
Utilizzo di droni per il monitoraggio e la valutazione non invasiva delle popolazioni di coccodrilli - uno strumento generalizzabile e accessibile per le parti interessate alla conservazione

Questa soluzione standardizzata combina la tecnologia dei droni e un approccio allometrico innovativo per monitorare e valutare le popolazioni di coccodrilli che devono affrontare minacce significative, che portano al declino delle popolazioni: il 50% delle 27 specie di coccodrilli sono minacciate, con il 25% in pericolo critico. I droni dotati di telecamere ad alta risoluzione catturano immagini di coccodrilli anche parzialmente sommersi, consentendo stime precise e non invasive della lunghezza basate sui rapporti allometrici testa-corpo. Questo metodo supera sfide quali i vincoli logistici, i costi, la necessità di personale altamente qualificato, i pregiudizi degli osservatori, la rilevabilità, il disturbo della fauna selvatica e i rischi per la sicurezza delle indagini tradizionali. Coprendo in modo efficiente aree remote, questa soluzione migliora il monitoraggio della biodiversità, informa le strategie di conservazione e consente di raccogliere un'ampia gamma di informazioni aggiuntive. Questa soluzione è molto economica, richiede una formazione minima ed è accessibile a un'ampia gamma di utenti, comprese le popolazioni indigene, le comunità locali e gli operatori della conservazione.
Premio Tech4Nature
La soluzione utilizza droni di largo consumo dotati di telecamere ad alta risoluzione per rilevare le popolazioni di coccodrilli nei loro habitat naturali. È stato sviluppato un protocollo standardizzato che specifica i parametri di volo ottimali, come l'altitudine e l'ora del giorno, per garantire un'elevata rilevabilità e ridurre al minimo il disturbo per la fauna selvatica. Le immagini catturate vengono analizzate utilizzando un nuovo schema allometrico che correla la lunghezza della testa alla lunghezza totale del corpo, consentendo valutazioni demografiche accurate senza la necessità di catture fisiche.
Questo approccio è innovativo per la sua natura non invasiva, l'economicità e la capacità di operare in aree remote o inaccessibili. I miglioramenti includono una maggiore accuratezza dei dati, una maggiore sicurezza dell'operatore e la creazione di una documentazione fotografica permanente per il monitoraggio futuro. La tecnologia è scalabile e richiede solo un addestramento di base all'uso del drone, rendendola accessibile alle comunità locali e alle parti interessate alla conservazione. Un importante progresso è lo sviluppo di modelli di stima delle dimensioni che forniscono tabelle di facile utilizzo (abaques) per 17 delle 27 specie di coccodrilli in tutto il mondo. Queste tabelle sono accessibili e comprensibili a tutte le parti interessate, comprese le popolazioni indigene e le comunità locali (IPLC) e gli operatori della conservazione, promuovendo un'adozione diffusa e consentendo a diversi utenti di impegnarsi attivamente nella conservazione della biodiversità.
- Centro nazionale della ricerca scientifica (CNRS)
- Azione per la conservazione della natura (NCA)
- Gruppo specialistico sui coccodrilli dell'IUCN/SSC
- Fonds de Solidarité et de Développement des Initiatives Etudiantes de l'Université de Montpellier
- Riunione di rete europea sui coccodrilli
- Progetto Mecistops
- Fondazione Biotopo
- Progetto Mecistops
Gruppo Ondulia Energie Rinnovabili
Contesto
Sfide affrontate
Ambiente: l'indagine tradizionale sui coccodrilli può essere invasiva, logisticamente limitata e soggetta a pregiudizi da parte degli osservatori. I coccodrilli devono affrontare minacce significative, tra cui la perdita di habitat, l'inquinamento, le specie invasive, i cambiamenti climatici, le attività illegali e i conflitti tra uomo e coccodrillo, che hanno portato al declino della popolazione di alcune specie fino all'80%. Delle 27 specie di coccodrilli, 13 (50%) sono minacciate, con 7 (25%) in pericolo critico, il che li rende uno dei gruppi tassonomici più a rischio.
Sociale: l'espansione umana in prossimità degli habitat acquatici esaspera i conflitti tra uomo e coccodrillo, causando attacchi, perdite economiche e percezioni negative. Impegno limitato delle comunità nella conservazione, tra cui strumenti e formazione inadeguati. Soluzioni efficaci dal punto di vista dei costi, come i droni, consentono alle popolazioni indigene e alle comunità locali di partecipare attivamente e di acquisire potere.
