Папулярнасць і даступнасць беспілотных лятальных апаратаў (БПЛА) прынеслі карысць многім галінам прамысловасці, знізіўшы выдаткі і павысіўшы бяспеку персаналу. Але як наконт навуковай супольнасці? Сотні, калі не тысячы, незалежных навукоўцаў і універсітэтаў па ўсім свеце выкарыстоўваюць гэтыя БПЛА для правядзення складаных навуковых эксперыментаў новымі спосабамі.
Мы схільныя засяроджвацца на прамысловым і камерцыйным прымяненні беспілотных лятальных апаратаў, але чыстая навука таксама выйграе ад даступнасці авіяцыі, калі бюджэты абмежаваныя, а час на завяршэнне эксперыментаў мае вырашальнае значэнне.
Напрыклад, некалькі польскіх навукоўцаў сумесна працавалі над комплексным даследаваннем эрозіі ўзбярэжжа, выкарыстоўваючы некалькі новых тэхналогій, такіх як паветраны лідар і батыметрыя.
Павел Тысяк і Рафал Осоўскі з факультэта грамадзянскага і экалагічнага будаўніцтва Гданьскага тэхнічнага ўніверсітэта сумесна з Лукашам Яноўскім з Марской акадэміі Гдыньскага марскога ўніверсітэта і Дам'янам Маскалевічам з кафедры геамарфалогіі і чацвярцічнай геалогіі факультэта акіянаграфіі і геаграфіі Гданьскага ўніверсітэта завяршылі ўсебаковае даследаванне эрозіі часткі польскага ўзбярэжжа (дакладней, 1-мільнага ўчастка паўднёвай часткі Балтыйскага мора).
Артыкул пад назвай «Ацэнка дэградацыі прыбярэжных скал з выкарыстаннем дадзеных беспілотнікаў і артафатаздымкаў, а таксама батыметрычнага лідарнага сканавання ў Google Earth Engine». Ён быў апублікаваны ў часопісе Scientific Reports у студзені 2025 года і з'яўляецца выдатным прыкладам выкарыстання новых тэхналогій для збору дадзеных, якія маюць вырашальнае значэнне для разумення таго, як прырода змяняе геаграфію.
Нам пашчасціла пагутарыць з Паўлам Тысякам, адным з аўтараў даследавання, каб лепш зразумець уплыў беспілотнікаў і LiDAR на іх праект.
«Традыцыйныя метады маніторынгу эрозіі скал звычайна патрабуюць працаёмкіх палявых работ і складаных разлікаў прасторавага размеркавання кропак з выкарыстаннем традыцыйных метадаў землеўпарадкавання», — сказаў Павел. «Наадварот, нядаўнія дасягненні ў дыстанцыйным зандзіраванні і машынным навучанні прапануюць новыя метады ацэнкі дэградацыі скал з большай эфектыўнасцю і дакладнасцю».
Дэградацыя ўзбярэжжаў прыцягнула ўвагу ўрадаў і навукоўцаў па ўсім свеце, паколькі колькасць стыхійных бедстваў расце, і кожнае бедства наносіць усё большую шкоду насельніцтву і геаграфічнаму асяроддзю.
«У гэтай працы мы выкарыстоўваем тэрмін «дэградацыя абрываў» у шырокім сэнсе. Мы вызначаем яго як агульны канчатковы ўплыў змяненняў эразійных прыбярэжных скал, выкліканых рознымі фактарамі і працэсамі, у тым ліку складанымі літалагічнымі і гідрагеалагічнымі асяроддзямі, актыўнасцю штормавых хваль, ападкамі, ветрам і дзейнасцю чалавека, якія прыводзяць да развіцця буйнамаштабных рухаў і іх наступстваў, такіх як апоўзні, разломы, расколіны і абломкі», — сказаў Павел. «Зыходзячы з гэтага, ключавой перадумовай гэтага даследавання з'яўляецца тое, што спектр адлюстравання электрамагнітных хваль змяняецца ў раёнах, пацярпелых ад дэградацыі. У выпадку прыбярэжных абрываў змены ў агрэгацыі матэрыялу, расліннасці і іншых фактарах могуць прывесці да значных адрозненняў».
