Maak kennis met het nieuwe gezicht van milieumonitoring:een combinatie van onbemande luchtvaartuigen (UAV) en een zeer gespecialiseerde camera die ooit zo groot en duur was dat alleen satellieten en vliegtuigen ze konden vervoeren.

QUT remote sensing-onderzoekers en UAV-ingenieurs pionieren met het gebruik van nieuwe geminiaturiseerde hyperspectrale camera's om de gezondheid van Australische landschappen gedetailleerder dan ooit tevoren te bewaken.

Projectleider universitair hoofddocent Felipe Gonzalez zei dat zijn team een ​​van de eersten ter wereld was die hyperspectrale luchtbeelden van een koraalrif in buitengewone resolutie - het ongerepte Ningaloo Reef aan de Ningaloo Coast World Heritage-site in West-Australië - bemachtigde in een gegevensverzamelingsmissie dat zal helpen bij het informeren van toekomstig onderzoek.

"Normale camera's nemen beelden op in drie banden van het zichtbare spectrum - rood, groen en blauw – het mengen van die banden om kleuren te creëren zoals mensen ze zien, " zei professor Gonzalez, van QUT's Institute for Future Environments (IFE).

"Ter vergelijking, de hyperspectrale camera legt 270 banden vast in de zichtbare en nabij-infrarode delen van het spectrum, met veel meer details dan het menselijk oog kan zien.

"En, terwijl we ermee vliegen op kleine UAV's op 30-100 m boven het water, de verzamelde gegevens hebben een ongelooflijk hoge resolutie."

Op 290 kilometer, Ningaloo Reef is een van de langste en structureel complexe nearshore-riffen ter wereld.

Professor Gonzalez zei dat nieuwe lichtgewicht hyperspectrale camera's veel mogelijkheden zouden openen voor rifmonitoring en samenwerking met mariene onderzoekers.

IFE-onderzoekers werken al aan de integratie van een hyperspectrale camera-eenheid in een onderwaterhuis voor mariene robots.

"UAV's zijn een kosteneffectief sensorplatform en een geweldige aanvulling op bestaande satellieten, bemande vliegtuigen en onderwateronderzoeken, ' zei professor Gonzalez.

"Grootschalig, hooggelegen onderzoeken van de Ningaloo- en Great Barrier-riffen missen mogelijk de resolutie die nodig is om individuele koralen te identificeren, dus dit is de niche voor UAV-onderzoeken op lage hoogte."

Met behulp van gegevens verzameld door ingenieurs in de Research Engineering Facility (REF) van de IFE, Professor Gonzalez en zijn team ontwikkelen revolutionaire software om snel de hyperspectrale informatie in de lucht van het Ningaloo-rif te analyseren. en voor een groot aantal andere milieudoeleinden, waaronder het opsporen van invasieve planten in West-Australië en ziekten in tarwegewassen.

Het systeem wordt ondersteund door een state-of-the-art, Door REF ontworpen en vervaardigde gimbal die gestabiliseerde beeldopname mogelijk maakt van de hyperspectrale camera aan boord van de onbemande luchtvaartuigen van QUT.

QUT-onderzoeksingenieur dr. Dmitry Bratanov zei dat het hyperspectrale UAV-systeem ongeveer 40 ha Ningaloo Reef in 30 minuten onderzocht op een vlieghoogte van 100 meter.

"Dit geeft ons een ruimtelijke resolutie van ongeveer 15 cm per pixel - meer dan genoeg detail om individuele koraalsoorten te detecteren en te volgen", zei Bratanov.

"Het echt speciale aan de hyperspectrale camera is dat hij beelden maakt over 270 delen van het spectrum. Deze enorme hoeveelheid informatie maakt de classificatie van koraalsoorten mogelijk, zand en algen op basis van hun unieke spectrale handtekeningen."

Professor Gonzalez zei dat deze handtekeningen heel erg op vingerafdrukken lijken.

"We bouwen algoritmen voor kunstmatige intelligentie die deze unieke handtekeningen automatisch kunnen herkennen en classificeren - het hyperspectrale equivalent van een 'vingerafdrukdatabase' van de politie, zei professor Gonzalez.

"Deze database zal in de toekomst steeds waardevoller worden voor alle milieuonderzoekers."

NASA's Coral Reef Airborne Laboratory (CORAL)-missie voert momenteel hyperspectrale kartering uit van het Great Barrier Reef op grote hoogte met bemande vliegtuigen.

"Het CORAL-systeem biedt een resolutie van 7,5 m per pixel in vergelijking met het UAV-systeem van QUT met 15 cm per pixel, en ons bemande vliegtuig uitgerust met een hyperspectrale camera die gegevens vastlegt met 35 cm per pixel op 230 m boven de grond, ' zei professor Gonzalez.

"Onze gegevens zouden een fascinerende vergelijking opleveren tussen een afgelegen ongerept rif in West-Australië en een rifsysteem dat onder druk staat door menselijke activiteiten langs de kust van Queensland.

"Het gebruik van kleinere hyperspectrale camera's en een UAV heeft veel voordelen:het is kosteneffectief, snel inzetbaar en flexibel – een missie kan op elk moment worden gepland op strategische locaties waar een hoger detailniveau vereist is.

"Het is opwindend om voorop te lopen in een nieuwe benadering van het monitoren en beheren van de Australische omgeving."