Снижение риска столкновений самолетов с птицами (vultures)

ГИС и ДЗЗ в Охране Природы, РПП и смежных науках (экологии, биологии и лесном деле)
Ответить
Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2691
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 39
Ваше звание: /

Снижение риска столкновений самолетов с птицами (vultures)

Сообщение Natalia Novoselova » 27 июл 2016, 07:49

Добрый день,

Хочу представить сообществу результаты проекта, который я делала в 2013-2015 гг, и сделать который не смогла бы без активной помощи сообщества GIS-Lab. Причины этого – поставив себе амбициозные цели в начале проекта, я не имела практически никаких знаний для их реализации :) ГИС знала на уровне некоторых функций ArcView3.2, ДЗЗ не знала совсем. Интенсивное взаимодействие на форуме помогло мне значительно увеличить образовательную базу (хотя еще далеко до желаемого и необходимого по разным новым задачам) и выполнить данный проект.
В общем.. это я отразила в благодарностях. :)

Сегодня я отстрелялась.. т.е. защитила диссертацию (Master of science in Ecology), что было для меня задачей сложной вообще и на самой финальной линии, особенно сам доклад на португальском после многих ночей недосыпа и т.п. Но.. ура, это позади! А впереди новые цели.. В том числе и по этому проекту – думаю, что сделанное надо предлагать практикам и другим исследователям.. так думает и мой ориентадор, который работает по теме Bird strike problem в Бразилии. Тоже будем это делать.

Название проекта:

Анализ метеорологических, поверхностных и антропогенных фактров на парящую активность Black vulture (Coragyps atratus, Cathartidae) посредством применения технологий ГИС и Дистанционного зондирования Земли и его использование для уменьшения риска столкновений с птицами.

Analysis of the effect of meteorological, superficial and anthropogenic conditions on the soaring activity of the Black vulture (Coragyps atratus, Cathartidae) by means of GIS and remote sensing and its implication for the reduction of bird strike risks



По ссылке можно скачать презентацию защиты. Она на английском, комментарии внутри – на португальском.
https://drive.google.com/file/d/0B6TJ2V ... sp=sharing


Внутри презентации, которую я делаю «не по правилам» и нагружаю текстом, приведены дословно все сделанные рекомендации. И в целом работа, как мне кажется, более-менее освещена понятно.

Когда текст диссертации выложит университет, размещу ссылку на полный текст здесь.
Вложения
urubu1.jpg
urubu1.jpg (108.62 КБ) 1918 просмотров
Последний раз редактировалось Natalia Novoselova 27 июл 2016, 08:08, всего редактировалось 3 раза.

Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2691
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 39
Ваше звание: /

Re: Снижение риска столкновений самолетов с птицами (vulture

Сообщение Natalia Novoselova » 27 июл 2016, 07:54

В качестве презентации проекта - переведенный на русский Абстракт. Ниже – он же на английском, финальные выводы и благодарности.



АБСТРАКТ
Рост числа столкновений самолетов с птицами в районе аэропортов, обусловленный общим ростом авиационного трафика и увеличением численности популяций птиц, является большой проблемой для многих стран мира. В нескольких странах были запущены национальные программы для решения этой проблемы, именуемой на английском “Bird strike problem”. Большинство столкновений с птицами происходят во время взлетов и посадок авиации, в зоне 10-20 км вокруг аэропортов, где самолеты летят на низкой высоте. В Бразилии эта проблема тоже крайне серьезна и актуальна. Black vultures (Coragyps atratus, Cathartidae) Urubu-de-cabeça-preta (порт.), урубу (рус.) - самый многочисленный вид в окрестностях аэропортов и, в то же время, вид, который вызывает наибольшее число столкновений с авиацией в Бразилии. Эти птицы в дневные часы парят группами внутри термиков (восходящих с земной поверхности потоков теплого воздуха), поднимаясь на большие высоты и создавая угрозу столкновений самолетам. Из-за большого размера (вес 1.6 кг, размах крыльев 150 см) и особенностей поведения, распространенные подходы отпугивания (falconry, ground deterrents) не действуют на этих птиц. Этот конфликт приводит к необходимости разработки новых методов, которые смогут снизить риск столкновений с урубу, без нанесения ущерба популяциям этих птиц.

