ArticlePDF Available

Usage of UAV for Surveying Steller's Sea Eagle Nests ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПИЛОТНИКОВ ДЛЯ ОСМОТРА ГНЁЗД БЕЛОПЛЕЧЕГО ОРЛАНА

Authors:
  • Bryn Athyn College
  • International Avian Research
  • State Nature Reserve "Magadansky", Russia, Magadan

Abstract and Figures

In 2012–2013 we have successfully applied the UAV for monitoring nests of the Steller’ Sea Eagle (Haliaeetus pelagicus). The paper discusses technicalities and various practical aspects of application of the UAVs in remote wild areas. The UAV proved to be very useful in checking the contents of the nests in places where it was impossible to see the nest because of obstructions. The adult birds in general did not react to the UAV presence at the nest, whereas one individual was curious and made a fly by to see the UAV at a close distance. This is the first application of the UAV to survey raptors’ nests during routine surveys in Russia and possibly in the world.
Content may be subject to copyright.
Proceedings of Conferences 253Raptors Conservation 2013, 27
Usage of UAV for Surveying Steller’s Sea Eagle Nests
ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПИЛОТНИКОВ ДЛЯ ОСМОТРА ГНЁЗД
БЕЛОПЛЕЧЕГО ОРЛАНА
Potapov E.R. (Bryn Athyn College, Bryn Athyn, Pennsylvania, USA)
Utekhina I.G. (Magadan State Reserve, Magadan, Russia)McGrady M.J. (Natural
Research, Scotland, UK)
Rimlinger D. (San Diego Zoo, San Diego, California, USA)
Потапов Е.Р. (Брин Афинский Колледж, Пенсильвания, США)
Утехина И.Г. (ФГБУ «Государственный заповедник «Магаданский»)
МакГради М.Дж. (Природные исследовательские проекты, Шотландия,
Великобритания)
Римлингер Д. (Зоопарк Сан-Диего, Сан-Диего, США)
Введение
Традиционный мониторинг белоплече-
го орлана (Haliaeetus pelagicus) подраз-
умевает наблюдения с возвышенной или
достаточно удалённой обзорной точки,
с которой можно наблюдать содержи-
мое гнезда, используя телескопы или би-
нокли, использование мотодельтаплана
(Утехина, 1995) или альпинистского сна-
ряжения. Если первый метод наиболее
дешёв и даёт надёжные данные, в ряде
случаев, когда гнёзда находятся в непро-
лазном густом лесу, его применение не
может дать надёжных результатов. В этом
случае необходимо или арендовать дель-
таплан, или залезать на деревья. Аренда
дельтаплана сильно удорожает полевые
работы, а залезание на деревья требует
использования альпинистского снаряже-
ния. Использование БПЛА является де-
шёвой альтернативой дельтаплану. Более
того, бурное развитие технологии БПЛА
делает их применение возможным даже
Introduction
Traditional Steller’s Sea Eagle (Haliaeetus
pelagicus) nest survey requires either a good
vantage point to observe the contents of the
nest with powerful optics, or usage of micro
light aircraft (Utekhina, 1995), or climbing us-
ing mountaineering equipment. While the
fist method sometimes provides good re-
sults, the visibility of some nests is blocked
by dense forest vegetation. The application
of the micro light plane could be expensive
and is subject to the equipment/service avail-
ability. Climbing, on the other hand, is more
affordable, but requires skill.. The usage of the
UAV to ascertain the contents of the nests ap-
pears to be an attractive alternative to micro
light aircrafts and to climbing, moreover the
rapid development of the UAV technology
makes some of the models applicable to the
rough field conditions on the Russian Far East.
The recent technical progress led to the
development of aerial platforms that are suf-
ficiently stable in the air to be used in ecologi-
Резюме
В 2012–2013 гг. мы с успехом применили беспилотный летательный аппарат (БПЛА) для осмотра гнёзд бело-
плечего орлана (Haliaeetus pelagicus). В этой статье мы приводим технические и практические аспекты при-
менения БПЛА в удаленных незаселенных районах. БПЛА оказался очень полезным для наблюдения гнёзд,
внутреннее содержимое которых невозможно наблюдать с земли из-за густой растительности или по другим
причинам. Взрослые птицы не реагировали на БПЛА, хотя одна птица была заинтересована аппаратом и про-
летела близ него, когда он завис возле гнезда. Это первое в России и, возможно, в мире применение беспи-
лотных аппаратов для изучения гнёзд хищных птиц во время рутинного мониторинга.
Ключевые слова: хищные птицы, белоплечий орлан, Haliaeetus pelagicus, беспилотный летательный аппарат.
