Нет товаров в корзине.
Использование современных беспилотных летательных аппаратов в экстремальных условиях – съемка внутри вулкана – для исследований атмосферы
Оператор-инструктор беспилотных летательных аппаратов подробно рассказывает о том, как беспилотники DJI дополняют измерения загрязнения атмосферы в районе дегазационных вулканов в Коста-Рике
Ранее команда Aeromotus произвела поставку для Института Вулканологии и Сейсмологии ДВО РАН и провела интервью с Дмитрием Мельниковым, старшим научным сотрудником Лаборатории Геодезии и дистанционных методов исследований. Прочитать его можно здесь
С давних времен вулканы привлекали внимание людей своей мощью и красотой, а вместе с тем таили в себе опасность – они нередко становились причиной серьезных разрушений, а иногда даже полного вымирания некоторых поселений. В своей работе по изучению вулканов, оператор БПЛА и исследователь окружающей среды Иен Годфри собирал данные, чтобы понять ход вулканической активности и смягчить различные разрушительные последствия, которые она может нанести людям, живущим поблизости.
«Несмотря на свой разрушительный потенциал, вулканы являются основой жизни здесь, на Земле, а их извержения приносят пепел, богатый минералами и нитратами, которые обогащают окружающую почву и способствуют сохранению огромного биологического разнообразия», – рассказывает Иен – «Извержения становятся основой для широкого спектра красочной флоры, служащей источником пищи для насекомых, колибри и других мелких животных, которые, в свою очередь, занимаются опылением и поддержанием основы жизни на Земле. В итоге это создает условия для процветающих ферм, которые кормят и приносят пользу большому количеству людей, зачастую живущих вдали от самого действующего вулкана».
Научные исследования заставляют осваивать новые навыки – исследователи вулканов теперь становятся операторами БПЛА
Иен окончил Университет Южной Флориды по специальности “Международный бизнес” и “менеджмент”. Участие в двух программах обучения за рубежом – в Коста-Рике и Испании – в дополнение к его аудиторскому обучению в США – помогло Иену понять, что важно пользоваться современными технологиями, в частности, набирающими популярность беспилотными летательными аппаратами. Именно этот взгляд на вещи и открытость к новому, привели его к открытию, принятию и объединению двух дисциплин, что в итоге позволило ему создать успешную карьеру.
«После этого я решил научиться управлять дронами, и задался вопросом, как их можно использовать для получения данных из таких экстремальных условий, как вулкан. Со временем я обнаружил, что беспилотные летательные аппараты и различная полезная нагрузка на их борту помогают решить некоторые из наиболее серьезных проблем, а также они открывают большие возможности для расширения наших знаний о вулканах и их более широком воздействии на окружающую среду».
Более глубокое понимание и изучение вулканов, а также тот факт, что люди научились жить вблизи них, способствуют развитию человечества в целом, и, кроме того, прокладывает путь к освоению других планет; в ближайшем будущем беспилотные летательные аппараты могут исследовать внеземные атмосферы, такие как Венера. Беспилотники уже вносят свой вклад в эти исследования.
Изучение вулканов, как способ защиты планеты и людей от возможных опасностей
Начнем с того, что полная осведомленность о том, как вулканы повлияли на историю Земли, дает важное представление о том, как извержения могут повлиять на будущее, и тем самым помогает людям подготовиться к возможным последствиям извержений. Изучение вулканов и их извержений включает в себя не только прогнозирование долгосрочного воздействия на окружающую среду, качество воздуха и климат, но и своевременное оповещение людей, находящихся вблизи вулканов, , как только исследования и профилактические меры укажут на надвигающееся извержение.
Это особенно актуально для миллионов жителей и туристов, которые часто посещают национальные парки Коста-Рики. Правительство Коста-Рики даже выдали исследователю Иену Годфри специальное разрешение на использование беспилотников для проведения исследований многочисленных вулканов, хотя обычно управляющие национальных парков ограничивают активность летательных аппаратов. Официальное разрешение является результатом постоянного сотрудничества Годфри с лабораторией химии атмосферы Национального университета Коста-Рики, начатого в 2019 году.