Наше исследование было посвящено продвижению в разработке таких методов. Исследование состояло из двух независимых частей, рассмотренных в двух главах диссертации. В первой части мы изучали взаимосвязь между обилием парящих урубу и метеорологическими характеристиками; во второй части мы исследовали зависимость между обилием парящих урубу и поверхностными характеристиками, а также антропогенным прессом. Обе части были реализованы в окрестности двух аэропортов юго-востока Бразилии, выбранных в качестве модельных территорий.

В ходе исследования мы разработали новые методологические подходы, сочетающие использование технологий ГИС и Дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) для обработки пространственных данных, которые были использованы в качестве основного исследовательского инструмента. Благодаря этим методам, мы соединили в геопривязанную базу данных (shape file) данные наблюдений птиц и три типа факторов окружающей среды: (i) метеорологические характеристики, измеряемые синхронно с наблюдениями птиц; (ii) в поверхностные параметры рельефа и температуры поверхности, полученные из продуктов ASTER; (iii) тип ландшафта и уровень антропогенного пресса, полученные из спутниковых снимков высокого разрешения.

На основе анализа подготовленных геопривязанных баз данных, были выявлены взаимосвязи парящий активности птиц и ряда экологических факторов; изучены некоторые черты поведения птиц в парящем полете; определены типы ландшафтов наиболее привлекательные для парящих птиц на модельных территориях и способствующие формированию повышенной концентрации птиц над ними. Также мы разработали методику построения карт, дающих численную оценку характера распределения парящих птиц над изучаемой территорий и предсказывающих таким образом возможный риск столкновений с птицами над каждой точкой поверхности. Примеры таких карт были построены для окрестностей модельных аэропортов. На основе результатов проекта были сделаны практические рекомендации и предложения, посвященные снижению риска столкновений с Black vulture, Turkey vulture и другими видами птиц.

Наши результаты показали, что высота парения урубу варьирует между 13 и 550 м. Были выявлены два вида графика суточной активности парения: с утренним и вечерним пиками активности и ярко выраженным спадом активности в полдень; плато-образный (равномерный) характер активности. В обоих типах птицы начинают парить через 1 -1,5 часа после рассвета и заканчивают парить за 1-1,5 часа перед закатом. Сильный антропогенный стресс в сочетании с большой и непрерывной площадью урбанизированных территорий, является негативным фактором для урубу, который ведет к уменьшению плотности парящих птиц. Однако небольшие островки городских территорий, окруженные природными и сельскими землями, являются, наоборот, очень привлекательными для этих птиц. Водные объекты и автомобильные дороги показали наибольшую привлекательность для парящих птиц внутри модельных территорий. Была подтверждена гипотеза, утверждающая, что Black vulture имеют тенденцию выбирать для парения наиболее сильный термик в окрестностях. Было сделано наблюдение за поведением урубу при наличии на земле обильной пищи (туши большого животного), на основе которого сделан вывод, что наличие парящих птиц в небе может говорить об отсутствии на земле обильной пищи для птиц. По какой причине даже убрав с поверхности все пищевые источники, нельзя будет значимо снизить плотность птиц в небе, поскольку они летают для поиска пищи. Однако расположение обильной пищи на поверхности ведет к желаемому эффекту полного освобождения неба от парящих урубу. Эту черту поведения также можно использовать для удаления этих птиц с наиболее важных для авиации территорий.

Мы считаем, что результаты нашего исследования и разработанные методики помогут разработать комплекс эффективных не вредящих мер, позволяющих уменьшить количество столкновений самолетов с урубу и другими видами птиц.

