Revista >> Ianuarie - Februarie 2023 [Nr. 251] >> GIS

Industria geospațială și dronele

Dr. Alin Plesoianu, Dr. Cristian Vasile, Dr. Ionut Sandric

15 Februarie 2023

Să încercăm mai întâi să lămurim termenul. Drona este un termen generic. Se referă atât la echipamente aeriene (UAV), cât și la cele acvatice și terestre. În acest articol ne vom ocupa de dronele aeriene, mult mai corect denumite UAV (Unmanned Aerial Vehicle) sau aeronave fără pilot în limba română. Nu ne vom ocupa decât de aplicațiile civile, și nu de UAV care pot transporta și utiliza armament.

UAV au apărut cu multe decenii înainte, sub denumirea de aeromodele. Ce este diferit acum? În primul rând varietatea. Pot fi drone mari, un fel de avionete cu autonomie de zbor extinsă, sau mini-drone, care pot avea doar câteva zeci de grame. În al doilea rând, senzorii, și asta odată cu apariția aparatelor foto digitale. Dar, ca exemplu, au fost folosite dronele în trecut și când erau echipate cu aparate foto clasice.
Un alt aspect important a fost dezvoltarea algoritimilor moderni de prelucrare a imaginilor, inclusiv a celor care utilizează inteligența artificială (AI). Vom încerca să insistăm asupra aplicațiilor moderne, care au drept scop extragerea și analiza de informații din imaginile digitale și nu ceea ce observăm ca aplicații în marea majoritate a proiectelor din Romania, și anume realizarea de ortofotograme. Ortofoto nu este altceva decât o fotografie metrică, într-un sistem de proiecție. De aici până la informația inteligentă distanța este foarte mare.
Pană în urmă cu aproximativ un deceniu, exista o graniță între domeniul informației vectoriale, definită prin coordonate, și cel al imaginilor, în mod simplist, o colecție de pixeli. Acum, domeniul imaginilor digitale este parte integrată a bazelor de date spațiale, a domeniului denumit generic GIS (Sistem Informațional Geografic).
Și, înainte de a trece la o descriere mai detaliată a domeniului dronelor aeriene și a câtorva dintre aplicații, să remarcăm dinamica extraordinară a acestui domeniu. În prezent, legislația română, destul de restrictivă în trecut, este adaptată la directiva europeană pentru reglementarea zborurilor cu drone din categoria deschisă. Acest lucru înseamnă că zborurile cu drone sunt permise fără autorizări speciale până la 120 de metri înălțime, exlusiv pentru categoria deschise. Informații suplimentare despre înregistrarea dronelor și certificarea piloților de dronă sunt oferite pe pagina Autorității Aeronautice Române de la https://www.caa.ro/ro/pages/drone. Totînspijinulplanificării de zboruri cu drone este oferit șisite‑ulhttps://flightplan.romatsa.ro/init/drones unde sunt prezentate restricțiile de zbor, actualizate permanent.
În ceea ce priveste tehnologia, atât referitoare la echipamente cât și la software, progresele sunt foarte mari. Însă la noi cu greu poți afla ce software utilizează posesorii de drone, care nu sunt puțini.
Din punctul nostru de vedere, zona critică în ceea ce privește utilizarea imaginilor, fie ele satelitare sau aeriene, este cea a administrației publice. După cum am subliniat în articolele anterioare, este greu de înțeles cum pot fi gestionate coerent și eficient teritoriile administrate fară a utiliza informația spațială.
În prezent se deosebesc trei categorii distincte de drone, fiecare dintre ele prezentând avantaje și dezavantaje. O primă categorie este reprezentată de dronele de tip avion, sau aripa fixă. Acestea permit survolarea unor suprafețe foarte mari și pot fi echipate cu diverse camere și senzori, precum camere care culeg imagini în spectrul vizibil, multispectrale, LiDAR etc. Dezavatanjul principal al dronelor de tip avion constă în condiționarea zonelor de lansare și aterizare, fiind limitată utilizarea lor în spații deschise sau monitorizări la puncte fixe. O a doua categorie de drone este reprezentată de dronele de tip elicopter. Acestea pot să fie echipate cu toate tipurile de cameră și senzori și au avantaje precum monitorizarea la puncte fixe, decolare și aterizare verticală, fiind astfel utilizate în spații inguste sau inspecții de infrastructuri. Dezvantajul principal al dronelor de tip eclicopter constă în timp redus de zbor prin comparație cu dronele de tip avion. O a treia categorie este reprezentată de dronele de tip VTOL (Vertical Take Off and Landing), care sunt un hybrid între cele de tip avion și cele de tip elicopter. Dronele de tip VTOL au avantajele survolării unor suprafețe mari și posibilitatea decolării și aterizării în spații înguste. Principalul dezavantaj al dronelor de tip VTOL este prețul de achiziție, de regulă mai ridicat decât celelalte două categorii de drone.
În continuare prezentăm pe scurt câteva din aplicațiile civileale dronelor. Mai întâi ele sunt folosite pentru cartografierea aeriană, deoarece camerele moderne de rezoluție ridicată permit survolarea în detaliu a terenului. Se obțin astfel produse cartografice de acuratețe ridicată, actualizate, dar și modele 3D ce pot servi ulterior ca bază informațională pentru alte aplicații. Dronele mai pot fi folosite în agricultură. Echiparea acestora cu senzori specializați permit agricultorilor să monitorizeze starea de sănătate a culturilor, și să ia decizii informate în etapele de plantare, irigare și fertilizare pentru creșterea productivității agricole, precum și pentru aplicarea de tratamente pentru culturile agricole, realizarea de însămânțări etc. Un domeniu emergent în agricultura de precizie este utilizarea combinată de drone echipate cu camere multispectrale și sisteme de aplicare diferențiată a tratamentelor, asigurându-se astfel o eficacitate ridicată și un management optim al resurselor.