Когда работа Иена была временно приостановлена из-за пандемии Covid-19, исследователь использовал это время продуктивно, получив лицензию Федерального управления гражданской авиации по части 107, позволяющую ему осуществлять коммерческую деятельность с использованием беспилотных летательных аппаратов. Он также основал свою компанию Atmospheric Analytical Services, которая специализируется на сборе и визуализации данных с беспилотных летательных аппаратов в экстремальных условиях и предоставляет информацию о качестве воздуха, географическую информацию и тепловизионные ИК-изображения в неблагоприятных условиях.
Все это прекрасно сочеталось с работой, к которой Иен вернулся после ослабления ограничений, связанных с пандемией, и сделало его более ценным партнером для различных исследовательских институтов, которые начали сотрудничать с его компанией Atmospheric Analytical Services в рамках различных проектов с использованием беспилотных летательных аппаратов.
Помощь Коста-Рике с исследованием вулканов, оповещением туристов и амбициозными целями в области изменения климата
Экономика Коста-Рики не только в значительной степени зависит от туризма, привлекаемого в основном тропическими лесами, пляжами и вулканическими районами, но и сильно зависит от строгих целевых показателей по снижению выбросов парников газов (декарбонизации), которые могут быть достигнуты только путем тщательного расчета текущих и прогнозируемых уровней углекислого газа (CO2).
Работа по декарбонизации ведется по всему миру, в России работают карбоновые полигоны для расчета и прогноза выбросов CO2
Мониторинг и изучение поведения кратеров, а также объем выбрасываемых газов являются ключевыми значениями для определения динамики выбросов углерода, влияющими на экономику страны, и, кроме того, полученные результаты также способствуют развитию мероприятий по сохранению охраняемых территорий в стране.
Работа Иена также выявляет признаки развивающихся вулканических явлений, что, в свою очередь, помогает властям принимать решения о том, когда местное население и туристов, возможно, потребуется эвакуировать или ограничить их доступ в зоны воздействия вулканов для обеспечения их безопасности. Учитывая большое количество туристов и местных жителей, которые обычно присутствуют в этих районах, официальные лица полагаются на эти точные, убедительные научные данные о приближающихся извержениях при принятии решения о том, когда необходимо выполнить экстренные и экономически дорогостоящие приказы об эвакуации.
Кроме помощи людям в случае срочной эвакуации, в дополнение к мониторингу повышенной активности вулканов, Иен также использует свои дроны DJI для оказания помощи жителям района в спокойные времена. проводя уникальные исследования в области экологии с использованием БПЛА.
«Мы надеемся и дальше использовать беспилотники для сбора ценных данных в области экологии, которые помогут людям, живущим вблизи действующих вулканов – с помощью мультиспектральных камер, теперь мы можем своевременно организовывать мониторинг качества почвы и поиска вредителей, поражающих сельскохозяйственные культуры», – говорит он. «Фермеры используют вулканические склоны для выращивания широкого спектра основных сельскохозяйственных культур, и, отслеживая активность вулканов, мы можем предоставить полезную информацию людям, которые решили жить и работать в этих районах. Мы также разрабатываем программу обучения студентов Национального университета безопасному и эффективному управлению беспилотными летательными аппаратами в районах с вулканической активностью».
Использование беспилотников для изучения кратеров вулканов
Для получения подробных и достоверных данных о вулканической активности все чаще требуется устанавливать измерительные приборы в самом кратере вулкана. Для этого беспилотники отправляются прямо в кратер, а после опускаются на поверхность вулкана. Этот метод проведения экспериментов был бы невозможен без беспилотников DJI, которые помогают в полевых исследованиях.
Начнем с того, что модели беспилотников Mavic 3, Mavic 3 Thermal, и Mini 2 от DJI намного легче преодолевают крутые и опасные подъемы в районе кратеров, чем традиционное измерительное оборудование, часто управляемое вручную. Другие более крупные и тяжелые беспилотные летательные аппараты, такие как Matrice 600 Pro, могут быть использованы и особенно полезны при подъеме большого количества научного оборудования.
Увеличенная дальность полета и емкость аккумуляторов также позволяют дронам DJI приближаться к поверхности вулканов, гарантируя безопасность исследователей и операторов, которые могут находится на более дальнем расстоянии, по сравнению с исследователями прошлого поколения. Попадание в эти так называемые опасные зоны ранее подвергало вулканологов постоянной опасности для здоровья, связанной с кислыми газами, а также потенциальной опасности неожиданного извержения.
