7. Способы целеуказания по карте: в графических координатах, плоских прямоугольных координатах (полных и сокращенных), по квадратам километровой сетки (до целого квадрата, до 1/4, до 1/9 квадрата), от ориентира, от условной линии, по азимуту и дальности цели, в системе биполярных координат
Умение быстро и правильно указывать цели, ориентиры и другие объекты на местности имеет важное значение для управления подразделениями и огнем в бою или для организации боя.
Целеуказания в географических координатах применяется очень редко и только в тех случаях, когда цели удалены от заданной точки на карте на значительном расстоянии, выражающемся в десятках или сотнях километров. При этом географические координаты определяются по карте, как описано в вопросе № 2 настоящего занятия.
Местоположение цели (объекта) указывают широтой и долготой, например, высота 245,2 (40° 8′ 40″ с. ш., 65° 31′ 00″ в. д.). На восточную (западную), северную (южную) стороны топографической рамки наносят уколом циркуля отметки положения цели по широте и долготе.
От этих отметок в глубину листа топографической карты опускают перпендикуляры до их пересечения (прикладывают командирские линейки, стандартные листы бумаги). Точка пересечения перпендикуляров и есть положение цели на карте.
Для приближенного целеуказания по прямоугольным координатам достаточно указать на карте квадрат сетки, в котором расположен объект. Квадрат всегда указывается цифрами километровых линий, пересечением которых образован юго-западный (нижний левый) угол. При указании квадрата карты придерживаются правила: сначала называют две цифры, подписанные у горизонтальной линии (у западной стороны), то есть координату «X», а затем две цифры у вертикальной линии (южная сторона листа), то есть координата «Y». При этом «X» и «Y» не говорятся. Например, засечены танки противника. При передаче донесения по радиотелефону номер квадрата произносят: «восемьдесят восемь ноль два».
Если положение точки (объекта) необходимо определить более точно, то пользуются полными или сокращенными координатами.
Работа с полными координатами
. Например, требуется определить координаты указателя дорог в квадрате 8803 на карте масштаба 1:50000. Сначала определяют чему равно расстояние от нижней горизонтальной стороны квадрата до указателя дорог (например, 600 м на местности). Таким же образом измеряют расстояние от левой вертикальной стороны квадрата (например, 500 м). Теперь путем оцифровки километровых линий определяем полные координаты объекта. Горизонтальная линия имеет подпись 5988 (X), прибавив расстояние от этой линии до указателя дорог, получим: Х=5988600. Точно также определяем вертикальную линию и получаем 2403500. Полные координаты указателя дорог следующие: Х=5988600 м, У=2403500 м.Сокращенные координаты соответственно будут равны: Х=88600 м, У=03500 м.
Если требуется уточнить положение цели в квадрате, то применяют целеуказание буквенным или цифровым способом внутри квадрата километровой сетки.
При целеуказании буквенным способом внутри квадрата километровой сетки квадрат условно разбивается на 4 части, каждой части присваивается заглавная буква русского алфавита.
Второй способ — цифровой способ целеуказания внутри квадрата километровой сетки (целеуказание по улитке). Этот способ получил свое название по расположению условных цифровых квадратов внутри квадрата километровой сетки. Они расположены как бы по спирали, при этом квадрат разбивается на 9 частей.
При целеуказании в этих случаях называют квадрат, в котором находится цель, и добавляют букву или цифру, уточняющую положение цели внутри квадрата. Например, высота 51,8 (5863-А) или высоковольтная опора (5762-2) (см. рис. 2).
Целеуказание от ориентира наиболее простой и распространенный способ целеуказания. При этом способе целеуказания вначале называют ближайший к цели ориентир, затем величину угла между направлением на ориентир и направлением на цель в делениях угломера (измеряется биноклем) и удаление до цели в метрах. Например: «Ориентир второй, вправо сорок, дальше двести, у отдельного куста – пулемет».
Целеуказание от условной линии обычно применяется в движении на боевых машинах.
При этом способе по карте выбирают в направлении действий две точки и соединяют их прямой линией, относительно которой и будет вестись целеуказание. Эту линию обозначают буквами, разбивают на сантиметровые деления и нумеруют их начиная с нуля. Такое построение делается на картах как передающего, так и принимающего целеуказание.
Целеуказание от условной линии обычно применяется в движении на боевых машинах. При этом способе по карте выбирают в направлении действий две точки и соединяют их прямой линией (рис. 5), относительно которой и будет вестись целеуказание. Эту линию обозначают буквами, разбивают на сантиметровые деления и нумеруют их начиная с нуля.
Такое построение делается на картах как передающего, так и принимающего целеуказание.
Положение цели относительно условной линии определяется двумя координатами: отрезком от начальной точки до основания перпендикуляра, опущенного из точки расположения цели на условную линию, и отрезком перпендикуляра от условной линии до цели.
При целеуказании называют условной наименование линии, затем число сантиметров и миллиметров, заключающихся в первом отрезке, и, наконец, направление (влево или вправо) и длину второго отрезка. Например: «Прямая АС, пять, семь; вправо ноль, шесть – НП».
Целеуказание от условной линии можно выдать, указав направление на цель под углом от условной линии и расстояние до цели, например: «Прямая АС, вправо 3-40, тысяча двести – пулемет».
Целеуказание по азимуту и дальности до цели. Азимут направления на цель определяют с помощью компаса в градусах, а дальность до нее – с помощью прибора наблюдения или глазомерно в метрах. Например: «Азимут тридцать пять, дальность шестьсот – танк в окопе». Этот способ чаще всего используют на местности, где мало ориентиров.Читать полный конспект Определение координат точек местности (объектов)
Основы военной топографии. Подготовка карты к работе, измерения по карте, определение координат.
(Тема 2.2)1. Тема №2
Основы военной топографииЗанятие №2
Подготовка карты к работе, измерения по
карте, определение координат и
целеуказание
Учебные вопросы:
№
п/п
ВОПРОСЫ
1.
