Les chercheurs sur le riz ont mis en place un Microsoft HoloLens en tant que capteur à réalité mixte pour alimenter VegSense, leur application pour mesurer la végétation du sous-étage, la vie végétale qui pousse entre la canopée et le sol de la forêt.
Une étude de preuve de concept menée par l’étudiant diplômé Daniel Gorczynski et la bioscientifique Lydia Beaudrot montre que VegSense pourrait être une alternative appropriée aux mesures de terrain classiques traditionnelles à faible coût.
Leur étude en Méthodes en écologie et évolution montre que la combinaison matériel-logiciel excelle dans la quantification des arbres relativement matures à l’état sauvage, ce qui est une mesure de la santé globale d’une forêt.
Gorczynski a eu l’idée d’essayer HoloLens, couramment commercialisé comme un outil de productivité pour la fabrication, les soins de santé et l’éducation. Il a développé le logiciel open source pour l’appareil et a noté que même si la combinaison est moins efficace pour ramasser les jeunes arbres et les petites branches, il y a amplement place à l’amélioration.
Gorczynski a déclaré qu’il avait été initié à la détection de réalité mixte alors qu’il était étudiant à l’Université Vanderbilt et qu’il avait reconnu son potentiel pour les études biologiques. « Cela semblait en quelque sorte un ajustement naturel », a-t-il déclaré. Gorczynski a apporté l’idée à Beaudrot en 2019 peu après son arrivée chez Rice.
La combinaison de matériel de série et de logiciels personnalisés coûte beaucoup moins cher que les systèmes basés sur le lidar (pour « détection et télémétrie de la lumière ») le plus souvent utilisé dans les études de terrain en trois dimensions, a déclaré Gorczynski, qui a développé VegSense sur une plate-forme davantage orientée vers les jeux 3D et expériences interactives que la science dure.
Crédit : Université Rice
Des essais sur le terrain au parc commémoratif de Houston ont montré qu’au moins pour les arbres matures, la solution la plus petite est tout aussi bonne. Dans leur étude de cas, VegSense a facilement détecté 48 des 50 arbres de ce type dans la zone cible, un cercle d’environ 30 pieds de diamètre que Gorczynski a parcouru, regardant vers le haut, vers le bas et autour pour construire la base de données 3D. (« Imaginez un astérisque entouré d’un cercle », a-t-il dit, décrivant le modèle de capture de données.)
« Pour cette étude, nous voulions être vraiment délibérés en essayant de reproduire des mesures plus traditionnelles de la structure de la végétation du sous-étage », a déclaré Gorczynski. « Nous avons essayé d’obtenir ce niveau de détail. »
Ce qu’il voit lorsqu’il scanne l’environnement est un motif de grille semblable à un hologramme qui suit les surfaces de la végétation. « Ce qui est vraiment cool, c’est que vous pouvez voir ce que le scanner capte, mais aussi les endroits que vous avez manqués », a déclaré Gorczynski. « L’idée est de faire en sorte que le maillage couvre autant de végétation que possible, car c’est ce qui vous permet d’obtenir le meilleur scan. »
« Les résultats étaient si bons que Dan l’a rapidement écrit pour publication », a déclaré Beaudrot, notant que Gorczynski a élargi sa validation de l’engin lors d’un voyage de terrain ultérieur en Tanzanie, le centre de l’une des 15 forêts tropicales dans une étude récente sur la forêt tropicale par le groupe Riz.
« Cet appareil peut faciliter beaucoup de grandes recherches écologiques, en particulier parce qu’il est si rentable », a-t-elle déclaré. « La collecte d’informations sur la végétation sur le sol de la forêt est actuellement très difficile à faire sans beaucoup de travail manuel ou un système lidar très coûteux. »
« Il s’agit donc d’un appareil révolutionnaire et rentable », a déclaré Beaudrot. « Cela ne vous donnera pas les mêmes données de résolution que le lidar, mais ce n’est que la première application. Nous espérons que le fait de rendre VegSense open source pour la communauté de la recherche écologique stimulera toutes les façons potentielles de le développer. »
Daniel Gorczynski et al, Mesure de la structure de la végétation du sous-étage à l’aide d’un nouveau dispositif de réalité mixte, Méthodes en écologie et évolution (2022). DOI : 10.1111/2041-210X.13927