Поступила в редакцию: 28.12.2013 г. Принята к публикации: 31.12.2013 г.
Abstract
In 2012–2013 we have successfully applied the UAV for monitoring nests of the Steller’ Sea Eagle (Haliaeetus pe-
lagicus). The paper discusses technicalities and various practical aspects of application of the UAVs in remote wild
areas. The UAV proved to be very useful in checking the contents of the nests in places where it was impossible
to see the nest because of obstructions. The adult birds in general did not react to the UAV presence at the nest,
whereas one individual was curious and made a fly by to see the UAV at a close distance. This is the first application
of the UAV to survey raptors’ nests during routine surveys in Russia and possibly in the world.
Keywords: birds of prey, raptors, Steller’s Sea Eagle, Haliaeetus pelagicus, UAV.
Received: 28/12/2013. Accepted: 31/12/2013.
Контакт:
Евгений Потапов
Брин Афинский
Колледж,
США, Пенсильвания
eugenepotapov@
gmail.com
Ирина Г. Утехина
ФГБУ «Государственный
заповедник
«Магаданский»,
685000, Россия,
г. Магадан,
ул. Кольцевая, д. 17
тел.: +7 914 039 7321,
+7 4132 657871
steller@magterra.ru,
irinautekhina@
gmail.com
Майк МакГради
MikeJMcGrady@aol.com
Дэвид Римлингер
DRimlinger@
sandiegozoo.org
254 Пернатые хиùники и их охрана 2013, 27 Материалы конференций
cal applications. The UAV platforms believed
to be very promising for various scientific
applications (Marris, 2013, Anderson and J.
Gaston, 2013), in particular for remote data
acquisition. Such platforms were successfully
applied for vegetation and habitat surveys
(Laliberte et al., 2011, Chabot and Bird, 2013)
and detailed mapping (Laliberte and Rango,
2011), including soil erosion (d’Oleire-Olt-
manns et al., 2012), surveying and counting
wildlife (Israel, 2011, Platt, 2012).
In this paper we describe our experiences
in application of UAV for the Steller’s Sea
Eagle nest surveys.
UAV platforms tested
(and notes on their usability)
Experiments in 2011 included a co-axial
Lama radio-controlled model equipped with
a miniature video camera/recorder. The rig
proved to be unstable in wind conditions, and
the video footage was not always usable be-
cause of vibrations. Small size of the rig was
prohibitive to install a First Person View (FPV)
system. Besides, a little contact of the blades
with twigs resulted in expensive crashes.
In the field season of 2012 we have used
standard off-shelf open-source quadcopter
(Arducopter by3DRobotics, USA) equipped
with APM 1.4 (ArduPilot Mega 1.4 with AT-
mega2560), GPS, sonar, telemetry XBee 2.4
GHz module, and OSD (minimOSD 1.0 from
DIYDrones). The UAV was operated on firm-
ware 2.5.3. The firmware was uploaded into
the rig using Mission Planner 1.1.89 with
Mavelink protocol 0.9. The rig was tuned for
the flight parameters (PIDS) in the ‘civilized’
conditions. Since we were not able to use
computer during the field surveys, we were
reluctant to allow automatic updates instal-
lation and newer developments of the soft-
ware, and also, we were keeping the tuning
parameters unchanged throughout the field
season. The UAV was also equipped with
gimbal of our own design, which carried Go-
Pro 2 camera connected to a FPV system. The
rig was used with 10×4.7 plastic propellers.
In the field season on 2013 we used fold-
able quadcopter based on the X468 Travel-
er1 frame equipped with Naza-M controller
and GPS (DJI Innovations, China), T-motors
KV-900 and FPV system.
Both rigs were equipped with camera 2D
gimbal which allowed remote correction of
camera direction. The UAV controller stabi-
lized the camera in horizontal position.
Air and ground travel with the UAVs
Both UAVs were transported by interna-
в суровых условиях удалённых районов
Дальнего Востока.
В последние годы технический прогресс
дал возможность разработать достаточно
стабильную платформу для экологиче-
ских исследований. Так, использование
БПЛА признано очень перспективным
для изучения пространственных данных
(Marris, 2013; Anderson, Gaston, 2013)
и, в частности, для высокомасштабно-
го дистанционного зондирования. БПЛА
успешно применяются для исследования
растительного покрова и оценки место-
обитаний (Laliberte et al., 2011; Chabot,
Bird, 2013), для производства детальных
карт (Laliberte, Rango, 2011), включая
оценки эрозии (d’Oleire-Oltmanns et al.,
2012), а также для мониторинга и подсчё-
та численности диких животных (Israel,
2011; Platt, 2012).
В данной статье мы описываем наш
опыт в использовании БПЛА при мони-
торинге белоплечих орланов в Магадан-
ской области.
