trong chụp ảnh đất và phân tích đất, với ưu điểm là rẻ hơn và linh hoạt hơn so với các vệ tinh. Chúng có thể được sử dụng trong suốt giai đoạn gieo trồng để đưa hạt xuống đất và cũng có thể được sử dụng trong giai đoạn bảo dưỡng sau khi trồng.

Báo động về rừng

Thống kê cho thấy, khoảng một nửa diện tích rừng ngập mặn trên thế giới đã bị mất. Cây cối mọc dọc theo bờ biển có thể tích trữ nhiều carbon hơn cây trên đất liền. Theo một nghiên cứu năm 2018, nạn phá rừng ngập mặn gây ra 24 triệu tấn CO2 thải ra mỗi năm. Trên khắp thế giới, có 300 triệu mẫu cây đã bị chặt kể từ những năm 90. Mỗi năm, con người chặt bỏ khoảng 15 tỷ cây nhưng chỉ trồng mới khoảng 9 tỷ cây. Người ta ước tính rằng thế giới mất từ 74.000 đến 95.000 dặm vuông rừng mỗi năm – tương đương một khu vực có kích thước 48 sân bóng đá bị mất mỗi phút (theo WWF - 75.000 km2 rừng mỗi năm, hoặc 27 sân bóng đá mỗi phút).

Ở Bắc Mỹ, cây cối cần phải phát triển từ 10 - 20 năm trước khi chúng tích trữ cacbon một cách hiệu quả, vì vậy để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu vào giữa thế kỷ, ngay bây giờ, cây cối cần bắt đầu được phát triển, càng nhanh càng tốt. Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu ước tính cần phải trồng 1 tỷ ha cây - một khu rừng có diện tích gần bằng toàn bộ Hoa Kỳ - để hạn chế sự nóng lên toàn cầu ở mức 1,5 độ C. Khoảng 350.000 ha rừng ven biển cần được phục hồi, tương đương với hơn một tỷ cây xanh.

Việc bù đắp lượng khí thải carbon có thể dễ dàng hơn bằng cách tự động hóa việc tái trồng rừng. Để nhanh chóng trồng khoảng một nghìn tỷ cây - một mục tiêu mà một số nhà nghiên cứu ước tính có thể lưu trữ hơn 200 gigatons carbon, Flash Forest lập luận rằng cần một giải pháp quy mô công nghiệp, phải có công nghệ mới - sự trợ giúp của nghệ đột phá như máy bay không người lái.

Giống như một số công ty khởi nghiệp khác, Flash Forest cũng đang sử dụng máy bay không người lái trồng cây, tin rằng công nghệ có thể giúp thế giới đạt được các mục tiêu đầy tham vọng là khôi phục rừng để ngăn chặn tình trạng mất đa dạng sinh học và chống lại biến đổi khí hậu.

Trồng rừng bằng drone

Công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Toronto có tên là Flash Forest đang sử dụng máy bay không người lái để trồng cây nhanh hơn gấp 10 lần so với một công nhân trồng bằng xẻng, với mục tiêu trồng đủ 1 tỷ cây vào năm 2028. Người trồng cây giỏi có thể trồng khoảng 800-1.500 cây một ngày, tức là khoảng hai mẫu Anh. Trong khi một người có 15 máy bay không người lái có thể làm tương đương với 360 giờ lao động thủ công trồng cây hoặc phun thuốc trong một ngày. Hơn nữa, công nghệ này thực hiện công việc của nó với chi phí rẻ hơn 80% so với các phương pháp trồng cây truyền thống.

Quá trình trồng cây bắt đầu bằng việc triển khai máy bay không người lái lập bản đồ 3D để đánh giá khu vực. Đây là một “bản đồ thông minh” thu thập dữ liệu bao gồm tình trạng đất, địa hình và các dữ liệu liên quan khác. Mỗi loài cây và mảnh đất cần có những phân tích riêng biệt để xác định cách tiếp cận tốt nhất. Khi đất và các cây hiện có được xác định bằng phần mềm, kết hợp với dữ liệu vệ tinh để tạo ra một thuật toán cho kiểu trồng duy nhất phù hợp với mảnh đất đó.

