Програма відновлення пляжів у Флориді доводить ефективність батиметрії дроном. 

Берегова ерозія стає дедалі серйознішою проблемою у Сполучених Штатах. За оцінками некомерційної дослідницької групи Climate Central, підвищення рівня моря може знищити нерухомість на суму понад $108 мільярдів до кінця цього століття. Згідно з прогнозом, найбільше постраждають Флорида, Луїзіана і Техас. Отже, потрібно підготуватися, щоб знизити ризики для прибережних громад.

Одним із найефективніших способів вивчення наслідків зміни клімату та моніторингу ерозії пляжів, підвищення рівня моря та опускання землі є використання батиметричних даних.

Що таке батиметрична зйомка?

Батиметрія ― це наука про вимірювання глибин води та картографування землі під водою. Батиметрична зйомка визначає коливання морського дна й допомагає визначити конкретні висоти та форми підводного рельєфу. На додаток до оцінки ризику зміни клімату, ці дослідження мають вирішальне значення для багатьох галузей, як-от судноплавство, морська енергетика та морські будівельні проєкти.

Drone Bathemetry Florida - Results

Традиційно батиметричні дослідження потребують фізичного доступу до водойми. Для вивчення глибинних вод морів і океанів до човнів з екіпажам або без екіпажів прикріплюються багатопроменеві ехолоти. Менші водойми досліджуються за допомогою однопроменевих ехолотів (SBES), а мілководдя вивчається за допомогою вимірювальних стовпів із GPS-приймачами.

Пристрій для дослідження зазвичай подає промінь звуку (або лазерний імпульс, як-от система LiDAR) вниз на морське дно. За часом, за який звук або світло долають воду, відбиваються від морського дна та повертаються до ехолота, визначають відстань до морського дна.

Хоча ці методи дають точні та передбачувані результати, вони не завжди можуть бути застосовані. Бувають випадки, коли фізичний доступ до водойми обмежений або просто неможливий. Наприклад, у зонах для серфінгу не можна використовувати човни з екіпажем або автономні судна. Крім того, обстеження неводних резервуарів, як-от відкриті кислотні басейни або забруднена вода, стає надто небезпечним для стандартних методів.

Батиметрія дроном: швидше, дешевше, безпечніше

Використання дронів для збору батиметричних даних стало привабливою альтернативою для геодезистів. Оскільки безпілотники можна використовувати будь-де (круті узбережжя, мілководдя, небезпечна місцевість), не наражаючи на небезпеку екіпаж та обладнання.

Також було помічено, що, порівнюючи з традиційними методами, дрони роблять батиметричні дослідження в 10 разів швидше і вдвічі економічніше. Батиметрія дронами не залишає вуглецевого сліду та не спричинює будь-якого негативного впливу на місцеву екосистему.

Зокрема, у випадку зйомок узбережжя батиметрія дроном може забезпечити дуже високу точність результатів, оскільки політ можна попередньо запрограмувати. Якщо здійснювати повторювані польоти за одним і тим самим маршрутом, то можна з високою точністю виміряти будь-які зміни в топографії.

Як дрон робить батиметричну зйомку?

SPH Engineering використала інструменти DJI для розроблення батиметричної системи UgCS, яка об’єднує ехолот із всепогодним дроном Matrice 300 (M300) RTK. Ехолот, що здатний вимірювати глибину до 200 метрів, переноситься дроном DJI, який може витримувати турбулентність і швидкість вітру до 15 м/с або 54 км/год.

Drone Bathemetry Florida - M300 RTK 3

Варто зазначити, що дистанційна батиметрія дрона найкраще підходить для тихих вод, оскільки ехолот має бути занурений у воду. А втім, рішення SPH Engineering також дає змогу інтегрувати низькочастотний датчик GPR із безпілотником DJI для батиметрії крижаних вод. До того ж пристрій не контактує з водою.

Повна інтеграція забезпечується додаванням до SkyHub ― системи бортового комп’ютера. SkyHub гарантує, що дані датчиків автоматично реєструються та додаються геотеги з GPS-координатами, визначеними системою автопілота дрона. Водночас точне відстеження рельєфу виконується за допомогою висотоміра та програмного забезпечення для планування польоту й керування безпілотником UgCS.

Ця система успішно використовується в багатьох проєктах по всьому світу, в тому числі для рекультивації пляжу в Дестіні, штат Флорида.