Economico: il monitoraggio tradizionale è costoso e limita la conservazione a lungo termine nelle regioni con scarsi finanziamenti. I droni offrono un'alternativa scalabile e accessibile, riducendo i costi e migliorando l'affidabilità dei dati.
Posizione
Processo
Sintesi del processo
Gli elementi costitutivi si completano e si rafforzano a vicenda per garantire il successo della conservazione. I protocolli standardizzati (blocco 1) forniscono una raccolta dati coerente, mentre i modelli di stima delle dimensioni (blocco 2) aggiungono valore grazie alle informazioni demografiche. La facilità d'uso e l'efficacia in termini di costi del metodo e degli strumenti sviluppati ne promuovono la diffusione e la generalizzazione (Blocco di costruzione 3) e il coinvolgimento degli stakeholder locali (Blocco di costruzione 4) assicura l'appropriazione locale, aumentando la sostenibilità dell'approccio. Infine, l'evoluzione delle tecnologie di bordo e l'integrazione dell'intelligenza artificiale (Building Block 5) migliorano l'efficienza e la scalabilità dell'analisi dei dati. Insieme, questi componenti creano un quadro solido, adattabile alle sfide della conservazione e accessibile a tutti gli stakeholder coinvolti nella conservazione.
Blocchi di costruzione
1) Protocolli standardizzati di rilevamento con il drone
Questo blocco stabilisce parametri di volo standardizzati per un efficace monitoraggio dei coccodrilli.
Lezione imparata
I coccodrilli possono essere avvicinati da vicino (.10 m di altitudine) e i droni di tipo consumer non provocano risposte di volo nei grandi mammiferi e negli uccelli dell'Africa occidentale ad altitudini di 40-60 m. L'altitudine e altri parametri di volo non hanno influito sulla rilevabilità, perché le foto ad alta risoluzione hanno permesso un conteggio accurato. L'esperienza dell'osservatore, le condizioni del campo (ad esempio il vento, il riflesso del sole) e le caratteristiche del sito (ad esempio la vegetazione, l'omogeneità) hanno influenzato significativamente la rilevabilità. I rilievi dei crocodrilli con il drone dovrebbero essere effettuati da 40 m di altitudine nel primo terzo della giornata. I rilievi condotti con i droni offrono vantaggi rispetto ai metodi tradizionali, tra cui una stima precisa delle dimensioni, un minore disturbo e la possibilità di coprire aree più ampie e remote. Le foto dei rilievi condotti con i droni consentono valutazioni ripetibili e quantificabili dell'habitat, l'individuazione di sconfinamenti e altre attività illegali e lasciano una traccia permanente.
Nel complesso, i droni offrono un'alternativa preziosa ed economica per il rilevamento delle popolazioni di coccodrilli, con interessanti vantaggi secondari, anche se potrebbero non essere adatti in tutti i casi e per tutte le specie.
2) Stima della lunghezza totale dei coccodrilli a partire da immagini catturate da droni utilizzando un modello
La comprensione della struttura demografica è fondamentale per la ricerca e la conservazione della fauna selvatica. Per i coccodrilli, la stima accurata della lunghezza totale e della classe demografica richiede solitamente l'osservazione ravvicinata o la cattura, spesso di individui parzialmente immersi, con conseguenti imprecisioni e rischi potenziali. La tecnologia dei droni offre un'alternativa più sicura e priva di pregiudizi per la classificazione. Questo studio ha valutato l'efficacia delle foto scattate da un drone in combinazione con le relazioni allometriche della lunghezza della testa per stimare la lunghezza totale e proporre un metodo standardizzato per la classificazione demografica dei coccodrilli basata sui droni.
Lezione imparata
È stato sviluppato un quadro allometrico che correla la testa alla lunghezza totale per 17 specie di coccodrilli, incorporando intervalli di confidenza per tenere conto delle fonti di imprecisione (ad esempio, accuratezza allometrica, inclinazione della testa, parzialità dell'osservatore, variabilità del terreno). Questo metodo è stato applicato ai coccodrilli selvatici attraverso la fotografia da drone. Gli effetti del terreno hanno avuto un impatto minore rispetto agli errori di Ground Sample Distance (GSD) del software fotogrammetrico. Il quadro allometrico ha previsto le lunghezze con un'accuratezza del ≃11-18% tra le specie, con una variazione allometrica naturale tra gli individui che spiega gran parte di questo intervallo. Rispetto ai metodi tradizionali, che possono essere soggettivi e rischiosi, il nostro approccio basato sul drone è oggettivo, efficiente, veloce, economico, non invasivo e sicuro.
