ドローンは、科学者が自然環境を観察、測定、監視する方法に変革をもたらしています。カリフォルニアなどで発生する山火事のパターンの地図化から、クラゲの個体数の測定まで、ドローンは自然環境への理解を深める可能性を秘めています。
ドローンを指す名称はさまざまです。たとえば、遠隔操縦航空機システムや無人航空システム／機体などがありますが、科学界では、自然界への理解を深める可能性について強い合意が得られています。
過去10年間、ドローン市場では技術が飛躍的に進歩し、商業投資も大きく拡大しました。推計によると、世界の年間市場規模は2024年までに400億米ドルを超える可能性があります。商用ドローン産業の成長により、投資がドローンの小型化、高速化、高性能化、安全性の向上、操縦の容易化を後押ししています。
ブリティッシュコロンビア大学林学部の統合リモートセンシング・スタジオ（IRSS）は、ドローンの新たな活用法の研究を先導しています。IRSSは、ドローンのデータが単なる美しい画像にとどまらないことを示しています。これまでに、森林再生の特性把握、森林資源調査手法の改善、火災パターンの地図化、クラゲの個体数の推定、在来植物種の地図化などに取り組んできました。
生態学研究への応用
ドローンの安全な操縦方法を習得すれば、利用者はさまざまな科学データを取得できます。たとえば、森林の樹冠上空を飛行するドローンは、非常に詳細な画像や動画を撮影でき、植生の研究、野生生物の特定と個体数の把握、生態系への理解の向上に役立ちます。
アクセスが難しい環境にもドローンを迅速かつ容易に投入できるため、研究者は、これまで収集費用が高すぎた情報も得られるようになります。
ドローンは、対象地域に人が立ち入らずにデータを収集できるため、現地調査の費用を抑え、ときには脆弱な生態系に及ぼす人間の影響を軽減します。これは、特に北極圏の環境に生息する種など、希少な動植物種を調査する際に重要です。
気候変動の影響への懸念が続くなか、ドローンのデータは、ある時点における環境の状態を高解像度で捉えます。安価で簡単に投入できるドローンもあるため、同じ地域を時間をおいて繰り返し飛行すれば、そうでなければ見過ごされる変化を明らかにできます。
環境が時間とともにどう変化しているかを把握することは、気候変動の影響を理解するうえで重要です。たとえば、ドローンは植生構成の変化や、生育状況の一貫性、火災や害虫被害などの自然攪乱が増えているかどうかを定量化するのに役立ちます。
データの種類
スマートフォンに搭載されているようなカメラによる画像や高精細動画が一般的に利用されています。画像を3Dデータに変換するデジタル写真測量技術の発展により、植生の物理的な構造を記述できるようになっています。
近赤外線や熱赤外線などの高性能センサーは、肉眼では見えないものを捉えられるため、普及が進んでいます。光のパルスを照射するレーザーセンサーを使えば、研究者は植生地域を3Dで再現し、管理上の意思決定に役立てられます。一般に光検出・測距（LIDAR）と呼ばれるこれらのレーザーは、一部の自動運転車にも搭載されています。
ドローンには幅広い種類のセンサーを搭載できるため、こうした有用な科学データの収集はすでに現実のものとなっています。森林の分布、外観、健全性や構造に関する情報は、最先端の研究を生み出し、森林管理の実践を改善します。
ドローンが切り開く未来
ドローン技術には、科学研究での活用価値をますます高める多くの側面があります。今年初め、私たちは学術誌Natureに論考を発表し、規制の標準化、飛行制御の改善、バッテリーやソフトウェア技術のさらなる進歩が、データの質を高め、ドローンの有効性を向上させると論じました。
ドローン技術への継続的な投資は、リチウムイオン電池の効率と容量の急速な向上、炭素繊維など軽量な機材素材の開発、部品の小型化を促しています。こうした機材の進歩により、ドローンがより多くのデータを収集するために飛行できる時間が延び、稼働停止時間が短くなり、データ量が増え、分析の有用性も高まります。
法律と規制
ドローン技術が急速に進歩していることは喜ばしい一方、法律や規制を同じペースで整備するのは容易ではありません。
一般市民の安全とプライバシーを常に最優先しなければなりません。そのため、技術の利用方法や、安全とプライバシーを守りながら利用を促進する規制のあり方について、立法担当者、技術開発者、エンドユーザーが連携することが重要になっています。
目視範囲
現在進められている規制整備の一例として、環境研究者など特定の利用者が、操縦者の目視範囲外（BLOS）でドローンを運用するための申請を行えるようにする取り組みがあります。
世界各地の連邦政府や地方政府の多くは、操縦者が常にドローンを目視できることを求めています。森林上空での飛行など、状況によっては操縦者がドローンを視界にとどめるのが非常に難しい場合があります。操縦者は、特定の安全手順に従ってドローンを運用する方法を示し、BLOS許可を申請できます。こうした許可により、アクセスが難しい地域でドローンを活用する幅が大きく広がります。また、森林調査や動物の個体数調査などの作業を、ドローンによってより低コストかつ正確に実施できることも示しています。
ドローンが今後も使われ続け、その新たな活用法が次々と登場することは間違いありません。短期間のうちに生態学研究にもたらし、今後ももたらすであろう恩恵は有望です。非常に高品質なデータを通じて、研究者は環境への理解を深められます。継続的な画像収集は、重要な発見を明らかにし、エビデンスに基づく政策の策定にも役立つでしょう。
