Τηλεπισκόπηση καταστροφών που σχετίζονται με φυσικούς κινδύνους με μικρά drones: παγκόσμιες τάσεις, προκαταλήψεις και ευκαιρίες έρευνας

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 22:56, 7 Φεβρουαρίου 2022

Τηλεπισκόπηση καταστροφών που σχετίζονται με φυσικούς κινδύνους με μικρά drones: παγκόσμιες τάσεις, προκαταλήψεις και ευκαιρίες έρευνας

Πρωτότυπος τίτλος: Remote sensing of natural hazard-related disasters with small drones: Global trends, biases, and research opportunities

Συγγραφείς: Maja Kucharczyk Chris H. Hugenholtz

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [1]

Εισαγωγή Στο συγκεκριμένο άρθρο παρέχεται μια ολοκληρωμένη ανασκόπηση της τηλεπισκόπησης που βασίζεται σε drone για την υποστήριξη του μετριασμού καταστροφών, της ετοιμότητας, της απόκρισης και της αποκατάστασης πλημμυρών, κυκλώνων και άλλων ανεμοθύελλων, σεισμών, κατολισθήσεων και άλλων μαζικών κινήσεων, πυρκαγιών και ηφαιστειακών εκρήξεων. Ο κύριος στόχος ήταν να γίνει μία κριτική αξιολόγηση λαμβάνοντας υπόψιν τη βιβλιογραφία της τηλεπισκόπησης στο πλαίσιο της διαχείρισης καταστροφών. Αυτό επιτεύχθηκε με: (i) διεξαγωγή συστηματικής βιβλιογραφικής αναζήτησης για τον εντοπισμό σχετικών ερευνητικών άρθρων. (ii) επανεξέταση των άρθρων και εξαγωγή στατιστικών που σχετίζονται με τη γεωγραφία, το υλικό drone, την εφαρμογή διαχείρισης καταστροφών και τη χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης από drone. (iii) εντοπισμός ερευνητικών τάσεων και κενών και (iv) παροχή συστάσεων για μελλοντική έρευνα.

Μεθοδολογία

Διεξήχθη συστηματική βιβλιογραφική αναζήτηση. Οι όροι αναζήτησης δημιουργήθηκαν για τρία σύνολα: Το σύνολο 1 περιέχει όρους drone. Το σύνολο 2 περιέχει όρους τηλεπισκόπησης. και το σύνολο 3 περιέχει όρους κινδύνου και καταστροφής. Συνολικά αξιοποιήθηκαν 635 εγγραφές οι οποίες πληρούσαν τα δύο παρακάτω κριτήρια: 1) Η τηλεπισκόπηση πριν ή μετά την καταστροφή πραγματοποιήθηκε με χρήση drone, 2)η μελέτη διεξήχθη στο πλαίσιο ενός φυσικού κινδύνου ταχείας/ξαφνικής έναρξης (π.χ. πλημμύρα, κυκλώνας ή άλλη ανεμοθύελλα, σεισμός, κατολίσθηση ή άλλη μαζική κίνηση, πυρκαγιά και ηφαιστειακή έκρηξη.

Αποτελέσματα και Συζήτηση

Σημειώνεται ότι το 64% των περιοχών μελέτης ήταν σε χώρες και περιοχές υψηλού εισοδήματος, το οποίο μπορεί να σχετίζεται με τη μεγαλύτερη διαθεσιμότητα ερευνητικών πόρων και υποστηρικτικούς κανονισμούς για τον εναέριο χώρο σε σύγκριση με περιοχές με χαμηλότερο εισόδημα. Εν τω μεταξύ, οι καταστροφές που σχετίζονται με τους φυσικούς κινδύνους επηρεάζουν δυσανάλογα τις χώρες και τις περιοχές με χαμηλότερο εισόδημα. Σχετικά με την τάση των περιοχών μελέτης να είναι σχετικά μικρές, υπήρξε ευρεία χρήση (70%) drones με πολλαπλούς ρότορες με αντοχή ≤30 λεπτών, ενώ μόνο το 19% των μελετών χρησιμοποίησε drones σταθερής πτέρυγας ή πολλαπλού ρότορα με αντοχή >30 λεπτά.

