Η δημοτικότητα και η προσιτή τιμή των μη επανδρωμένων αεροσκαφών (UAV) έχουν ωφελήσει πολλές βιομηχανίες μειώνοντας το κόστος και αυξάνοντας την ασφάλεια του προσωπικού. Τι γίνεται όμως με την επιστημονική κοινότητα; Εκατοντάδες, αν όχι χιλιάδες, ανεξάρτητοι επιστήμονες και πανεπιστήμια σε όλο τον κόσμο χρησιμοποιούν αυτά τα UAV για να διεξάγουν πολύπλοκα επιστημονικά πειράματα με νέους τρόπους.
Έχουμε την τάση να επικεντρωνόμαστε στις βιομηχανικές και εμπορικές εφαρμογές των UAV, αλλά η καθαρή επιστήμη επωφελείται επίσης από την προσιτή τιμή και τη διαθεσιμότητα της αεροπορίας όταν οι προϋπολογισμοί είναι περιορισμένοι και ο χρόνος για την ολοκλήρωση των πειραμάτων είναι κρίσιμος.
Για παράδειγμα, αρκετοί Πολωνοί επιστήμονες συνεργάστηκαν σε μια ολοκληρωμένη μελέτη της παράκτιας διάβρωσης, χρησιμοποιώντας αρκετές νέες τεχνολογίες όπως το αερομεταφερόμενο LiDAR και τη βαθυμετρία.
Οι Pawel Tysiac και Rafal Ossowski της Σχολής Πολιτικών και Περιβαλλοντικών Μηχανικών του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου του Γκντανσκ, σε συνεργασία με τον Lukasz Janowski της Ναυτικής Ακαδημίας του Ναυτικού Πανεπιστημίου της Γκντύνια και τον Damian Moskalewicz του Τμήματος Γεωμορφολογίας και Τεταρτογενούς Γεωλογίας της Σχολής Ωκεανογραφίας και Γεωγραφίας του Πανεπιστημίου του Γκντανσκ, κατέληξαν σε μια ολοκληρωμένη μελέτη της διάβρωσης ενός τμήματος των πολωνικών ακτών (πιο συγκεκριμένα, ενός τμήματος 1 μιλίου της νότιας Βαλτικής Θάλασσας).
Η εργασία έχει τίτλο «Αξιολόγηση της υποβάθμισης των παράκτιων βράχων χρησιμοποιώντας δεδομένα από drone και ορθοφωτογραφικά δεδομένα και βαθυμετρικό LiDAR στο Google Earth Engine». Δημοσιεύτηκε στο Scientific Reports, τον Ιανουάριο του 2025 και αποτελεί ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα της χρήσης νέων τεχνολογιών για τη συλλογή δεδομένων που είναι κρίσιμα για την κατανόηση των τρόπων με τους οποίους η φύση αλλάζει τη γεωγραφία.
Είχαμε την ευκαιρία να μιλήσουμε με τον Pawel Tysiac, έναν από τους συγγραφείς της μελέτης, για να κατανοήσουμε καλύτερα τον αντίκτυπο των drones και του LiDAR στο έργο τους.
«Οι παραδοσιακές μέθοδοι παρακολούθησης της διάβρωσης των βράχων συνήθως απαιτούν εργασία πεδίου εντατικής εργασίας και πολύπλοκους υπολογισμούς των χωρικών κατανομών σημείων χρησιμοποιώντας παραδοσιακές τεχνικές τοπογραφίας», δήλωσε ο Pawel. «Αντίθετα, οι πρόσφατες εξελίξεις στην τηλεπισκόπηση και τη μηχανική μάθηση προσφέρουν νέες μεθόδους για την αξιολόγηση της υποβάθμισης των βράχων με μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα και ακρίβεια».
Η υποβάθμιση των ακτών έχει προσελκύσει την προσοχή κυβερνήσεων και επιστημόνων σε όλο τον κόσμο, καθώς ο αριθμός των φυσικών καταστροφών αυξάνεται και κάθε καταστροφή προκαλεί όλο και περισσότερες ζημιές σε πληθυσμούς και γεωγραφικά περιβάλλοντα.
«Σε αυτή την εργασία, χρησιμοποιούμε τον όρο «υποβάθμιση των γκρεμών» με ευρεία έννοια. Τον ορίζουμε ως τη συνολική τελική επίδραση των αλλαγών στους διαβρωτικούς παράκτιους βράχους που προκαλούνται από μια ποικιλία παραγόντων και διεργασιών, συμπεριλαμβανομένων σύνθετων λιθολογικών και υδρογεωλογικών περιβαλλόντων, της δραστηριότητας των κυμάτων καταιγίδας, των βροχοπτώσεων, του ανέμου και των ανθρώπινων δραστηριοτήτων που οδηγούν στην ανάπτυξη κινήσεων μεγάλης κλίμακας και των επιπτώσεών τους, όπως κατολισθήσεις, ρήγματα, ρωγμές και συντρίμμια», δήλωσε ο Pawel. «Με βάση αυτό, μια βασική προϋπόθεση αυτής της μελέτης είναι ότι το φάσμα ανάκλασης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων ποικίλλει στις περιοχές που επηρεάζονται από την υποβάθμιση. Στην περίπτωση των παράκτιων γκρεμών, οι αλλαγές στη συσσωμάτωση υλικών, τη βλάστηση και άλλους παράγοντες μπορούν να οδηγήσουν σε σημαντικές διαφορές».