3) Quadro allometrico per la stima delle dimensioni dei coccodrilli
Il quadro allometrico è uno strumento non invasivo progettato per stimare la lunghezza totale del corpo dei coccodrilli sulla base della misurazione della lunghezza della testa, acquisita tramite immagini ad alta risoluzione da un drone. Sfruttando i rapporti di lunghezza testa-corpo specifici per ogni specie, questo metodo elimina la necessità di cattura o manipolazione fisica, riducendo i rischi sia per i ricercatori che per la fauna selvatica. Convalidato per 17 delle 27 specie di coccodrilli, lo schema consente di fornire dati demografici affidabili, essenziali per il monitoraggio della popolazione e la gestione della conservazione.
Il quadro utilizza tabelle di facile lettura (abachi), rendendolo accessibile anche ai non specialisti, che possono applicare rapidamente il metodo senza richiedere competenze scientifiche avanzate.
4) Potenziamento delle parti interessate locali attraverso la tecnologia dei droni
Questo blocco di costruzione è dedicato allo sviluppo delle capacità delle parti interessate locali, comprese le popolazioni indigene e le comunità locali (IPLC), di utilizzare i droni, consentendo loro di assumere un ruolo attivo nella conservazione.
Facilità d'uso del metodo adottato:
- Sono richieste competenze tecniche minime:
Gli utenti hanno bisogno solo di una formazione di base sul funzionamento dei droni e sull'estrazione di misure da immagini ad alta risoluzione. Il processo è semplice:- Far volare il drone seguendo il protocollo di volo standardizzato.
- Marcare i coccodrilli sulle immagini dall'alto.
- Misurare la lunghezza della testa visibile utilizzando strumenti di analisi delle immagini accessibili (ad esempio, ImageJ, QGIS).
- Applicare l'equazione allometrica corrispondente o cercare in tabelle già preparate (abachi) per la stima della lunghezza totale.
- Facilmente adattabile:
Il framework utilizza tabelle (abaques) di facile lettura, che lo rendono accessibile sia agli specialisti che ai non specialisti, in quanto gli operatori possono applicare rapidamente il metodo senza richiedere competenze scientifiche avanzate. - Apparecchiature accessibili:
L'approccio si basa su droni di tipo consumer e su software ampiamente disponibili, garantendo l'accessibilità economica e riducendo le barriere all'adozione.
Perché è efficace:
La semplicità, la scalabilità e l'affidabilità del framework lo rendono ideale per diversi contesti, dalle zone umide remote agli habitat urbani. Consente a un'ampia gamma di utenti di generare dati scientificamente solidi.
5) Evoluzione delle tecnologie di bordo e integrazione dell'IA
I progressi nelle tecnologie di bordo e l'integrazione dell'intelligenza artificiale hanno un grande potenziale per migliorare ulteriormente l'attuale metodo di monitoraggio dei coccodrilli basato sui droni. I miglioramenti nell'hardware dei droni, come i modelli ibridi con tempi di volo più lunghi e risoluzioni della telecamera migliorate, consentono una copertura più ampia dell'habitat e l'acquisizione di immagini più dettagliate in ambienti complessi. L'integrazione dell'intelligenza artificiale (AI) rappresenta un'opportunità significativa per semplificare l'analisi delle immagini automatizzando il rilevamento dei coccodrilli e la stima delle dimensioni utilizzando modelli allometrici. Questi miglioramenti guidati dall'intelligenza artificiale potrebbero fornire un'elaborazione dei dati quasi in tempo reale, riducendo la dipendenza dall'analisi manuale che richiede molto tempo.
Questi miglioramenti sono attualmente in fase di sviluppo. Nell'aprile 2025 abbiamo condotto uno studio sperimentale in Camerun con studenti e giovani ricercatori dell'Università di Ngaoundéré e ONG locali, utilizzando droni dotati di telecamere termiche e fari e includendo l'elaborazione automatica dei dati assistita dall'intelligenza artificiale.