Εικόνα 1: Αριθμός άρθρων ανά έτος δημοσίευσης.

Από τις δέκα κορυφαίες παρατηρήσεις που συγκεντρώθηκαν, οι περισσότερες φάνηκε να πλησιάζουν την τυποποίηση όσον αφορά τον τύπο δεδομένων και τη μέθοδο ανάλυσης των drone. Για παράδειγμα, από τις πολυάριθμες μελέτες που παρατήρησαν τοπογραφία κίνησης μάζας, γεωμετρία, χαρακτηριστικά επιφάνειας ή/και κάθετες/οριζόντιες μετατοπίσεις, η κυρίαρχη προσέγγιση ήταν η χρήση ορθομοσαικών και DEM μαζί με χειροκίνητες τεχνικές και ανάλυση DoD. Για την ανίχνευση/οριοθέτηση μαζικής κίνησης, η χειρωνακτική ερμηνεία ορθομοσαικών και εικόνων ήταν πιο κοινή, αν και έχουν εφαρμοστεί επίσης βαθιά εκμάθηση και GEOBIA. Για τη χαρτογράφηση/μοντελοποίηση του κινδύνου πλημμύρας, διαπιστώσαμε ότι τα DEM και τα ορθομωσαϊκά συνδυάζονταν συνήθως με ανάλυση προσομοίωσης και χειροκίνητη ερμηνεία για την παρατήρηση της τοπογραφίας και της κάλυψης του εδάφους, αντίστοιχα. Μεταπλημμυρικές τοπογραφικές αλλαγές ανιχνεύθηκαν συνήθως με χρήση ορθομοσαικών και DEM με χειροκίνητες μεθόδους και μεθόδους DoD. Για τις παράκτιες τοπογραφικές αλλαγές, χρησιμοποιήθηκαν συνήθως DEM και ανάλυση DoD. Η παρατήρηση ανθρώπων για επιδείξεις έρευνας και διάσωσης γινόταν γενικά με τη χρήση εικόνων ή βίντεο και (ημι-)αυτοματοποιημένων τεχνικών ανάλυσης, η πιο δημοφιλής από τις οποίες ήταν η βαθιά εκμάθηση. Οι προσεγγίσεις διέφεραν περισσότερο για τις άλλες δημοφιλείς παρατηρήσεις.

