Popularitatea și accesibilitatea vehiculelor aeriene fără pilot (UAV) au adus beneficii multor industrii prin reducerea costurilor și creșterea siguranței personalului. Dar cum rămâne cu comunitatea științifică? Sute, dacă nu mii, de oameni de știință independenți și universități din întreaga lume folosesc aceste UAV-uri pentru a efectua experimente științifice complexe în moduri noi.
Avem tendința să ne concentrăm pe aplicațiile industriale și comerciale ale dronelor, dar știința pură beneficiază și de accesibilitatea și disponibilitatea aviației atunci când bugetele sunt strânse, iar timpul pentru finalizarea experimentelor este critic.
De exemplu, mai mulți oameni de știință polonezi au colaborat la un studiu cuprinzător al eroziunii costiere, utilizând mai multe tehnologii noi, cum ar fi LiDAR-ul aerian și batimetria.
Pawel Tysiac și Rafal Ossowski de la Facultatea de Inginerie Civilă și de Mediu a Universității Tehnice din Gdańsk, în colaborare cu Lukasz Janowski de la Academia Maritimă a Universității Maritime din Gdynia și Damian Moskalewicz de la Departamentul de Geomorfologie și Geologie Cuaternară din cadrul Facultății de Oceanografie și Geografie a Universității din Gdańsk, au realizat un studiu cuprinzător al eroziunii unei porțiuni din coasta Poloniei (mai precis, o porțiune de 1 milă din sudul Mării Baltice).
Lucrarea este intitulată „Evaluarea degradării stâncilor costiere folosind date obținute prin drone și ortofoto și LiDAR batimetric în Google Earth Engine”. A fost publicată în Scientific Reports, în ianuarie 2025 și este un exemplu excelent al utilizării noilor tehnologii pentru colectarea de date esențiale pentru înțelegerea modurilor în care natura schimbă geografia.
Am avut ocazia să vorbim cu Pawel Tysiac, unul dintre autorii studiului, pentru a înțelege mai bine impactul dronelor și LiDAR asupra proiectului lor.
„Metodele tradiționale de monitorizare a eroziunii stâncilor necesită de obicei muncă de teren intensivă în muncă și calcule complexe ale distribuțiilor spațiale ale punctelor folosind tehnici tradiționale de topografie”, a spus Pawel. „În schimb, progresele recente în teledetecție și învățare automată oferă noi metode de evaluare a degradării stâncilor cu o eficiență și o precizie mai mare.”
Degradarea zonelor costiere a atras atenția guvernelor și a oamenilor de știință din întreaga lume, pe măsură ce numărul dezastrelor naturale crește, iar fiecare dezastru provoacă din ce în ce mai multe pagube populațiilor și mediilor geografice.
„În această lucrare, folosim termenul «degradare a falezelor» în sens larg. Îl definim ca fiind impactul final general al schimbărilor în falezele erozive de coastă cauzate de o varietate de factori și procese, inclusiv medii litologice și hidrogeologice complexe, activitatea valurilor de furtună, precipitații, vântul și activitățile umane care duc la dezvoltarea mișcărilor la scară largă și a impactului acestora, cum ar fi alunecările de teren, faliile, fisurile și resturile”, a spus Pawel. „Pe baza acestui fapt, o premisă cheie a acestui studiu este că spectrul de reflectanță a undelor electromagnetice variază în zonele afectate de degradare. În cazul falezelor de coastă, schimbările în agregarea materialelor, vegetație și alți factori pot duce la diferențe semnificative.”
Astăzi, teledetecția este metoda standard pentru monitorizarea mediilor costiere. Prin utilizarea diferitelor tipuri de imagini și date colectate de la sateliți, platforme aeriene și senzori terestre, cercetătorii pot obține informații spațiale detaliate și actualizate despre zonele costiere. Imaginile cu rezoluție timp real permit observarea schimbărilor în morfologia costieră în timp și ajută la identificarea zonelor cele mai afectate de dezastre naturale. În acest caz, autorii au folosit fotografia aeriană, care oferă imagini de înaltă rezoluție utile pentru comparații detaliate înainte și după. Cu toate acestea, există problema momentelor diferite de iluminare a imaginilor, ceea ce duce la procesarea unor obiecte diferite. În ceea ce privește fotogrammetria, zborurile trebuie efectuate în condiții similare, dar există încă unele probleme legate de variațiile sezoniere în această privință.
„Am decis să folosim LiDAR ca alternativă pentru a face față schimbărilor în condițiile de iluminare”, spune Pawel. „Datele LiDAR sunt esențiale pentru măsurarea schimbărilor topografice costiere cu o precizie ridicată, ajutând la filtrarea datelor din vegetație sau puncte izolate. Cel mai important produs al LiDAR este Modelul Digital de Elevație (DEM), care este utilizat pentru a crea o reprezentare 3D a peisajului costier. Aceste modele ajută la înțelegerea distribuției spațiale a eroziunii prin calcularea modelelor în timp.”
Problema a apărut deoarece componenta degradării costiere care are loc sub apă joacă un rol semnificativ în producerea acestui fenomen, de unde și decizia de a utiliza LiDAR ca instrument batimetric.
Pawel a spus: „Rezultatele studiului ne oferă o perspectivă asupra modului în care falezele de coastă răspund la schimbările climatice actuale și viitoare, în special la creșterea nivelului mării și la intensificarea activității furtunilor.” „Îmbunătățirea studiilor geotehnice tradiționale prin utilizarea tehnologiilor avansate de teledetecție propuse, cum ar fi utilizarea dronelor și a studiilor aeriene, oferă un model pentru alte zone care se confruntă cu provocări similare. Informațiile obținute în urma acestui studiu pot fundamenta politicile de gestionare a zonelor costiere nu numai în Polonia, ci și în alte regiuni cu condiții geologice și de mediu similare. Planurile eficiente de gestionare bazate pe astfel de cercetări pot ajuta la atenuarea riscurilor pentru viața umană și infrastructură reprezentate de eroziunea și instabilitatea falezelor de coastă.”
Prin combinarea colectării de informații aeriene și maritime de la vehicule autonome, acest grup de oameni de știință a reușit să îmbunătățească calitatea datelor, precizia concluziilor și adecvarea acțiunilor întreprinse pentru atenuarea daunelor aduse geografiei și locuitorilor din zonele afectate.
Data publicării: 12 februarie 2025