Протестированные БПЛА
с заметками об их пригодности
Эксперименты с БПЛА были начаты в
2011 г. работами с радиоуправляемой со-
осной моделью вертолёта Лама, снабжён-
ной видеорегистратором. Аппарат ока-
зался нестабильным в ветреных условиях,
а видеоматериал, снятый видеокамерой,
оказался непригодным для практического
использования из-за вибраций и смазанно-
сти изображения. Размер вертолёта не по-
зволял поднять оборудование для полётов
по камере (далее FPV). Кроме того, лопасти
вертолёта разлетались на куски при малей-
шем контакте с ветками, что заканчивалось
дорогостоящими ремонтами.
В 2012 г. для обследования гнёзд мы
применили стандартный квадрокоптер
с процессором Ардуино (Arducopter от
3DRobotics, USA), работающем на кон-
троллере APM 1.4 (ArduPilot Mega 1.4
с процесором ATmega2560), оборудо-
ванным навигатором, сонаром, обору-
дованием телеметрии XBee 2.4 GHz и
системой вывода параметров на экран
(minimOSD 1.0 от DIYDrones). Прошивка
(2.7.3) открытого кода заливалась в про-
цессор с использованием программы
открытого кода Mission Planner 1.1.89
с программой связи Mavelink protocol
версии 0.9. ПИД параметры аппарата
были настроены в условиях «цивилиза-
ции». Так как БПЛА использовался в по-
левых условиях Дальнего Востока, мы не
Contact:
Eugene Potapov
Bryn Athyn College,
Bryn, Athyn,
Pennsylvania, USA
eugenepotapov@
gmail.com
Irina Utekhina
Magadan State Reserve,
Koltsevaya str., 17,
Magadan,
Russia, 685000
tel.: +7 914 039 7321,
+7 4132 657871
steller@magterra.ru,
irinautekhina@
gmail.com
Michael J. McGrady
MikeJMcGrady@aol.com
David Rimlinger
DRimlinger@
sandiegozoo.org
Proceedings of Conferences 255Raptors Conservation 2013, 27
tional and domestic air carriers and trains in
disassembled form placed in a plastic toolbox
(fig. 1A). In the case of the Traveler, the same
toolbox was used as transporting case of the
folded quad during field routes (fig. 1B).
Field transportation of the UAVs
In the field the UAVs were transported to
nesting trees in a boat. The space in the boat
was limited (fig. 2A), and there were some
difficulties with charging batteries in the field.
The study area is far away from transporta-
tion routes and electric grid. Ranger’s sta-
tions with petrol power generators were oc-
casionally available, but typically we charged
the Lithium Ion batteries with the help of car/
skidoo battery. The latter was charged using
rollable solar battery (fig. 3).
The ArduCopter (2012) was carried in
a specially designed case made of foam
могли использовать компьютер для залив-
ки последних версий прошивок и новых
версий контролирующих программ. Мы
также не занимались подстройками ПИД
кода в полевых условиях. Задача была в
том, чтобы использовать БПЛА в течение
всего полевого сезона с заранее подго-
товленными установками. Аппарат был
также оборудован видеокамерой GoPro 2,
установленной на карданном подвесе
нашей конструкции. Камера была под-
ключена к системе FPV. Квадрокоптер
летал на пластиковых пропеллерах раз-
мером 10×4,7.
В полевом сезоне 2013 г. мы приме-
нили складную версию БПЛА, разра-
ботанную на базе квадрокоптера X468
«Путешественник»13 и оборудованную
контроллером Naza-M controller и GPS
(DJI Innovations, China). Беспилотник летал
на бесколлекторных моторах T-motors KV-
900 и пропеллерах из углепластика раз-
мером 10×4.7. Аппарат был оборудован
видеокамерой GoPro 3 на карданном под-
весе и подключённой к системе FPV.
Перевозка БПЛА наземным
и воздушным транспортом
Оба применённых БПЛА перевозились
наземным и воздушным общественным
транспортом в разобранном состоянии,
при этом все части без труда помещались
Рис. 1. Разобранный Ардукоптер (3Drobotics, USA)
в яùике для инструментов перед международным
перелетом (А) и складной БПЛА «Путешественник» в
яùике перед транспортировкой в поле (B).
Fig. 1. Disassembled Arudcopter (3Drobotics, USA) in
a tool box before international travel – A and Foldable
Traveler UAV in a toolbox during transportation in the
field surveys – B.
13 http://www.facebook.com/x468HD
Рис. 2. Переноска не-
разборного Ардукоп-
тера в большом чехле
к гнезду белоплечего
орлана (Haliaeetus
pelagicus) – А и в чехле
в моторной лодке – B.