ABSTRACT
The increasing numbers of aircraft collisions with birds near airports, caused mainly by growth of aircraft traffic and increase of bird populations are a big problem for many countries all over the world. The national research programs have been launched in several countries in order to solve the Bird Strike Problem. Most of bird-strike events occur during takeoff and landing operations within zone of 10-20 km around airports, where airplanes fly at low altitude. In Brazil this problem is also serious and urgent. The Black vulture (Coragyps atratus, Cathartidae) is the most abundant species in airports surroundings and, at the same time, the species that causes most of collisions with aviation in Brazil. These birds usually soar in flocks on thermals (the upward air flows) during daily hours, ascend highly at sky and cause the hazard of strikes for aviation. Due to its large size and behavioral features, the most common control approaches (falconry, ground deterrents) do not work against it. These conflicts cause the necessity of elaboration the effective measures, which can decrease the risk of strikes with Black vultures without harming these birds.

Our investigation was devoted to moving forward in elaboration of the methods allowing to reduce the risk of collision with Black vultures. It had two separate parts considered in two chapters. In the first one we studied the relationship between soaring activity of vultures and meteorological characteristics (Chapter II); in the second one we explored the dependence of soaring activity of vultures on superficial and anthropogenic factors (Chapter III). The both parts were implemented within surroundings of two airports of southeast of Brazil taken as case studies.

We developed the methodological approaches combining application of GIS and remote sensing technologies for data processing, which were used as the main research instrument. By dint of them we joined in the georeferenced databases (shape files) the data of bird's observation and three types of environmental factors: (i) meteorological characteristics collected together with the bird’s observation, (ii) superficial parameters (relief and surface temperature) obtained from the products of ASTER imagery; (iii) parameters of surface covering and anthropogenic pressure obtained from the satellite images of high resolution. Based on the analyses of the prepared georeferenced databases, the relationship between soaring activity of vultures and environmental factors was studied; the behavioral patterns of vultures in soaring flight were revealed; the landscape types highly attractive for this species and forming the increased concentration of birds over them were detected; the maps giving a numerical estimation of hazard of bird strike events over the airport vicinities were constructed; the practical recommendations devoted to decrease the risk of collisions with vultures were formulated.

Our results showed that the altitude of soaring flights of Black vultures ranges from 13 to 550 metres. There were two types of schedule of daily soaring activity: plateau-like plot and plot with two peaks at morning and afternoon with a notable drop between them. At both types, about 1- 1.5 hours after local sunrise the soaring activity starts and about 1 - 1.5 hours before local sunset the soaring activity finishes. The strong anthropogenic stress in combination with large area of uninterrupted urbanized lands is a negative factor for Black vultures, which decrease the number of soaring birds. In contrast, small islands of urban zones, surrounded by natural and rural territories, are highly attractive to these birds. Water bodies and automobile roads are the most attractive objects for soaring Black vultures. The hypothesis, stating that Black vultures tend to soar over the strongest thermals in their surroundings was confirmed.
We believe, that the results of our investigation and elaborated methodologies will help to develop the effective set of measures allowing to decrease the number of aircraft collisions with Black vultures and other bird species.
FINAL CONCLUSIONS

