В Алтайском государственном университете защищена кандидатская диссертация, которая может изменить подход к мониторингу лесных массивов. Старший преподаватель кафедры физической географии и геоинформационных систем Людмила Долгачева разработала универсальный алгоритм, позволяющий дистанционно и с высокой точностью определять стадии усыхания деревьев. Ее методика уже взята на вооружение региональным Центром защиты леса, а сама исследовательница признается: толчком к десятилетней работе стала простая, но глубокая мотивация – любовь к лесу.
Алтайский край, известный своими живописными предгорьями, на большей своей территории – это зона степей и лесостепей. Именно здесь, в условиях дефицита влаги, особенно ценны реликтовые ленточные боры – древние лесные массивы, тянущиеся узкими полосами вдоль древних русел рек. Однако сегодня эти зеленые артерии региона находятся под угрозой.
По данным на начало 2025 года, общая площадь земель лесного фонда края составляет почти 4,5 миллиона гектаров, из которых более 29 тысяч гектаров уже заняты лесами с нарушенной устойчивостью. Цифра может показаться незначительной на фоне общего массива, но за ней стоит стремительная динамика. Как выяснила Людмила Долгачева в ходе исследования, в Новичихинском лесничестве площадь усыхания за пять лет увеличилась на 5 тысяч гектаров, а в Горно-Колыванском лесничестве очаги повреждения жуком-короедом выросли в два раза всего за восемь лет.
Два главных врага сосны
В своей работе ученый выделила двух главных врагов местных хвойных пород. Первый – это масштабное поднятие грунтовых вод, случившееся в 2016 году. Тогда в зоне подтопления оказалось около 24 тысяч гектаров сосняков, и последствия этого природного явления ощущаются до сих пор. Второй и, пожалуй, более коварный враг – полиграф уссурийский, жук-короед, завезенный, предположительно, с Дальнего Востока еще в 2012 году. Этот вредитель способен за два-три года довести здоровое дерево до критического состояния. Цикл полного отмирания древостоя занимает около десяти лет, и именно эту временную шкалу ученые научились отслеживать из космоса.
Как нейросети «видят» болезнь леса
Дистанционные наблюдения в рамках государственного лесопатологического мониторинга. Источник: Центр защиты леса Алтайского края
Главная инновация исследования заключается не просто в использовании спутниковых снимков, а в их интеллектуальной обработке. Раньше специалисты могли определить лишь общую площадь повреждений. Теперь же алгоритм, созданный Долгачевой, способен разделять эти площади на три стадии: начальную, напряженную и критическую.
В основе работы лежит тандем данных отечественной системы «Канопус-В» и европейской Sentinel-2 с мощной сверточной нейронной сетью U-Net. Если традиционные методы анализируют спектр отраженного света (по которому можно судить о здоровье хвои), то нейросеть подключает пространственный анализ – форму и геометрию крон. Это позволяет заглянуть в самые труднодоступные уголки лесничеств, куда не всегда может добраться наземная экспедиция или дорогостоящий вертолет. Результат работы алгоритма накладывается на карту в открытой программе QGIS, давая лесникам готовую «карту болезней» для принятия срочных решений.
Будущее – за автоматизацией
Источник: Центр защиты леса Алтайского края
Разработанные методики уже легли в основу учебных курсов АлтГУ и баз данных для профильных организаций. Но сама Людмила Долгачева не планирует останавливаться. В ее планах – адаптировать алгоритм для оценки ущерба от лесных пожаров и других вредителей, ведь кандидатская диссертация затронула лишь две проблемы, тогда как в реальности их – целый комплекс.
«Все просто: люблю лес», — говорит исследовательница, объясняя свое стремление сделать мониторинг точнее и быстрее.
Теперь благодаря ее работе у лесного хозяйства края появляется реальный шанс перехватить инициативу у вредителей и капризов природы, спасая зеленое богатство региона не вслепую, а с научной точностью до каждого поврежденного дерева.
Научный руководитель, кандидат географических наук Ирина Ротанова отмечает, что применение современных геоинформационных технологий и искусственного интеллекта для решения практических вопросов природопользования сегодня является одним из самых актуальных направлений в географии и геоэкологии, а работа Долгачевой — яркое тому подтверждение.