Lezione imparata
I dati sono attualmente in fase di analisi e saranno pubblicati
Impatti
Questo primo studio sull'uso dei droni per il monitoraggio dei coccodrilli ha fornito risultati significativi, pubblicati in due riviste scientifiche peer-reviewed. I voli ottimizzati hanno permesso di individuare, identificare e misurare con precisione i coccodrilli. Combinando immagini ad alta risoluzione con tabelle allometriche, sono state generate stime affidabili delle dimensioni per 17 delle 27 specie di coccodrilli (con un'accuratezza dell'11-18%). Questi dati sono stati fondamentali per valutare la struttura demografica delle popolazioni di Crocodylus suchus nel Parco Nazionale W, in Niger.
Questo approccio ha il vantaggio di poter essere facilmente implementato da diversi soggetti interessati all'ambiente, senza richiedere competenze o esperienze particolarmente avanzate in materia di droni e coccodrilli. Inoltre, è più economico da realizzare rispetto ai metodi tradizionali I metodi basati sull'uso dei droni possono rilevare i coccodrilli e stimare in modo robusto la loro lunghezza totale senza catturarli, e dovrebbero essere considerati un approccio praticabile da ricercatori, gestori e tutti gli stakeholder come le popolazioni indigene e le comunità locali. Questa soluzione è stata sviluppata appositamente per essere utilizzata da tutti.
Lo studio ha riunito 22 ricercatori e ambientalisti di coccodrilli provenienti da oltre 20 Paesi. Ha raccolto 7.368 dati biometrici di 17 specie di coccodrilli per creare il più grande database al mondo, che sarà utilizzato per altri studi su diversi temi.
Questo metodo è sempre più utilizzato
Beneficiari
Questa soluzione è stata progettata e sviluppata appositamente per essere utilizzata da un'ampia gamma di soggetti interessati, tra cui istituzioni accademiche e di ricerca, gestori di aree protette, ONG, organizzazioni di conservazione, comunità locali e popolazioni indigene.
Inoltre, spiegate il potenziale di scalabilità della vostra soluzione. Può essere replicata o estesa ad altre regioni o ecosistemi?
Scalabilità e potenziale geografico
Il metodo sviluppato per il monitoraggio dei coccodrilli con i droni dimostra un notevole potenziale di scalabilità, sia a livello geografico che in vari ecosistemi. Almeno una specie di coccodrillo è presente in più di 90 Paesi, ovvero circa la metà dei Paesi del mondo. Sebbene il metodo non sia attualmente adatto alle specie forestali, potrebbe essere utilizzato per almeno la metà delle specie di coccodrillo. Grazie all'uso di droni di largo consumo e di protocolli standardizzati adattabili a diversi contesti ambientali, questa metodologia è molto versatile. L'accessibilità della tecnologia dei droni fa di questa soluzione un modello che può essere replicato ed esteso a livello globale.
Applicazioni nella mitigazione dei conflitti tra uomo e coccodrillo e nel monitoraggio della biodiversità
Nelle regioni in cui i conflitti tra uomo e coccodrillo (Human-Crocodile Conflicts, HCC) sono prevalenti, la soluzione potrebbe sostenere gli sforzi di mitigazione del conflitto mappando gli habitat dei coccodrilli e identificando i punti caldi di interazione con le attività umane. Oltre ai coccodrilli, la metodologia del drone può raccogliere contemporaneamente informazioni sull'habitat, identificare le minacce e monitorare altre specie acquatiche o semi-acquatiche. La sua natura non invasiva e la capacità di operare su terreni difficili lo rendono adatto a indagini sulla biodiversità in una serie di ecosistemi.
Economicità e responsabilizzazione della comunità
La semplicità e l'economicità della soluzione ne consentono l'implementazione in contesti con scarse risorse. La sua accessibilità la rende adatta a un ampio gruppo di attori, consentendone l'uso in progetti di conservazione basati sulla comunità. Questo approccio promuove il rafforzamento delle capacità e l'empowerment delle popolazioni indigene e delle comunità locali, aumentando in modo significativo la scalabilità e l'impatto della sua diffusione.