1. The most common altitude of soaring flight of Black vultures ranges from 13 to 300 metres, the height from 300 to 550 metres is less used, and above 550 metres is improbable.
2. There were two types of daily soaring activity: plot with morning and afternoon peaks and notable drop at midday and plateau-like plot with a single smooth peak at midday. At both types, about 1- 1.5 hours after local sunrise the soaring activity starts and about 1 - 1.5 hours before local sunset the soaring activity finishes. The sky should be completely safe from soaring vultures in dark and twilight hours between local sunset and sunrise at normal conditions (i.e. without presence of technogenic thermals).
3. The abundant source of food on the ground attracts Black vultures from large distances, which leads to temporal disappearance of soaring birds above a large area. It means that concentration of soaring vultures at sky evidences the lack of abundant food for these birds in availability.
4. The strong anthropogenic stress in combination with large area of uninterrupted highly urbanized lands is a negative factor for Black vultures that reduce the number of soaring birds. In contrast, small islands of highly urbanized lands, surrounded by natural and rural areas, are highly attractive to these birds. Most clearly this behavioural pattern is apparent in cold months. In this period of the year vultures tend to migrate from expanded highly urbanized lands to natural and rural regions with inclusion of small urban zones. This behavioural pattern can be explained by ecological adaptation of Black vulture as avian scavenger to minimize energy loss.
5. The air temperature, air humidity, atmospheric pressure, wind direction do not influence the soaring behaviour of vultures. The intensity of soaring flights demonstrates the significant dependence only on solar activity and wind speed parameters, both of which were interpreted as the indicator of thermal strength. This finding was considered as the first confirmation of the hypothesis stating that Black vultures have a tendency to choose the strongest thermals in their surrounding for soaring flight.
6. The significant relationship between intensity of soaring flights of Black vultures and contrast of surface temperature was found. Basing on the properties of thermals, this finding was interpreted as the dependence of soaring activity of vultures from thermals strength. At the same time it was considered as the second confirmation of the hypothesis, stating that Black vultures tend to soar over the strongest thermals in their surroundings. This hypothesis was confirmed in our study by dint of two independent methods basing on two different databases (meteorological characteristics and surface parameters), which proves the correctness of this conclusion.
7. Water bodies (both clean and polluted) and automobile roads were detected as the most attractive objects for soaring Black vultures.
8. The novel methodological approaches of data processing, basing on the combined application of GIS and remote sensing technologies were elaborated. They allow to numerically estimate and cartographically visualize the risk of aircraft collisions with birds above the airports surroundings, as well as to study the dependence of intensity of soaring flights of birds over the territory from superficial, atmospheric and anthropogenic factors. Those methods can be used to reduce the hazard of aircraft collisions with various avian species in any geographical region. The techniques can be used directly or can be adopted for specific features of any airport and geographical region.
9. The practical recommendations and suggestions of reduction the number of aircraft’s collisions with vultures were formulated.
ACKNOWLEDGEMENTS
I am very grateful to my advisor Prof. Dr. Wesley Rodrigues Silva for the excellent academic guidance, important ideas about the project implementation, correction of the text and assistance with the finalization of the thesis.

I am very thankful to the ornithologists Guilherme Ortiz and Arthur Macarrão Montanhini for their professionalism in the bird’s census and to biologist Angelo Benaglia for his assistance in developing of the field observations methodology.

Also I thank the following people for their technical assistance, advices and valuable contribution in the project:

Alexey Novoselov, Dr. in Geochemistry, post-doctoral researcher of the Institute of Geosciences (UNICAMP), for his valuable help in statistical analyses, discussion of the project ideas and text corrections.

Prof. Igor Belov, Dr. in Technical Sciences, a senior lecturer of the Department of Astronomy and Space Geodesy in Kazan Federal University (Russia) for accurate astronomic calculation of the local sunrise, sunset and noon for the studied areas.

I am very thankful to all members of the professional Internet community GIS-Lab: http://gis-lab.info for their valuable assistance in solution of numerous technical and scientific questions of GIS and remote sensing technologies, which I needed to solve for the project implementation. Especially I want to thank the following persons:
Maxim Dubinin – for creating this incredible professional community, for organizational assistance of my effective work there, for his personal help, advices and moral support.
Anton Novichikhin, Alexander Cherepanov, Ericsson N., Nikita Lawrentyew, Alexander Muriy, Anatoliy Saveliev, Ivan Strelnikov, Nadejda Vladimirova, Timur Gimranov, Igor Bavshin, Andrey Pirogov, Alexander Manisha – for their technical and educational help, discussion of the project implementation and moral support.

Also I want to thank Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza Filho (Institute of Geosciences, UNICAMP) for allowing me to take his discipline “Geotecnologias Aplicadas ao Estudo de Recursos Naturais (GA235)”, which helped me a lot in familiarization with the remote sensing technology for the project implementation.
I thank all professors of the Biology Institute of UNICAMP and all my colleagues of the laboratory LIVEP for their help and advices.

I thank the CAPES Brazilian Foundation for the financial support.

Аватара пользователя
SergeyRyzhkov
Гуру
Сообщения: 909
Зарегистрирован: 02 июл 2014, 19:13
Репутация: 202
Ваше звание: GP-экотеррористы
Откуда: Санкт-Петербург
Контактная информация:

Re: Снижение риска столкновений самолетов с птицами (vulture

Сообщение SergeyRyzhkov » 27 июл 2016, 10:50

Наташа, поздравляю!
Приятно видеть, когда люди доводят дела до логического конца.
Obrigado!

