Беспилотники заняли свое место среди инженерных технологий, действующих заодно с природой

Беспилотный летательный аппарат DJI Matrice 210 обошелся Dresdner Robins примерно в 4 500 долларов за 20-мегапиксельную камеру и 15-миллиметровый объектив. Другие линзы стоят около 350 долларов каждая (на рисунке показана модель 200).   

Изображение предоставлено томом сойером для enr

Инженерный корпус армии США и международные организации из США, Англии и Нидерландов 19 января выпустили книгу на 261 странице под названием «Инженерия заодно с природой – Атлас». Она доступна в печатном виде или в бесплатном доступе в Интернете. «Атлас» описывает 56 проектов по всему миру, в которых применяются принципы инициативы, направленной на поддержку инженерных технологий, действующих заодно с природой, а не против нее, для защиты окружающей среды, инфраструктуры и качества жизни.

Движение EWN (Engineering With Nature – инженерные технологии заодно с природой) стремится использовать силы природы и природные особенности буферных зон, таких как заболоченные участки и водные потоки, для создания устойчивых, выносливых, многоцелевых инфраструктурных систем. Инициатива включает в себя ряд исследовательских проектов, полевых демонстраций и общественных мероприятий с акцентом на инновации.

Одной из технологий, которая заняла хорошее место в EWN, стали беспилотники, способные быстро, безопасно и многократно охватывать проектные области, места съемки и отслеживать выполнение и производительность проектов на больших территориях в труднопроходимой местности с почти незаметным влиянием на окружающую среду.

«Мы все больше и больше используем беспилотники», – говорит Тодд С. Бриджес (Todd S. Bridges), старший научный сотрудник армии США по экологической науке в Центре военных исследований и разработок в Виксбурге, штат Миссисипи. Он является национальным лидером по инициативе EWN.

Бриджес говорит, что беспилотники дают проектировщикам превосходное преимущество, особенно при работе с побережьями и заболоченными участками, и не только при разработке проекта, но и при контроле строительства.

«Получение данных о высотах очень важно, но получить хорошие данные может быть сложно, – говорит Бриджес. – В таких ситуациях очень удобно иметь беспилотный летательный аппарат, который оборудован оптической системой Lidar, в случаях, когда даже несколько дюймов действительно важны».

Он говорит, что автономные средства измерений помогают контролировать окружающую среду и ее развитие: «Вы должны уметь понимать окружающую среду, если собираетесь ее изменять, особенно для процессов, которые должны работать на крупном участке местности».

Моника Частен (Monica Chasten), руководитель проекта в операционном отделе Центра военных исследований в округе Филадельфия, говорит, что ее группа использовала беспилотники для фиксирования и мониторинга прогресса по нескольким проектам EWN в Нью-Джерси, включая проект на острове Мордекай на с. 86 в «Атласе». Еще одно направление заключалось в применении технологии «тонкослойной укладки» разработанного грунта для восстановления болота вблизи Авалона и строительства двух гнездовых мест обитания птиц вблизи острова Ринг. Планируется дальнейшее использование беспилотников для исследовательского центра на Острове семи миль, который Корпус создал в задних бухтах возле Авалона.

Несколько руководителей проектов из Комитета по охране природы также сообщают, что они по тем же причинам все чаще используют беспилотники для восстановления русел рек. Также отдельные консалтинговые фирмы тоже предлагают эту технологию для работы с местными проектами.

Грег Глур (Greg Gloor), геодезист из фирмы по гражданским и экологическим инженерным технологиям Dresdner Robin в Нью-Джерси, использовал беспилотник для предоставления бесплатных услуг населению в Помптон Лейкс, штат Нью-Джерси, во главе с Лорен Венин (Lauren Venin), ландшафтным архитектором и сертифицированным менеджером по вопросам пойменных площадей в фирме. Ее группа добровольцев, Консультативного совета по наводнениям в Помптон Лейкс хотела определить местонахождение и оценить риск наводнения, вызванного поваленными деревьями и плотинами, которые перекрывают три реки в городе. Сильный снегопад весной 2018 года оставил много деревьев на берегах. Совет хотел помочь городу решить проблему и спланировать восстановление.

Изображение предоставлено консультативным совет ом по наводнениям в помптон лейкс

По словам Венин, Глур разработал методологию и провел 11 полетов, чтобы запечатлеть непрерывную полосу изображений с высоким разрешением на протяжении 6,5 миль водных путей. «Некоторые съемки показывают, что посторонние предметы блокируют более половины канала, – говорит она. – Большинство из них – это упавшие деревья».

Совет перенес данные беспилотников в формате KML в бесплатное программное обеспечение QGIS для организации данных, а также отметил и оценил серьезность 96 препятствий на аэрофотоснимках, сопоставленных с местоположениями в Google Earth. Район передал данные своим инженерам для разработки плана действий.

«Мы обнаружили, что эти съемки оказались намного точнее, чем предыдущие оценки, которые были сделаны полностью добровольцами без профессионального геодезиста». Она сказала, что, благодаря отчету на основе фотографий с беспилотников, привязанных к GIS-программам, специалисты по планированию теперь знают, «в каком конкретном месте находится конкретное препятствие», и могут привязать к нему широту и долготу и точно выяснить, на что нужно обратить внимание. Еще одним преимуществом является то, что исследование помогло городским жителям претендовать на снижение федеральных ставок страхования от наводнений, что позволяет им экономить до 300 000 долларов в год.

«Это определенно то, что можно сделать быстро, легко и безопасно, и, говоря с точки зрения добровольца, безопасность имеет большое значение», – говорит Венин.

Глур, который спланировал и выполнил миссию, называет DJI Matrice 210, который он использовал, «зверем». Он говорит, что выбрал его, потому что он может нести различные датчики и камеру со сменными объективами для съемки с трех разных углов обзора – и даже две одновременно. Он также может снимать вверх, а не только вниз, он устойчив к погодным условиям, достаточно мал, чтобы упаковать его в машину, и его легко и быстро можно собрать в работу. Он достаточно тяжелый, чтобы оставаться устойчивым в плохую погоду, и имеет время полета около 20 минут, «хотя это время может оказаться на 10% или 15% меньше при погоде ниже 35º F (примерно 0º C)», – говорит он.

Изображение предоставлено компанией dresdner robin

Глур говорит, что предпринял следующие шаги для планирования своей «речной» миссии:

• Обзор фрагментов реки в Google Earth и нахождение минимальной/максимальной ширины базового изображения на расстоянии между берегами.
• Умножение базового расстояния на 1,5/2 для учета возможных отклонений и для обеспечения полного представления о поверхностях района затопления.
• Определение высоты полета с выбранным объективом для получения нужной ширины изображения в кадре.
• Определение высоты точки снятия изображения сверху вниз («покрытия местности»).Определение необходимой скорости съемки, чтобы 80% высоты изображения проходило за 2 секунды (максимальная скорость, с которой его беспилотник может захватывать изображения), чтобы в серии изображения перекрывались на 20%.
• Проверка воздушного пространства Федерального управления гражданской авиации США на предмет ограничений по использованию беспилотников в этом районе.
• Использование программного обеспечения для планирования маршрута полета по центральной линии реки, включая точки взлета и посадки. Прогнозирование расхода батареи.
• Разведка точек взлета и посадки, определение расстояния прямой видимости для каждого сегмента, препятствий и опасности. Учет возможного появления птиц!
• Выполнение работ, если позволяет погода.