בעקבות אסונות טבע כגון רעידות אדמה, הוריקנים, שיטפונות, שריפות בר, הערכה מהירה ומדויקת של נזקי תשתיות אזרחיות היא מרכיב קריטי של תגובה חירום ושיקום לטווח ארוך.כבישים, גשרים, רשתות חשמל, תחנות טיפול במים, בתי חולים, ומבני מגורים חייבים להיות מוערכים עבור בטיחות ותפקוד לפני החילוץ, תיקון, ושיקום פעולות יכול להימשך ביעילות.

היתרונות של שימוש ב-Aerial Imagery ב-Post-disaster Scenarios

פריסת הדימויים האוויריים בתגובה לאסון מציעה מספר יתרונות שונים על סקרי שדה קונבנציונליים.היתרונות האלה משפרים באופן קולקטיבי את המהירות, הבטיחות, הדיוק, ואת איכות התיעוד של הערכות הנזק.

מהירות וכיסוי

אחד היתרונות המשמעותיים ביותר של צילום אווירי הוא היכולת לכסות אזורים גיאוגרפיים עצומים בתוך זמן קצר.עבור לוויין יחיד יכול ללכוד מאות קילומטרים רבועים בתוך דקות, בעוד מטוס מאויש או רחפנים יכול לבדוק באופן שיטתי עירייה שלמה בתוך שעות. רכישת נתונים מהירה זו מאפשרת למפקדי אירועים לקבל החלטות מושכלות על הקצאת משאבים, סגירת כבישים, ופינוי ללא המתנה עבור קבוצות קרקעיים לעבור אזורי פגיעה פיזית.

בטיחות ופחתת סיכונים

סביבות פוסט-דיסקסטר הן מסוכנות מטבען.מבנים, פסולת לא יציבה, פיסות כימיות, כבישים מוצפים, חוטי חשמל חיים מהווים סיכונים חמורים לאנשי הצוות.על ידי שימוש בפלטפורמות אוויריות, המשיבים יכולים לבדוק אזורים מושפעים מרחוק בטוח, ממזערים את הצורך של עובדים להיכנס לאזורים מסוכנים.

כלכלה ופרט

חיי הדמיה מודרניים מספקים פתרון מרחבי גבוה מאוד, לעתים קרובות ברמת תת-הדה.רמה זו של פרטים מאפשרת אנליסטים לזהות אינדיקטורים ספציפיים של נזקים כגון סדקים בסלמנט, אריחי גג עקורים, קטבים של כלי טיס, או מפרות במערכות levee. כאשר בשילוב עם תמונות סטריאו או נתונים לידר, זה אפשרי למדוד עקירה אנכית, של משקעים מבניים, או סטיות גבוהות יותר על ידי הערכה מדויקת של נתונים.

מסמכים ורשומות משפטיות

דימוי אווירי מספק תיעוד חזותי אובייקטיבי, מזמנים של תנאים לפני ואחרי אסון. תיעוד זה יקר ערך לתביעות ביטוח, הצהרות אסון ממשלתיות, סכסוכים משפטיים ותכנון לטווח ארוך.שוואת תמונות טרום-דיסקסטר או תמונות לוויין עם תמונות לאחר-דיססטר יוצר מסלול ביקורתי של נזק שניתן להשתמש בו כדי להצדיק בקשות מימון, לפני שיקום מאמצי אחריות, מידע על פני הקרקע, כמו גם הליכים משפטיים רבים, כגון ציות שיפוטיים, או שיפוטיים.

סוגים של צילום אווירי ואופייהם

פלטפורמות אוויריות שונות וחיישנים מציעים שינויים בסחר מבחינת כיסוי, פתרון, תדירות התחדשות, ועלות. בחירת הסוג הנכון תלויה בקנה מידה של אסון, דחיפות, ואת רכיבי התשתית הספציפיים שיש להעריך.

צילום: Satellite Imagery

חישה מרחוק של לוויין מספקת את הכיסוי הרחב ביותר של כל מקור תמונה אווירית. Constellations כגון Landsat, Sentinel-2, ולוויינים מסחריים (למשל, WorldView, GeoEye) מציעים סדקים רב-ספקטרום ו panchromatic תמונות ברזולוציה של שטח פתוח מ -30 מ"מ עד 30 ס"מ, כולל יתרונות מרכזיים, חזור (בדרך כלל יומיים עבור קבוצות), וספקות אבטחה כגון מגבלות מהירות גבוהה של נתונים, אך ורק לאחר מכן, או מגבלות מהירות גבוהה, אך ורק לאחר מכן, ייתכן שברשות אבטחה, או מיפוי נתונים, אך ורק לאחר מכן, כולל מגבלות מהירות גבוהה של מיפוי נתונים, אך ורק לאחר מכן, כולל מגבלות מהירות גבוהה יותר, אך ורק לאחר מכן, או מיפוי נתונים, ייתכן שברשותם של 30 מ- 30 מ- 30 מ- 30 מ- 30 מ- 30 מ- 30 מ- 30 מטווח קצר של לוויינים.

כלי רכב אוויריים בלתי מאוישים (UAVs / Drones)

רחפנים פיתחו הערכה לאחר-דיסקסטר על ידי הצעת החלטה גבוהה מאוד (1-5 ס"מ), גמישות מבצעית ועלויות נמוכות למשימה. ד"רונים יכולים להיות מוצבים במהירות למטרות ספציפיות – כגון גשר פגוע, בניין התמוטט או שכונה מוצפנת - ויכולים לטוס נמוך מספיק כדי ללכוד את אזורי הסיבול הצבאיים (אובליק) ואת התמונות האנכיות המחושותרות מפני לוויינים שונים: RGB, ריבוי, כולל סוללות, אפילו מתחת ל-FAR) נמוך יותר, כולל מגבלות אוויריות קצרות (חלקים).