2.
3.
Подготовка карты к работе.
Точность измерений по карте.
Системы координат, используемые при работе с
картой.
4.
Способы целеуказания по карте.
Учебные цели
Разъяснить студентам порядок подготовки карты
к работе.
Научить правильно использовать карту для
изучения местности.
Дать практику в приближенном целеуказании по
карте.
Литература
«Военная топография». М., Военное издательство,
2010 г. стр. 90-96, 147-150; 162-171, 356-361, 389-394.
Для дополнительного изучения: стр. 186-188.
1. Подготовка карты к работе.
ознакомление с
картой, склеивание ее листов и
складывание склеенной карты.
Подготовка карты к работе включает
Ознакомление с картой заключается в уяснении ее
характеристик:
масштаба, высоты сечения рельефа, года издания,
поправки направления, а также местоположения
листа карты в координатной зоне.
Знание этих характеристик позволяет получить
представление о геометрической точности и подробности
карты, степени ее соответствия местности, а масштаб и год
издания, кроме того, необходимо знать для указания в
документах, разрабатываемых по карте.
Высота сечения рельефа, год издания,
поправка направления могут быть
неодинаковыми для различных листов карты.
При склеивании нескольких листов
эти данные могут быть обрезаны или заклеены,
поэтому их целесообразно записывать на
обратной стороне каждого листа карты.
Следует запомнить:
— расстояние на местности, соответствующее 1 см на карте,
— крутизну скатов при заложении в 1 см или 1 мм,
— расстояние на местности между линиями координатной
сетки.
Все это значительно облегчает работу с картой.
Склеивание карты
Подобранные листы карт раскладывают на столе
согласно их номенклатурам. Затем острым ножом или лезвием
бритвы срезают правые (восточные) поля листов, кроме
крайних правых, а также нижние (южные) поля листов,
кроме крайних нижних.
Листы склеивают в колонны, а затем колонны
склеивают между собой. При склеивании каждый
верхний лист накладывают на нижний
лицевой стороной вниз.
Затем одновременно смазывают склеиваемые края
обоих листов тонким слоем клея и, перевернув верхний лист
лицевой стороной вверх, аккуратно накладывают его на
северное поле нижнего листа, точно совмещая при этом их
рамки, а также выходы линий координатной сетки и контуров.
Полосу склейки осторожно разглаживают чистой тряпкой,
удаляя выступивший клей. Аналогичным образом склеивают
колонны между собой справа налево.
Складывание карты
Карту складывают обычно гармошкой,
чтобы удобно было пользоваться ею без полного
развертывания и носить в полевой сумке.
Перед складыванием определяют район
действий подразделения, подгибают
соразмерно с шириной полевой сумки края карты и
складывают полученную полосу карты
соразмерно с длиной сумки.
Карту следует складывать возможно плотнее, следя,
чтобы изгибы не приходились по линиям склейки листов.
При подготовке карты для работы в помещении ее
складывают «гармошкой» в двух направлениях.
Вначале «гармошку» образуют в направлении
вытянутой стороны карты, а затем образовавшуюся
полосу вновь складывают «гармошкой».
Размер сложенной карты должен соответствовать размеру
стандартного листа (21×31 см) или размеру папки для ее хранения.
Для работы на местности карту складывают
«гармошкой» вдоль полосы действия (маршрута) с учетом
удобства ее хранения в сумке (планшете).
В этом случае развернутую карту ориентируют вдоль
маршрута, ненужные части карты подворачивают,
оставляя полосу по размеру сумки (планшета), а
затем ее складывают «гармошкой».
При складывании карту необходимо тщательно разглаживать
и как можно плотнее перегибать, не допуская перегибов ее на
местах склейки листов.
2. Точность измерений по карте.
Точность измерения длины прямолинейных отрезков на топографической
карте с помощью циркуля-измерителя и поперечного масштаба не
превышает 0,1 мм.
Эта величина называется предельнойграфической точностью измерений,
а расстояние на местности, соответствующее 0,1 мм на карте,
— предельной графической точностью масштаба карты.
Графическая ошибка измерения длины отрезка на
карте зависит от деформации бумаги и условий
измерения.
Обычно она колеблется в пределах 0,5—1 мм. Чтобы исключить грубые
ошибки, измерение отрезка на карте надо выполнять два раза.
Если полученные результаты не расходятся более чем на 1 мм, за
окончательное значение длины отрезка принимают среднее из двух
измерений.
№
п/п
Масштаб карты
Предельная графическая
ошибка, м
Средняя ошибка,
м
1
1 :25 000
2,5
12—25
2
1 :50 000
5
25—50
3
1 :100 000
10
50-100
4
1 :200 000
20
100—200
5
1 :500 000
50
250—500
6
1: 1000 000
100
500—1000
3. Системы координат, используемые при
работе с картой.
Координатами называются угловые и линейные
величины (числа), определяющие положение точки на
какой-либо поверхности или в пространстве.
В топографии применяют такие системы координат,
которые позволяют наиболее просто и
однозначно определять положение точек
земной поверхности как по результатам
непосредственных измерений на
местности, так и с помощью карт.
К числу таких систем относятся:
географические,
плоские прямоугольные,
полярные и
биполярные координаты.
Географические координаты
– угловые величины:
широта (j) и долгота (L),
определяющие положение объекта на
земной поверхности относительно начала
координат – точки пересечения начального
(Гринвичского) меридиана с экватором.
В системе географических координат положение
любой точки земной поверхности относительно начала
координат определяется в
угловой мере.
За начало у нас и в большинстве других государств принята
точка пересечения начального (Гринвичского) меридиана с
экватором.
Географическая широта — это угол, образованный
плоскостью экватора и отвесной линией в данной точке
земной поверхности.
В зависимости от расположения точки относительно экватора
географическая широта может быть северной или южной.
