Ecologen gebruiken steeds vaker drones om gegevens te verzamelen. Wetenschappers hebben op afstand bestuurde vliegtuigen gebruikt om de gezondheid van fragiele poolmossen te schatten, om de massa van luipaardrobben te meten en te voorspellen, en zelfs om walvissen te verzamelen. Drones zijn ook bestempeld als game-changers voor monitoring van de populatie van dieren in het wild.
Maar zodra het startstof is neergedaald, hoe weten we dan of drones nauwkeurige gegevens produceren? Misschien nog belangrijker, hoe verhouden de gegevens zich tot die verzameld met behulp van een traditionele grondgebaseerde aanpak?
Om deze vragen te beantwoorden, creëerden we de #EpicDuckChallenge, waarbij duizenden plastic replica-eenden op een strand van Adelaide werden ingezet en vervolgens verschillende methoden werden getest om ze op te tellen.
Zoals we vandaag rapporteren in het tijdschrift Methods in Ecology and Evolution, genereren drones inderdaad nauwkeurige gegevens over de populatie van dieren in het wild - in feite zelfs nauwkeuriger dan degenen die op de ouderwetse manier zijn verzameld.
Jarrod Hodgson staat in een van de replicakolonies van zeevogels die zijn gebouwd voor de #EpicDuckChallenge. (S. Andriolo) Het beoordelen van de nauwkeurigheid van gegevens over het aantal wilde dieren is moeilijk. We kunnen niet zeker zijn van het werkelijke aantal dieren dat aanwezig is in een groep wilde dieren. Dus, om deze onzekerheid te overwinnen, creëerden we levensgrote, replica zeevogel kolonies, elk met een bekend aantal individuen.
Vanuit een optimaal perspectief en in ideale weersomstandigheden telden ervaren natuurspotters onafhankelijk de kolonies vanaf de grond met behulp van een verrekijker en telescopen. Tegelijkertijd maakte een drone foto's van elke kolonie vanuit verschillende hoogtes. Citizen wetenschappers gebruikten deze afbeeldingen vervolgens om het aantal dieren te tellen dat ze konden zien.
Tellingen van vogels in van drones afgeleide beelden waren beter dan die gemaakt door dieren in het wild waarnemers op de grond. De drone-benadering was nauwkeuriger en nauwkeuriger - het produceerde tellingen die consistent dichter bij het werkelijke aantal individuen lagen.
Vergelijking van de voordelen: foto's van een drone en het beeld van de grondteller. (J. Hodgson) Het verschil tussen de resultaten was niet triviaal. Van drone afgeleide gegevens waren tussen de 43 en 96 procent nauwkeuriger dan grondtellingen. De variatie was te wijten aan het aantal pixels dat elke vogel vertegenwoordigde, wat op zijn beurt gerelateerd is aan de hoogte waarop de drone vloog en de resolutie van de camera.
Dit was geen verrassing. De ervaren grondtellers deden het goed, maar het uitkijkpunt van de drone was superieur. Door foto's van bovenaf te observeren, hoefden de burgerwetenschappers niet te kampen met verborgen vogels die vaak voorkomen tijdens grondtellingen. De beelden kwamen ook ten goede aan de burgerwetenschappers, omdat ze hun tellingen zo vaak als nodig konden digitaal herzien. Dit verkleinde de kans op zowel het missen van een individu als het tellen van een individu meer dan eens.
De wetenschappers werden bijgestaan door vele vrijwilligers, zonder wie de #EpicDuckChallenge niet mogelijk zou zijn geweest. (J. Hodgson) Hoewel het nauwkeuriger bleek te zijn, is het handmatig en digitaal tellen nog steeds vervelend en tijdrovend. Om dit aan te pakken, hebben we een computeralgoritme ontwikkeld in de hoop dat dit de efficiëntie verder zou kunnen verbeteren zonder de gegevenskwaliteit te verminderen. En dat deed het.
We hebben een deel van de vogels in elke kolonie afgebakend om het algoritme te trainen om te herkennen hoe het gewenste dier in de beelden verscheen. We vonden dat het gebruik van 10% trainingsgegevens voldoende was om een aantal kolonies te produceren dat vergelijkbaar was met dat van een mens die de hele scène overzag.
Deze automatisering kan de tijd verminderen die nodig is om gegevens te verwerken en biedt de mogelijkheid om de kosten en middelen te verminderen die nodig zijn om de populatie van wilde dieren te onderzoeken. In combinatie met de efficiëntie die drones bieden voor landmeetkundige locaties die moeilijk te voet te bereiken zijn, kunnen deze besparingen aanzienlijk zijn.
Met behulp van drone monitoring in het veld
Onze resultaten hebben belangrijke implicaties voor een aantal soorten. We denken dat ze vooral relevant zijn voor het verzamelen van vogels, waaronder zeevogels zoals albatrossen, oppervlakte nestelende pinguïns en fregatvogels, evenals koloniale nestelende watervogels zoals pelikanen.
Andere soorten dieren die gemakkelijk van bovenaf te zien zijn, inclusief gesleepte zeehonden en doejongs, zijn zeer geschikt voor drone-monitoring. De nesten of sporen van dieren, zoals orang-oetans en schildpadden, kunnen ook worden gebruikt om de aanwezigheid af te leiden.
Aanvullende experimenten zullen nuttig zijn om het vermogen van drones te beoordelen om dieren te onderzoeken die liever verborgen blijven en dieren in complexe habitats. Dergelijke beoordelingen zijn interessant voor ons, en onderzoekers over de hele wereld, met huidige onderzoeken gericht op dieren in het wild, zoals boomzoogdieren en walvisachtigen.
We leren nog steeds hoe dieren in het wild reageren op de aanwezigheid van drones en er is meer onderzoek nodig om deze reacties in een aantal soorten en omgevingen te kwantificeren. De resultaten zullen helpen bij het verfijnen en verbeteren van drone monitoringprotocollen zodat drones een minimale impact hebben op dieren in het wild. Dit is vooral belangrijk voor soorten die gevoelig zijn voor verstoring, en waar nabijheid niet mogelijk of wenselijk is.
De wereld verandert snel, met veel negatieve resultaten voor dieren in het wild. Technologie zoals drones kan wetenschappers en managers helpen snel genoeg gegevens te verzamelen om de gevolgen van deze veranderingen tijdig te kunnen beoordelen.
Bij het monitoren van dieren in het wild geeft het vergroten van de nauwkeurigheid en precisie van dieronderzoeken ons meer vertrouwen in onze populatieschattingen. Dit biedt een sterkere basis voor het nemen van managementbeslissingen of beleidswijzigingen. Voor soorten en ecosystemen die met uitsterven of onherstelbare schade worden bedreigd, kan dergelijke snelle actie een letterlijke levenslijn zijn.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation.
Jarrod Hodgson, promovendus, Universiteit van Adelaide
Aleks Terauds, Senior onderzoekswetenschapper / sectiehoofd, Australische Antarctische divisie
Lian Pin Koh, professor, Universiteit van Adelaide
