Bezpilota lidaparātu (UAV) popularitāte un pieejamība ir devusi labumu daudzām nozarēm, samazinot izmaksas un palielinot personāla drošību. Bet kā ir ar zinātnieku aprindām? Simtiem, ja ne tūkstošiem, neatkarīgu zinātnieku un universitāšu visā pasaulē izmanto šos UAV, lai veiktu sarežģītus zinātniskus eksperimentus jaunos veidos.
Mēs parasti koncentrējamies uz bezpilota lidaparātu (UAV) rūpniecisko un komerciālo pielietojumu, taču arī tīrā zinātne gūst labumu no aviācijas pieejamības un pieejamības, kad budžets ir ierobežots un laiks eksperimentu pabeigšanai ir kritiski svarīgs.
Piemēram, vairāki Polijas zinātnieki sadarbojās visaptverošā piekrastes erozijas pētījumā, izmantojot vairākas jaunas tehnoloģijas, piemēram, gaisā esošu LiDAR un batimetriju.
Pavels Tisiacs un Rafals Osovskis no Gdaņskas Tehnoloģiju universitātes Civilās un vides inženierzinātņu fakultātes sadarbībā ar Lukašu Janovski no Gdiņas Jūrniecības universitātes Jūrniecības akadēmijas un Damianu Moskaleviču no Gdaņskas Universitātes Okeanogrāfijas un ģeogrāfijas fakultātes Ģeomorfoloģijas un kvartāra ģeoloģijas katedras ir noslēguši visaptverošu pētījumu par daļas Polijas piekrastes (precīzāk, 1 jūdzes gara Baltijas jūras dienvidu posma) eroziju.
Raksta nosaukums ir "Piekrastes klinšu degradācijas novērtējums, izmantojot dronu un ortofoto datus un batimetrisko LiDAR pakalpojumā Google Earth Engine". Tas tika publicēts žurnālā Scientific Reports, 2025. gada janvārī, un tas ir lielisks piemērs jaunu tehnoloģiju izmantošanai datu vākšanā, kas ir kritiski svarīgi, lai izprastu, kā daba maina ģeogrāfiju.
Mums bija iespēja aprunāties ar vienu no pētījuma autoriem Pavelu Tisiaku, lai labāk izprastu dronu un LiDAR ietekmi uz viņu projektu.
"Tradicionālās klinšu erozijas uzraudzības metodes parasti prasa darbietilpīgus lauka darbus un sarežģītus telpisko punktu sadalījumu aprēķinus, izmantojot tradicionālās zemes mērīšanas metodes," sacīja Pavels. "Turpretī jaunākie sasniegumi tālizpētē un mašīnmācībā piedāvā jaunas metodes klinšu degradācijas novērtēšanai ar lielāku efektivitāti un precizitāti."
Piekrastes degradācija ir piesaistījusi valdību un zinātnieku uzmanību visā pasaulē, jo dabas katastrofu skaits pieaug un katra katastrofa nodara arvien lielāku kaitējumu iedzīvotājiem un ģeogrāfiskajai videi.
"Šajā rakstā mēs terminu "stāvkrasta degradācija" lietojam plaši. Mēs to definējam kā erozīvo piekrastes klinšu izmaiņu kopējo galīgo ietekmi, ko izraisa dažādi faktori un procesi, tostarp sarežģīta litoloģiskā un hidroģeoloģiskā vide, vētras uzplūdu viļņu aktivitāte, nokrišņi, vēja pūšana un cilvēku darbības, kas noved pie liela mēroga kustību attīstības un to ietekmes, piemēram, zemes nogruvumiem, lūzumiem, plaisām un atlūzām," sacīja Pavels. "Pamatojoties uz to, šī pētījuma galvenā premisa ir tāda, ka elektromagnētisko viļņu atstarošanas spektrs degradācijas skartajās teritorijās mainās. Piekrastes stāvkrastu gadījumā materiālu agregācijas, veģetācijas un citu faktoru izmaiņas var izraisīt būtiskas atšķirības."
Mūsdienās tālizpēte ir standarta metode piekrastes vides uzraudzībai. Izmantojot dažāda veida attēlus un datus, kas savākti no satelītiem, gaisa platformām un uz zemes bāzētiem sensoriem, pētnieki var iegūt detalizētu un aktuālu telpisko informāciju par piekrastes zonām. Savlaicīgas izšķirtspējas kadru attēli ļauj laika gaitā novērot piekrastes morfoloģijas izmaiņas un palīdz noteikt dabas katastrofu visvairāk skartās teritorijas. Šajā gadījumā autori izmantoja aerofotogrāfijas, kas nodrošina augstas izšķirtspējas attēlus, kas ir noderīgi detalizētai salīdzināšanai pirms un pēc. Tomēr pastāv problēma ar dažādu apgaismojuma laiku attēlos, kā rezultātā tiek apstrādāti dažādi objekti. Runājot par fotogrammetriju, lidojumi jāveic līdzīgos apstākļos, taču šajā ziņā joprojām pastāv dažas problēmas ar sezonālām svārstībām.
"Mēs nolēmām izmantot LiDAR kā alternatīvu, lai tiktu galā ar mainīgiem apgaismojuma apstākļiem," saka Pāvels. "LiDAR dati ir būtiski piekrastes topogrāfisko izmaiņu mērīšanai ar augstu precizitāti, palīdzot filtrēt datus no veģetācijas vai atsevišķiem punktiem. Vissvarīgākais LiDAR produkts ir digitālais augstuma modelis (DEM), ko izmanto, lai izveidotu piekrastes ainavas 3D attēlojumu. Šie modeļi palīdz izprast erozijas telpisko sadalījumu, aprēķinot modeļus laika gaitā."
Problēma radās tāpēc, ka piekrastes degradācijas komponents, kas notiek zem ūdens, būtiski ietekmē šīs parādības rašanos, tāpēc tika nolemts izmantot LiDAR kā batimetrisku rīku.
Pavels teica: "Pētījuma rezultāti sniedz mums ieskatu par to, kā piekrastes klintis reaģē uz pašreizējām un turpmākajām klimata pārmaiņām, jo īpaši jūras līmeņa celšanos un pastiprinātu vētru aktivitāti." "Tradicionālo ģeotehnisko pētījumu uzlabošana, izmantojot ierosinātās progresīvās tālizpētes tehnoloģijas, piemēram, dronu un gaisa pētījumu izmantošanu, sniedz modeli citām teritorijām, kas saskaras ar līdzīgām problēmām. Šajā pētījumā gūtās atziņas var sniegt informāciju piekrastes pārvaldības politikai ne tikai Polijā, bet arī citos reģionos ar līdzīgiem ģeoloģiskiem un vides apstākļiem. Efektīvi pārvaldības plāni, kas balstīti uz šādiem pētījumiem, var palīdzēt mazināt piekrastes klinšu erozijas un nestabilitātes radītos riskus cilvēku dzīvībai un infrastruktūrai."
Apvienojot autonomo transportlīdzekļu sniegto informāciju no gaisa un jūras, šī zinātnieku grupa spēja uzlabot datu kvalitāti, secinājumu precizitāti un pasākumu atbilstību, kas veikti, lai mazinātu kaitējumu skarto teritoriju ģeogrāfijai un iedzīvotājiem.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 12. februāris