Συζήτηση Από μια συστηματική αναζήτηση της ερευνητικής βιβλιογραφίας σχετικά με την τηλεπισκόπηση πριν και μετά την καταστροφή με μικρά drones, εντοπίστηκαν και συνοψίστηκαν 635 μελέτες σύμφωνα με τη γεωγραφία, το υλικό drone, την εφαρμογή διαχείρισης καταστροφών και τον τύπο και τη μέθοδο ανάλυσης δεδομένων τηλεπισκόπησης drone. Η σύνθεση της έρευνας εκθέτει πολλές προκαταλήψεις, κενά και ερευνητικές ευκαιρίες. Οι ακόλουθες ενότητες παρουσιάζουν συστάσεις για μελλοντική έρευνα σχετικά με: τύπο κινδύνου. γεωγραφία, τη λειτουργία και τη δραστηριότητα διαχείρισης καταστροφών αλλά και τον τύπο και τη μέθοδο ανάλυσης δεδομένων τηλεπισκόπησης και drone. Συνίσταται στους ερευνητές να επεκτείνουν την προσοχή τους στους σεισμούς, τις πλημμύρες και τους κυκλώνες και άλλες ανεμοθύελλες, οι οποίες δεν έχουν μελετηθεί καθόλου σε σύγκριση με τις κατολισθήσεις και άλλες μαζικές μετακινήσεις. Επίσης, Οι περισσότερες περιοχές μελέτης (76%) σε προηγούμενες μελέτες με drone είναι σχετικά μικρές (< 1 km2 ). Σημειώνεται ότι μελλοντικές μελέτες που επικεντρώνονται σε σεισμούς, πλημμύρες και κυκλώνες/καταιγίδες δεν χρειάζεται να αποδεικνύουν την κάλυψη της τηλεπισκόπησης του συνόλου των περιοχών που έχουν επηρεαστεί. Αντίθετα, τα πλεονεκτήματα των μικρών drones (δεδομένα χωρικής ανάλυσης σε επίπεδο εκατοστών, προσιτή τιμή, ευκολία στη λειτουργία και ευέλικτη ανάπτυξη) μπορούν να χρησιμοποιηθούν συμπληρωματικά και σε συνδυασμό με τις εκτεταμένες δυνατότητες παρατήρησης των παραδοσιακών πλατφορμών. Παρόλα αυτά, επειδή υπάρχει μεγάλη αλληλεπικάλυψη μεταξύ των απαιτήσεων παρατήρησης διαφορετικών δραστηριοτήτων διαχείρισης καταστροφών, τέτοιες μελέτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να καθοδηγήσουν μελλοντική έρευνα σε τομείς που υποεκπροσωπούνται.

Συμπεράσματα

Αυτό το άρθρο παρουσίασε μια συστηματική ανασκόπηση της ερευνητικής βιβλιογραφίας που σχετίζεται με την τηλεπισκόπηση πριν και μετά την καταστροφή με μικρά (< 25 kg) εναέρια drones. Η στρατηγική αναζήτησης κατέληξε σε 635 σχετικά άρθρα περιοδικών, τα οποία αναθεωρήθηκαν και συνοψίστηκαν με βάση τη γεωγραφία, το υλικό drone, την εφαρμογή διαχείρισης καταστροφών και τον τύπο δεδομένων τηλεπισκόπησης και τη μέθοδο ανάλυσης. Διαπιστώθηκε ότι οι περισσότερες μελέτες πραγματοποιήθηκαν σε χώρες και περιοχές υψηλού εισοδήματος. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα drones αποτελούνταν από πλατφόρμες πολλαπλών ρότορων με αντοχή ≤30 λεπτών (70%) και οι κάμερες RGB ήταν οι πιο δημοφιλείς αισθητήρες (87%). Επίσης εντοπίστηκαν ευκαιρίες για μελλοντική έρευνα. Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να επικεντρωθεί σε δραστηριότητες διαχείρισης καταστροφών που δεν έχουν αποδειχθεί, οι περισσότερες από τις οποίες απαιτούν την παρατήρηση δομικών χαρακτηριστικών σε περισσότερες αστικές περιοχές. Αυτά περιλαμβάνουν: συστήματα παρακολούθησης, εκτροπής και συγκράτησης, ανίχνευση κινδύνου, παροχή βασικών δεδομένων,ταχεία εκτίμηση ζημιών, έρευνα και διάσωση , επαναφορά κρίσιμων υποδομών εκκένωση , προσωρινή εκκαθάριση των συντριμμιών, παροχή προσωρινού καταφυγίου ,ανάκτηση στέγης , ανάκτηση υποδομής, διαχείριση συντριμμιών και σε βάθος εκτίμηση ζημιών. Η μελλοντική έρευνα που θα κατευθύνεται προς αυτούς τους παραμελημένους τύπους κινδύνου και τις δραστηριότητες διαχείρισης καταστροφών θα βοηθήσει να φωτιστούν οι πρακτικές εφαρμογές των μικρών εναέριων drones. Έτσι, αυτά τα πρότυπα θα βοηθούσαν στη διευκόλυνση της ενσωμάτωσης μικρών εναέριων drones με τις διεθνείς μεθοδολογίες διαχείρισης καταστροφών.