Σήμερα, η τηλεπισκόπηση αποτελεί την τυπική μέθοδο για την παρακολούθηση των παράκτιων περιβαλλόντων. Χρησιμοποιώντας διάφορους τύπους εικόνων και δεδομένων που συλλέγονται από δορυφόρους, αερομεταφερόμενες πλατφόρμες και επίγειους αισθητήρες, οι ερευνητές μπορούν να λάβουν λεπτομερείς και ενημερωμένες χωρικές πληροφορίες σχετικά με τις παράκτιες περιοχές. Οι εικόνες πλαισίου έγκαιρης ανάλυσης επιτρέπουν την παρατήρηση των αλλαγών στη μορφολογία των παράκτιων περιοχών με την πάροδο του χρόνου και βοηθούν στον εντοπισμό των περιοχών που πλήττονται περισσότερο από φυσικές καταστροφές. Σε αυτήν την περίπτωση, οι συγγραφείς χρησιμοποίησαν αεροφωτογραφία, η οποία παρέχει εικόνες υψηλής ανάλυσης χρήσιμες για λεπτομερείς συγκρίσεις πριν και μετά. Ωστόσο, υπάρχει το πρόβλημα των διαφορετικών χρόνων φωτισμού στις εικόνες, με αποτέλεσμα την επεξεργασία διαφορετικών αντικειμένων. Όσον αφορά τη φωτογραμμετρία, οι πτήσεις πρέπει να διεξάγονται υπό παρόμοιες συνθήκες, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένα προβλήματα με τις εποχιακές διακυμάνσεις από αυτή την άποψη.
«Αποφασίσαμε να χρησιμοποιήσουμε το LiDAR ως εναλλακτική λύση για την αντιμετώπιση των μεταβαλλόμενων συνθηκών φωτισμού», λέει ο Pawel. «Τα δεδομένα LiDAR είναι απαραίτητα για τη μέτρηση των παράκτιων τοπογραφικών αλλαγών με υψηλή ακρίβεια, βοηθώντας στο φιλτράρισμα δεδομένων από βλάστηση ή μεμονωμένα σημεία. Το πιο σημαντικό προϊόν του LiDAR είναι το Ψηφιακό Μοντέλο Υψομέτρου (DEM), το οποίο χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μιας τρισδιάστατης αναπαράστασης του παράκτιου τοπίου. Αυτά τα μοντέλα βοηθούν στην κατανόηση της χωρικής κατανομής της διάβρωσης υπολογίζοντας μοντέλα σε βάθος χρόνου».
Το πρόβλημα προέκυψε επειδή το στοιχείο της υποβάθμισης των ακτών που συμβαίνει υποβρυχίως παίζει σημαντικό ρόλο στην πρόκληση αυτού του φαινομένου, εξ ου και η απόφαση να χρησιμοποιηθεί το LiDAR ως βαθυμετρικό εργαλείο.
Ο Pawel δήλωσε: «Τα αποτελέσματα της μελέτης μας δίνουν μια εικόνα για το πώς οι παράκτιοι βράχοι ανταποκρίνονται στην τρέχουσα και μελλοντική κλιματική αλλαγή, ιδιαίτερα στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας και στην αυξημένη δραστηριότητα των καταιγίδων». «Η ενίσχυση των παραδοσιακών γεωτεχνικών ερευνών με την αξιοποίηση προτεινόμενων προηγμένων τεχνολογιών τηλεπισκόπησης, όπως η χρήση drones και οι αερομεταφερόμενες έρευνες, παρέχει ένα μοντέλο για άλλες περιοχές που αντιμετωπίζουν παρόμοιες προκλήσεις. Οι γνώσεις που αποκτήθηκαν από αυτή τη μελέτη μπορούν να διαμορφώσουν τις πολιτικές διαχείρισης των παράκτιων περιοχών όχι μόνο στην Πολωνία, αλλά και σε άλλες περιοχές με παρόμοιες γεωλογικές και περιβαλλοντικές συνθήκες. Αποτελεσματικά σχέδια διαχείρισης που βασίζονται σε τέτοια έρευνα μπορούν να βοηθήσουν στον μετριασμό των κινδύνων για την ανθρώπινη ζωή και τις υποδομές που θέτει η διάβρωση και η αστάθεια των παράκτιων βράχων».
Συνδυάζοντας τη συλλογή εναέριων και θαλάσσιων πληροφοριών από αυτόνομα οχήματα, αυτή η ομάδα επιστημόνων κατάφερε να βελτιώσει την ποιότητα των δεδομένων, την ακρίβεια των συμπερασμάτων και την επάρκεια των ενεργειών που ελήφθησαν για τον μετριασμό των ζημιών στη γεωγραφία και τους κατοίκους των πληγεισών περιοχών.
Ώρα δημοσίευσης: 12 Φεβρουαρίου 2025