Bepiločių orlaivių (UAV) populiarumas ir prieinamumas buvo naudingas daugeliui pramonės šakų, nes sumažėjo išlaidos ir padidėjo personalo saugumas. O kaip mokslo bendruomenė? Šimtai, jei ne tūkstančiai, nepriklausomų mokslininkų ir universitetų visame pasaulyje naudoja šiuos UAV, kad atliktų sudėtingus mokslinius eksperimentus naujais būdais.
Mes linkę sutelkti dėmesį į pramoninį ir komercinį bepiločių orlaivių (UAV) pritaikymą, tačiau grynasis mokslas taip pat gauna naudos iš aviacijos prieinamumo ir prieinamumo, kai biudžetas yra ribotas, o laikas atlikti eksperimentus yra labai svarbus.
Pavyzdžiui, keli Lenkijos mokslininkai bendradarbiavo atlikdami išsamų pakrančių erozijos tyrimą, naudodami keletą naujų technologijų, tokių kaip ore naudojamas LiDAR ir batimetrija.
Gdansko technologijos universiteto Civilinės ir aplinkos inžinerijos fakulteto mokslininkai Pawelas Tysiacas ir Rafalas Ossowskis, bendradarbiaudami su Gdynės jūrų universiteto Jūrų akademijos darbuotoju Lukaszu Janowskiu ir Gdansko universiteto Okeanografijos ir geografijos fakulteto Geomorfologijos ir kvartero geologijos katedros darbuotoju Damianu Moskalewicziumi, atliko išsamų Lenkijos pakrantės dalies (tiksliau, 1 mylios ilgio pietinės Baltijos jūros ruožo) erozijos tyrimą.
Straipsnis pavadintas „Pakrančių uolų degradacijos vertinimas naudojant dronų ir ortofotografijos duomenis bei batimetrinį LiDAR sistemoje „Google Earth Engine“. Jis buvo paskelbtas žurnale „Scientific Reports“ 2025 m. sausio mėn. ir yra puikus naujųjų technologijų naudojimo duomenims, kurie yra labai svarbūs norint suprasti, kaip gamta keičia geografiją, rinkti pavyzdys.
Turėjome galimybę pasikalbėti su vienu iš tyrimo autorių Pawelu Tysiacu, kad geriau suprastume dronų ir LiDAR poveikį jų projektui.
„Tradiciniai uolų erozijos stebėjimo metodai paprastai reikalauja daug darbo reikalaujančio lauko darbo ir sudėtingų erdvinio taškų pasiskirstymo skaičiavimų, naudojant tradicinius žemės matavimo metodus“, – sakė Pawelas. „Priešingai, naujausi nuotolinio stebėjimo ir mašininio mokymosi pasiekimai siūlo naujus metodus, leidžiančius efektyviau ir tiksliau įvertinti uolų degradaciją.“
Pakrančių degradacija patraukė vyriausybių ir mokslininkų dėmesį visame pasaulyje, nes stichinių nelaimių skaičius didėja, o kiekviena nelaimė padaro vis daugiau žalos gyventojams ir geografinei aplinkai.
„Šiame straipsnyje terminą „kraštovaizdžio degradacija“ vartojame plačiai. Jį apibrėžiame kaip bendrą galutinį erozinių pakrančių uolų pokyčių, kuriuos sukelia įvairūs veiksniai ir procesai, įskaitant sudėtingą litologinę ir hidrogeologinę aplinką, audrų bangų aktyvumą, kritulius, vėjo pūtimą ir žmogaus veiklą, dėl kurių atsiranda didelio masto judėjimų ir jų poveikis, pavyzdžiui, nuošliaužos, lūžiai, įtrūkimai ir nuolaužos“, – teigė Pawelas. „Remiantis tuo, pagrindinė šio tyrimo prielaida yra ta, kad elektromagnetinių bangų atspindžio spektras degradacijos paveiktose vietovėse kinta. Pakrančių uolų atveju medžiagų agregacijos, augmenijos ir kitų veiksnių pokyčiai gali lemti didelius skirtumus.“
Šiandien nuotolinis stebėjimas yra standartinis pakrančių aplinkos stebėjimo metodas. Naudodami įvairių tipų vaizdus ir duomenis, surinktus iš palydovų, orlaivių platformų ir antžeminių jutiklių, tyrėjai gali gauti išsamią ir naujausią erdvinę informaciją apie pakrančių zonas. Laiku surinkti vaizdai leidžia stebėti pakrančių morfologijos pokyčius laikui bėgant ir padeda nustatyti labiausiai nuo stichinių nelaimių nukentėjusias zonas. Šiuo atveju autoriai naudojo aerofotografiją, kuri teikia didelės skiriamosios gebos vaizdus, naudingus detaliems palyginimams prieš ir po. Tačiau kyla problema dėl skirtingo apšvietimo laiko vaizduose, todėl apdorojami skirtingi objektai. Kalbant apie fotogrametrijos duomenis, skrydžiai turi būti atliekami panašiomis sąlygomis, tačiau vis dar kyla tam tikrų problemų dėl sezoninių svyravimų šiuo atžvilgiu.
„Nusprendėme naudoti LiDAR kaip alternatyvą, kad galėtume susidoroti su kintančiomis apšvietimo sąlygomis“, – sako Pawel. „LiDAR duomenys yra būtini norint tiksliai matuoti pakrančių topografinius pokyčius, nes jie padeda filtruoti duomenis iš augmenijos ar izoliuotų taškų. Svarbiausias LiDAR produktas yra skaitmeninis aukščio modelis (DEM), naudojamas pakrantės kraštovaizdžio 3D vaizdui sukurti. Šie modeliai padeda suprasti erozijos erdvinį pasiskirstymą, apskaičiuojant modelius laikui bėgant.“
Problema iškilo dėl to, kad po vandeniu vykstanti pakrančių degradacijos sudedamoji dalis vaidina svarbų vaidmenį sukeliant šį reiškinį, todėl buvo nuspręsta naudoti LiDAR kaip batimetrinį įrankį.
Pawelas sakė: „Tyrimo rezultatai suteikia mums įžvalgų apie tai, kaip pakrančių uolos reaguoja į dabartinius ir būsimus klimato pokyčius, ypač į jūros lygio kilimą ir padažnėjusį audrų aktyvumą.“ „Tradicinių geotechninių tyrimų tobulinimas naudojant siūlomas pažangias nuotolinio stebėjimo technologijas, tokias kaip dronų ir aerofotografinių tyrimų naudojimas, suteikia modelį kitoms sritims, susiduriančioms su panašiais iššūkiais. Šio tyrimo metu gautos įžvalgos gali padėti formuoti pakrančių valdymo politiką ne tik Lenkijoje, bet ir kituose regionuose, kuriuose yra panašios geologinės ir aplinkos sąlygos. Veiksmingi valdymo planai, pagrįsti tokiais tyrimais, gali padėti sušvelninti pakrančių uolų erozijos ir nestabilumo keliamą riziką žmonių gyvybei ir infrastruktūrai.“
Sujungdama autonominių transporto priemonių oro ir jūrų informacijos rinkimą, ši mokslininkų grupė sugebėjo pagerinti duomenų kokybę, išvadų tikslumą ir veiksmų, kurių imtasi siekiant sušvelninti žalą paveiktų teritorijų geografijai ir gyventojams, tinkamumą.
Įrašo laikas: 2025 m. vasario 12 d.