Drone tuần tra giám sát rừng: Ứng dụng và lợi ích vượt trội

Trong bối cảnh nạn phá rừng, cháy rừng và khai thác gỗ trái phép vẫn diễn biến phức tạp, đe dọa nghiêm trọng đến hệ sinh thái toàn cầu, các phương pháp tuần tra rừng truyền thống đang đối mặt với nhiều hạn chế về thời gian, chi phí và độ bao phủ. Công nghệ drone tuần tra giám sát rừng đang mở ra một kỷ nguyên mới, mang đến giải pháp tối ưu để bảo vệ và quản lý tài nguyên rừng hiệu quả hơn bao giờ hết. 

Bài viết này, AGS Tech sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn toàn diện về cách drone có thể cách mạng hóa việc giám sát rừng, từ ứng dụng thực tiễn đến những lợi ích vượt trội mà nó mang lại.

1. Lợi ích vượt trội của drone trong giám sát rừng

Drone tuần tra giám sát rừng không chỉ là một thiết bị công nghệ mà còn là một công cụ chiến lược, mang lại những giá trị to lớn cho công tác bảo vệ rừng.

1.1. Phát hiện sớm cháy rừng và điểm nóng

Phát hiện sớm cháy rừng và điểm nóng

Khả năng phát hiện sớm cháy rừng là một trong những ưu điểm nổi bật nhất của máy bay không người lái bảo vệ rừng. Với việc trang bị các cảm biến nhiệt tiên tiến, drone có thể dễ dàng phát hiện những điểm cháy nhỏ, thậm chí chỉ 0.5m², từ độ cao 100m, ngay cả trong điều kiện khói dày đặc hoặc vào ban đêm. Điều này giúp giảm thời gian phản ứng trung bình lên đến 60% so với phương pháp tuần tra mặt đất truyền thống.

Một nghiên cứu điển hình từ Cơ quan Lâm nghiệp Hoa Kỳ (USDA Forest Service) cho thấy, việc sử dụng drone với camera nhiệt có thể xác định chính xác vị trí các đám cháy ngầm hoặc điểm nóng âm ỉ mà mắt thường không thể thấy, cho phép đội cứu hỏa kiểm soát đám cháy trước khi chúng lan rộng thành thảm họa. Dữ liệu hình ảnh trực quan và thông tin nhiệt độ theo thời gian thực được truyền về trung tâm giúp đội cứu hỏa đưa ra quyết định nhanh chóng và chính xác, bảo vệ hàng ngàn hecta rừng khỏi bị thiêu rụi.

1.2. Ngăn chặn khai thác gỗ trái phép và săn bắt động vật hoang dã

Ngăn chặn khai thác gỗ trái phép và săn bắt động vật hoang dã

Công nghệ drone trong quản lý rừng là một "tai mắt" đắc lực trong cuộc chiến chống lại các hoạt động phi pháp. Drone có thể thực hiện tuần tra định kỳ hoặc đột xuất trên diện rộng, bao phủ khu vực lên đến 1.000 hecta chỉ trong 2-3 giờ bay, một điều gần như không thể với con người.

Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (WWF) đã triển khai drone tại nhiều khu bảo tồn ở châu Phi và châu Á để chống lại nạn săn trộm. Các thiết bị bay không người lái này ghi lại bằng chứng hình ảnh, video độ phân giải cao về các hoạt động bất hợp pháp, cung cấp dữ liệu quan trọng cho công tác điều tra và xử lý. Việc này không chỉ giúp giảm 85% rủi ro cho kiểm lâm viên khi tiếp cận các khu vực nguy hiểm mà còn tăng cường hiệu quả răn đe đối với những kẻ vi phạm.

1.3. Giám sát đa dạng sinh học và sức khỏe rừng

Giám sát đa dạng sinh học và sức khỏe rừng

Giám sát rừng bằng drone không chỉ dừng lại ở việc phát hiện các mối đe dọa. Nó còn là công cụ mạnh mẽ để theo dõi sức khỏe tổng thể của hệ sinh thái rừng. Bằng cách sử dụng camera đa quang phổ, drone có thể phân tích các chỉ số thực vật như NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), giúp đánh giá sức khỏe của cây cối, phát hiện sớm dịch bệnh hoặc các vùng cây bị suy yếu trước khi chúng lan rộng.

Bên cạnh đó, dữ liệu từ drone đa quang phổ có thể xác định các dấu hiệu căng thẳng ở thực vật (stress) do thiếu nước, sâu bệnh hoặc ô nhiễm môi trường với độ chính xác cao hơn 90% so với phương pháp quan sát truyền thống. 

