De populariteit en betaalbaarheid van onbemande luchtvaartuigen (UAV's) heeft veel sectoren geholpen door kosten te verlagen en de veiligheid van personeel te vergroten. Maar hoe zit het met de wetenschappelijke gemeenschap? Honderden, zo niet duizenden, onafhankelijke wetenschappers en universiteiten wereldwijd gebruiken deze UAV's om complexe wetenschappelijke experimenten op nieuwe manieren uit te voeren.
Wij richten ons doorgaans op de industriële en commerciële toepassingen van UAV's, maar ook de pure wetenschap profiteert van de betaalbaarheid en beschikbaarheid van de luchtvaart wanneer budgetten krap zijn en de tijd om experimenten uit te voeren van cruciaal belang is.
Zo werkten verschillende Poolse wetenschappers samen aan een uitgebreid onderzoek naar kusterosie. Daarbij maakten ze gebruik van nieuwe technologieën, zoals lucht-LiDAR en dieptemeting.
Pawel Tysiac en Rafal Ossowski van de faculteit Civiele Techniek en Milieutechniek van de Technische Universiteit Gdansk hebben, in samenwerking met Lukasz Janowski van de Maritieme Academie van de Maritieme Universiteit van Gdynia en Damian Moskalewicz van de afdeling Geomorfologie en Kwartaire Geologie van de faculteit Oceanografie en Geografie van de Universiteit van Gdansk, een uitgebreid onderzoek uitgevoerd naar de erosie van een deel van de Poolse kust (meer specifiek een stuk van 1 mijl van de zuidelijke Oostzee).
Het artikel is getiteld "Assessment of coast cliff degradation using drone and orthophoto data and bathymetric LiDAR in Google Earth Engine". Het werd gepubliceerd in Scientific Reports in januari 2025 en is een uitstekend voorbeeld van het gebruik van nieuwe technologieën om gegevens te verzamelen die cruciaal zijn voor het begrijpen van de manier waarop de natuur de geografie verandert.
We kregen de gelegenheid om met Pawel Tysiac, een van de auteurs van de studie, te spreken om een beter inzicht te krijgen in de impact van drones en LiDAR op hun project.
"Traditionele methoden voor het monitoren van kliferosie vereisen doorgaans arbeidsintensief veldwerk en complexe berekeningen van ruimtelijke puntverdelingen met behulp van traditionele landmeetkundige technieken", aldus Pawel. "Daarentegen bieden recente ontwikkelingen in remote sensing en machine learning nieuwe methoden om klifdegradatie efficiënter en nauwkeuriger te beoordelen."
Kustdegradatie trekt de aandacht van overheden en wetenschappers over de hele wereld, omdat het aantal natuurrampen toeneemt en elke ramp meer en meer schade aanricht aan de bevolking en geografische gebieden.
"In dit artikel gebruiken we de term 'klifdegradatie' in brede zin. We definiëren het als de uiteindelijke impact van veranderingen in erosieve kustkliffen, veroorzaakt door diverse factoren en processen, waaronder complexe lithologische en hydrogeologische omgevingen, stormvloedgolven, regenval, wind en menselijke activiteiten die leiden tot de ontwikkeling van grootschalige bewegingen en de gevolgen daarvan, zoals aardverschuivingen, breuken, scheuren en puin," aldus Pawel. "Op basis hiervan is een belangrijk uitgangspunt van deze studie dat het reflectiespectrum van elektromagnetische golven varieert in gebieden die getroffen zijn door degradatie. In het geval van kustkliffen kunnen veranderingen in materiaalaggregatie, vegetatie en andere factoren tot aanzienlijke verschillen leiden."
Tegenwoordig is remote sensing de standaardmethode voor het monitoren van kustgebieden. Door gebruik te maken van verschillende soorten beelden en gegevens verzameld door satellieten, luchtplatforms en grondsensoren, kunnen onderzoekers gedetailleerde en actuele ruimtelijke informatie over kustgebieden verkrijgen. Beelden met een tijdsresolutie maken het mogelijk om veranderingen in de kustmorfologie in de loop van de tijd te observeren en helpen bij het identificeren van gebieden die het zwaarst getroffen zijn door natuurrampen. In dit geval gebruikten de auteurs luchtfotografie, wat beelden met een hoge resolutie oplevert die nuttig zijn voor gedetailleerde vergelijkingen van voor en na. Er is echter het probleem van verschillende belichtingstijden op de beelden, waardoor verschillende objecten moeten worden verwerkt. Wat fotogrammetrie betreft, moeten vluchten onder vergelijkbare omstandigheden worden uitgevoerd, maar er zijn nog steeds problemen met seizoensvariaties in dit opzicht.
"We besloten LiDAR te gebruiken als alternatief voor veranderende lichtomstandigheden", zegt Pawel. "LiDAR-data zijn essentieel voor het met hoge nauwkeurigheid meten van topografische veranderingen aan de kust en helpen bij het filteren van gegevens uit vegetatie of geïsoleerde punten. Het belangrijkste product van LiDAR is het Digital Elevation Model (DEM), dat wordt gebruikt om een 3D-weergave van het kustlandschap te maken. Deze modellen helpen bij het begrijpen van de ruimtelijke verdeling van erosie door modellen in de loop van de tijd te berekenen."
Het probleem ontstond omdat de kustdegradatie die onder water plaatsvindt, een belangrijke rol speelt bij het ontstaan van dit fenomeen. Daarom werd besloten om LiDAR als dieptemeetinstrument te gebruiken.
Pawel zei: "De resultaten van het onderzoek geven ons inzicht in hoe kustkliffen reageren op de huidige en toekomstige klimaatverandering, met name zeespiegelstijging en toegenomen stormactiviteit." "Het verbeteren van traditionele geotechnische onderzoeken door gebruik te maken van voorgestelde geavanceerde remote sensing-technologieën, zoals het gebruik van drones en luchtonderzoek, biedt een model voor andere gebieden die met vergelijkbare uitdagingen te maken hebben. De inzichten uit dit onderzoek kunnen niet alleen worden gebruikt voor kustbeheerbeleid in Polen, maar ook in andere regio's met vergelijkbare geologische en milieuomstandigheden. Effectieve beheerplannen op basis van dergelijk onderzoek kunnen helpen de risico's voor mens en infrastructuur te beperken die worden veroorzaakt door erosie en instabiliteit van kustkliffen."
Door het combineren van het verzamelen van lucht- en zee-informatie door autonome voertuigen, kon deze groep wetenschappers de kwaliteit van de gegevens, de nauwkeurigheid van de conclusies en de adequaatheid van de genomen maatregelen verbeteren om de schade aan de geografie en de bewoners van de getroffen gebieden te beperken.
Plaatsingstijd: 12-02-2025