Połączenie kilku technologii pozwoli wcześniej ostrzegać o osuwiskach
Powstanie osuwiska ma bezpośredni wpływ na całą populację. Przykładem mogą być przypadki, gdy ziemia osuwa się w obszarach miejskich lub gdy z powodu ruchu gruntu swoje położenie zmienia infrastruktura – na przykład mosty. Aby uniknąć katastrof i chronić ludzkie życie, konieczne jest ciągłe monitorowanie ruchu osuwisk oraz ostrzeganie lokalnych mieszkańców i operatorów infrastruktury, gdy taki ruch przekracza określone progi. W ramach finansowanego przez UE projektu GIMS opracowano zaawansowany i tani system monitorowania powstających osuwisk i zachodzenia osiadań, w którym zintegrowano możliwości, jakie dają europejski globalny system nawigacji satelitarnej (GNSS) Galileo, Copernicus radar z aperturą syntetyczną (SAR) oraz inercyjne jednostki pomiarowe (IMU). „Połączenie tych rozwiązań zapewnia lepsze zrozumienie monitorowanych procesów i daje nam większą wiedzę na temat zjawiska deformacji, niż gdyby stosować te technologie oddzielnie”, stwierdza koordynator projektu Eugenio Realini.
Satelity wykrywają ruch
Satelity Copernicus Sentinel okresowo przesyłają dane radarowe, z których po przetworzeniu można uzyskać obraz deformacji terenu. System GNSS zapewnia ciągłe pomiary w określonych punktach, których wyniki są zbierane przez satelity Galileo z dokładnością co do milimetra. Wreszcie, IMU, zwane również akcelerometrami, mogą wykrywać przechyły i ruch w obszarach osuwisk, aby w przypadku nagłych ruchów umożliwić wysłanie ostrzeżenia w czasie rzeczywistym. Zasadnicze technologie opracowane w ramach projektu GIMS to ekonomiczne anteny i odbiorniki zdolne śledzić dwuczęstotliwościowe sygnały systemu GNSS Galileo. Ponadto opracowano kompaktowy aktywny transponder (ang. compact active transponder, CAT), który obsługuje pomiary SAR, ułatwiając „przekierowywanie” sygnału Sentinel SAR z powrotem do będącego jego źródłem satelity. To przydatne podczas monitorowania obszaru, w którym nie ma wielu naturalnych reflektorów lub są one całkowicie niedostępne. Rozwiązanie takie ułatwia wykrywanie określonych punktów, w których należy prowadzić pomiary. W każdej stacji GIMS pracuje oprogramowanie do przetwarzania danych GNSS, SAR i IMU, a naukowcy opracowali innowacyjne algorytmy i oprogramowanie do integracji technologii GNSS i SAR. Realini mówi: „Zasadnicze znaczenie miało dla nas zwiększenie możliwości przetwarzania danych z systemu GNSS i opracowanie innowacyjnej procedury integracji pomiarów GNSS oraz SAR, co pozwoliło wykorzystać synergię między tymi technologiami”.
Wczesne ostrzeżenia chronią ludzi i mienie
Partnerzy projektu zbudowali, uruchomili i przetestowali 14 stacji GIMS w dwóch miejscach powstawania osuwisk w Słowenii. Lekkie i w pełni autonomiczne stacje są zasilane panelami słonecznymi i można je łatwo zainstalować na obiektach infrastruktury, na przykład na mostach znajdujących się w miejscu powstawania osuwisk. „System wczesnego ostrzegania i alarmowy, a także dokładność generowanych danych sprawiają, że znacznie zmniejsza się ryzyko związane z powstawaniem osuwisk, a zarządzanie sytuacjami kryzysowymi staje się sprawniejsze”, zauważa Realini. Oprogramowanie GIMS odbiera przez internet dane z systemu GNSS i akcelerometrów przekazywane przez stacje. Otrzymuje również dane SAR dla obszaru, na którym rozmieszczono stacje. Dane te pochodzą bezpośrednio z należących do Europejskiej Agencji Kosmicznej serwerów Copernicus Sentinel. Nieobrobione dane są następnie przetwarzane, by na tej podstawie określić deformację terenu i sporządzić raport dla zainteresowanych stron, takich jak władze publiczne i agencje ochrony ludności. Projekt GIMS otworzył drogę do ekonomicznego wykorzystania połączenia trzech technologii, których często używa się osobno: GNSS, SAR i IMU. „Wyniki prac nad projektem GIMS umożliwiają monitorowanie większego obszaru i pracy z większą liczbą stacji. Pozwala to szerzej zakrojone, bardziej szczegółowe i efektywne zrozumienie ruchu osuwisk i ich wpływu na konstrukcje budowlane, a co za tym idzie skuteczniejsze ograniczanie liczby ofiar i rannych oraz lepsze planowanie działań konserwacyjnych”, podsumowuje Realini.
Słowa kluczowe
GIMS, osuwiska, GNSS, SAR, IMU, akcelerometr, kompaktowy aktywny transponder, europejski globalny system nawigacji satelitarnej Galileo, radar z aperturą syntetyczną, inercyjne jednostki pomiarowe
