Sự phổ biến và giá cả phải chăng của máy bay không người lái (UAV) đã mang lại lợi ích cho nhiều ngành công nghiệp bằng cách giảm chi phí và tăng cường an toàn cho nhân viên. Nhưng còn cộng đồng khoa học thì sao? Hàng trăm, nếu không muốn nói là hàng nghìn, nhà khoa học độc lập và các trường đại học trên khắp thế giới đang sử dụng những chiếc UAV này để tiến hành các thí nghiệm khoa học phức tạp theo những cách mới.
Chúng ta có xu hướng tập trung vào các ứng dụng công nghiệp và thương mại của UAV, nhưng khoa học thuần túy cũng được hưởng lợi từ tính khả dụng và giá cả phải chăng của ngành hàng không khi ngân sách eo hẹp và thời gian hoàn thành các thí nghiệm là rất quan trọng.
Ví dụ, một số nhà khoa học Ba Lan đã hợp tác thực hiện một nghiên cứu toàn diện về xói mòn bờ biển, sử dụng một số công nghệ mới như LiDAR trên không và đo độ sâu.
Pawel Tysiac và Rafal Ossowski thuộc Khoa Kỹ thuật Xây dựng và Môi trường tại Đại học Công nghệ Gdansk, hợp tác với Lukasz Janowski thuộc Học viện Hàng hải thuộc Đại học Hàng hải Gdynia và Damian Moskalewicz thuộc Khoa Địa mạo và Địa chất Kỷ Đệ tứ thuộc Khoa Hải dương học và Địa lý của Đại học Gdansk, đã hoàn thành một nghiên cứu toàn diện về tình trạng xói mòn một phần bờ biển Ba Lan (cụ thể hơn là một đoạn dài 1 dặm ở phía Nam Biển Baltic).
Bài báo có tựa đề "Đánh giá sự suy thoái của vách đá ven biển bằng dữ liệu máy bay không người lái, ảnh trực giao và LiDAR đo độ sâu trong Google Earth Engine". Bài báo được công bố trên Scientific Reports, tháng 1 năm 2025 và là một ví dụ điển hình về việc sử dụng công nghệ mới để thu thập dữ liệu quan trọng nhằm hiểu rõ cách thức thiên nhiên thay đổi địa lý.
Chúng tôi đã có cơ hội trò chuyện với Pawel Tysiac, một trong những tác giả của nghiên cứu, để hiểu rõ hơn về tác động của máy bay không người lái và LiDAR đối với dự án của họ.
"Các phương pháp giám sát xói mòn vách đá truyền thống thường đòi hỏi công việc thực địa tốn nhiều công sức và tính toán phức tạp về phân bố điểm không gian bằng các kỹ thuật khảo sát đất đai truyền thống", Pawel nói. "Ngược lại, những tiến bộ gần đây trong công nghệ cảm biến từ xa và học máy mang đến những phương pháp mới để đánh giá sự suy thoái của vách đá với hiệu quả và độ chính xác cao hơn."
Sự suy thoái bờ biển đã thu hút sự chú ý của các chính phủ và nhà khoa học trên toàn thế giới vì số lượng thiên tai ngày càng tăng và mỗi thảm họa gây ra ngày càng nhiều thiệt hại cho dân số và môi trường địa lý.
"Trong bài báo này, chúng tôi sử dụng thuật ngữ 'suy thoái vách đá' theo nghĩa rộng. Chúng tôi định nghĩa nó là tác động cuối cùng tổng thể của những thay đổi trong các vách đá ven biển bị xói mòn do nhiều yếu tố và quá trình khác nhau, bao gồm môi trường thạch học và thủy văn phức tạp, hoạt động sóng dâng do bão, lượng mưa, gió thổi, và các hoạt động của con người dẫn đến sự phát triển của các chuyển động trên quy mô lớn và tác động của chúng, chẳng hạn như lở đất, đứt gãy, khe nứt và mảnh vỡ", Pawel nói. "Dựa trên điều này, một tiền đề quan trọng của nghiên cứu này là phổ phản xạ sóng điện từ thay đổi ở các khu vực bị ảnh hưởng bởi sự suy thoái. Trong trường hợp của các vách đá ven biển, những thay đổi về tập hợp vật liệu, thảm thực vật và các yếu tố khác có thể dẫn đến những khác biệt đáng kể."
