Популярността и достъпността на безпилотните летателни апарати (БЛА) са от полза за много индустрии, като намаляват разходите и повишават безопасността на персонала. Но какво да кажем за научната общност? Стотици, ако не и хиляди, независими учени и университети по целия свят използват тези БЛА, за да провеждат сложни научни експерименти по нови начини.
Склонни сме да се фокусираме върху индустриалните и търговски приложения на безпилотните летателни апарати, но чистата наука също се възползва от достъпността и наличността на авиацията, когато бюджетите са ограничени и времето за завършване на експерименти е критично.
Например, няколко полски учени си сътрудничиха в цялостно проучване на крайбрежната ерозия, използвайки няколко нови технологии, като например въздушен LiDAR и батиметрия.
Павел Тисяк и Рафал Осовски от Факултета по гражданско и екологично инженерство към Технологичния университет в Гданск, в сътрудничество с Лукаш Яновски от Морската академия на Морския университет в Гдиня и Дамян Москалевич от Катедрата по геоморфология и кватернерна геология към Факултета по океанография и география на Университета в Гданск, са завършили с цялостно проучване на ерозията на част от полското крайбрежие (по-конкретно, на участък от 1 миля от южната част на Балтийско море).
Докладът е озаглавен „Оценка на деградацията на крайбрежните скали с помощта на данни от дронове и ортофотоснимки и батиметричен LiDAR в Google Earth Engine“. Той е публикуван в Scientific Reports през януари 2025 г. и е отличен пример за използването на нови технологии за събиране на данни, които са от решаващо значение за разбирането на начините, по които природата променя географията.
Имахме възможността да разговаряме с Павел Тисяк, един от авторите на изследването, за да разберем по-добре влиянието на дроновете и LiDAR върху техния проект.
„Традиционните методи за наблюдение на ерозията на скалите обикновено изискват трудоемка полева работа и сложни изчисления на пространственото разпределение на точките, използвайки традиционни техники за геодезия“, каза Павел. „За разлика от това, последните постижения в дистанционното наблюдение и машинното обучение предлагат нови методи за оценка на деградацията на скалите с по-голяма ефективност и точност.“
Деградацията на крайбрежните зони привлича вниманието на правителства и учени по целия свят, тъй като броят на природните бедствия се увеличава и всяко бедствие причинява все повече щети на населението и географската среда.
„В тази статия използваме термина „деградация на скалите“ в широк смисъл. Дефинираме го като цялостното крайно въздействие на промените в ерозивните крайбрежни скали, причинени от различни фактори и процеси, включително сложна литоложка и хидрогеоложка среда, активност на вълните от бури, валежи, вятър и човешки дейности, които водят до развитието на мащабни движения и техните въздействия, като свлачища, разломи, пукнатини и отломки“, каза Павел. „Въз основа на това, ключова предпоставка на това проучване е, че спектърът на отражение на електромагнитните вълни варира в районите, засегнати от деградацията. В случая на крайбрежните скали, промените в агрегацията на материалите, растителността и други фактори могат да доведат до значителни разлики.“
Днес дистанционното наблюдение е стандартният метод за наблюдение на крайбрежните среди. Чрез използването на различни видове изображения и данни, събрани от спътници, въздушни платформи и наземни сензори, изследователите могат да получат подробна и актуална пространствена информация за крайбрежните райони. Изображенията с навременна резолюция позволяват наблюдение на промените в крайбрежната морфология с течение на времето и помагат за идентифициране на районите, най-засегнати от природни бедствия. В този случай авторите са използвали аерофотография, която предоставя изображения с висока резолюция, полезни за подробни сравнения „преди“ и „след“. Съществува обаче проблемът с различното време на осветяване на изображенията, което води до обработка на различни обекти. По отношение на фотограметрията, полетите трябва да се провеждат при сходни условия, но все още има някои проблеми със сезонните вариации в това отношение.
„Решихме да използваме LiDAR като алтернатива за справяне с променящите се условия на осветление“, казва Павел. „Данните от LiDAR са от съществено значение за измерване на крайбрежните топографски промени с висока точност, като помагат за филтриране на данни от растителността или изолирани точки. Най-важният продукт на LiDAR е Цифровият модел на релефа (DEM), който се използва за създаване на 3D представяне на крайбрежния пейзаж. Тези модели помагат да се разбере пространственото разпределение на ерозията чрез изчисляване на модели във времето.“
Проблемът възникна, защото компонентът на крайбрежната деградация, който се случва под водата, играе съществена роля в причиняването на това явление, откъдето идва и решението да се използва LiDAR като батиметричен инструмент.
Павел каза: „Резултатите от проучването ни дават представа за това как крайбрежните скали реагират на настоящите и бъдещите климатични промени, по-специално на покачването на морското равнище и засилената бурна активност.“ „Подобряването на традиционните геотехнически проучвания чрез използване на предложените усъвършенствани технологии за дистанционно наблюдение, като например използването на дронове и въздушни проучвания, предоставя модел за други области, изправени пред подобни предизвикателства. Прозренията, получени от това проучване, могат да информират политиките за управление на крайбрежните зони не само в Полша, но и в други региони с подобни геоложки и екологични условия. Ефективните планове за управление, основани на такива изследвания, могат да помогнат за смекчаване на рисковете за човешкия живот и инфраструктурата, породени от ерозията и нестабилността на крайбрежните скали.“
Чрез комбиниране на събирането на информация от въздуха и морето от автономни превозни средства, тази група учени успя да подобри качеството на данните, прецизността на заключенията и адекватността на предприетите действия за смекчаване на щетите върху географията и жителите на засегнатите райони.
Време на публикуване: 12 февруари 2025 г.