Un alt domeniu în care dronele au utilitate îl reprezintă cel al infrastructurilor publice, în care acestea pot să fie utilizate pentru monitorizarea construcțiilor, podurilor sau liniilor de înaltă tensiune pentru identificarea problemelor fără inspecția directă a personalului uman. Aici se remarcă necesitatea de aprocesa și obține o ortofotograma de tip „trueorthoimage”, unde fiecare obiect din imagine este vizualizat dintr-o perspectivă nadirală, extrem de important în lucrarile de cadastru și monitorizare de construcții.

Dronele pot fi folosite cu succes în monitorizarea mediului sau a sistemelor forestiere. Ele pot survola suprafețe mari și pot ajuta la identificarea despăduririlor ilegale, a schimbărilor în utilizarea terenurilor sau în evaluarea dezastrelor. Imaginile de rezoluție înaltă obținute prin intermediul dronelor pot ajuta la cuantificarea impactului hazardelor naturale sau antropice pentru îmbunătățirea intervențiilor în prevenirea și atenuarea impactului. Un rol important în monitorizarea hazardurilor naturale și realizarea de modele digitale de elevație cu o rezoluție spațială doar mare, de regulă sub 1 metru, îl au dronele echipate cu senzori LiDAR, care au devenit accesibile ca urmare a dezvoltărilor tehnologice din ultimii ani. Pentru monitorizarea calității mediului înconjurator sunt utilizate cu success drone echipate cu camere multispectrale sau senzori, capabile să măsoare concentrații pentru diverși poluanți din atmosferă, precum metanul.
Vedem, în special în ultimii ani, o creștere masivă a utilizării dronelor, chiar și a celor LiDAR. Rezultatele nu prea se văd. Unde sunt aplicațiile? Cum au contribuit la creșterea calității actului administrativ? Care sunt investițiile în domeniul universitar și în cel al cercetării? Aici efectul se va vedea în următorii ani.