Priljubljenost in cenovna dostopnost brezpilotnih letalnikov (UAV) sta koristili številnim panogam, saj sta zmanjšali stroške in povečali varnost osebja. Kaj pa znanstvena skupnost? Na stotine, če ne tisoče neodvisnih znanstvenikov in univerz po vsem svetu uporablja te brezpilotne letalnike za izvajanje kompleksnih znanstvenih poskusov na nove načine.
Običajno se osredotočamo na industrijsko in komercialno uporabo brezpilotnih letalnikov, vendar ima tudi čista znanost koristi od cenovne dostopnosti in razpoložljivosti letalstva, ko so proračuni omejeni in je čas za dokončanje poskusov ključnega pomena.
Na primer, več poljskih znanstvenikov je sodelovalo pri celoviti študiji obalne erozije, pri čemer je uporabilo več novih tehnologij, kot sta LiDAR iz zraka in batimetrija.
Pawel Tysiac in Rafal Ossowski s Fakultete za gradbeništvo in okoljsko inženirstvo Tehniške univerze v Gdansku sta v sodelovanju z Lukaszom Janowskim s Pomorske akademije Pomorske univerze v Gdynii in Damianom Moskalewiczem z Oddelka za geomorfologijo in kvartarno geologijo na Fakulteti za oceanografijo in geografijo Univerze v Gdansku dosegla vrhunec v obsežni študiji erozije dela poljske obale (natančneje, 1 miljo dolgega odseka južnega Baltskega morja).
Članek z naslovom »Ocena degradacije obalnih klifov z uporabo podatkov dronov in ortofoto posnetkov ter batimetričnega LiDAR-ja v programu Google Earth Engine« je bil objavljen v reviji Scientific Reports januarja 2025 in je odličen primer uporabe novih tehnologij za zbiranje podatkov, ki so ključni za razumevanje načinov, kako narava spreminja geografijo.
Imeli smo priložnost pogovoriti se s Pawelom Tysiacom, enim od avtorjev študije, da bi bolje razumeli vpliv dronov in LiDAR-ja na njihov projekt.
»Tradicionalne metode spremljanja erozije klifov običajno zahtevajo delovno intenzivno terensko delo in kompleksne izračune prostorske porazdelitve točk z uporabo tradicionalnih tehnik geodetske meritve,« je dejal Pawel. »Nasprotno pa nedavni napredek na področju daljinskega zaznavanja in strojnega učenja ponuja nove metode za ocenjevanje degradacije klifov z večjo učinkovitostjo in natančnostjo.«
Degradacija obal je pritegnila pozornost vlad in znanstvenikov po vsem svetu, saj se število naravnih nesreč povečuje in vsaka nesreča povzroča vse večjo škodo prebivalstvu in geografskim okoljem.
»V tem članku uporabljamo izraz 'degradacija blefov' v širšem smislu. Definiramo ga kot celoten končni vpliv sprememb erozivnih obalnih klifov, ki jih povzročajo različni dejavniki in procesi, vključno s kompleksnimi litološkimi in hidrogeološkimi okolji, aktivnostjo nevihtnih valov, padavinami, pihanjem vetra in človeškimi dejavnostmi, ki vodijo do razvoja obsežnih premikov in njihovih vplivov, kot so zemeljski plazovi, prelomi, razpoke in naplavine,« je dejal Pawel. »Na podlagi tega je ključna predpostavka te študije, da se spekter odbojnosti elektromagnetnih valov razlikuje na območjih, ki jih je prizadela degradacija. V primeru obalnih klifov lahko spremembe v agregaciji materiala, vegetaciji in drugih dejavnikih povzročijo znatne razlike.«
Danes je daljinsko zaznavanje standardna metoda za spremljanje obalnih okolij. Z uporabo različnih vrst slik in podatkov, zbranih s satelitov, zračnih platform in zemeljskih senzorjev, lahko raziskovalci pridobijo podrobne in ažurne prostorske informacije o obalnih območjih. Posnetki s pravočasno ločljivostjo omogočajo opazovanje sprememb v obalni morfologiji skozi čas in pomagajo prepoznati območja, ki so jih naravne nesreče najbolj prizadele. V tem primeru so avtorji uporabili zračno fotografijo, ki zagotavlja slike visoke ločljivosti, uporabne za podrobne primerjave pred in po nesreči. Vendar pa obstaja problem različnih časov osvetlitve na slikah, kar vodi do različnih objektov, ki jih je treba obdelati. Kar zadeva fotogrametrijo, je treba lete izvajati v podobnih pogojih, vendar v zvezi s tem še vedno obstajajo nekatere težave s sezonskimi nihanji.
»Odločili smo se za uporabo LiDAR-ja kot alternative za obvladovanje spreminjajočih se svetlobnih pogojev,« pravi Pawel. »Podatki LiDAR so bistveni za merjenje obalnih topografskih sprememb z visoko natančnostjo, saj pomagajo filtrirati podatke iz vegetacije ali izoliranih točk. Najpomembnejši izdelek LiDAR-ja je digitalni model višine (DEM), ki se uporablja za ustvarjanje 3D-predstavitve obalne pokrajine. Ti modeli pomagajo razumeti prostorsko porazdelitev erozije z izračunom modelov skozi čas.«
Problem je nastal, ker ima komponenta degradacije obale, ki se dogaja pod vodo, pomembno vlogo pri nastanku tega pojava, zato so se odločili za uporabo LiDAR-ja kot batimetričnega orodja.
Pawel je dejal: »Rezultati študije nam dajejo vpogled v to, kako se obalne pečine odzivajo na sedanje in prihodnje podnebne spremembe, zlasti na dvig morske gladine in povečano aktivnost neviht.« »Izboljšanje tradicionalnih geotehničnih raziskav z uporabo predlaganih naprednih tehnologij daljinskega zaznavanja, kot je uporaba dronov in zračnih raziskav, zagotavlja model za druga območja, ki se soočajo s podobnimi izzivi. Spoznanja, pridobljena s to študijo, lahko pomagajo pri oblikovanju politik upravljanja obal ne le na Poljskem, temveč tudi v drugih regijah s podobnimi geološkimi in okoljskimi razmerami. Učinkoviti načrti upravljanja, ki temeljijo na takšnih raziskavah, lahko pomagajo ublažiti tveganja za človeško življenje in infrastrukturo, ki jih predstavljata erozija in nestabilnost obalnih pečin.«
Z združevanjem zračnih in pomorskih podatkov, zbranih iz avtonomnih vozil, je ta skupina znanstvenikov uspela izboljšati kakovost podatkov, natančnost sklepov in ustreznost ukrepov za ublažitev škode, ki jo je povzročila geografija in prebivalci prizadetih območij.
Čas objave: 12. februar 2025