Fig. 2. A. Carrying
the Arducopter in a
large black case to
the launching site at
the Steller’s Sea Eagle
(Haliaeetus pelagicus)
nest – A and the
carrying case with
Arducopter inside in the
boat during the surveys
– B.
256 Пернатые хиùники и их охрана 2013, 27 Материалы конференций
Рис. 3. Гибкая
солнечная батарея
(R28 Powerfilm USA),
заряжаюùая аккуму-
лятор (12 В) в полевых
условиях.
Fig. 3. Flexible solar
battery (R28 Powerfilm
USA) charging car
battery.
wrapped with water-resistant fabric (fig. 2).
The Traveler (2013) was transported folded
into 23” water tight structural foam toolbox
(Fatmax, Stainley, USA) (fig. 1B).
Operation of the UAV at the nest sites
On arrival to the nest the UAV was taken
out of the case, unfolded (2013), and was
launched from the case it was carried in
(fig. 4). The latter proved to be exceptionally
useful during field trips as it also served as a
seat and water-tight case for small electronics.
On the ground the crew of typically 2 peo-
ple (a spotter and an operator) flew the UAV
from a place close to the nesting tree, from
where it was possible to take off and to fly
between the trees. The spotter had to advise
the operator on position of the craft in the
canopies, while the operator with FPV gog-
gles had to control the UAV, or, in most of
cases it was the co-pilot who would observe
the nest via the FPV goggles and advise the
operation on where to move the craft, while
the operator acted as a spotter and controlled
the UAV by sight. It has to be pointed out that
one person cannot fly FPV in tree canopies
on his/her own. In general case the UAV was
launched and flown though the vegetation by
a pilot-spotter, while the observer was look-
ing though the FPV goggles and corrected the
pilot. While keeping the craft hovering at the
nest, the operator could switch into the FPV
goggles, while the observer then was playing
role of the spotter advising the operator.
Most missions flown at the Steller’s Sea
Eagle nests had very confined areas for tak-
ing off. The usage of the carrying case for the
launch was of a great help, as most sites had
rich undergrowth, or were located in bogs
with many tussocks. The usage of the carry-
ing cases as launch pads also saved vegeta-
tion. Since the UAV was essentially deployed
at nest sites which were obscured from the
open spaces and had thick vegetation, the
trajectory of ascent was very complex. In ad-
dition, while lifting above the canopy, the
UAV faced turbulent winds. Nevertheless the
UAV view showed the contents of the nests
without difficulties (fig. 5, 6).
Majority of the flight sorties at the nests
lasted 3–4 minutes. The onboard camera re-
corded HD video footage and simultaneous-
ly transmitted the live picture to the goggles.
In one case the goggles were incapable of
providing a clear image of the nest contents
because turbulent winds made the FPV view
too blurry. However, even in this case, a stop
frame from the camera delivered sufficiently
sharp photos of the nest contents.
в обычный пластиковый ящик для инстру-
ментов (рис. 1А). В случае с БПЛА «Путе-
шественник» этот же ящик использовался
для перевозки собранного аппарата в сло-
женном состоянии (рис. 1B).
Перевозка БПЛА в полевых условиях
В полевых условиях БПЛА перевози-
лись от гнезда к гнезду в моторной лодке.
Пространство в лодке было ограничено
(рис 2А) Существовали также пробле-
мы с зарядкой батарей, так как участки
мониторинга были расположены вдали
он дорог и электросети. В ряде случа-
ев было возможно заряжать литиевые
батареи от бензиновых генераторов на
кордонах заповедника, но чаще мы за-
ряжали батареи БПЛА от стандартного
автомобильного аккумулятора (12 В).
Последний заряжался от пластиковой
солнечной панели (рис. 3).
Ардукоптер (2012) перевозился в
специально сконструированном чехле,
сделанном из поролона и водонепрони-
цаемой ткани (рис. 2А, В). БПЛА «Путе-
шественник» (2013) перевозился в водо-
непроницаемом ящике для инструментов
длиной около 60 см (Fatmax, Stainley,
USA) с «подушкой», выполненной из по-
ролона (рис. 1В). Такой ящик был удобен
в полевых условиях, так как его можно
было использовать в качестве сидения в
лодке или на бивуаке, а также как водо-
непроницаемой ёмкости для перевозки
высокоточной электроники и оптики, ко-
торая туда входила помимо сложенного
БПЛА.
Полёты БПЛА у гнёзд
При приезде на место наблюдения
беспилотник извлекали из ящика, в слу-
Proceedings of Conferences 257Raptors Conservation 2013, 27
Reaction of the Steller’s Sea Eagles
and other birds to UAV
The adult Steller’s Sea Eagles did no show
much reaction to the UAV. In fact, their be-
havior resembled that expressed during
routine inspection of the nests by foot. This
means that if the adults were sitting close to
the nest, they flew away, and if they were sit-
ting at a distance, they expressed no reaction.
