Implementation of Scheimpflug Lidar for Entomological Monitoring of Bark Beetles
(2020) FYSM30 20191Department of Physics
Combustion Physics
- Abstract (Swedish)
- Bark beetles are responsible for great damages to Swedish forestry every year. This project focuses on a method of entomological lidar called Scheimpflug lidar to detect and monitor bark beetles. Scheimpflug lidar uses old techniques from photography to achieve a deep field of focus to resolve objects over long distances. Measurements were made in the field as well as in the lab with trapped specimens. Their wing beat frequency was estimated using a parametrization method where their backscattered signals are fitted to harmonic functions. Scheimpflug lidar was also used to detect an ammonium chloride plume to visualize the movement of pheromones in the wind. Finally, using thin film interference from specular bark beetle wing reflections,... (More)
- Bark beetles are responsible for great damages to Swedish forestry every year. This project focuses on a method of entomological lidar called Scheimpflug lidar to detect and monitor bark beetles. Scheimpflug lidar uses old techniques from photography to achieve a deep field of focus to resolve objects over long distances. Measurements were made in the field as well as in the lab with trapped specimens. Their wing beat frequency was estimated using a parametrization method where their backscattered signals are fitted to harmonic functions. Scheimpflug lidar was also used to detect an ammonium chloride plume to visualize the movement of pheromones in the wind. Finally, using thin film interference from specular bark beetle wing reflections, an estimate of wing thickness was made, which might prove possible to aid in species identification in the future. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Barkborrar är en underfamilj av små skalbaggar och ses som en svår skadeinsekt för det svenska skogsbruket. Av dessa är granbarkborren (Ips typographus) den som orsakar mest förstörelse och kan angripa friska populationer av granar med miljarder svenska kronor i skador som resultat. Den vanligaste metoden idag för att kartlägga utbrott involverar användandet av doftfällor för att locka till sig svärmande barkborrar. Brister med denna metod inkluderar svårighet att avgöra precis när barkborrarna anlände samt hur långt feromonerna i fällan har lockat dem. Jag har i mitt arbete använt lidar för detektering av barkborrar. Mätningarna skedde under våren 2019 i Nytebodaskogen, ett naturreservat i Norra Skåne.
Lidar (light detection and... (More) - Barkborrar är en underfamilj av små skalbaggar och ses som en svår skadeinsekt för det svenska skogsbruket. Av dessa är granbarkborren (Ips typographus) den som orsakar mest förstörelse och kan angripa friska populationer av granar med miljarder svenska kronor i skador som resultat. Den vanligaste metoden idag för att kartlägga utbrott involverar användandet av doftfällor för att locka till sig svärmande barkborrar. Brister med denna metod inkluderar svårighet att avgöra precis när barkborrarna anlände samt hur långt feromonerna i fällan har lockat dem. Jag har i mitt arbete använt lidar för detektering av barkborrar. Mätningarna skedde under våren 2019 i Nytebodaskogen, ett naturreservat i Norra Skåne.
Lidar (light detection and ranging) är en mätmetod där man med hjälp av reflekterat ljus kan räkna ut avstånd och andra optiska egenskaper från avlägsna föremål. Oftast används en laserstråle för att belysa då lasrar kan kollimeras varvid strålen kan kontrolleras noggrant, vilket gör det lättare att förutsäga var det träffar. I mitt arbete har Scheimpflug lidar, en metod utvecklad vid Lunds Universitet, använts. Den bygger på principer från fotografering där linsen vrids i förhållande till detektorn för att få ett djupt fokus. En metod för att artbestämma insekter som upptäcks med lidar är att mäta frekvensen med vilken insekten slår med vingarna. I mitt arbete har jag använt en metod som bestämmer frekvensen genom att försöka efterskapa den uppmätta signalen med harmoniska funktioner.
Barkborrar kommunicerar med varandra med hjälp av feromoner (doftämnen) som bärs av vinden och det är även feromoner som används i fällor för at locka dem. En feromonfälla placerades nedanför lidarns laserstråle och aerosoler (luftburna partiklar) användes för att visualisera hur feromonerna rörde sig i vinden. Detta kan komma att användas i framtiden för att förstå var ifrån insekterna kommer till fällan.
För att förbättra klassificering av barkborrar har jag analyserat tunnfilmseffekter som uppstår i insektsvingar. Tunnfilmsinterferens är ett fenomen som uppstår när ljus reflekteras från de båda gränssnitten i en tunn film. Beroende på filmens tjocklek samt riktningen ljuset träffar filmen med kommer ljus med olika våglängder (färger) antingen får högre eller lägre intensitet. Detta är något många av oss kommer i kontakt med till exempel när vi ser en regnbåge i en såpbubbla eller i en oljefläck på en vattenpöl. Reflektionerna bevarar sin ursprungliga polarisation, vilket innebär att ljusvågorna svänger åt samma håll, och genom att mäta polariserat ljus med olika färger som reflekteras från insektsvingar kan man på så vis uppskatta dess tjocklek vilket kanske kan användas för att artbestämma flygande insekter. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9004082
- author
- Peterson, Jonathan LU
- supervisor
- organization
- course
- FYSM30 20191
- year
- 2020
- type
- H1 - Master's Degree (One Year)
- subject
- keywords
- Scheimpflug Lidar, Lidar, Bark beetles, Forestry, Entomological monitoring
- language
- English
- id
- 9004082
- date added to LUP
- 2020-02-11 14:58:59
- date last changed
- 2020-02-11 14:58:59
@misc{9004082,
abstract = {{Bark beetles are responsible for great damages to Swedish forestry every year. This project focuses on a method of entomological lidar called Scheimpflug lidar to detect and monitor bark beetles. Scheimpflug lidar uses old techniques from photography to achieve a deep field of focus to resolve objects over long distances. Measurements were made in the field as well as in the lab with trapped specimens. Their wing beat frequency was estimated using a parametrization method where their backscattered signals are fitted to harmonic functions. Scheimpflug lidar was also used to detect an ammonium chloride plume to visualize the movement of pheromones in the wind. Finally, using thin film interference from specular bark beetle wing reflections, an estimate of wing thickness was made, which might prove possible to aid in species identification in the future.}},
author = {{Peterson, Jonathan}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Implementation of Scheimpflug Lidar for Entomological Monitoring of Bark Beetles}},
year = {{2020}},
}