Сёння дыстанцыйнае зандзіраванне з'яўляецца стандартным метадам маніторынгу прыбярэжнага асяроддзя. Выкарыстоўваючы розныя тыпы малюнкаў і дадзеных, сабраных са спадарожнікаў, паветраных платформаў і наземных датчыкаў, даследчыкі могуць атрымліваць падрабязную і актуальную прасторавую інфармацыю аб прыбярэжных раёнах. Выявы з своечасовым разрозненнем дазваляюць назіраць за зменамі ў марфалогіі ўзбярэжжа з цягам часу і дапамагаюць вызначыць раёны, якія найбольш пацярпелі ад стыхійных бедстваў. У гэтым выпадку аўтары выкарыстоўвалі аэрафотаздымку, якая забяспечвае выявы з высокім разрозненнем, карысныя для дэталёвага параўнання "да" і "пасля". Аднак існуе праблема рознага часу асвятлення на выявах, што прыводзіць да апрацоўкі розных аб'ектаў. З пункту гледжання фотаграметрыі, палёты павінны праводзіцца ў падобных умовах, але ў гэтым плане ўсё яшчэ існуюць некаторыя праблемы з сезоннымі ваганнямі.
«Мы вырашылі выкарыстоўваць LiDAR у якасці альтэрнатывы для працы са зменлівымі ўмовамі асвятлення», — кажа Павел. «Дадзеныя LiDAR неабходныя для вымярэння змяненняў прыбярэжнай тапаграфіі з высокай дакладнасцю, дапамагаючы фільтраваць даныя з расліннасці або асобных кропак. Найважнейшым прадуктам LiDAR з'яўляецца лічбавая мадэль рэльефу (DEM), якая выкарыстоўваецца для стварэння трохмернага прадстаўлення прыбярэжнага ландшафту. Гэтыя мадэлі дапамагаюць зразумець прасторавае размеркаванне эрозіі шляхам разліку мадэляў з цягам часу».
Праблема ўзнікла з-за таго, што кампанент дэградацыі ўзбярэжжа, які адбываецца пад вадой, адыгрывае значную ролю ў ўзнікненні гэтай з'явы, таму было прынята рашэнне выкарыстоўваць LiDAR у якасці батыметрычнага інструмента.
Павел сказаў: «Вынікі даследавання даюць нам уяўленне аб тым, як прыбярэжныя скалы рэагуюць на цяперашнія і будучыя змены клімату, асабліва на павышэнне ўзроўню мора і павелічэнне штормавай актыўнасці». «Паляпшэнне традыцыйных геатэхнічных даследаванняў з выкарыстаннем прапанаваных перадавых тэхналогій дыстанцыйнага зандзіравання, такіх як выкарыстанне беспілотнікаў і паветраных даследаванняў, забяспечвае мадэль для іншых раёнаў, якія сутыкаюцца з падобнымі праблемамі. Вынікі, атрыманыя ў выніку гэтага даследавання, могуць паслужыць асновай для палітыкі кіравання прыбярэжнымі зонамі не толькі ў Польшчы, але і ў іншых рэгіёнах з падобнымі геалагічнымі і экалагічнымі ўмовамі. Эфектыўныя планы кіравання, заснаваныя на такіх даследаваннях, могуць дапамагчы змякчыць рызыкі для жыцця людзей і інфраструктуры, якія ўзнікаюць з-за эрозіі і нестабільнасці прыбярэжных скал».
Спалучаючы аэрадынаміку і марскую інфармацыю, атрыманую з дапамогай беспілотных транспартных сродкаў, гэтая група навукоўцаў змагла палепшыць якасць дадзеных, дакладнасць высноў і адэкватнасць прынятых мер для змяншэння шкоды, нанесенай геаграфіі і жыхарам пацярпелых раёнаў.
Час публікацыі: 12 лютага 2025 г.