ЗЫ: А кто-нибудь заинтересовался применить результаты исследований на практике? Что дальше будет с работой Вашей?

Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2691
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 39
Ваше звание: /

Re: Снижение риска столкновений самолетов с птицами (vulture

Сообщение Natalia Novoselova » 27 июл 2016, 14:22

Сергей, спасибо!
Это правда было нелегко.. Честно, вчера на докладе чуть в обморок не грохнулась .. :) думала, что они все скажут, если я упаду (ну у меня сейчас часто такое ощущение появляется, когда силы на пределе.. подкосил меня этот проект, что и говорить, или же долгое отсутствие норм. отдыха.. но будут себя приводить сейчас в порядок , благо появился оптимизм)
SergeyRyzhkov писал(а):Наташа, поздравляю!
Приятно видеть, когда люди доводят дела до логического конца.
Obrigado!

ЗЫ: А кто-нибудь заинтересовался применить результаты исследований на практике? Что дальше будет с работой Вашей?
Ну, во первых, эту задачу я расцениваю и как свою обязанность, как автора. Работаю над публикациями, планирую подавать на тематические конференции по Bird strike problem. Узнала, что чуть не ежегодно проводятся межнациональные симпозиумы по этой теме.

Также руководитель проекта, мой ориентадор (Wesley) - работает по этой теме в Бразилии. Точнее это не его научная специализация (она у него фрутофаги тропических лесов), но, по свойственной в Бразилии разнообразию тематик, ведущейся одним профессором, он уже лет десять сотрудничает с каким-то гос. комиссиями по этой проблеме внутри страны. Вот от этого и возник "запрос" на такой проект. Именно от него.
Вчера на защите он сказал, что также продолжает эту работу. И что он считает сделанный проект "Dirigindo", (управляющим), т.е. таким, который может оказать существенное влияние.
Вообще, что приятно, три профессора комиссии хвалили))) Что особенно для меня важно, один профессор из Аргентины по ГИС и ДЗЗ сфере (геология) очень высоко отзывался. Он оценил разработанные методы как новые для него, сказал, что очень понравился постановка точных научных вопросов в работе (сказал, что постановка научных вопросов, - вообще проблеме в геотехнологичяеской научной сфере). Формулировка этих вопросов есть в презентации (с Fbirds, Wbirds и ландшафтам)..
Поэтому буду активно с ним работать в этом направлении также.

Самое простое и очевидное - подавать на тематические конференции, докладываться и вот, сделать публикации в журналах.


Думаю, разработанные методики могут пригодиться для разных видов птиц.
Собственно, это оповещение на GIS-Lab имеет цель не только высказать благодарность сообществу, но и оповестить о сделанной работе в русской среде.
Абстракт на русском описывает общую суть, на английском больше. Потом будет полная версия диссертации со ссылкой на полный архив первичных баз данных (чтобы желающие смогли потренироваться или вытащить из данных что-то еще). Ну и статьи.. когда они будут.
Также я лично готова к сотрудничеству с заинтересованными в практическом применении и дальнейшей разработке сделанных методов.
Так как в работе - они не то что не исчерпаны, они только "начаты".. Хотя по собранным данным, думаю, я вытащила почти все что можно было.

Аватара пользователя
SergeyRyzhkov
Гуру
Сообщения: 909
Зарегистрирован: 02 июл 2014, 19:13
Репутация: 202
Ваше звание: GP-экотеррористы
Откуда: Санкт-Петербург
Контактная информация:

Re: Снижение риска столкновений самолетов с птицами (vulture

Сообщение SergeyRyzhkov » 27 июл 2016, 14:54

Наташа,
Почему Вы все время провоцируете меня на агрессию в отношение Вас ? :))))))
За что так не любите меня :)

Я же конкретно спросил:
А кто-нибудь заинтересовался применить результаты исследований на практике? Что дальше будет с работой Вашей?
Зачем демагогия про конференции, гислаб, оповещения.

