Популярність та доступність безпілотних літальних апаратів (БПЛА) принесли користь багатьом галузям промисловості, зменшивши витрати та підвищивши безпеку персоналу. Але як щодо наукової спільноти? Сотні, якщо не тисячі, незалежних вчених та університетів по всьому світу використовують ці БПЛА для проведення складних наукових експериментів новими способами.
Ми схильні зосереджуватися на промисловому та комерційному застосуванні безпілотних літальних апаратів, але чиста наука також виграє від доступності авіації, коли бюджети обмежені, а час на завершення експериментів є критично важливим.
Наприклад, кілька польських вчених співпрацювали над комплексним дослідженням ерозії узбережжя, використовуючи кілька нових технологій, таких як повітряний лідар та батиметрія.
Павел Тисяк та Рафал Оссовський з факультету цивільного та екологічного будівництва Гданського технологічного університету у співпраці з Лукашем Яновським з Морської академії Морського університету Гдині та Даміаном Москалевичем з кафедри геоморфології та четвертинної геології факультету океанографії та географії Гданського університету завершили комплексне дослідження ерозії частини польського узбережжя (точніше, 1-мильної ділянки південної частини Балтійського моря).
Стаття має назву «Оцінка деградації прибережних скель з використанням даних дронів та ортофотознімків, а також батиметричного лідарного сканування в Google Earth Engine». Вона була опублікована в журналі Scientific Reports у січні 2025 року та є яскравим прикладом використання нових технологій для збору даних, які мають вирішальне значення для розуміння того, як природа змінює географію.
Ми мали можливість поспілкуватися з Павлом Тисяком, одним із авторів дослідження, щоб краще зрозуміти вплив дронів та LiDAR на їхній проєкт.
«Традиційні методи моніторингу ерозії скель зазвичай вимагають трудомістких польових робіт та складних розрахунків просторового розподілу точок з використанням традиційних методів землемірної зйомки», – сказав Павел. «Натомість, останні досягнення в галузі дистанційного зондування та машинного навчання пропонують нові методи оцінки деградації скель з більшою ефективністю та точністю».
Деградація узбережжя привернула увагу урядів та вчених усього світу, оскільки кількість стихійних лих зростає, і кожне лихо завдає дедалі більшої шкоди населенню та географічному середовищу.
«У цій статті ми використовуємо термін «деградація обривів» у широкому сенсі. Ми визначаємо його як загальний кінцевий вплив змін в ерозійних прибережних скелях, спричинених різноманітними факторами та процесами, включаючи складні літологічні та гідрогеологічні середовища, активність штормових хвиль, опади, вітер та діяльність людини, що призводять до розвитку великомасштабних рухів та їх наслідків, таких як зсуви, розломи, тріщини та уламки», – сказав Павел. «Виходячи з цього, ключовою передумовою цього дослідження є те, що спектр відбиття електромагнітних хвиль змінюється в районах, що постраждали від деградації. У випадку прибережних обривів зміни в агрегації матеріалів, рослинності та інших факторах можуть призвести до значних відмінностей».
Сьогодні дистанційне зондування є стандартним методом моніторингу прибережного середовища. Використовуючи різні типи зображень та даних, зібраних із супутників, повітряних платформ та наземних датчиків, дослідники можуть отримувати детальну та актуальну просторову інформацію про прибережні райони. Зображення з чітким кадруванням дозволяють спостерігати зміни в прибережній морфології з часом та допомагають визначити райони, які найбільше постраждали від стихійних лих. У цьому випадку автори використовували аерофотозйомку, яка забезпечує зображення високої роздільної здатності, корисні для детального порівняння "до" та "після". Однак існує проблема різного часу освітлення на зображеннях, що призводить до обробки різних об'єктів. З точки зору фотограмметрії, польоти необхідно проводити за подібних умов, але в цьому відношенні все ще існують деякі проблеми із сезонними коливаннями.
«Ми вирішили використовувати LiDAR як альтернативу для роботи зі зміною умов освітлення», — каже Павел. «Дані LiDAR є важливими для вимірювання змін прибережної топографії з високою точністю, допомагаючи фільтрувати дані з рослинності або ізольованих точок. Найважливішим продуктом LiDAR є цифрова модель рельєфу (DEM), яка використовується для створення 3D-зображення прибережного ландшафту. Ці моделі допомагають зрозуміти просторовий розподіл ерозії шляхом розрахунку моделей з плином часу».
Проблема виникла через те, що компонент деградації узбережжя, що відбувається під водою, відіграє значну роль у виникненні цього явища, звідси й рішення використовувати LiDAR як батиметричний інструмент.
Павел сказав: «Результати дослідження дають нам уявлення про те, як прибережні скелі реагують на поточні та майбутні зміни клімату, зокрема на підвищення рівня моря та посилення штормової активності». «Вдосконалення традиційних геотехнічних досліджень шляхом використання запропонованих передових технологій дистанційного зондування, таких як використання дронів та аерофотозйомки, забезпечує модель для інших регіонів, що стикаються з подібними проблемами. Висновки, отримані в результаті цього дослідження, можуть бути основою для політики управління прибережними зонами не лише в Польщі, але й в інших регіонах з подібними геологічними та екологічними умовами. Ефективні плани управління, засновані на таких дослідженнях, можуть допомогти зменшити ризики для людського життя та інфраструктури, що виникають внаслідок ерозії та нестабільності прибережних скель».
Поєднуючи аеродинамічний та морський збір інформації з автономних транспортних засобів, ця група вчених змогла покращити якість даних, точність висновків та адекватність дій, вжитих для зменшення шкоди, завданої географії та мешканцям постраждалих районів.
Час публікації: 12 лютого 2025 р.