Географическая долгота — это угол, образованный
плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана,
проходящего через данную точку.
На карте географическая сетка обозначена шкалой на всех сторонах рамки
карты. Западная и восточная стороны рамки являются
меридианами, а северная и южная – параллелями. В
углах листа карты подписаны географические координаты точек
пересечения сторон рамки.
Географические координаты на карте
определяют по рамкам листа (см. карту),
подписанным в углах, и залитым штрихам
(минутным делениям).
Например, на нашей карте западная рамка листа
карты (меридиан) имеет долготу 12° 00′, южная
рамка (параллель) имеет широту 53°20′.
Географические координаты даются через одну
минуту на рамках карт масштабом от 1:10 000 до
1 : 200 000 и через 5 минут на рамках карт
масштабом 1 : 500 000 и 1 : 1 000 000.
На рамках карт масштабов от 1 : 25 000 до 1 : 100 000
минутное деление дополнительно разбито на шесть равных
частей по 10″.
Система плоских прямоугольных
координат является зональной.
В каждой шестиградусной зоне, на которые
делится вся поверхность земли при ее
изображении на карте в проекции Гаусса,
устанавливается система плоских
прямоугольных координат.
Осями координат служат осевой меридиан
зоны и экватор.
Каждая зона принимается за плоскость.
Таким образом, плановое положение точки земной
поверхности шестиградусной зоны определяется двумя
линейными величинами, относительно осевого меридиана
этой зоны и экватора.
Координатные зоны имеют порядковые номера от 1 до 60,
возрастающие в запада на восток.
Западный меридиан первой зоны совпадает с
меридианом Гринвича. Следовательно, координатные оси каждой
зоны занимают строго определенное положение на земной поверхности.
Поэтому система плоских прямоугольных координат какойлибо зоны связана с системой координат остальных зон и с
системой географических координат точек на поверхности Земли.
На листах топографических карт нанесена
километровая или координатная сетка. Около каждой линии
записаны их координаты (см. карту).
Так, надпись 5920 означает, что все точки, расположенные на
горизонтальной линии (линии У-ов), находятся от экватора на
расстоянии 5920 км.
Надпись 3304 у вертикальной линии (линии Х-ов) показывает:
3 — номер зоны, а 304 — ординату линии в километрах,
расположенную на западе от осевого меридиана зоны на 196 км (500 км 304 км = 196 км). Если бы данная вертикальная линия обозначалась
трехзначной цифрой больше 500, то это означало бы, что линия находится
на востоке от осевого меридиана.
Системы полярных и
биполярных координат являются
местными системами.
В войсковой практике они применяются для
определения положения одних точек
относительно других на сравнительно
небольших участках местности,
например, — при целеуказании,
— засечке ориентиров и целей,
— составлении схем местности и др.
Эти системы могут быть связаны с
системами прямоугольных и географических
координат.
Система плоских полярных
координат состоит из точки О — начало
координат, или полюса, и начального
направления ОР, называемого полярной осью.
Положение точки В на местности или на карте в этой системе
определяется двумя координатами: углом положения
а2, который измеряется по ходу часовой стрелки от
полярной оси до направления на определяемую
точку В (от 0 до 360°), и расстоянием ОВ.
В зависимости от решаемой задачи за полюс принимают
наблюдательный пункт, огневую позицию, исходный
пункт движения и т. п.,
а за полярную ось – географический (истинный)
меридиан, магнитный меридиан (направление
магнитной стрелки компаса) или же направление на
какой-либо ориентир.
Разновидностью полярных координат являются
биполярные координаты,
предназначенные для более точного определения
местоположения объектов, которые могут указывать
две угловые и две линейные величины при засечке
целей с пунктов сопряженного наблюдения
различными средствами.
Биполярная система координат применяется
при засечки целей с пунктов
сопряженного наблюдения средствами
звуковой, радиотехнической разведки,
при определении границ минных полей и
в других случаях.
Система плоских биполярных (двухполюсных)
координат состоит из двух полюсов О и
О1 и
общей оси ОО1, называемой базисом или
базой засечки.
Положение любой точки В относительно двух данных на карте
(местности) точек О и О1 определяется координатами,
которые измеряются на карте или на местности.
Этими координатами могут служить либо два угла
положения, определяющих направления с точек О и О1
на искомую точку В, либо расстояния ОВ и О1В до нее.
Углы положения при этом измеряются в точках О и О1 или от
направления базиса (т. е. а=ВОО1 и а1=ВО1О) или от других
каких-либо направлений, проходящих через точки О и О1 и
принимаемых за начальные. Указанные выше системы
координат определяют плановое положение точек на
поверхности земного эллипсоида.
Чтобы определить положение точки на физической поверхности Земли,
дополнительно к плановому положению указывают ее высоту (отметку)
над уровнем моря.
4. Способы целеуказания по карте.
По квадратам координатной сетки
указывают приближенное местоположение цели или объекта,
когда достаточно знать, в каком квадрате координатной сетки
карты цель находится.
указывают
подписями (номерами) образующих его
километровых линий, вначале нижней
Квадрат, в котором находится цель (объект),
горизонтальной линии (абсциссы Y),
а затем левой вертикальной линии (ординаты X).
В письменном документе квадрат указывают в
скобках после наименования объекта,
например, высота с отметкой 245,2 (4814). При
устном докладе вначале указывают квадрат, а затем
наименование объекта:
квадрат 4814, высота с отметкой 245,2.
Целеуказание по
квадратам
координатной сетки
Для более точного указания
местоположения объекта квадрат
координатной сетки делят на
девять частей, которые
обозначают цифрами.
Цифру,уточняющую местоположение
объекта внутри квадрата,
добавляют при целеуказании к
обозначению квадрата,
например, КНП (4914-9).