Tiếp theo, máy bay không người lái bay cách mặt đất 6 feet bắt đầu thả hạt giống với độ chính xác cao. Thiết bị bắn khí nén rất hữu ích ở địa hình dốc hoặc rừng ngập mặn, cho phép máy bay không người lái đẩy hạt được đóng gói trong một hỗn hợp đặc biệt vào sâu hơn trong đất. Vỏ hạt cũng được thiết kế để lưu giữ độ ẩm, vì vậy cây con có thể tồn tại ngay cả trong nhiều tháng khô hạn. Hạt giống được nảy mầm trước khi trồng dẫn đến sự phát triển hiệu quả hơn nhờ hệ thống rễ khỏe.

Tại công ty BioCarbon Engineering, 1 phi công có thể vận hành 6 máy bay không người lái và mỗi máy bay không người lái có thể trồng tới 120 cây trong 1 phút, giúp giảm đáng kể chi phí trồng trọt. Chi phí nhân công là một trong những chi phí cao nhất mà các công ty lâm nghiệp thường phải gánh chịu. Trồng cây bằng tay thường yêu cầu ươm hạt trong vườn ươm cho đến khi cây con sẵn sàng để cấy ghép, gây tốn kém tiền bạc và giờ công. Các đại diện của DroneSeed có trụ sở tại Seattle cho biết họ hoàn toàn có thể tải 80 đến 200 loài cây khác nhau vào máy bay không người lái của mình để trồng trên cùng một mảnh đất.

Cho đến nay, họ thấy tỷ lệ sống sót cao trong các nghiên cứu được kiểm soát và đang hy vọng sẽ nhân rộng những nghiên cứu đó trong môi trường thực tế. Sau khi trồng, nhóm nghiên cứu theo dõi và triển khai một máy bay không người lái phun để cung cấp chất dinh dưỡng cho cây con, và một máy bay không người lái khác được sử dụng để theo dõi quá trình phát triển của cây. Ngoài tốc độ trồng cây nhanh hơn gấp nhiều lần so với bàn tay con người, drone có thể trồng cây ở các khu vực như sườn núi dốc hoặc khu vực có đất bị ô nhiễm có thể được trồng trọt mà không gây nguy hiểm cho con người.

Sau khi các thiết bị nguyên mẫu được thử nghiệm, công ty khởi nghiệp Flash Forest đã trồng cây trên khắp Ontario (Canada), đặt mục tiêu giảm chi phí xuống 50 xu cho mỗi cây, hoặc khoảng 25% chi phí phục hồi cây khác. Sau Toronto và một nơi khác ở British Columbia, công ty sẽ thực hiện một dự án phục hồi ở Hawaii và đang lên kế hoạch cho các thí điểm trồng cây ở Australia, Colombia và Malaysia.

Các nhà tổ chức cho biết dự án mang lại lợi ích cho cả môi trường và cộng đồng địa phương, bằng cách giúp cung cấp các cơ hội kinh tế mới. Công ty Dendra ước tính chỉ cần 400 đội gồm hai nhà vận hành máy bay không người lái, với 10 máy bay không người lái mỗi đội, có thể trồng 10 tỷ cây mỗi năm và với chi phí thấp hơn nhiều so với phương pháp trồng thủ công truyền thống.

Mục tiêu đặt ra là trồng 500 tỷ cây xanh vào năm 2060, ở những nơi thường khó tiếp cận. Dendra ước tính công nghệ của họ kết hợp giữa tốc độ và độ chính xác - sẽ cho phép các chính phủ trồng nhanh hơn khoảng 10 lần và chỉ bằng 20% chi phí, khôi phục rừng nhanh hơn 150 lần so với trồng bằng tay - quy mô tạo nên sự khác biệt./.