Populariteten og overkommeligheten av ubemannede luftfartøyer (UAV-er) har vært til fordel for mange bransjer ved å redusere kostnader og øke personellsikkerheten. Men hva med det vitenskapelige miljøet? Hundrevis, om ikke tusenvis, av uavhengige forskere og universiteter over hele verden bruker disse dronene til å utføre komplekse vitenskapelige eksperimenter på nye måter.
Vi har en tendens til å fokusere på industrielle og kommersielle anvendelser av droner, men ren vitenskap drar også nytte av luftfartens overkommelige priser og tilgjengelighet når budsjettene er stramme og tid til å fullføre eksperimenter er avgjørende.
For eksempel samarbeidet flere polske forskere om en omfattende studie av kysterosjon, ved hjelp av flere nye teknologier som luftbåren LiDAR og batymetri.
Pawel Tysiac og Rafal Ossowski ved Fakultet for bygg- og miljøteknikk ved Gdansk teknologiske universitet, i samarbeid med Lukasz Janowski ved Det maritime akademiet ved Det maritime universitetet i Gdynia og Damian Moskalewicz ved Institutt for geomorfologi og kvartærgeologi ved Det oseanografiske og geografiske fakultet ved Universitetet i Gdansk, har kulminert i en omfattende studie av erosjonen av en del av den polske kysten (nærmere bestemt en 1,6 kilometer lang strekning av den sørlige Østersjøen).
Artikkelen har tittelen «Vurdering av degradering av kystklipper ved bruk av drone- og ortofotodata og batymetrisk LiDAR i Google Earth Engine». Den ble publisert i Scientific Reports i januar 2025 og er et godt eksempel på bruken av ny teknologi for å samle inn data som er avgjørende for å forstå hvordan naturen endrer geografi.
Vi fikk muligheten til å snakke med Pawel Tysiac, en av forfatterne av studien, for å bedre forstå hvilken innvirkning droner og LiDAR har på prosjektet deres.
«Tradisjonelle metoder for å overvåke klippeerosjon krever vanligvis arbeidsintensivt feltarbeid og komplekse beregninger av romlige punktfordelinger ved hjelp av tradisjonelle landmålingsteknikker», sa Pawel. «I motsetning til dette tilbyr nyere fremskritt innen fjernmåling og maskinlæring nye metoder for å vurdere klippeforringelse med større effektivitet og nøyaktighet.»
Kystforringelse har tiltrukket seg oppmerksomhet fra myndigheter og forskere over hele verden ettersom antallet naturkatastrofer øker, og hver katastrofe forårsaker mer og mer skade på befolkninger og geografiske miljøer.
«I denne artikkelen bruker vi begrepet «klippeforringelse» i vid forstand. Vi definerer det som den overordnede, endelige effekten av endringer i erosive kystklipper forårsaket av en rekke faktorer og prosesser, inkludert komplekse litologiske og hydrogeologiske miljøer, stormflobølgeaktivitet, nedbør, vind og menneskelig aktivitet som fører til utviklingen av storskala bevegelser og deres virkninger, som jordskred, forkastninger, sprekker og rusk,» sa Pawel. «Basert på dette er en sentral premiss for denne studien at det elektromagnetiske bølgereflektansspekteret varierer i områder som er berørt av forringelse. Når det gjelder kystklipper, kan endringer i materialaggregering, vegetasjon og andre faktorer føre til betydelige forskjeller.»
I dag er fjernmåling standardmetoden for overvåking av kystmiljøer. Ved å bruke ulike typer bilder og data samlet inn fra satellitter, luftbårne plattformer og bakkebaserte sensorer, kan forskere få detaljert og oppdatert romlig informasjon om kystområder. Rammebilder med rettidig oppløsning tillater observasjon av endringer i kystmorfologien over tid og bidrar til å identifisere områder som er mest rammet av naturkatastrofer. I dette tilfellet brukte forfatterne flyfotografering, som gir bilder med høy oppløsning som er nyttige for detaljerte før-og-etter-sammenligninger. Det er imidlertid problemet med forskjellige belysningstidspunkter på bildene, noe som fører til at forskjellige objekter må behandles. Når det gjelder fotogrammetri, må flyginger utføres under lignende forhold, men det er fortsatt noen problemer med sesongvariasjoner i denne forbindelse.
«Vi bestemte oss for å bruke LiDAR som et alternativ for å håndtere skiftende lysforhold», sier Pawel. «LiDAR-data er viktige for å måle kysttopografiske endringer med høy nøyaktighet, og bidrar til å filtrere data fra vegetasjon eller isolerte punkter. Det viktigste produktet fra LiDAR er den digitale høydemodellen (DEM), som brukes til å lage en 3D-representasjon av kystlandskapet. Disse modellene bidrar til å forstå den romlige fordelingen av erosjon ved å beregne modeller over tid.»
Problemet oppsto fordi komponenten av kystdegradering som skjer under vann spiller en betydelig rolle i å forårsake dette fenomenet, derav beslutningen om å bruke LiDAR som et batymetrisk verktøy.
Pawel sa: «Resultatene fra studien gir oss innsikt i hvordan kystklipper reagerer på nåværende og fremtidige klimaendringer, spesielt havnivåstigning og økt stormaktivitet.» «Å forbedre tradisjonelle geotekniske undersøkelser ved å bruke foreslåtte avanserte fjernmålingsteknologier, som bruk av droner og flybårne undersøkelser, gir en modell for andre områder som står overfor lignende utfordringer. Innsikten fra denne studien kan informere kystforvaltningspolitikken ikke bare i Polen, men også i andre regioner med lignende geologiske og miljømessige forhold. Effektive forvaltningsplaner basert på slik forskning kan bidra til å redusere risikoen for menneskeliv og infrastruktur som erosjon og ustabilitet av kystklipper utgjør.»
Ved å kombinere luft- og maritim informasjonsinnsamling fra autonome kjøretøy, klarte denne gruppen forskere å forbedre datakvaliteten, presisjonen i konklusjonene og tilstrekkeligheten av tiltakene som ble iverksatt for å redusere skadene på geografien og innbyggerne i de berørte områdene.
Publisert: 12. februar 2025