Такое целеуказание называют целеуказанием «по улитке». Его точность для
карты масштаба 1 : 50 000 составляет около 300 м, а для карты масштаба 1: 100
000—около 500 м.
В отдельных случаях при уточнении местоположения объекта квадрат на карте
делят на четыре части, обозначаемые прописными буквами, например, миномет
(5013-А).
Географическими координатами целеуказание
выполняется по мелкомасштабным
топографическим картам, на
которых нет километровой сетки.
Местоположение цели указывают широтой и
долготой, например,
высота 245,2 (40° 8’40» с. ш., 65°
31’00» в. д.).
От ориентира
В районе боевых действий на карте выбирают
несколько ориентиров, присваивают им условные
наименования.
Через каждый ориентир проводят взаимно
перпендикулярные линии, параллельные линиям
километровой сетки.
При указании цели называют ближайший к ней
ориентир, затем расстояния до нее по перпендикулярам.
Например (рис. 3):
«Сокол, юг — 200, запад – 500, САУ».
Данные целеуказания записываются так: САУ (Сокол, ю200,
з500).
Целеуказание от ориентира
От условной линии целеуказание применяется
чаще всего в движении, особенно в танковых
подразделениях.
Заранее на карте проводят линию в направлении действий
подразделений, относительно которой указывают
положение целей. На линию наносят сантиметровые
деления.
Начальную и конечную точки линии обозначают
буквами. Таких линий может быть несколько. Все их
наносят на рабочие карты передающий и принимающий
целеуказание.
Положение цели на карте указывают в таком порядке.
Вначале называют условное наименование линии,
затем отрезок линии до цели в сантиметрах и длину
перпендикуляра от линии до цели в сантиметрах.
Например: «Прямая АБ, четыре и девять, вправо два и
ноль, ПТУР».
Целеуказание от условной линии
Домашнее задание
стр. 147-150; 162-171, 356-361, 389-394. Для
дополнительного изучения: стр. 186-188;
Дополнения: стр. 186-188, 189 (до рис. 9.15) –
законспектировать;
Задачи: стр. 173 №21,22,23;
Подготовится к тактической летучке.
Вопросы летучки
решить задачу по прямоугольным координатам;
решить задачу по геодезическим координатам;
способы целеуказания по карте;
системы координат, используемые при работе с
картой
Использование анализа изображений для картирования улиток
Ключевые сообщения
- Анализ изображений полевых фотографий, сделанных мобильными телефонами, подключенными к сельскохозяйственному оборудованию, может быть использован для экономичного составления карт распределения и плотности улиток в загоне.
- Эти данные можно использовать для принятия решений по управлению улитками, которые уменьшат их экономическое воздействие.
- Глубокие нейронные сети машинного обучения использовались для создания моделей, которые быстро обнаруживали улиток на изображениях.
Цели
По оценкам, борьба с улитками обходится зерновой промышленности Западной Австралии (WA) в 1,86 миллиона долларов в год. Если с этими вредителями не бороться, ущерб оценивается в 19,25 млн долларов в виде потери урожая и качества зерновых культур (Murray et al, 2013). В Западной Австралии улитки в основном представляют проблему в южных регионах выращивания зерновых. Тремя основными видами вредителей являются малая остроконечная улитка ( Prietocella barbara ), белая итальянская улитка ().0015 Theba pisana ) и виноградная улитка ( Cernuella virgata ). Они были завезены из Европы и в настоящее время присутствуют вдоль южного побережья Западной Австралии, где маленькие остроконечные улитки распространены шире, чем любой другой моллюск-вредитель в Западной Австралии. Этот вид был использован в данном исследовании.
Эти виды улиток питаются всхожими культурами, вызывая задержку урожая или потерю всходов, особенно рапса, но их также можно собирать с зерном, вызывающим загрязнение, и грузы могут быть отклонены или понижены, если количество улиток превышает стандарты приема (CBH, 2017) .
Удаление улиток из собранного зерна проблематично, если улитка имеет тот же размер, что и отдельное зерно. Следовательно, чтобы избежать возможных проблем с загрязнением и потерей урожая, рекомендуется проводить борьбу с улитками до появления всходов урожая.
Наиболее распространенным методом борьбы с улитками, используемым производителями, является применение приманок с единой нормой по всему загону (McDonald et al, 2017). Эффективность приманки для улиток зависит от применяемой нормы, равномерности распределения и от того, подвижны ли улитки и активно ли они питаются (McDonald et al , 2017). Однако однократное применение приманки может не обеспечить адекватного контроля, и обычно требуется последующее применение приманки.
Если бы можно было создать карту, показывающую плотность и распределение улиток в загоне, производители могли бы более эффективно контролировать свои действия. Этого можно добиться, используя технологии с переменной нормой для применения приманки с более высокой плотностью в тех частях загона, где улиток больше всего.
Подсчитано, что использование переменных норм для применения приманок, а не единой нормы для всего загона, может сэкономить более 10 долларов США на гектар (Moore et al, 2018).
Местонахождение улиток является важным фактором при определении того, как их нанести на карту. При активном движении маленькие остроконечные улитки с большей вероятностью могут быть обнаружены на земле, и их легче обнаружить с помощью камер, установленных на автомобиле, при движении по загону.
Методология, используемая для картирования улиток, была разработана производителями, которые посетили встречи, проведенные региональной сетью решений для растениеводства в портовых зонах Олбани и Эсперанс в 2017 году. Эти производители сообщили, что им нужны недорогие технологии для борьбы с улитками и технологии, которые можно было бы адаптировать для их системы земледелия. По этой причине в центре внимания этого исследования было создание карт на основе визуальных изображений улиток на земле с использованием легкодоступного оборудования.
Метод
Захват изображения
Было создано приложение (SnapMaps), которое записывало местоположение GPS и запускало камеру мобильного телефона, когда она указывала на землю. Это позволило закрепить телефон на любом колесе, чтобы он делал фото при каждом обороте без размытия движения. SnapMaps вместе со смартфоном и креплением на руле получил название WheelCam.