Ngoài ra, drone còn giúp theo dõi sự di chuyển của động vật hoang dã, lập bản đồ môi trường sống và đánh giá tác động của con người, từ đó cung cấp dữ liệu chính xác để lập kế hoạch bảo tồn và phục hồi rừng bền vững.

1.4. Đánh giá thiệt hại và lập bản đồ rừng chính xác

Đánh giá thiệt hại và lập bản đồ rừng chính xác

Sau các sự cố như cháy rừng, bão lũ hoặc khai thác, drone đóng vai trò không thể thiếu trong việc đánh giá thiệt hại và lập bản đồ. Thiết bị giám sát rừng này có thể nhanh chóng lập bản đồ khu vực bị ảnh hưởng với độ chính xác cao, sai số dưới 10cm.

Sau một trận cháy rừng lớn, drone có thể bay qua khu vực bị ảnh hưởng để thu thập dữ liệu, tạo ra mô hình 3D địa hình, tính toán khối lượng gỗ bị thiệt hại hoặc diện tích cần tái trồng rừng chỉ trong vài giờ. Điều này giúp giảm tới 75% chi phí và thời gian so với khảo sát thủ công trên mặt đất, đồng thời cung cấp thông tin chi tiết và kịp thời cho công tác phục hồi và quản lý tài nguyên.

Xem thêm: Ứng Dụng UAV Trong Quản lý Lâm Nghiệp: Hiện Đại Hóa Và Nâng Cao Hiệu Quả

2. Công nghệ drone ứng dụng trong tuần tra rừng

Để đạt được những lợi ích vượt trội, công nghệ UAV trong bảo vệ rừng cần sự kết hợp giữa các loại drone chuyên dụng, hệ thống cảm biến hiện đại và phần mềm xử lý dữ liệu thông minh.

2.1. Các loại drone chuyên dụng cho giám sát rừng

Các loại drone chuyên dụng cho giám sát rừng

Việc lựa chọn loại drone phù hợp là yếu tố then chốt quyết định hiệu quả của giải pháp drone cho kiểm lâm.

• Drone cánh cố định (Fixed-wing UAVs): Đây là lựa chọn lý tưởng cho việc tuần tra diện tích lớn, thường trên 5.000 hecta. Với thời gian bay dài (1-3 giờ) và tốc độ cao (50-100 km/h), drone cánh cố định có thể bao phủ một khu vực rộng lớn một cách nhanh chóng. Chúng thường được sử dụng để lập bản đồ tổng thể hoặc giám sát các khu vực rừng xa xôi, ít tiếp cận.
• Drone đa cánh quạt (Multi-rotor UAVs): Loại drone này phù hợp hơn cho các khu vực nhỏ hơn (dưới 1.000 hecta) hoặc những nơi cần sự linh hoạt cao. Khả năng bay lơ lửng tại chỗ, cất hạ cánh thẳng đứng và di chuyển linh hoạt trong địa hình phức tạp giúp chúng lý tưởng cho việc kiểm tra chi tiết, phát hiện điểm nóng hoặc theo dõi đối tượng cụ thể.
• Drone lai (Hybrid UAVs): Kết hợp ưu điểm của cả hai loại trên, drone lai có thể cất hạ cánh thẳng đứng như đa cánh quạt nhưng lại có khả năng bay xa và nhanh như cánh cố định. Đây là giải pháp tối ưu cho những nhiệm vụ đòi hỏi cả phạm vi rộng và khả năng kiểm tra chi tiết.

2.2. Hệ thống cảm biến tích hợp trên drone

​​​​​​​Hệ thống cảm biến tích hợp trên drone

Trái tim của mọi hệ thống drone giám sát chính là các loại cảm biến được tích hợp.