There was one case when the adult female
made a fly-by (fig. 7) about 10 m from the
UAV and disappeared into forest across the
river. Prior to the takeoff the bird was sitting
on a perch approximately 300 m away from
the nest and evidently completed the feed-
ing shortly before the survey crew arrival.
The chick was standing on its feet, but not
clearly visible. The UAV was flown in order to
check for the presence of the second chick.
The chick behaviour in most cases was
quiet: they either were lying in the nests
motionless, or did not change their pos-
tures. In one case the chick stood up in
the nest and spread its wings (fig. 6B) tak-
ing threatening posture, in another case it
changed the standing posture into lying.
There was some interest of other raptors
to the UAV. On two occasions the UAV was
approached by Hobby (Falco subbuteo)
(fig. 8). The flight pattern around the UAV
suggested that the bird was interested in
an unusual object. No aggressive moves to-
wards the UAV have been recorded.
чае с «Путешественником» (2013) – рас-
прямляли лучи (для этого надо было за-
тянуть 4 болта) и запускали в воздух с
транспортировочного ящика, который
использовался в качестве стартовой пло-
щадки (рис. 4).
Команда, состоящая как минимум из
2-х человек (наблюдатель и оператор,
выполняющий полет по FPV, или наблю-
датель, использующий FPV и оператор,
Рис. 4. Яùик для пере-
носки используется как
стартовая плоùадка для
Ардукоптера (2012) –
А и яùик для инстру-
ментов в качестве
стартовой плоùадки для
БПЛА «Путешествен-
ник» (2013) в лодке
посередине речной
протоки – B.
Fig. 4. Carrying case
serving as a launchpad
for Arducopter (2012) –
A and toolbox serving
as boat-based launch-
pad for the Traveler
UAV (2013) – B.
Рис. 5. Вид на гнездо белоплечего орлана с земли –
А (густой лес вдоль реки и близ гнезда не позволяет
рассмотреть содержимое гнезда) и вид на то же
гнездо с БПЛА – B.
Fig. 5. View of a Steller’s Sea Eagle nest from the
ground – A (forest around and the river do not allow
to increasing the distance of observation) and view of
the nest from the UAV – B.
258 Пернатые хиùники и их охрана 2013, 27 Материалы конференций
визуально управляющий БПЛА), запу-
скала беспилотник с места недалеко от
гнезда, с которого можно было поднять
аппарат в воздух, не задевая раститель-
ность, и поднимали его на высоту гнез-
да или выше. Надо отметить, что полёты
БПЛА через FPV в густом лесу практиче-
ски невозможны. В большинстве случа-
ев беспилотник управлялся оператором
визуально, а наблюдатель наблюдал гнез-
до через систему FPV и корректировал
действия пилота голосом. Когда БПЛА
был выведен на удачную точку между
ветвей и был в состоянии стабильного за-
висания, оператор и наблюдатель могли
меняться ролями, и оператор мог наблю-
дать гнездо через систему FPV. Посадка
БПЛА в обязательном порядке выполня-
лась визуально, при этом наиболее це-
лесообразна была посадка аппарата на
руку оператору, что позволяло выпол-
нить посадку даже в густых кустах.
Большинство полётов БПЛА близ гнёзд
белоплечих орланов производилось в
местах, сильно заблокированных ветка-
ми и подростом. Использование ящиков
для перевозки БПЛА в качестве стар-
товой площадки значительно облегча-
ло взлёт, так как в подобном случае не
Practical considerations
A typical survey in the Magadan State Re-
serve (Kava-Chelomdja portion) would in-
clude three separate trips along the Kava,
Chelomdja and Tauy rivers. In total in 2012
and 2013 we checked 27 and 26 territorial
pairs which had 10 and 6 nests with chicks
respectively. Out of these nests, there were 7
and 6 where the usage of the UAV was nec-
essary. These nests were difficult to observe
from the ground/river. We have flown a total
of 13 missions at active nests and 5 flights at
the un-occupied nests. The only alternative to
UAV for studying the contents of these nests
was climbing. The climbing would take sever-
al hours and create some stress on nestling(s)
and, because of the usage of climbing iron
spikes, could be damaging for nesting trees.
As a result of usage of UAV we have signifi-
cantly reduced the amount of time needed to
survey this portion of the study area. While be-
fore the UAV technology was available it would
take 7–8 days to survey the Kava-Chelomdja
portion of the Magadan State Reserve, we can
now accomplish it within 3–5 days. We thus
conclude that the UAV is a useful tool in addi-
tion to other field techniques, although it is not
a panacea, and it won’t replace routine time-
proven monitoring methods.
