| dc.date.accessioned |
2021-06-30T05:42:47Z |
|
| dc.date.available |
2021-06-30T05:42:47Z |
|
| dc.date.issued |
2021-06-30 |
|
| dc.identifier.uri |
http://hdl.handle.net/123456789/37128 |
|
| dc.title |
Applicability of UAVs as a tool for municipal environmental monitoring |
en |
| ethesis.faculty |
Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta |
fi |
| ethesis.faculty |
Faculty of Biological and Environmental Sciences |
en |
| ethesis.faculty |
Bio- och miljövetenskapliga fakulteten |
sv |
| ethesis.faculty.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/4d959249-d6aa-44fa-93ff-807dbf9ffaae |
|
| ethesis.university.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/50ae46d8-7ba9-4821-877c-c994c78b0d97 |
|
| ethesis.university |
Helsingin yliopisto |
fi |
| ethesis.university |
University of Helsinki |
en |
| ethesis.university |
Helsingfors universitet |
sv |
| dct.creator |
Lahtela, Eero |
|
| dct.issued |
2021 |
|
| dct.language.ISO639-2 |
eng |
|
| dct.abstract |
Kuntien ympäristöviranomaiset ovat velvoitettuja suorittamaan ympäristövalvontaa. Miehittämättömät
ilma-alukset (droonit) voivat helpottaa ympäristövalvontaa mutta niiden soveltuvuutta kunnallisen
ympäristövalvonnan työkaluksi ei ole tutkittu. Tässä työssä tarkasteltiin, miten kunnat ovat käyttäneet
drooneja, ja testattiin droonien soveltuvuutta ympäristövalvontaan ja tarkastustyöhön roskittumisen
seurantaa esimerkkinä käyttäen.
Tutkimuksen ensimmäisessä osassa Suomen kuntien ympäristöviranomaisille, Ruotsin
kunnille ja Eurocities WG Waste -ryhmään kuuluville kunnille (n = 512) lähetettiin kysely, jossa kysyttiin
droonien käyttösovelluksia, käytön tiheyttä, onnistumisastetta, epäonnistumisten syitä ja tulevaisuuden
suunnitelmia. Kyselyn tulokset analysoitiin kuvailevan tilastoanalyysin avulla. Tutkimuksen toisessa
osassa droonia käytettiin roskamonitorointitutkimuksessa neljässä kohteessa Helsingissä. Otetuista
droonikuvista laskettiin visuaalisen havainnoinnin avulla roskat kategorioittain ja lehdet.
Droonikuvahavainnoinnin tarkkuutta arvioitiin vertaamalla havaittujen roskien lukumäärää maastossa
tehtyyn roskien laskentaan. Yhdessä kohteessa droonikuvahavainnointia teki myös kontrolliryhmä. Sen
tarkoitus oli mitata tulosten vääristymää, joka syntyy, kun sama yksilö suorittaa sekä maastotutkimukset
että laskennat kuvista. Tulosten tilastolliseen analysointiin käytettiin Wilcoxonin merkittyjen sijalukujen
testiä ja Cronbachin α -reliabiliteettitestiä.
Kyselyn osallistumisprosentti oli alhainen, 3,7 % (n = 19). Käytettyjen sovellusten kirjo oli
laaja ja painottui sovelluksiin, joissa droonia oletettavasti ohjataan manuaalisesti. Käyttö oli erittäin
onnistunutta. Tärkeimmät epäonnistumisen syyt olivat säätekijät sekä tietotaidon puute. Droonit olivat
osa valtaosan tulevaisuudensuunnitelmia. Roskamonitorointitutkimuksessa suoritettujen
droonikuvahavainnointien tarkkuus maastotutkimukseen verrattuna oli 90,5 % vain roskat ja 87,5 %
myös lehdet huomioiden, eivätkä droonikuvahavainnoinnit ja maastotutkimukset erinneet toisistaan
tilastollisella merkitsevyydellä. Etenkin lehdet osoittautuivat haastaviksi havaita kuvista.
Kontrolliryhmän havainnointitarkkuus verrattuna maastotutkimukseen oli 67,9 % vain roskat ja 49,0 %
myös lehdet huomioiden, jolloin kontrolliryhmän ja maastotutkimuksen tulokset erosivat tilastollisella
merkitsevyydellä (p = 0,028). Kontrolliryhmän sisäinen reliabiliteetti oli suhteellisen korkea, α = 0,776
ilman lehtiä ja α = 0,805 lehtien kanssa. Tulosten perusteella droonit ovat tarpeeksi tarkkoja ja
sovelluksiltaan monipuolisia sopiakseen kunnallisten ympäristöviranomaisten valvonta- ja
tarkastustyökaluiksi. Drooneilla on kyky täydentää maastokäyntien havaintoja tai tietyin edellytyksin
jopa korvata ne itsenäisenä havainnointimetodina. Sovellusten ja havainnonititapojen kehitystyölle sekä
jatkotutkimukselle droonien käytöstä kunnissa on lisätarvetta. |
fi |
| dct.abstract |
Municipal environmental authorities are required to conduct environmental monitoring. Unmanned aerial
vehicles, UAVs, may be helpful in environmental monitoring but their applicability as a tool for
municipal environmental monitoring has not been studied. In this thesis it was studied, how municipalities
have been utilizing UAVs. Additionally, UAVs applicability for environmental monitoring and
inspection work was tested using a litter monitoring experiment as an example.