• Camera RGB (Quang học): Đây là loại camera tiêu chuẩn, ghi lại hình ảnh và video độ phân giải cao. Chúng được sử dụng để nhận diện đối tượng như con người, phương tiện, các công trình trái phép hoặc những thay đổi rõ rệt trên bề mặt rừng. Khả năng cung cấp hình ảnh sắc nét giúp kiểm lâm viên có bằng chứng trực quan và dễ dàng nhận dạng.
• Cảm biến nhiệt (Thermal camera): Cảm biến nhiệt là công cụ không thể thiếu để phát hiện nguồn nhiệt. Chúng giúp xác định các điểm cháy âm ỉ, nhiệt độ bất thường, hoặc thậm chí là động vật ẩn mình trong tán lá, đặc biệt hiệu quả vào ban đêm hoặc trong điều kiện tầm nhìn kém. Đây là yếu tố then chốt trong phòng cháy chữa cháy rừng.
• Cảm biến đa quang phổ (Multispectral camera): Loại cảm biến này thu thập dữ liệu ở nhiều dải quang phổ khác nhau (ví dụ: xanh lá, đỏ, cận hồng ngoại), không chỉ dải nhìn thấy được. Dữ liệu này được dùng để phân tích chỉ số thực vật (NDVI, NDRE), từ đó đánh giá sức khỏe cây trồng, phát hiện sớm dịch bệnh, xác định các loài cây hoặc vùng rừng bị suy yếu. Đây là công cụ đắc lực để đánh giá sức khỏe rừng.
• Lidar (Light Detection and Ranging): Công nghệ Lidar sử dụng tia laser để tạo ra mô hình 3D địa hình cực kỳ chính xác. Nó có khả năng xuyên qua tán lá dày để đo chiều cao cây, mật độ tán rừng và cấu trúc rừng bên dưới. Lidar rất hữu ích trong việc lập bản đồ chi tiết, tính toán trữ lượng gỗ và giám sát sự thay đổi của cấu trúc rừng.

2.3. Phần mềm xử lý và phân tích dữ liệu drone

​​​​​​​

Phần mềm xử lý và phân tích dữ liệu drone

Dữ liệu thô từ drone chỉ thực sự có giá trị khi được xử lý và phân tích một cách thông minh.

• Phần mềm lập kế hoạch bay: Các phần mềm như Pix4Dcapture hay DJI Pilot cho phép người dùng tự động hóa lộ trình bay, xác định khu vực cần khảo sát và tối ưu hóa vùng phủ sóng. Điều này đảm bảo việc thu thập dữ liệu đồng nhất và hiệu quả.
• Phần mềm xử lý ảnh viễn thám: Sau khi thu thập, dữ liệu hình ảnh được đưa vào các phần mềm chuyên dụng như Pix4Dmapper hoặc Agisoft Metashape. Các phần mềm này sẽ ghép các bức ảnh lại với nhau để tạo ra bản đồ trực giao (orthomosaic), mô hình số độ cao (DEM) và mô hình số bề mặt (DSM) với độ chính xác cao.
• Hệ thống thông tin địa lý (GIS): Dữ liệu đã xử lý từ drone sau đó được tích hợp vào các hệ thống GIS như ArcGIS hoặc QGIS. GIS cho phép kết hợp dữ liệu drone với các lớp thông tin địa lý khác (bản đồ hành chính, địa hình, thủy văn) để phân tích chuyên sâu, quản lý tài nguyên và đưa ra các quyết định chiến lược. Đây là nền tảng cho quản lý rừng thông minh.
• Trí tuệ nhân tạo (AI) và Học máy (ML): AI và ML đang ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc tự động hóa quá trình phân tích dữ liệu drone. Chúng có thể tự động nhận diện các đối tượng như cây bị đốn hạ, đường mòn mới, động vật hoang dã hoặc các dấu hiệu của cháy rừng dựa trên dữ liệu lịch sử và mô hình học tập. Điều này giúp tăng tốc độ và độ chính xác của việc phát hiện bất thường, biến drone tuần tra giám sát rừng thành một công cụ bảo vệ rừng thực sự thông minh.

Xem thêm: Những Ứng Dụng Của Drone Trong Cứu Hộ, Cứu Nạn

3. Quy trình triển khai hệ thống drone giám sát rừng hiệu quả

Để triển khai một giải pháp drone cho kiểm lâm thành công, cần tuân thủ một quy trình chặt chẽ.

3.1. Lập kế hoạch và khảo sát ban đầu

​​​​​​​

Lập kế hoạch và khảo sát ban đầu

Bước đầu tiên và quan trọng nhất là xác định rõ mục tiêu giám sát. Bạn cần trả lời các câu hỏi: 

• Chúng ta muốn giám sát cháy rừng, khai thác gỗ trái phép, đa dạng sinh học hay sức khỏe rừng? 
• Khu vực cần tuần tra là bao nhiêu? 
• Sau đó, tiến hành khảo sát địa hình, điều kiện thời tiết, xác định các vùng cấm bay và tìm hiểu các quy định pháp lý liên quan đến thiết bị bay không người lái. Cuối cùng, lựa chọn loại drone và cảm biến phù hợp nhất với ngân sách và yêu cầu kỹ thuật cụ thể của từng dự án.