Камера WheelCam использовалась для захвата изображений и данных при подключении к автономному вездеходу, который был установлен на заданном пути с помощью Планировщика миссий. Mission Planner — это программное обеспечение с открытым исходным кодом (http://ardupilot.org/planner/), используемое в основном для управления дронами. В Планировщике миссий интересующая область очерчивается с использованием внешних путевых точек, а затем внутренние путевые точки генерируются внутри области на заданном расстоянии друг от друга. Участок Гэрднера находился в посевах ячменя, зараженных улитками, за которыми наблюдало Министерство сырьевых отраслей и регионального развития (DPIRD).
После сбора урожая был выбран подучасток площадью два гектара, и с помощью Mission Planner были созданы дорожки с междурядьями 10 м (рис. 1). Затем эта информация была отправлена автономному марсоходу по радиоканалу, и марсоход следовал по этому пути, используя бортовое автономное управление. В других ситуациях, о которых здесь не сообщается, WheelCam крепится к сельскохозяйственному транспортному средству, такому как комбайн, опрыскиватель или культиватор, а сетка определяется рабочей схемой (Moore et al. 2018).
Анализ изображения улитки
После завершения захвата изображения загружаются со смартфона для обработки. В данном случае они использовались для определения распространенности улиток.
Данные, собранные в Gairdner, изначально анализировались вручную. Улитки на этих изображениях были подсчитаны, и с помощью программы AgLeader Spatial Management Software (SMS) была составлена кригированная карта их распределения (рис. 2).
Извлечены изображения для двух обучающих наборов (локального и общего); первый (местный) содержал 70 изображений из 611 изображений Гэрднера, сделанных при хорошем освещении в середине дня.
Вторая (общая) обучающая выборка была составлена из 646 изображений со всех участков и включала более широкий спектр ситуаций, включая 6 участков и лабораторные изображения, в любое время дня и ночи и в течение многих месяцев. Это использовалось, чтобы определить, будет ли более общая модель обеспечивать такую же точность, как локальная модель, полученная только из изображений с сайта Gairdner.
LabelImg (Tzutalin 2015) использовался для ручной записи положения улиток на обучающих изображениях. Этот графический инструмент аннотирования изображений создает сопутствующий XML-файл для каждого изображения с ограничивающими рамками, которые содержат каждую выбранную улитку на изображении. Он был написан на Python и использует Qt для своего графического интерфейса. Аннотации сохраняются в виде файлов XML в формате PASCAL VOC. Этот формат используется ImageNet и подходит для анализа изображений с помощью TensorFlow.
Эти обучающие изображения были отправлены в MapIzy Pty Ltd, которая использовала машинное обучение с глубокой нейронной сетью с 16 слоями (YOLO) и TensorFlow с keras для обнаружения маленьких остроконечных улиток, используя первый, а затем второй обучающий набор (рис.
3). Затем он был повторно проанализирован с помощью более сложной модели под названием YOLO3 (рис. 4).
Данные о местоположении для каждого изображения были извлечены с помощью программы Python для извлечения широты и долготы из данных Exif, прикрепленных к каждому изображению. Эти данные о местоположении были сопоставлены с количеством улиток, обнаруженных в результате анализа изображений, а затем подвергнуты кригингу и нанесены на карту с помощью AgLeader SMS. Это позволило составить карту местонахождения и плотности улиток, обнаруженных в районе отбора проб.
Это было подтверждено путем сравнения количества улиток на каждом изображении, которое было подсчитано вручную, с количеством улиток, предсказанным с помощью анализа изображения. Это было сделано для первых 150 изображений из набора из 611 изображений. Эти данные также были подвергнуты статистическому анализу с использованием регрессионного анализа прогнозируемого количества улиток по сравнению с количеством, подсчитанным вручную для всего набора данных.
Genstat использовался для определения уравнений регрессии и корреляции между различными оценками количества улиток.
Результаты
В Гэрднере камера WheelCam позволила смартфону сделать 611 пригодных для использования изображений, когда он был подключен к автономному вездеходу. Расположение изображений было перенесено на карты Google, чтобы помочь производителям визуально сориентировать нанесенную на карту область и помочь им передать местоположения в программы управления оборудованием (рис. 1).
Ручной анализ фотографий показал, что максимальное количество улиток на изображении — 21, а среднее количество улиток на изображении — 0,87, что соответствует 3,5 улиткам/м 2 . SMS была использована для создания контурной карты плотности улиток (рис. 2). Это можно использовать для создания карты рецептов наживки для улиток.
Рис. 1. Положения фотографий WheelCam и координаты сетки на реке Гэрднер, наложенные на изображение местности в Google Maps.
На рис. 2 показан ручной подсчет улиток с участками с высокой плотностью более 20 улиток/м 2 , окрашенными в красный цвет, и с низкой плотностью, окрашенными в зеленый цвет. Приблизительно на четверти обследованной территории плотность улиток превышала пороговое значение для канолы в 20 улиток/м 9 .0069 2 (Мур, Мур, 2018).
Рисунок 2. Контурная карта плотности улиток, созданная с помощью кригинга ручного подсчета улиток и с использованием автоматической вариограммы на трехметровой сетке в Gairdner
плохо подошли и выброшены. Это может быть вызвано тем, что модель просто запоминает обучающие данные, что ограничивает ее полезность для прогнозирования целей в новых ситуациях.
Исходная модель с общими обучающими данными была затем применена к набору изображений Гэрднера, и вариограмма показана на рисунке 3. Это было лучше визуально, но все же не было таким репрезентативным для ручных подсчетов на рисунке 2.
Рис. 3. Контурная карта плотности улиток, созданная с помощью кригинга плотностей улиток, обнаруженных с помощью анализа изображения с использованием исходной модели с общими обучающими данными и с использованием автоматической вариограммы на трехметровой сетке в Гэрднере.
