I droni oi velivoli senza pilota (UAV) sono, infatti, una tecnologia sottoutilizzata nella gestione della fauna selvatica, nonostante l'ampia gamma di potenziali applicazioni. Tuttavia, i droni sono uno strumento emergente per fornire un'alternativa più sicura, economica e più silenziosa ai metodi tradizionali di studio della megafauna marina in un ambiente naturale.
Hanno numerosi vantaggi nel monitoraggio della fauna selvatica e nella conservazione della natura poiché sono più economici degli aerei con equipaggio. Possono essere azionati sul posto e ad altezze inferiori e sonori e il loro utilizzo è indipendente dalla luce del giorno.
Fortunatamente, i droni sono attualmente in fase di test in tutto il mondo per il conteggio delle renne selvatiche negli habitat di montagna aperta e degli ungulati nelle foreste di pini e faggi in paesi come la Polonia. Con lo sviluppo della tecnologia e l'aumento del mercato, i droni diventano accessibili per i gestori della fauna selvatica, i proprietari terrieri e altre parti interessate coinvolte nella gestione della fauna selvatica.
I droni con sensori pertinenti possono affrontare le sfide tecnologiche che devono affrontare le tecniche convenzionali. Questa tecnologia può aggirare gli ostacoli durante il volo, offre spazio per la regolazione dell'altitudine e sta diventando sempre più uno strumento di conservazione promettente nel monitoraggio ecologico. La tecnologia ha il potenziale per un dispiegamento più rapido rispetto ai satelliti o agli aeroplani con equipaggio. È utile anche per le specie selvatiche sensibili alle tecniche di rilevamento del suolo. I dati basati sull'UAV forniscono informazioni utili per risposte gestionali tempestive e possono integrare notevolmente le tecniche convenzionali utilizzate nelle ricerche sulla fauna selvatica, nel monitoraggio ecologico, nella conservazione e nelle pratiche di gestione.
Non sono i droni stessi, ma le telecamere montate sui droni a determinarne l'utilità. Per monitorare gli animali omeotermici, le termocamere a infrarossi (TIR) che registrano il calore emesso dal corpo possono avere più successo delle telecamere ottiche (RGB) che registrano la luce riflessa dal corpo, soprattutto se la specie è sfuggente e difficile da distinguere otticamente dall'ambiente circostante .
Il successo del rilevamento mediante TIR dipende dall'altezza di volo, dall'angolo della telecamera, dalla temperatura e dall'umidità dell'ambiente circostante e dall'atmosfera, dalla temperatura della pelle/pelo dell'animale e dal suo comportamento e dalla selezione dell'habitat.
Per le indagini sulla vegetazione, le telecamere multispettrali che, oltre all'RGB, misurano il NIR nel vicino infrarosso sono utili per la stima, ad esempio, dell'indice di vegetazione differenziale normalizzato NDVI per acquisire informazioni sulla biomassa vegetale viva di una determinata pianta o appezzamento di vegetazione.
Nella mappatura della vegetazione agricola, le immagini devono generalmente sovrapporsi per circa il 70 % per creare mappe di alta qualità. I cambiamenti delle condizioni di luce durante la raccolta dei dati possono causare gravi errori alle mappe della vegetazione, spesso visti come strisce su una mappa, e devono essere presi in considerazione durante l'elaborazione dei dati.
I droni includono vari tipi e dimensioni di apparecchiature, da poche centinaia di grammi a migliaia di chilogrammi. L'uso militare degli UAV è stato per molto tempo la forza trainante dello sviluppo tecnico. Tuttavia, soprattutto negli ultimi decenni, gli utenti agricoli, meteorologici e legati alle risorse naturali hanno iniziato a utilizzare sempre di più gli UAV.
I tipi più adatti per la conservazione della natura e il monitoraggio della fauna selvatica sono i droni multirotore e i droni ad ala fissa. I droni multirotore offrono la possibilità di decollo e atterraggio verticale con una buona precisione dei dati grazie alla capacità di controllare con precisione la posizione e l'orientamento della telecamera. La velocità e il tempo di volo limitati ne limitano l'uso nel monitoraggio di aree estese. I droni ad ala fissa hanno tempi di volo più lunghi grazie all'uso efficiente dell'energia e di solito vengono fatti volare più in alto rispetto ai droni multirotore per coprire aree più grandi con lo stesso tempo di volo. Gli aspetti negativi sono la loro incapacità di librarsi senza movimento in un punto, la necessità di una pista o di una catapulta al decollo e attrezzature specifiche per l'atterraggio come un paracadute. Entrambi i tipi possono essere programmati per seguire specifici percorsi di volo predeterminati.