3.2. Thực hiện bay tuần tra và thu thập dữ liệu

​​​​​​​

Thực hiện bay tuần tra và thu thập dữ liệu

Sau khi hoàn thiện kế hoạch bay, đội ngũ vận hành sẽ tiến hành lập trình lộ trình bay tự động bằng phần mềm điều khiển chuyên dụng hoặc thực hiện bay thủ công trong những tình huống yêu cầu sự linh hoạt cao. Quá trình này đòi hỏi tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về độ cao, tốc độ và hành lang bay an toàn, nhằm tránh va chạm với công trình, phương tiện bay khác hoặc khu vực dân cư.

Trong suốt quá trình thực hiện nhiệm vụ, drone sẽ thu thập đồng bộ nhiều loại dữ liệu gồm hình ảnh quang học, video độ phân giải cao, tín hiệu nhiệt và thông tin quang phổ. Các dữ liệu này được ghi nhận theo lịch trình định kỳ hoặc kích hoạt tự động khi phát hiện bất thường, đảm bảo việc giám sát, đánh giá và phản ứng luôn chính xác, kịp thời và cập nhật theo thời gian thực.

3.3. Xử lý, phân tích và báo cáo dữ liệu

​​​​​​​

Xử lý, phân tích và báo cáo dữ liệu

• Sau khi hoàn tất nhiệm vụ, dữ liệu thô từ drone sẽ được tải xuống máy tính hoặc đồng bộ trực tiếp lên nền tảng đám mây để đảm bảo an toàn và thuận tiện cho việc chia sẻ. Bằng cách sử dụng các phần mềm chuyên dụng như Pix4D, DroneDeploy hoặc ArcGIS, dữ liệu này được xử lý, hiệu chỉnh và chuyển đổi thành các sản phẩm thông tin địa lý có giá trị như bản đồ trực ảnh (orthophoto), mô hình 3D địa hình (DSM, DTM), hoặc bản đồ NDVI phục vụ giám sát thảm thực vật.
• Sau đó, các chuyên gia phân tích dữ liệu sẽ tiến hành so sánh, đối chiếu và đánh giá hiện trạng để phát hiện sớm những bất thường như mất rừng, xói mòn đất, cháy rừng hoặc sự thay đổi mật độ tán cây. Những phát hiện này được tổng hợp trong các báo cáo chi tiết, kèm theo bản đồ minh họa, bằng chứng hình ảnh và các khuyến nghị hành động cụ thể.
• Kết quả cuối cùng sẽ được chuyển đến cơ quan quản lý hoặc đơn vị chức năng liên quan, giúp họ đưa ra quyết định nhanh chóng, chính xác và hiệu quả hơn trong công tác bảo vệ tài nguyên rừng và ứng phó thiên tai.

4. Những thách thức và giải pháp khi sử dụng drone bảo vệ rừng

Mặc dù mang lại nhiều lợi ích, việc triển khai drone tuần tra giám sát rừng cũng đối mặt với một số thách thức nhất định.

4.1. Vấn đề pháp lý và an toàn bay

​​​​​​​

Vấn đề pháp lý và an toàn bay

• Thách thức: Các quy định về không phận, giấy phép bay, giới hạn độ cao và khoảng cách có thể phức tạp và khác nhau tùy theo từng địa phương. Ngoài ra, rủi ro va chạm với chim, cây cối hoặc mất tín hiệu trong môi trường rừng rậm cũng là những mối lo ngại về an toàn.
• Giải pháp: AGS Tech luôn khuyến nghị tuân thủ nghiêm ngặt các quy định hiện hành của Việt Nam, đặc biệt là Nghị định 36/2008/NĐ-CP về quản lý máy bay không người lái và các quy định hàng không địa phương. Việc đào tạo phi công chuyên nghiệp, có chứng chỉ rõ ràng, cùng với việc sử dụng drone có tính năng tránh vật cản tự động và hệ thống định vị chính xác (RTK/PPK) sẽ giảm thiểu đáng kể các rủi ro này.

4.2. Chi phí đầu tư và vận hành

​​​​​​​

Chi phí đầu tư và vận hành

• Thách thức: Chi phí ban đầu cho drone chuyên dụng và các cảm biến tiên tiến có thể khá cao, dao động từ 50 triệu đến 500 triệu VND cho một hệ thống hoàn chỉnh. Ngoài ra, chi phí bảo trì, thay pin, nâng cấp phần mềm và đào tạo cũng cần được tính đến trong dài hạn.
• Giải pháp: Để tối ưu hóa chi phí, các tổ chức nên lựa chọn giải pháp drone phù hợp nhất với ngân sách và nhu cầu cụ thể, ưu tiên các dòng drone có độ bền cao, dễ bảo trì và có khả năng nâng cấp linh hoạt. Việc tìm kiếm các chương trình tài trợ từ chính phủ, các tổ chức môi trường hoặc hợp tác với các công ty cung cấp dịch vụ drone chuyên nghiệp như AGS Tech để thuê thiết bị hoặc sử dụng dịch vụ trọn gói cũng là một lựa chọn hiệu quả.