Уравнение регрессии между количеством улиток, подсчитанных вручную, и количеством улиток, обнаруженных с помощью исходной модели для анализа изображений, было следующим: 0,28) (Р>0,001).
Это указывает на то, что модель предсказала примерно вдвое большее количество улиток, чем было фактически подсчитано, т.е. было много ложных срабатываний.
При применении комплексной модели с общими обучающими данными была сгенерирована вариограмма на рис. 3. Визуально это было больше похоже на ручную вариограмму, чем на предыдущую модель.
Рис. 4. Контурная карта плотности улиток, созданная методом кригинга плотности улиток, обнаруженных с помощью анализа изображений с помощью комплексной модели с общими обучающими данными и с использованием автоматической вариограммы на трехметровой сетке в Гэрднере.
Уравнение регрессии между количеством улиток, подсчитанных вручную, и количеством улиток, обнаруженных с помощью новой комплексной модели для анализа изображений, было следующим:0069 2 = 0,41) (Р>0,001).
Новая комплексная модель дала лучшие общие результаты как визуально, так и по коэффициенту регрессии 0,41. На меньшее количество ложных срабатываний указывает более высокий коэффициент 0,80 в уравнении регрессии.
Заключение
Оборудование и сопутствующие системы для создания цифровых изображений с высоким разрешением сравнительно недороги и дают возможность собирать данные о популяциях улиток в загонах. WheelCam эффективно собирала эти данные цифрового изображения высокого разрешения с геопространственной привязкой для анализа и картирования. Анализ изображений с использованием компьютерных алгоритмов для обнаружения улиток был использован для картирования распределения и плотности улиток.
При применении в полевых условиях этот подход позволил количественно оценить значительные различия в плотности и распределении мелких остроконечных улиток, когда были оценены изображения с участка площадью 2 га загона для выращивания сельскохозяйственных культур, кишащего улитками.
Полученная карта изменчивости и характер плотности улиток может легко оправдать изменение программ приманки для включения переменной нормы внесения. Теоретические расчеты предполагают, что это повысит экономическую выгоду как за счет повышения уровня контроля, так и за счет снижения общей стоимости лечения. Например, на Рисунке 2 примерно четверть обследованной территории заражена улитками, которые могут нанести ущерб рассаде канолы. Если производитель использовал приманки с метальдегидом по цене 1,54 доллара США за кг (Moore & Moore, 2018), а загон был обработан с минимальной маркировкой 5 кг на гектар, тогда общая стоимость двух гектаров составила бы 15,40 долларов США. Если производитель использовал картографическую информацию и пороговое значение плотности улиток и применил максимальную норму этикетки 7,5 кг/га на 0,5 га, которые были сильно заражены, то можно было бы ожидать как лучшей борьбы с улитками, так и экономии в размере 4,80 долларов США на гектар. Это предполагает, что нет никакой остаточной выгоды от площадей травли, которые меньше пороговых значений, предположение, которое следует проверить.
В качестве альтернативы можно использовать карты распространения улиток, чтобы избежать сильно зараженных зон во время сбора урожая, чтобы снизить риск заражения зерна, или альтернативные культуры, более устойчивые к улиткам, могут быть посажены в зараженных районах.
Текущим препятствием для практического применения картирования улиток в масштабе загона является точность, с которой алгоритмы машинного обучения могут регулярно интерпретировать данные изображений, которые надежно предсказывают количество улиток. Когда компьютерный анализ изображений использовался для обнаружения улиток и картирования их распределения, точность зависела как от используемых обучающих данных, так и от сложности модели анализа изображений нейронной сети. Первоначальные результаты с использованием настоящей методологии показывают потенциал для обычной адаптации этой технологии к приманке улиток в коммерческом выращивании зерна, но необходимы улучшения для определения оптимальной комбинации обучающих данных и моделирования различных ситуаций.
Благодарности
Эта работа была поддержана за счет финансирования исследований и разработок в области зерна в рамках программы роялти для регионов в качестве инициативы DPIRD от имени правительства штата Западная Австралия.
Большая часть компьютерного кода получена благодаря щедрости программистов и организаций с открытым исходным кодом.
Фермеры внесли ценный вклад в использование своей земли.
Участие г-жи Элис Батлер связано с проектом DAW00256 Создание потенциала исследований и разработок в области защиты растений и агрономии в регионе Западной Австралии при поддержке Корпорации исследований и развития зерна.
Номера проектов:
88801589, СТ-47. Флагманский проект по повышению эффективности зерновых – повышение эффективности борьбы со слизнями и улитками.
DAW00256 Наращивание потенциала исследований и разработок в области защиты растений и агрономии в Западной Австралии
Отзыв Роба Лафмана Стандарты WA по состоянию на октябрь 2017 г.
pdf
Макдональд, К. А., Батлер, С. Микич, 2017 г.: Руководство по содержанию улиток для фермеров штата Вашингтон. Олбани: от Стерлингов к прибрежным фермерам.
Мур Дж., Микич С., Бабатива Родригес С., Батлер А., Скиннер Г. (2018) Анализ изображений слизней и улиток в широкомасштабном сельском хозяйстве. GRDC 2018 Обновления исследования зерна.
Мур С.Б. и Мур Дж.Х. (2018) HerbiGuide — Эксперт по пестицидам на диске. Версия. 32.0, (а/я 44, Олбани, Западная Австралия, 6331, HerbiGuide).
Мюррей Д., Кларк М., Д. Роннинг (2013 г.) Текущие и потенциальные затраты на беспозвоночных вредителей зерновых культур. Публикация AEP001. Корпорация исследования и развития зерна, Канберра, ACT, Австралия.
Цуталин 2015: LabelImg. GitHub
Убираем лихорадку улиток с карты Камбоджи — рисуя ее | Архив
Шистосомоз считается вторым по разрушительности паразитарным заболеванием в мире после малярии. Также известная как «лихорадка улитки», в настоящее время она поражает почти 200 миллионов человек в Азии и Африке.