Между тем, разнообразные преимущества различных беспилотных летательных аппаратов DJI предоставляют более широкий спектр специализированных возможностей для сбора данных внутри кратеров вулканов вблизи мест дегазации. К ним относятся качественная тепловизионная съемка местности кратера и точное измерение различных видов газов с помощью датчика Sniffer 4D, который можно использовать на борту некоторых совместимых беспилотных летательных аппаратов.
«В настоящее время мы используем Matrice 600 Pro для сбора проб воды в Лагуна–Кальенте – сверхкислом кратерном озере в главном активном кратере вулкана Поас – и мы также используем этот беспилотник DJI с Sniffer4D для проведения атмосферных измерений дегазационных кратерных трещин», – говорит Иен. «Мы используем Mavic 3 и Mavic 3 Thermal для совершения коротких полетов с помощью Sniffer4D и сбора инфракрасных данных об известных трещинах на поверхности кратера (фумаролах). Mavic 3 Thermal помогает нам в поиске ранее неизвестных фумарол, отслеживании повышенных температур и поиске новых областей с признаками термических аномалий для общей безопасности людей, посещающих национальные парки».
Иен отмечает, что внедрение беспилотных летательных аппаратов потребовало долгого и постоянного обучения персонала для понимания различных способов, с помощью которых дроны DJI и бортовые технологии могут обеспечить максимальные результаты мониторинга вулканов.
«Мы использовали дроны для сбора данных для геоинформационных систем и создания карт; создавали цифровые 3D-модели для отслеживания геоморфологии кратеров вулканов; и отправляли некоторые устройства, такие как Sniffer4D, в опасные районы, чтобы отслеживать дегазацию вулканов и идентифицировать виды газов и их концентрацию, выбрасываемых в атмосферу», – говорит он. «Тепловизионные камеры, долговечные аккумуляторы и легкий вес – вот три наиболее важные характеристики, которые мы ищем в беспилотных летательных аппаратах, используемых для сбора и визуализации вулканических данных и данных об окружающей среде. С помощью беспилотников мы можем безопасно взобраться на огромную высоту и рассмотреть кратер с различных точек зрения, что было недоступно для исследователей, проводивших исследования с земли».
Годфри и дроны DJI: инновационные исследования в области беспилотных летательных аппаратов для развития промышленности
Иен рассказал, что климат и топография Коста-Рики также часто создают проблемы, требующие определенного набора навыков дистанционного пилотирования, поскольку порывы ветра, влажность и такие переменные, как турбулентность внутри вулканических шлейфов, угрожают навсегда вывести беспилотники из строя.
По его словам, во время своих более опасных вылазок его команда использует дроны меньшего размера, чтобы использовать их меньший вес, легкую маневренность и затраты, которые обеспечивают «соотношение риска и выгоды для принятия решения о том, стоит ли потеря самого дрона тех ценных данных, которые мы потенциально могли бы собрать».
По словам Иена, во время одной из таких миссий в мае прошлого года он использовал беспилотник DJI Mavic Mini 2 для спуска на 60 метров в активный дегазационный кратер вулкана Турриальба, чтобы собрать получить изображения и, соответственно, информацию о фумаролах внутри кратера.
«Такого раньше никогда не было, и хотя я думал, что жар вулканического газа и пепла создаст невыносимые условия для беспилотника, мы действительно вошли внутрь без каких-либо осложнений, засняли внутреннюю часть кратера и смогли вернуть дрон на стартовую станцию без каких-либо осложнений. В нашем арсенале присутствует большое количество беспилотных летательных аппаратов от различных компаний, но когда вы работаете в суровых, а иногда и опасных условиях, важно выбрать лучший беспилотник, способный собрать максимальный объем данных в кратчайшие сроки без каких-либо задержек, устранения неполадок или других потенциальных осложнений. По этой причине мы выбираем DJI».
«Благодаря изображениям, полученным с помощью беспилотных летательных аппаратов, мы смогли создать интерактивную трехмерную модель с географической привязкой как в RGB, так и в ИК-разрешении, в которой различные исследователи могут реально исследовать кратер и измерять расстояние, глубину и уклон вокруг кратера. Мы даже можем войти внутрь и измерить периметр дегазационных отверстий внутри кратера».