In the first part of the study, a questionnaire was sent to municipal environmental authorities
in Finland, to municipalities in Sweden and to those participating in Eurocities WG Waste group
(n = 512), covering the used applications, their utilization frequencies and successfulness, reasons for
failures and future plans. The results were analyzed using descriptive statistics. In the second part of the
study, a UAV was utilized in a litter monitoring experiment on four sites in Helsinki. Litter by category
and leaves were counted based on visual observations from UAV imagery. The accuracy of UAV imagery
detection was assessed by comparing its and ground assessment (GA) results. On one site, a control group
also carried out UAV imagery detections in order to assess the magnitude of bias or offset occurring when
both the GA and the litter detection from UAV imagery are conducted by a single individual. The
Wilcoxon signed rank and Cronbach’s α reliability tests were used for statistical analysis of the results.
Response rate of the questionnaire was low, 3.7% (n = 19). The pool of used applications was
extensive and covered a variety of monitoring and inspecting targets with emphasis on the presumably
manually piloted applications. Utilization was very successful. The most important reasons for failures
were poor weather followed by lack of information and expertise. UAVs were included in the future plans
of most participants for municipal environmental monitoring purposes. The UAV imagery detection
accuracies of litter and leaves compared to the GA results were high, 90.5% for litter and 87.5% for litter
and leaves, and no statistically significant differences existed between the assessment results. Especially
leaves proved challenging to detect from UAV imagery. The control group’s detection accuracies were
67.9% without and 49.0% with leaves, and with leaves the results differed with statistical significance
(p = 0.028). The internal reliability of the control group was relatively high, α = 0.776 without and
α = 0.805 with leaves. UAVs are deemed sufficiently accurate and versatile as monitoring and inspecting
tools for municipal environmental authorities. They have the capability to complement ground
assessments or, with certain prerequisites, even function as an independent monitoring method. Further
application and detection method development and research on municipal UAV utilization are needed. |
en |
| dct.subject |
UAV |
fi |
| dct.subject |
Environmental monitoring |
fi |
| dct.subject |
Litter monitoring |
fi |
| dct.subject |
Detection |
fi |
| dct.subject |
Questionnaire |
fi |
| dct.subject |
Applications |
fi |
| dct.subject |
miehittämätön ilma-alus |
en |
| dct.subject |
ympäristövalvonta |
en |
| dct.subject |
roskatutkimus |
en |
| dct.subject |
havainnointi |
en |
| dct.subject |
kysely |
en |
| dct.subject |
sovellukset |
en |
| dct.language |
en |
|
| ethesis.language.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/languages/eng |
|
| ethesis.language |
englanti |
fi |
| ethesis.language |
English |
en |
| ethesis.language |
engelska |
sv |
| ethesis.supervisor |
Räsänen, Aleksia |
|
| ethesis.supervisor |
Loehr, John |
|
| ethesis.thesistype |
pro gradu -tutkielmat |
fi |
| ethesis.thesistype |
master's thesis |
en |
| ethesis.thesistype |
pro gradu-avhandlingar |
sv |
| ethesis.thesistype.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/thesistypes/mastersthesis |
|
| dct.identifier.ethesis |
E-thesisID:e0f26a92-e695-406d-8bc3-6ad424f9d738 |
|
| ethesis-internal.timestamp.reviewStep |
2021-05-12 11:09:23:490 |
|
| ethesis.principalprofessor |
Kontro, Merja |
|
| dct.identifier.urn |
URN:NBN:fi:hulib-202106303267 |
|
| dc.type.dcmitype |
Text |
|
| dct.alternative |
Miehittämättömien ilma-alusten soveltuvuus kunnallisen ympäristövalvonnan työkaluksi |
fi |
| ethesis.facultystudyline |
Ympäristömuutos |
fi |
| ethesis.facultystudyline |
Environmental Change |
en |
| ethesis.facultystudyline |
Miljöförändring |
sv |
| ethesis.facultystudyline.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/SH57_111 |
|
| ethesis.mastersdegreeprogram |
Ympäristömuutoksen ja globaalin kestävyyden maisteriohjelma |
fi |
| ethesis.mastersdegreeprogram |
Master's Programme in Environmental Change and Global Sustainability |
en |
| ethesis.mastersdegreeprogram |
Magisterprogrammet i miljöförändringar och global hållbarhet |
sv |
| ethesis.mastersdegreeprogram.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/MH57_005 |
|