Хотя инфекция улиточной лихорадки редко приводит к летальному исходу, если ее не лечить, она приводит к хроническим, изнурительным заболеваниям, повреждению внутренних органов, а у детей может привести к недоеданию и когнитивным проблемам.
Образцы стула анализируются в Кампонгтяме.
Chhor Sokun, CNM
Учащиеся участвуют в картографическом опросе в начальной школе Prekkug в Кампонгтяме.
Chhor Sokun, CNM
Контейнеры для сбора проб раздаются в начальной школе Пав в Раттанакири.
Чан Витарин
Дети играют в реке Меконг, которая является основным источником улиточной лихорадки.
Chan Vitharin
Улиточная лихорадка чаще всего встречается в местах с плохой санитарией и вызывается паразитическими червями, живущими в пресноводных улитках. Плавание, купание или мытье в воде, содержащей этих улиток, достаточно для того, чтобы человек заразился паразитом. Червь проникает в кожу и развивается в организме, выпуская яйца, которые возвращаются в пресную воду, когда человек мочится или испражняется.
Червь возвращается к другой пресноводной улитке, и цикл заражения продолжается.
«Поведение человека и антисанитарные условия являются частью цикла передачи шистосомоза. Мы обнаружили, что изменить их в сельских общинах чрезвычайно сложно, что делает шистосомоз трудноизлечимым заболеванием», — сказала Марси Ван Дайк, технический консультант программы USAID по забытым тропическим болезням.
Насколько сложен вопрос, на который USAID помогает ответить в Камбодже, где лихорадка улиток особенно сильно повлияла на общины, зависящие от пресной воды из реки Меконг. В рамках своей работы по пониманию масштабов улиточной лихорадки в Камбодже USAID также привлекает местных жителей и работников здравоохранения и проводит обучение, чтобы они могли сохранить успехи в области развития, достигнутые за эти годы.
Успех… и неудача Двадцать лет назад около 82 000 человек вдоль реки Меконг в Камбодже были заражены лихорадкой улиток, что побудило правительство Камбоджи и международных партнеров начать агрессивную кампанию в 1995 году.
К 2006 году распространенность показатели упали с 70 процентов до менее чем 1 процента благодаря мерам контроля, в частности ежегодной доставке празиквантела, препарата, который эффективно избавляет организм от червя. Еще более эффективным был подход: таблетки предоставлялись всем сообществам сразу, ежегодно, а не для диагностики и лечения отдельных случаев.
«Охват всего пострадавшего населения в двух целевых районах был чрезвычайно экономичным и эффективным подходом, и в результате Камбоджа считается примером успеха в мире забытых тропических болезней», — сказал Ван Дайк.
Однако, несмотря на это замечательное достижение, данные за 2008 г. показали возможный уровень повторного заражения в 30% в двух эндемичных районах. Повторное заражение является распространенной проблемой, связанной с этим заболеванием, поскольку сообщества продолжают использовать реки, в которых все еще обитают инфицированные улитки.
Чтобы бороться с болезнью, сначала поймите данные В 2011 году USAID присоединился к борьбе правительства Камбоджи за борьбу с болезнью.
Однако на раннем этапе было признано, что прежде чем принимать дополнительные меры контроля, необходимо исследовать масштабы заражения.
«Во-первых, нам нужны были доказательства, которые помогли бы нам понять масштабы проблемы», — сказал д-р Мут Синуон, руководитель программы по забытым тропическим болезням в Национальном центре борьбы с малярией, паразитологии и энтомологии (CNM) Министерства здравоохранения Камбоджи. «Если будет явный рост распространенности, мы объединим наши ресурсы. Мы хотим отслеживать уровни заражения с течением времени, чтобы гарантировать, что лечение останется эффективным и охватит всех, кто подвергается риску. Мы должны защитить камбоджийский народ».
В партнерстве с CNM USAID решил поддержать картирование, проведенное FHI 360, для оценки заражения в двух дополнительных провинциях вдоль бассейна реки Меконг, прилегающих к ранее целевым районам.
«Понимание локализации болезни — первый шаг к контролю. Тщательно ориентируясь на эти места, мы можем оказать наибольшее влияние наиболее рентабельным способом», — сказал Ван Дайк.
В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения, исследователи привлекли более 3600 учащихся начальных классов к сбору образцов стула для исследования на наличие улиточной лихорадки. Затем исследователи могли определить уровни передачи и интенсивность инфекции в этих сообществах, используя детей в качестве индикатора. Результаты, которые, как ожидается, будут опубликованы этой весной, предоставят четкие доказательства необходимости корректировки национальных усилий по контролю.
Две провинции, выбранные для исследования — Кампонгтям и Раттанакири — содержат районы вдоль реки Меконг, подверженные высокой скорости передачи. Многие дети и семьи купаются, моются и плавают в воде, а также едят сырую речную рыбу. Жители этих двух провинций особенно уязвимы, но плохие санитарные условия, низкий уровень образования и ужасающая бедность практически не защищают их от риска улиточной лихорадки.
«Мы глубоко обеспокоены тем, что в этих провинциях могла быть инфекция улиточной лихорадки», — сказал доктор Чар Мэн Чуор, директор CNM.
«Если это так, нам необходимо знать распространенность и уровни инфекции, чтобы разработать быстрые ответные меры и как можно скорее начать лечение населения. Это делает картирование критически важным для будущего благополучия этих сообществ, особенно детей».
Получение образцов стула от тысяч детей в возрасте от 7 до 11 лет из более чем 60 начальных школ может показаться сложной логистической задачей. Однако, по словам Тача Сохома, заместителя директора отдела образования молодежи и спорта провинции Кампонгтям, этот процесс был исключительно эффективным.