4.3. Yêu cầu về nhân lực và kỹ năng

​​​​​​​

Yêu cầu về nhân lực và kỹ năng

• Thách thức: Để vận hành hiệu quả hệ thống drone giám sát, cần có nhân sự được đào tạo bài bản về vận hành drone, xử lý dữ liệu viễn thám và phân tích GIS. Đây là những kỹ năng chuyên biệt mà không phải kiểm lâm viên nào cũng có sẵn.
• Giải pháp: AGS Tech có thể hỗ trợ tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu cho kiểm lâm viên và nhân viên quản lý rừng, trang bị cho họ kiến thức và kỹ năng cần thiết. Ngoài ra, việc hợp tác với các đơn vị cung cấp dịch vụ drone chuyên nghiệp không chỉ giúp chuyển giao công nghệ mà còn đảm bảo đội ngũ vận hành có kinh nghiệm, giúp tối ưu hóa hiệu quả giám sát rừng.

5. So sánh drone với phương pháp giám sát rừng truyền thống

Để thấy rõ hơn giá trị của drone tuần tra giám sát rừng, chúng ta hãy cùng so sánh với các phương pháp truyền thống.

5.1. Hiệu quả về thời gian và chi phí

​​​​​​​Hiệu quả về thời gian và chi phí

• Drone: Công nghệ drone trong quản lý rừng giúp giảm tới 70% thời gian tuần tra so với việc đi bộ hoặc sử dụng phương tiện cơ giới. Đồng thời, nó tiết kiệm khoảng 50% chi phí nhân công và nhiên liệu trên cùng một diện tích, nhờ khả năng bao phủ rộng lớn và tự động hóa.
• Truyền thống: Các phương pháp truyền thống đòi hỏi nhiều thời gian, công sức, chi phí di chuyển và nhân lực, đặc biệt ở những địa hình hiểm trở, khó tiếp cận.

5.2. Độ chính xác và phạm vi giám sát

​​​​​​​Độ chính xác và phạm vi giám sát

• Drone: Giám sát rừng bằng drone cung cấp dữ liệu chính xác cao (độ phân giải ảnh 2-5cm/pixel), cho phép bao phủ diện tích rộng lớn và cả những khu vực khó tiếp cận mà con người không thể đến được.
• Truyền thống: Độ chính xác của việc quan sát phụ thuộc nhiều vào khả năng của con người, phạm vi giám sát bị hạn chế và dễ bỏ sót thông tin quan trọng.

5.3. An toàn cho nhân viên

​​​​​​​An toàn cho nhân viên

• Drone: Thiết bị bay không người lái giúp giảm thiểu rủi ro cho kiểm lâm viên, vì họ không cần trực tiếp đi vào các khu vực nguy hiểm, đối mặt với động vật hoang dã hoặc những đối tượng vi phạm pháp luật.
• Truyền thống: Kiểm lâm viên thường xuyên phải đối mặt với nguy hiểm từ địa hình hiểm trở, thời tiết khắc nghiệt, động vật hoang dã và các hoạt động bất hợp pháp của con người.

Drone tuần tra giám sát rừng không chỉ là một công cụ công nghệ hiện đại mà còn là một giải pháp mạnh mẽ, mang lại hiệu quả vượt trội so với các phương pháp truyền thống. Việc ứng dụng công nghệ drone trong quản lý rừng không chỉ giúp bảo vệ tài nguyên rừng một cách hiệu quả hơn mà còn tối ưu hóa chi phí, đảm bảo an toàn cho lực lượng kiểm lâm và đóng góp vào mục tiêu phát triển bền vững.

AGS Tech tin rằng, việc tích hợp drone vào chiến lược quản lý và bảo vệ rừng là bước đi tất yếu để hướng tới một tương lai xanh bền vững. Nếu bạn quan tâm đến các giải pháp drone tuần tra giám sát rừng hoặc muốn tìm hiểu sâu hơn về ứng dụng drone trong lâm nghiệp, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để được tư vấn chi tiết.

Thông tin liên hệ:

• Địa chỉ trụ sở chính: 14 Trần Hưng Đạo, Hoàn Kiếm, Hà Nội, Việt Nam.
• Đường dây nóng: 07 9988 5588
• Trang web:  https://agstech.vn/
• Facebook:  https://www.facebook.com/AGSTechViệt Nam
• Email: contact@agstech.vn