Відновлення берегової лінії у Флориді

Кілька пляжів у Флориді зазнали серйозної ерозії під час сезонів ураганів 2004 та 2005 років. У 2020 році штормовий сплеск від урагану Саллі розмив частини берегової лінії.

Місто Дестін втілює програму відновлення 11,10 км пляжів і дюн відповідно до Закону штату про збереження пляжів і берегів. У 2006-2007 та 2012-2013 роках у Дестіні було реалізовано два великі проєкти з рекультивації пляжів. Остання програма стартувала на початку 22 року з використанням передових і екологічно чистих технологій, доступних на сьогодні.

Drone Bathemetry - Florida Beach

Відновлення узбережжя за допомогою NuShore

NuShore — це запатентована інновація, яка є природною альтернативою традиційному ремонту пляжів. Система використовує силу вітру, хвиль і приливних течій, щоб зменшити наслідки ерозії та відновити суху берегову лінію. Це досягається шляхом тимчасового встановлення серії пористих пазів (що складаються з напівжорсткої стрічки) трохи вище середньої високої ватерлінії в бік моря.

Drone Bathemetry Florida - NuShore

Для визначення глибини залягання води перед монтуванням огорожі NuShore та контролю за відкладенням піску після її встановлення були потрібні батиметричні дослідження. У Дестіні цю роботу довірили компанії з обслуговування дронів Aerospectrum.

Коли спеціалісти Aerospectrum використовували зонд ехологера, інтегрований із високоміцним безпілотником DJI M300 RTK для батиметричного дослідження, вони виявили, що вдалося досягти рівня точності менше 2 см.

Багаторазові дослідження були проведені компанією на двох проєктних майданчиках. Після кожного разу оброблені дані накладалися на карту Google досліджуваної території.

Drone Bathemetry Florida - M300 RTK 2

Обробку даних проводили за допомогою програмного забезпечення під назвою Eye4Software Hydromagic. Це програмне забезпечення здатне представити водойму як 3D-поверхню, надаючи детальний профіль глибини підводного рельєфу в різних місцях.

В остаточному файлі з даними, надісланому NuShore, була використана система кольорового кодування, щоб показати різницю в глибині води для кожного дослідження.

Хамід Агаян із Aerospectrum пояснює, що компанія вирішила використовувати повністю автоматизовану батиметричну систему SPH Engineering, оскільки вона давала змогу літати на дроні лише на 80 см над рівнем води, коли батиметричний зонд був занурений в океан. «Без системи SPH Engineering було би неможливо керувати безпілотником так близько до поверхні води», — каже Гамід.

Батарея високої ємності DJI M300 RTK також допомогла зробити зйомку бездоганною для Aerospectrum.

«Замість безперервного збору даних ми використовували режим «коника», у якому датчик приземляється на заздалегідь визначені точки огляду для збору даних. Після оптимізації маршруту польоту ми змогли завершити сканування, використовуючи лише один комплект батарей DJI, яких вистачає приблизно на 40 хвилин», — пояснив технічні деталі Хамід Агаян, Aerospectrum.

Drone Bathemetry Florida  - M300 RTK

Ефективність та застосування дронів у батиметрії 

Коли йдеться про використання дронів для дистанційної батиметрії, SPH Engineering показала, що DJI M300 RTK може допомогти збирати високоточні дані, гарантуючи екіпажам безпеку.

Містобудівники та геодезисти можуть використовувати дрони в батиметрії для таких завдань:

  • Картографування глибин води та відкладень перед роботами на дні й очищенням у мілководних ставках, озерах, річках і каналах або водоростях.
  • Профілювання дна річок і озер для наукових досліджень і екологічного моніторингу.
  • Картографування паводків.
  • Підводні перевірки інженерних робіт (мости або трубопроводи).
  • Картографування відкладень окислювачів і хвостосховищ.
  • Вимірювання об'єму осаду на сміттєзвалищах.

За останні кілька років цю систему було впроваджено десятки разів у різних частинах світу. Дослідники переконалися, що використання безпілотників у батиметрії ефективне  та забезпечує бездоганні результати.

Дізнатися більше про можливості DJI M300 RTK можна тут або зателефонуйте за номерами 044 585-71-28, 096 025-88-88 та отримайте професійну консультацію, яка допоможе підібрати дрон для Ваших завдань.