From the two tested platforms, it appears
that the NAZA based platform is more stable
and thus more suitable for the nest surveys.
The Arducopter platform potentially can
reach the NAZA standards, but this is un-
likely since the firmware is updated almost
weekly, and becomes ‘decommissioned’ by
the time the researchers return from the field
trip. In addition, the company developing
the open source UAV hardware produces a
new autopilot every year, which makes the
last year flight processor obsolete.
Acknowledgements
The field work was sponsored by the San
Diego Zoo and Bryn Athyn College (personal
grant). We thank Yuri Berezhnoiy and the
staff of the Magadan State Reserve for their
support, and Michael Rodgers for his help in
the field season of 2012.
Рис. 6. Вид на другое гнездо белоплечего орлана
с земли – A (БПЛА виден в верхнем правом углу
кадра) и вид на то же гнездо с БПЛА – B (птенец
привстал и расправил крылья, что типично для угро-
жаюùей позы).
Fig. 6. View of another Steller’s Sea Eagle nest from
the ground – A (note a UAV in the upper right corner)
and view of the nest from the UAV (note the nestling
has spread the wings, which is a typical reaction of
young Steller’s Sea Eagle when threatened) – B.
Proceedings of Conferences 259Raptors Conservation 2013, 27
надо было расчищать площадку, что было
проблематично в условиях кочкарного
болота или в кустах. Применение транс-
портировочных ящиков также спасало
растительность от топора. Так как места
применения БПЛА находились в местах
с густым лесом, то траектория вывода
беспилотников на рабочую высоту была
на редкость замысловатой. На выходе на
рабочую высоту аппарат зачастую стал-
кивался с сильно турбулентным ветром.
Тем не менее, БПЛА позволял наблюдать
содержимое гнезда без существенных
проблем (рис. 5, 6).
Большинство полётов у гнёзд заканчива-
лось через 3–4 минуты при запасе батарей
6–10 мин. Камера на БПЛА снимала видео
и передавала изображение на видео-очки
наблюдателю через систему FPV. В боль-
шинстве случаев этого было достаточно,
чтобы разобраться в том, что находится в
гнезде. В одном случае, из-за сильного по-
рывистого ветра, вызывающего вибрацию
камеры, было невозможно разобрать,
что находится в гнезде. Однако при ана-
лизе видеоматериала (покадровый анализ)
можно было без проблем разобрать изо-
бражение.
Реакция белоплечих орланов
и других птиц на полёты БПЛА
В большинстве случаев взрослые бело-
плечие орланы не демонстрировали ника-
кой реакции на полёты БПЛА близ гнёзд.
Их реакция была аналогична реакции на
посещение гнездовых деревьев пешими на-
блюдателями. Орланы спокойно сидели на
деревьях вдали от гнёзд или, если они нахо-
дились на присадах близ гнезда, спокойно
улетали на более удалённые деревья.
В одном случае самка орлана продемон-
стрировала пролёт перед БПЛА, пролетев
в 10 м от него (рис. 7) и перелетев реку,
села в лесу на другом берегу. Перед про-
лётом она находилась на присаде в 300 м
от гнезда, и явно покормила птенца, нахо-
дившегося в гнезде, перед прибытием на-
блюдателей. Птенец находился на ногах,
и его было хорошо заметно с реки. БПЛА
был запущен для того, чтобы определить,
был ли в гнезде второй птенец.
Птенец обычно не реагировал на появ-
ление БПЛА и продолжал лежать в гнезде
либо не менял своей позы. В одном слу-
чае, при появлении БПЛА перед гнездом,
птенец встал на цевки, раскрыл крылья
(рис. 6В) и принял угрожающую позу. В
другом случае птенец из полусидящего
пложения просто лёг в гнезде.
Интереса заслуживает реакция других
хищных птиц на БПЛА. В двух случаях к
БПЛА подлетали чеглоки (Falco subbuteo)
(рис. 8). Траектория их движения вокруг
беспилотника позволяет предположить,
Рис. 7. Вид с БПЛА на протоку близ гнезда белопле-
чего орлана. Заметьте самку орлана, пролетевшую
в близости от БПЛА. Гнездо находится вне кадра с
левой стороны.
Fig. 7. The view from UAV with the adult female Stel-
ler’s Sea Eagle flying across the river. The Female just
performed a flyby near the UAV. The nest is on a tree
at the river channel bank immidately left (out of the
view).
Рис. 8. БПЛА, зависший возле старого гнезда бело-
плечего орлана и чеглок (Falco subbuteo), заинтере-
сованно пролетаюùий близ аппарата.
