Un nuevo método para la detección de cambios en la superficie de alta resolución: recolección de datos y validación de mediciones de UAS en el Sitio de Seguridad Nacional de Nevada, Nevada, EE. UU
Autores: Crawford, Brandon; Swanson, Erika; Schultz-Fellenz, Emily; Collins, Adam; Dann, Julian; Lathrop, Emma; Milazzo, Damien
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un nuevo método para la detección de cambios en la superficie de alta resolución: recolección de datos y validación de mediciones de UAS en el Sitio de Seguridad Nacional de Nevada, Nevada, EE. UU
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Cambios en la superficie
Daños por terremotos
Agotamiento de aguas subterráneas
Explosiones subterráneas
Detección de cambios.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El uso de sistemas aéreos no tripulados (UAS) aumenta las oportunidades para detectar cambios en la superficie en áreas remotas y en terrenos desafiantes. Detectar cambios topográficos en la superficie ofrece una restricción importante para entender los daños por terremotos, el agotamiento de aguas subterráneas, los efectos de la minería y otros eventos. Para estos propósitos, se detectan fácilmente cambios del orden de 5-10 cm, pero a veces es necesario detectar cambios más pequeños. Un ejemplo son los cambios en la superficie que resultan de explosiones subterráneas, que pueden ser tan pequeños como 3 cm. Los estudios previos que describieron metodologías de detección de cambios generalmente no estaban dirigidos a detectar cambios de menos de 5 cm. Además, los estudios centrados en una alta precisión de fidelidad eran modelados computacionalmente o no proporcionaban completamente los ejemplos necesarios para resaltar la usabilidad de estos flujos de trabajo. Detectar cambios en este umbral puede ser crítico en ciertas aplicaciones, como la investigación de seguridad global y el monitoreo de peligros naturales de alta consecuencia, incluidos los deslizamientos de tierra. Aquí proporcionamos una descripción detallada de la metodología que utilizamos para detectar cambios de 2-3 cm en un importante entorno de investigación aplicada: cambios en la superficie relacionados con explosiones subterráneas. Esta metodología mejora la precisión de la recolección y análisis de datos de detección de cambios a través de la optimización de la planificación previa al campo, el levantamiento, las operaciones de vuelo y el procesamiento posterior de los datos recolectados, todos los cuales son críticos para obtener la mayor resolución de datos posible. Aplicamos esta metodología a un lugar de estudio de campo, recolectando 1.4 Tb de imágenes a lo largo de 30 vuelos, y datos de ubicación para 239 puntos de control en el terreno (GCP). Verificamos de manera independiente los cambios con ortoimágenes y encontramos que los errores cuadráticos medios reportados por el software de estructura a partir del movimiento (RMSE) tanto para puntos de control como de verificación subestimaron el error real. Encontramos que los cambios de 3 cm son detectables con esta metodología, mejorando así nuestro conocimiento de la respuesta de una roca a explosiones subterráneas.
Descripción
El uso de sistemas aéreos no tripulados (UAS) aumenta las oportunidades para detectar cambios en la superficie en áreas remotas y en terrenos desafiantes. Detectar cambios topográficos en la superficie ofrece una restricción importante para entender los daños por terremotos, el agotamiento de aguas subterráneas, los efectos de la minería y otros eventos. Para estos propósitos, se detectan fácilmente cambios del orden de 5-10 cm, pero a veces es necesario detectar cambios más pequeños. Un ejemplo son los cambios en la superficie que resultan de explosiones subterráneas, que pueden ser tan pequeños como 3 cm. Los estudios previos que describieron metodologías de detección de cambios generalmente no estaban dirigidos a detectar cambios de menos de 5 cm. Además, los estudios centrados en una alta precisión de fidelidad eran modelados computacionalmente o no proporcionaban completamente los ejemplos necesarios para resaltar la usabilidad de estos flujos de trabajo. Detectar cambios en este umbral puede ser crítico en ciertas aplicaciones, como la investigación de seguridad global y el monitoreo de peligros naturales de alta consecuencia, incluidos los deslizamientos de tierra. Aquí proporcionamos una descripción detallada de la metodología que utilizamos para detectar cambios de 2-3 cm en un importante entorno de investigación aplicada: cambios en la superficie relacionados con explosiones subterráneas. Esta metodología mejora la precisión de la recolección y análisis de datos de detección de cambios a través de la optimización de la planificación previa al campo, el levantamiento, las operaciones de vuelo y el procesamiento posterior de los datos recolectados, todos los cuales son críticos para obtener la mayor resolución de datos posible. Aplicamos esta metodología a un lugar de estudio de campo, recolectando 1.4 Tb de imágenes a lo largo de 30 vuelos, y datos de ubicación para 239 puntos de control en el terreno (GCP). Verificamos de manera independiente los cambios con ortoimágenes y encontramos que los errores cuadráticos medios reportados por el software de estructura a partir del movimiento (RMSE) tanto para puntos de control como de verificación subestimaron el error real. Encontramos que los cambios de 3 cm son detectables con esta metodología, mejorando así nuestro conocimiento de la respuesta de una roca a explosiones subterráneas.