«Дети, и особенно родители, понимают важность сотрудничества в этом исследовании. Они знакомы с болезненными последствиями улиточной лихорадки и благодарны нашему правительству за помощь», — сказал Сохом.
Картографическое исследование является важнейшим компонентом усилий по борьбе с лихорадкой улиток и, возможно, в один прекрасный день по ликвидации лихорадки улиток в Камбодже.
В этом партнерстве участвуют работники здравоохранения, учителя государственных школ и руководители всех уровней правительства; техническое руководство Всемирной организации здравоохранения; а также финансирование и координация со стороны USAID и FHI 360.
«Сегодня этот тип партнерства является краеугольным камнем программы борьбы с забытыми тропическими болезнями в Камбодже, всего лишь в одной из 24 стран, где USAID в настоящее время помогает правительствам искоренить так называемые забытые тропические болезни — те, которые редко попадают в заголовки, но наносят разрушительный урон беднейшим слоям населения», — сказал Ван Дайк. «Если исследование покажет, что инфекции улиточной лихорадки увеличиваются в бассейне реки Меконг, правительство Камбоджи, USAID и партнеры готовы сделать все возможное, чтобы снова снизить уровень заражения».
Sokhon Sea с FHI 360 Cambodia.
Камерун завершает работу над картой NTD
Клэр Ковени и Эмили Тубали
После того, как мы перевернули десятки тысяч век и провели бессчетное количество часов, глядя в микроскоп, был сделан важный шаг на пути к контролю и ликвидации пяти забытых тропических болезней ( NTD) в Камеруне.
Благодаря финансированию USAID, Африканской программы по борьбе с онхоцеркозом и Всемирной организации здравоохранения в сентябре 2012 г. было завершено базовое картирование этих заболеваний в Камеруне.
Это означает, что работники общественного здравоохранения теперь имеют четкое представление о распространении болезней по всей стране, что дает им возможность добиться прогресса в ликвидации трех ЗТБ и борьбе с двумя другими к 2020 году — цели программы по ЗТБ в Камеруне, — говорит Джули Акаме, координатор ЗТБ. в Камерунском офисе Helen Keller International.
Население Камеруна, расположенного на западном побережье Центральной Африки, составляет более 21 миллиона человек, проживающих в 181 медицинском округе. Страна является эндемичной по пяти из этих малоизвестных, но часто разрушительных заболеваний, включая лимфатический филяриатоз (ЛФ, переносимое комарами заболевание, которое может привести к слоновости), онхоцеркоз (речная слепота), шистосомоз (улиточная лихорадка), гельминты, передающиеся через почву ( кишечные черви) и трахома (разновидность глазной инфекции).
Составление карты охвата пятью болезнями — работа, на которую ушло три года и в которой приняли участие более 100 сотрудников общественного здравоохранения на всех уровнях, — рассматривалось как решающий первый шаг к борьбе с ними.
«Карта заболевания позволяет лицам, принимающим решения в Министерстве здравоохранения, понять распространенность конкретного заболевания в медицинских округах и разработать стратегию снижения бремени болезни. Без картирования не может быть лечения, и миллионы людей страдают от болезней, которые на самом деле поддаются лечению и профилактике», — сказал д-р Акилле Каборе, старший советник по ЗТБ партнера USAID RTI International.
Процесс картирования отличается для каждого заболевания. Например, инфекция трахомы будет проявляться на внутренней стороне верхнего века человека. По мере прогрессирования болезни увеличивается и вероятность слепоты. Образцы крови проверяют на LF для поиска антигена, указывающего на воздействие паразита. Если не лечить, ЛФ может вызвать аномальный отек конечностей, груди и мошонки, что может привести к тяжелой инвалидности с частыми эпизодами болезненного воспаления пораженных конечностей.
При картировании речной слепоты людей, живущих в районах с высокой вероятностью заражения, например, живущих вдоль бассейнов рек, где размножаются мухи-переносчики, обследуют на наличие узелков на поверхности их кожи, содержащих паразита. Образцы мочи и стула проверяются на наличие крошечных червей, вызывающих лихорадку улиток, болезнь, которая задерживает рост детей и может повредить жизненно важные органы. В то же время образцы стула также исследуются на наличие трех передающихся через почву гельминтов: анкилостомы, власоглава и аскариды.
«Если эти исследования кажутся сложными и трудоемкими, то это потому, что так оно и есть», — говорит Энн Тарини, региональный директор офиса Helen Keller International в Камеруне.
Иногда требуется до двух недель, чтобы составить карту потребностей данного района только по одному заболеванию, не говоря уже о вводе и анализе данных. Жизненно важное упражнение может быстро превратиться в непреодолимое усилие.
USAID через RTI International поддерживает работу Helen Keller International с Национальной программой контроля NTD Камеруна с 2009 года.
. Первоначальные усилия по картированию были связаны с расширением масштабов лечения пяти целевых заболеваний. Теперь, когда картирование завершено, программа сосредоточится на распределении лекарств для борьбы с болезнями и контроле над ними, а также на измерении их эффективности. Часть этого мониторинга уже ведется.
Результаты этих исследований предоставили Национальной программе по борьбе с ДНТ доказательства, необходимые для утроения числа случаев лечения с 11 миллионов в 2010 году до чуть менее 30 миллионов в 2012 году. Предполагается, что страна будет свободна от ЛФ, речной слепоты и трахомы. к 2020 году, в то время как усилия по борьбе с лихорадкой улиток и кишечными червями будут продолжаться — амбициозный, но достижимый ориентир.
«Более 15 лет в Камеруне предпринимались усилия по борьбе с ЗТБ, — сказала Анджела Уивер, старший технический консультант USAID по ЗТБ. «Эта веха представляет собой большое достижение для такой большой страны, как Камерун. Благодаря новой и активной поддержке ЗТБ в африканском регионе все больше и больше стран достигнут этой вехи».