Fig. 8. An UAV, old Steller’s Sea Eagle nest and a
Hobby (Falco subbuteo) interested in the new object
in the skies.
260 Пернатые хиùники и их охрана 2013, 27 Материалы конференций
что их заинтересовал этот необычный ле-
тающий объект. Тем не менее, никаких
агрессивных выпадов в сторону БПЛА за-
мечено не было.
Практические выводы
Типичные мониторинговые маршруты
на Кава-Челомджинском участке Мага-
данского заповедника включают отдель-
ные маршруты по рекам Кава, Челомджа
и Тауй. В 2012 и 2013 гг., к примеру, мы
обследовали 27 и 26 гнездовых террито-
рий, соответственно, в которых имелось
10 и 6 продуктивных гнёзд, из которых в
7 и 6 случаях было необходимо исполь-
зование БПЛА. Все эти случаи приходи-
лись на ограниченную видимость гнезда с
земли и/или с реки. Таким образом, мы
выполнили 13 вылетов БПЛА у активных
гнёзд белоплечих орланов, а также ещё
5 полетов над незанятыми гнёздами. Аль-
тернативой этим полётам было только за-
лезание в гнёзда. Каждое такое залезание
занимает от одного до двух часов, и явля-
ется источником стресса как для гнездо-
вого дерева (из-за использования когтей),
так и для птенцов.
В результате применения БПЛА мы су-
мели значительно сократить время, за-
траченное на маршрутные учёты. Если
в предыдущие годы, когда БПЛА не были
доступны, нам приходилось проводить в
поле 7–8 дней, то при наличии БПЛА мы
можем сократить время в поле до 3–5 по-
левых дней. В целом можно заключить, что
БПЛА являются полезным дополнением в
инструментарий полевых исследований.
Тем не менее, это не панацея, и БПЛА не
смогут до конца заменить испытанные вре-
менем маршрутные учёты.
Что касается различий в испытанных
аппаратах, то можно заключить, что
БПЛА с процессором NAZA, подобные
применённому в 2013 г. аппарату, явля-
ются наиболее подходящими для полевых
условий Дальнего Востока. Платформа с
использованием процессора Ардукоптер
потенциально соответствует платформе
NAZA, но уступает ей из-за нестабиль-
ности прошивок (которые менялись чуть
ли не каждую неделю), что приводило
к тому, что по возвращении из полевых
маршрутов мы находили нашу прошивку
в списке «списанных» прошивок. Кроме
того, компания, производящая процес-
соры APM с открытым кодом, выпускает
новую модель процессора каждый год,
что делает устаревшими все наработки
предыдущего года.
Благодарности
Полевые работы по мониторингу бе-
лоплечего орлана производились при
финансовой поддержке зоопарков Сан-
Диего и Лос Анжелеса, компании Natural
Research (Шотландия) и фонда летних ис-
следований колледжа Брин Афин. Мы
благодарим директора заповедника «Ма-
гаданский» Ю. Бережного и сотрудников
заповедника, а также студента колледжа
Брин Афин Майкла Роджерса за поддерж-
ку и помощь в полевых работах.
Литература
Anderson K., J. Gaston K. Lightweight un-
manned aerial vehicles will revolutionize spatial
ecology. – Frontiers in Ecology and the Envi-
ronment. 2013. 11. P. 138–146. http://dx.doi.
org/10.1890/120150
Chabot D., Bird D. Small unmanned aircraft:
precise and convenient new tools for survey-
ing wetlands. – Journal of Unmanned Vehicle
Systems. 2013. 01(01). P. 15–24. 10.1139/juvs-
2013-0014
d’Oleire-Oltmanns S., Marzolff I., Peter K.D.,
Ries J. Unmanned Aerial Vehicle (UAV) for
Monitoring Soil Erosion in Morocco. – Remote
Sens. 2012. 4(11). P. 3390–3416. doi:10.3390/
rs4113390, http://www.mdpi.com/2072-
4292/4/11/3390
Israel M. A UAV-based roe deer fawn detec-
tion system. – International Archives of the
Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial
Information Sciences. Vol. XXXVIII-1/C22UAV-g.
Conference on Unmanned Aerial Vehicle in Geo-
matics, Zurich, Switzerland, 2011. http://www.
geometh.ethz.ch/uav_g/proceedings/israel
Laliberte A., Goforth M., Steele C., Rango A.
Multispectral Remote Sensing from Unmanned
Aircraft: Image Processing Workflows and Appli-
cations for Rangeland Environments. – Remote
Sens. 2011. 3(11). P. 2529–2551. doi:10.3390/
rs3112529.
