La popularitat i l'assequibilitat dels vehicles aeris no tripulats (UAV) han beneficiat moltes indústries reduint costos i augmentant la seguretat del personal. Però, què passa amb la comunitat científica? Centenars, si no milers, de científics i universitats independents d'arreu del món utilitzen aquests UAV per dur a terme experiments científics complexos de maneres noves.
Tendim a centrar-nos en les aplicacions industrials i comercials dels UAV, però la ciència pura també es beneficia de l'assequibilitat i la disponibilitat de l'aviació quan els pressupostos són ajustats i el temps per completar els experiments és crític.
Per exemple, diversos científics polonesos van col·laborar en un estudi exhaustiu de l'erosió costanera, utilitzant diverses tecnologies noves com el LiDAR aerotransportat i la batimetria.
Pawel Tysiac i Rafal Ossowski, de la Facultat d'Enginyeria Civil i Ambiental de la Universitat Tecnològica de Gdańsk, en col·laboració amb Lukasz Janowski, de l'Acadèmia Marítima de la Universitat Marítima de Gdynia, i Damian Moskalewicz, del Departament de Geomorfologia i Geologia Quaternària de la Facultat d'Oceanografia i Geografia de la Universitat de Gdańsk, han culminat en un estudi exhaustiu de l'erosió d'una part de la costa polonesa (més concretament, un tram d'1 milla del sud del mar Bàltic).
L'article es titula "Avaluació de la degradació dels penya-segats costaners mitjançant dades de drons i ortofotos i LiDAR batimètric a Google Earth Engine". Es va publicar a Scientific Reports el gener de 2025 i és un exemple excel·lent de l'ús de noves tecnologies per recopilar dades que són crítiques per entendre les maneres en què la natura canvia la geografia.
Vam tenir l'oportunitat de parlar amb Pawel Tysiac, un dels autors de l'estudi, per entendre millor l'impacte dels drons i el LiDAR en el seu projecte.
«Els mètodes tradicionals de monitorització de l'erosió dels penya-segats solen requerir treball de camp intensiu i càlculs complexos de distribucions espacials de punts utilitzant tècniques tradicionals de topografia», va dir Pawel. «En canvi, els avenços recents en teledetecció i aprenentatge automàtic ofereixen nous mètodes per avaluar la degradació dels penya-segats amb més eficiència i precisió».
La degradació costanera ha atret l'atenció de governs i científics d'arreu del món a mesura que augmenta el nombre de desastres naturals i cada desastre causa més i més danys a les poblacions i als entorns geogràfics.
"En aquest article, utilitzem el terme 'degradació dels penya-segats' en sentit ampli. El definim com l'impacte final global dels canvis en els penya-segats costaners erosius causats per una varietat de factors i processos, incloent-hi entorns litològics i hidrogeològics complexos, l'activitat de les onades de tempesta, les pluges, el vent i les activitats humanes que condueixen al desenvolupament de moviments a gran escala i els seus impactes, com ara esllavissades, falles, fissures i deixalles", va dir Pawel. "A partir d'això, una premissa clau d'aquest estudi és que l'espectre de reflectància de les ones electromagnètiques varia a les zones afectades per la degradació. En el cas dels penya-segats costaners, els canvis en l'agregació de materials, la vegetació i altres factors poden conduir a diferències significatives."
Avui dia, la teledetecció és el mètode estàndard per monitoritzar els entorns costaners. Mitjançant diversos tipus d'imatges i dades recollides de satèl·lits, plataformes aèries i sensors terrestres, els investigadors poden obtenir informació espacial detallada i actualitzada sobre les zones costaneres. Les imatges de fotograma de resolució oportuna permeten observar els canvis en la morfologia costanera al llarg del temps i ajuden a identificar les zones més afectades pels desastres naturals. En aquest cas, els autors van utilitzar la fotografia aèria, que proporciona imatges d'alta resolució útils per a comparacions detallades del "abans i després". Tanmateix, hi ha el problema dels diferents moments d'il·luminació de les imatges, cosa que fa que s'hagin de processar objectes diferents. Pel que fa a la fotogrametria, els vols s'han de dur a terme en condicions similars, però encara hi ha alguns problemes amb les variacions estacionals en aquest sentit.
"Vam decidir utilitzar LiDAR com a alternativa per fer front a les condicions d'il·luminació canviants", diu Pawel. "Les dades LiDAR són essencials per mesurar els canvis topogràfics costaners amb alta precisió, ajudant a filtrar dades de vegetació o punts aïllats. El producte més important del LiDAR és el Model Digital d'Elevació (DEM), que s'utilitza per crear una representació 3D del paisatge costaner. Aquests models ajuden a comprendre la distribució espacial de l'erosió mitjançant el càlcul de models al llarg del temps".
El problema va sorgir perquè el component de degradació costanera que es produeix sota l'aigua juga un paper significatiu en la causa d'aquest fenomen, d'aquí la decisió d'utilitzar LiDAR com a eina batimètrica.
Pawel va dir: "Els resultats de l'estudi ens donen una idea de com els penya-segats costaners responen al canvi climàtic actual i futur, en particular a l'augment del nivell del mar i a l'augment de l'activitat de les tempestes". "La millora dels estudis geotècnics tradicionals mitjançant la utilització de tecnologies avançades de teledetecció proposades, com ara l'ús de drons i estudis aeris, proporciona un model per a altres zones que s'enfronten a reptes similars. Els coneixements obtinguts d'aquest estudi poden informar les polítiques de gestió costanera no només a Polònia, sinó també en altres regions amb condicions geològiques i ambientals similars. Plans de gestió eficaços basats en aquesta investigació poden ajudar a mitigar els riscos per a la vida humana i les infraestructures que representen l'erosió i la inestabilitat dels penya-segats costaners".
Combinant la recollida d'informació aèria i marítima de vehicles autònoms, aquest grup de científics va poder millorar la qualitat de les dades, la precisió de les conclusions i l'adequació de les accions realitzades per mitigar els danys a la geografia i els habitants de les zones afectades.
Data de publicació: 12 de febrer de 2025