Есть конкретный результат (Ваша работа) => конкретная материализация =благо обществу + монеты инвестору.

Еще вопрос, а Вы не исследовали данный вопрос (методы и способы решения) в России?

Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2691
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 39
Ваше звание: /

Re: Снижение риска столкновений самолетов с птицами (vulture

Сообщение Natalia Novoselova » 27 июл 2016, 18:29

SergeyRyzhkov писал(а): Я же конкретно спросил:
А кто-нибудь заинтересовался применить результаты исследований на практике? Что дальше будет с работой Вашей?
Проект был сделан в ответ на запрос со стороны аэропортов Бразилии о таком исследовании, проводник которого - мой ориентадор. На защите он подтвердил эту работу. То есть через него планируем это внедрять в Бразилии (передавать в использование технологии, рекомендации, может, помогать, если дело пойдет..).
Конференции, оповещения, статьи - это мощный механизм создания такой заинтересованности.
Поскольку, пока информации о техническом и научном прорыве не известна, не может быть и четкой заинтересованности.

Еще вопрос, а Вы не исследовали данный вопрос (методы и способы решения) в России?
Нет.

Работа была не в целом, а прежде всего - по конкретному виду. Котрый представляет угрозу в своем ареале.
Хотя в начале я искала и читала, что есть по теме по разным странам.. пользы по своим задачам - не нашла. Были другие методы.
Последний раз редактировалось Natalia Novoselova 27 июл 2016, 18:49, всего редактировалось 2 раза.

Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2691
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 39
Ваше звание: /

Re: Снижение риска столкновений самолетов с птицами (vulture

Сообщение Natalia Novoselova » 27 июл 2016, 18:42

SergeyRyzhkov писал(а):конкретная материализация =благо обществу + монеты инвестору.

А вот это было бы неплохо.. если бы мне найти сейчас "монетизацию" сделанного... т.к. финансовый вопрос все острее, и час "Х", когда может быть очень плохо, уже через 2 мес. Только август и сентябрь нам на то, чтобы найти выход.


Здесь есть фирмы, которые работают над безопасностью авиа перелетов и касаются, в том числе, проблемы столкновений с птцами. Гос-во Бразилии выделяет массу денег на такие вещи..

Ну а в науке, как часто оно бывает, на практическом финансовом нуле ...делаются вещи, где в других местах толпы людей на зарплате... такого не делают (хоть делают другое, не спорю) :(

Но пока идей о том, как это сделать (найти через эти вещи для себя заработок), у меня нет. Поэтому - только просто так передавать.

Константин Силкин
Активный участник
Сообщения: 148
Зарегистрирован: 21 мар 2012, 07:37
Статьи: 3
Репутация: 27
Откуда: Воронеж

Re: Снижение риска столкновений самолетов с птицами (vulture

Сообщение Константин Силкин » 30 июл 2016, 13:16

Наташа, мои поздравления! Как бы ни было трудно, но вы сделали это!

Аватара пользователя
nadiopt
Гуру
Сообщения: 4633
Зарегистрирован: 29 янв 2009, 13:27
Статьи: 4
Репутация: 437
Ваше звание: хрюкало
Откуда: Москва-Питер
Контактная информация:

Re: Снижение риска столкновений самолетов с птицами (vulture

Сообщение nadiopt » 30 июл 2016, 13:27

спасибо за благодарность, приятно
ин гроссен фамилен нихт клювен клац клац

Аватара пользователя
Natalia Novoselova
Гуру
Сообщения: 2691
Зарегистрирован: 15 янв 2013, 20:14
Репутация: 39
Ваше звание: /

Re: Снижение риска столкновений самолетов с птицами (vulture

Сообщение Natalia Novoselova » 02 авг 2016, 14:45

nadiopt писал(а):спасибо за благодарность, приятно

Ну, таки я скромно надеюсь прославить русский GIS-Lab в мировой науке и природоохране :D


Вообще, думаю, что Россия может многим странам подать хороший пример высокого уровня общественной работы. Поэтому я потихоньку веду пропаганду разных таких вещей как в русской среде, так и в зарубежной.

Ответить

Вернуться в «Охрана природы»