Ngày nay, viễn thám là phương pháp tiêu chuẩn để giám sát môi trường ven biển. Bằng cách sử dụng nhiều loại hình ảnh và dữ liệu thu thập được từ vệ tinh, bệ phóng trên không và cảm biến mặt đất, các nhà nghiên cứu có thể thu được thông tin không gian chi tiết và cập nhật về các khu vực ven biển. Ảnh khung có độ phân giải kịp thời cho phép quan sát những thay đổi về hình thái ven biển theo thời gian và giúp xác định các khu vực bị ảnh hưởng nặng nề nhất bởi thiên tai. Trong trường hợp này, các tác giả đã sử dụng ảnh hàng không, cung cấp hình ảnh có độ phân giải cao, hữu ích cho việc so sánh chi tiết trước và sau. Tuy nhiên, có vấn đề về thời gian chiếu sáng khác nhau trên ảnh, dẫn đến các đối tượng khác nhau cần được xử lý. Về mặt ảnh trắc lượng, các chuyến bay cần được thực hiện trong các điều kiện tương tự, nhưng vẫn còn một số vấn đề liên quan đến sự thay đổi theo mùa.
"Chúng tôi quyết định sử dụng LiDAR như một giải pháp thay thế để đối phó với điều kiện ánh sáng thay đổi", Pawel nói. "Dữ liệu LiDAR rất cần thiết để đo lường những thay đổi địa hình ven biển với độ chính xác cao, giúp lọc dữ liệu từ thảm thực vật hoặc các điểm bị cô lập. Sản phẩm quan trọng nhất của LiDAR là Mô hình Độ cao Số (DEM), được sử dụng để tạo ra hình ảnh 3D của cảnh quan ven biển. Những mô hình này giúp hiểu được sự phân bố không gian của xói mòn bằng cách tính toán các mô hình theo thời gian."
Vấn đề nảy sinh do thành phần suy thoái bờ biển xảy ra dưới nước đóng vai trò quan trọng trong việc gây ra hiện tượng này, do đó quyết định sử dụng LiDAR làm công cụ đo độ sâu.
Pawel cho biết: "Kết quả nghiên cứu giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách các vách đá ven biển phản ứng với biến đổi khí hậu hiện tại và tương lai, đặc biệt là mực nước biển dâng và hoạt động bão gia tăng." "Việc tăng cường các khảo sát địa kỹ thuật truyền thống bằng cách sử dụng các công nghệ cảm biến từ xa tiên tiến được đề xuất, chẳng hạn như sử dụng máy bay không người lái và khảo sát trên không, sẽ cung cấp một mô hình cho các khu vực khác đang phải đối mặt với những thách thức tương tự. Những hiểu biết thu được từ nghiên cứu này có thể cung cấp thông tin cho các chính sách quản lý ven biển không chỉ ở Ba Lan mà còn ở các khu vực khác có điều kiện địa chất và môi trường tương tự. Các kế hoạch quản lý hiệu quả dựa trên nghiên cứu này có thể giúp giảm thiểu rủi ro đối với tính mạng con người và cơ sở hạ tầng do xói mòn và bất ổn vách đá ven biển gây ra."
Bằng cách kết hợp thu thập thông tin trên không và trên biển từ các phương tiện tự hành, nhóm các nhà khoa học này đã có thể cải thiện chất lượng dữ liệu, độ chính xác của kết luận và tính đầy đủ của các hành động được thực hiện để giảm thiểu thiệt hại về mặt địa lý và cư dân ở các khu vực bị ảnh hưởng.
Thời gian đăng: 12-02-2025