Accesso aperto e assistenza tecnica
Questa soluzione e gli strumenti sviluppati sono completamente disponibili in open access attraverso due articoli scientifici sottoposti a peer-review. Inoltre, offro assistenza tecnica per l'implementazione di questa soluzione sulla piattaforma online HAC 30x30 Technical Assistance Matchmaking della High Ambition Coalition for Nature and People (HAC for N&P) agli stakeholder della conservazione che ne fanno richiesta. La metodologia viene discussa anche all'interno del Gruppo di lavoro sui droni del Gruppo di specialisti sui coccodrilli (CSG) della Commissione per la sopravvivenza delle specie (SSC) dell'IUCN. Alcuni membri del Crocodile Specialist Group stanno già utilizzando questa soluzione.
Sviluppi in corso e futuri
Questo metodo richiede ulteriori studi, su altre specie e in altri contesti. In Camerun sono in corso lavori per sviluppare e migliorare ulteriormente questo metodo, in particolare utilizzando sensori termici, dispositivi fashlight per condurre inventari notturni con i droni e l'integrazione dell'intelligenza artificiale per contare le popolazioni di coccodrilli e ippopotami, che hanno fornito risultati iniziali molto interessanti. La futura integrazione di droni ibridi e lo sviluppo di strumenti di intelligenza artificiale forti e diversificati. Questi progressi sono perseguiti in collaborazione con altri ricercatori e con il team di Pl@ntNet per migliorare l'efficienza e l'applicabilità della soluzione.
Quadro globale sulla biodiversità (GBF)
Obiettivi di sviluppo sostenibile
La storia

Tutto è iniziato diversi anni fa durante il mio stage presso lo Smithsonian Tropical Research Institute di Panama. Ho avuto l'opportunità di testare un piccolo drone in un momento in cui il loro uso in ecologia era ancora raro. Questa esperienza mi ha fatto venire subito delle idee per le applicazioni, in particolare per il monitoraggio dei coccodrilli, un gruppo per il quale i metodi di indagine tradizionali ponevano delle sfide. A quel tempo, nessuno studio aveva ancora esplorato l'uso dei droni per questo scopo specifico su questo taxon.
Con risorse limitate, ho deciso di avviare un piccolo progetto, investendo le mie energie e persino i miei fondi personali a causa della mancanza di finanziamenti sufficienti per un primo studio pilota di fattibilità. Fortunatamente, questo studio pilota ha dato risultati molto promettenti, permettendomi di continuare i miei sforzi e di svilupparlo.
Sono lieto di essere riuscito a coinvolgere in questo progetto parte della comunità del Crocodile Specialist Group dell'IUCN, sfruttando i dati biometrici raccolti dalla ricerca sui coccodrilli negli ultimi 50 anni per estendere questo metodo alla maggior parte delle specie di coccodrilli. Questo lavoro mi ha permesso di progettare una soluzione efficace, inclusiva e conveniente per le parti interessate alla conservazione, incentrata su un taxon cruciale: i coccodrilli, predatori apicali negli ecosistemi d'acqua dolce in più di 90 paesi. Nonostante siano specie chiave nei loro habitat, i coccodrilli sono ancora poco studiati. Date le crescenti sfide associate alla conservazione degli habitat acquatici, alla gestione delle acque e al conflitto uomo-crocodrillo, questa soluzione sostiene queste sfide di conservazione attuali e future.
Grazie al mio dottorato di ricerca, ho potuto approfondire questo approccio combinando l'adattamento tecnologico e la strategia di conservazione basata sulla comunità applicata ai coccodrilli. Parallelamente, ho co-fondato e presiedo Nature Conserv'Action, un'organizzazione dedicata al sostegno di iniziative di conservazione condotte da popolazioni indigene, comunità locali e ONG locali. Adottiamo un approccio transdisciplinare che integra ricerca scientifica, gestione della conservazione, mitigazione dei conflitti tra uomo e fauna selvatica e sensibilizzazione.
Oggi sono orgoglioso di contribuire e promuovere un approccio inclusivo alla conservazione che sottolinea l'importanza di associare le popolazioni indigene e le comunità locali ai progetti di conservazione. Considerando le dimensioni sociali, economiche e ambientali, questo approccio aumenta le possibilità di successo e sostenibilità dei programmi di conservazione. Questo lavoro e questi approcci sono ora un progetto reale che io e il mio team stiamo sviluppando con una visione a lungo termine all'interno di Nature Conserv'Action.