Laliberte A., Rango A. Image processing and
classification procedures for analysis of sub-dec-
imeter imagery acquired with an unmanned air-
craft over arid Rangelands. GISci. – Remote Sens.
2011. 48. P. 4–23.
Marris E. Drones in science: Fly, and bring
me data. – Nature. 2013. 498. P. 156–15.
doi:10.1038/498156a.
Platt J. Eye in the Sky: Drones Help Con-
serve Sumatran Orangutans and Other Wild-
life. Scientific American Blog, 2012. http://
blogs.scientificamerican.com/extinction-count-
down/2012/09/27/drones-help-conserve-su-
matran-orangutans-wildlife/
Утехина И.Г. Авиаучёт с дельтаплана бело-
плечего орлана Haliaeetus pelagicus и скопы
Pandion haliaetus в заповеднике «Магадан-
ский». – Русcкий орнитологический журнал.
1995. 4 (3/4). P. 103–105.
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Article
Full-text available
Ecologists require spatially explicit data to relate structure to function. To date, heavy reliance has been placed on obtaining such data from remote-sensing instruments mounted on spacecraft or manned aircraft, although the spatial and temporal resolutions of the data are often not suited to local-scale ecological investigations. Recent technological innovations have led to an upsurge in the availability of unmanned aerial vehicles (UAVs) – aircraft remotely operated from the ground – and there are now many lightweight UAVs on offer at reasonable costs. Flying low and slow, UAVs offer ecologists new opportunities for scale-appropriate measurements of ecological phenomena. Equipped with capable sensors, UAVs can deliver fine spatial resolution data at temporal resolutions defined by the end user. Recent innovations in UAV platform design have been accompanied by improvements in navigation and the miniaturization of measurement technologies, allowing the study of individual organisms and their spatiotemporal dynamics at close range. Read More: http://www.esajournals.org/doi/abs/10.1890/120150
Article
Full-text available
Using unmanned aircraft systems (UAS) as remote sensing platforms offers the unique ability for repeated deployment for acquisition of high temporal resolution data at very high spatial resolution. Multispectral remote sensing applications from UAS are reported in the literature less commonly than applications using visible bands, although light-weight multispectral sensors for UAS are being used increasingly. . In this paper, we describe challenges and solutions associated with efficient processing of multispectral imagery to obtain orthorectified, radiometrically calibrated image mosaics for the purpose of rangeland vegetation classification. We developed automated batch processing methods for file conversion, band-to-band registration, radiometric correction, and orthorectification. An object-based image analysis approach was used to derive a species-level vegetation classification for the image mosaic with an overall accuracy of 87%. We obtained good correlations between: (1) ground and airborne spectral reflectance (R 2 = 0.92); and (2) spectral reflectance derived from airborne and WorldView-2 satellite data for selected vegetation and soil targets. UAS-acquired multispectral imagery provides quality high resolution information for rangeland applications with the potential for upscaling the data to larger areas using high resolution satellite imagery.
Article
Full-text available
Unmanned aerial vehicles are poised to take off as popular tools for scientific research.
Article
Full-text available
This article presents an environmental remote sensing application using a UAV that is specifically aimed at reducing the data gap between field scale and satellite scale in soil erosion monitoring in Morocco. A fixed-wing aircraft type Sirius I (MAVinci, Germany) equipped with a digital system camera (Panasonic) is employed. UAV surveys are conducted over different study sites with varying extents and flying heights in order to provide both very high resolution site-specific data and lower-resolution overviews, thus fully exploiting the large potential of the chosen UAV for multi-scale mapping purposes. Depending on the scale and area coverage, two different approaches for georeferencing are used, based on high-precision GCPs or the UAV’s log file with exterior orientation values respectively. The photogrammetric image processing enables the creation of Digital Terrain Models (DTMs) and ortho-image mosaics with very high resolution on a sub-decimetre level. The created data products were used for quantifying gully and badland erosion in 2D and 3D as well as for the analysis of the surrounding areas and landscape development for larger extents.
Article
Full-text available
This paper presents a UAV based remote sensing system for the detection of fawns in the meadows. There is a high demand because during pasture mowing many wild animals, especially roe deer fawns are killed by mowing machines. The system was tested in several real situations especially with differing weather and iluminating conditions. Its primary sensor is a lightweight thermal infrared camera. The images are captured onboard of the flight system and also transmitted as analog video stream to the ground station, where the user can follow the camera live stream on a monitor for manual animal detection. Beside a high detection rate a fast workflow is another very important objective for this application. Therefore a waypoint planning software was developed that accelerates the workflow. At adequate illuminating and weather conditions the presented UAV-based fawn detection via thermal imaging is a comfortable, fast and reliable method.