I recenti sviluppi in droni, intelligenza artificiale e sistemi di imaging termico miniaturizzati lo hanno reso più flessibile, conveniente e accurato per la sorveglianza aerea degli ungulati. È stato stimato che l'indagine basata su UAV su un territorio di 100 ettari richiede circa 10 volte meno tempo rispetto a indagini analoghe basate su tradizionali visite sul campo. Esaminando diversi studi, i ricercatori hanno concluso che i droni contano la fauna selvatica in modo più accurato e preciso rispetto agli esseri umani.
Tuttavia, nella maggior parte dei casi, il conteggio degli animali da rilievi aerei viene ancora eseguito manualmente, è visibile la necessità di automatizzare l'elaborazione dei dati. L'automazione potrebbe anche aiutare a utilizzare diversi sistemi di monitoraggio in modo affidabile, poiché al giorno d'oggi il conteggio manuale può ridurre significativamente i risultati della densità di popolazione. In Australia, i macropodi (canguri) sono stati contati sia negli elicotteri che nei droni con telecamere ottiche e, di conseguenza, il drone offre una densità di macropodi molto più bassa rispetto all'elicottero (rispettivamente 3,2 contro 53,8 animali km2). L'analisi del gap di ricerca sulla peste suina africana eseguita dall'Autorità europea per la sicurezza alimentare (EFSA, 2019) ha identificato i droni (soprattutto quelli dotati di termocamere) come un'importante fonte di dati.
Gli UAV sono diventati strumenti sempre più popolari per la ricerca sulla fauna selvatica; le lacune e le sfide della ricerca sono state identificate in diversi studi di revisione. I ricercatori hanno esaminato le applicazioni dei droni per la conservazione nelle aree protette, evidenziato le potenziali sfide che possono aiutare a guidare la ricerca futura sul campo, fornito una breve classificazione delle piattaforme in base alle caratteristiche e all'applicazione e una panoramica generale dei sensori e dei dispositivi accoppiati ai droni.
Hanno anche raccolto raccomandazioni sulle strategie di osservazione per il monitoraggio degli animali utilizzando UAV dotati di termocamere. La mattina presto è consigliata per i rilevamenti termici a causa del massimo contrasto tra l'oggetto target e lo sfondo.
Tuttavia, le principali sfide del metodo basato sui dati termici UAV sono le difficoltà nell'identificazione delle specie dovute alla risoluzione relativamente bassa delle termocamere, le normative che limitano le operazioni dei droni alla linea di vista visiva e l'elevata dipendenza dalle condizioni meteorologiche.
Sfide associate ai droni nel monitoraggio della fauna selvatica
Ci sono molte sfide associate alle applicazioni dei droni in diversi tipi di habitat per i mammiferi come individui, singole specie o gruppi di molte specie contemporaneamente.
1. Requisiti legali ed etici
La recente comparsa della tecnologia dei droni e dei suoi usi civili ha acceso le autorità di regolamentazione legali ed etiche in molti paesi. I requisiti di autorizzazione, inclusa la visual line of Sight (VLOS), riducono gli usi effettivi dell'UAV nei lavori di ricerca ambientale e di conservazione. Ci sono considerazioni legali ed etiche che ne regolano l'uso, in funzione di cinque aspetti chiave:la tipologia, le dimensioni, la destinazione d'uso, l'ubicazione geografica relativa alle aree riservate, il rispetto di specifiche procedure legali o amministrative, la privacy umana, ecc. Di conseguenza, l'acquisizione dei permessi di volo i droni nella maggior parte dei paesi richiedono molto tempo a causa delle restrizioni sostanziali.
2. Sfide tecniche
L'applicazione di piccoli droni non richiede competenze sofisticate. Tuttavia, le competenze tecniche necessarie sono inevitabili per garantire operazioni sicure con i droni e l'elaborazione delle immagini per generare dati nel raggiungimento degli obiettivi di monitoraggio ecologico predeterminati. Ciò include un'adeguata pianificazione ed esecuzione delle missioni di volo. Altre sfide tecniche associate ai droni includono limitazioni di potenza e aspetti del tempo di volo basso che possono influire sulle loro prestazioni.
3. Condizioni meteorologiche
Diverse condizioni meteorologiche sono le prossime grandi sfide e hanno diversi livelli di impatto sulle prestazioni di volo dei droni. Ad esempio, copertura nuvolosa, foschia, nebbia e velature causano un impatto moderato, mentre vento e turbolenza, temperatura, pioggia, umidità, neve e tempeste solari causano impatti negativi. I gravi impatti sulle prestazioni dei droni sono causati principalmente da uragani, fulmini, corridoi e tornado.