צילום מטוסים

מטוסים ומסוקים חד-משמעיים נשארים מרכיב עיקרי לכיסוי מהיר, רחב-שטחי כאשר נדרשת רזולוציה גבוהה יותר מאשר לווינים, אך סיבולת מזל"טים אינה מספיקה.מטוסים יכולים לשאת מצלמות בפורמט גדול, מערכות הדמיה של אובליקה (למשל, פיצומטריה), וחיישנים פעילים כמו LiDAR או Synthetic Aperture Radar (SAR) הם יכולים לטוס בגבהים שונים לכיסוי ולסגור, ולעתים קרובות, כמו מהנדסי אווירי אווירי אווירי אווירי אוויר) או סוכנויות אוויריות מקומיות (N) או כלי רכב מקומי (N) או כלי רכב מקומי, אך ורק על ידי רשויות אוויריות).

השוואה ובחירת קריטריה

  • (FLT:0) שטח שטח מעלייה 1 - לוויין: מאות קילומטרים רבועים לזירה; מטוסים מאוישים: עשרות עד מאות קילומטרים רבועים לטיסה; מל"ט: כמה קילומטרים רבועים לטיסה.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) Revisit/response timeFcioLT:1) - לוויין: שעות עד ימים (בהתאם לקונסטלציה); מטוס מאויש: שעות (אם היו מוצבים מראש); AV: דקות עד שעות.
  • (ב) ⁇ (ב"ג): "החלל" (ב') - "הלווין: מושפע מעננים; כלי טיס מאוישים: יכול לעוף מעל עננים; מל"ט: חייב לעוף מתחת לעננים.
  • (FLT:0) לכל ק"מFLT:1 - לוויין: נמוך (חינם עבור נתונים ציבוריים) למתן מתון; מטוסים מאוישים: בינוני עד גבוה; מל"ט: נמוך עד בינוני.
  • (FLT:0) השימוש הטוב ביותר ב-FLT:1 - לוויין: מיפוי נזק אזורי, השוואה מוקדמת/מאחז; מטוס מאויש: מיפוי גבוה של רזולוציה גבוהה; UAV: בדיקה מפורטת מקומית של תשתיות קריטיות.

המונחים: damage Assessment Workflow

זרימת עבודה שיטתית מבטיחה כי צילום אווירי הופך ביעילות לאינטליגנציה מעשית.התהליך כרוך שלבים מרובים בתכנון למפות נזק סופיות.

אוסף נתונים של Pre-disaster Baseline Data Collection

הערכת נזק יעילה דורשת תמונות התייחסות המציגות תשתיות במצבה הלא-מעורר. סוכנויות רבות שומרות על ארכיון של לווייני או ת'אופוטים אוויריים לאזורים עירוניים.אם קווי בסיס כאלה חסרים, ניתן למצוא תמונות עדכניות ממאגרי ציבור כמו FLT:0USGS EarthExplorFLT:1 או ספקים מסחריים.

פוסט-דיסקסטר צילום

מיד לאחר אסון, הזמנות המשימה ממוקמות עבור צילום לווייני, צוותי המל"טים מגויסים, וממוסיפים על פני טיסות מתואמות.אזורים עדיפות מזוהים על בסיס צפיפות האוכלוסייה, תשתיות קריטיות (תאים, תחנות כוח, גשרים), ונזקים צפויים לנזק בחומרה.באירועים גדולים, מקורות נתונים מרובים משולבים: לווייניים מכסים את האזור המלא, בעוד שרחפנים מתמקדים מטרות ספציפיות של ערך בזמן אמת-זמן תכנון מסייעות לייעל נתיבי טיסה כדי למקסם את נתיבי הטיסה ולהימנע מפגעים.

עיבוד תמונה וזיהוי שינוי

תמונות אוויריות של Raw חייבות להיות מעובדות לפני הניתוח.זה כולל:

תיקון גיאוגרפי ותיקון אורת

תמונות מתואמים את מערכת לתאם מפה ותיקונים עבור עיוותים גאומטריים הנגרמים על ידי שטח וזווית מצלמה. OrthoPhotos לאפשר השוואה ישירה עם קווי בסיס מדידה מדויקת של מרחקים ואזורים.

שינוי אוטומטי Algorithms

תוכנה מבוססת SOphisticated יכול להשוות תמונות טרום ופוסט-event כדי להדגיש אזורים של שינוי. Pixel מבוסס שונה, ניתוח תמונה מבוסס אובייקטים (OBIA), ומדרגי למידת מכונה משמשים כדי לזהות מבנים שונים, ערימות פסולת חדשות, וקטעי גג חסרים. אלגוריתמים אלה להאיץ באופן משמעותי את ההקרנה הראשונית על פני אזורים גדולים.

צילום: Photointerpretation

פלטים אוטומטיים נבדקים בדרך כלל על ידי אנליסטים מנוסים שיכולים להבדיל נזק ממשי משינויים שאינם מדבקים (למשל, צמחייה עונתית, אפקטים צליים) משתמשים ברמזים חזותיים כגון קירות התמוטטים, כבישים מקופצים, תשתיות עקורים, ושיטפונות מים במידה כדי לסווג נזק לפי קשקשים סטנדרטיים (למשל, מצבי בניין HAZUS).

פיצויים ועדיפות

ברגע שנזק מזוהה, הוא מסווג – לדוגמה, "מתק", "נזק גדול", "נזקים חמורים", "בלתי נגישים" סיווג זה משמש כדי לאשר את תגובת החירום: כבישים חייבים להיות ברורים קודם, ואז קווי חשמל, מערכות מים.במסגרות תגובה רבות, כגון מערכת פיקוד אירועים (ICS), מפות נזק משולבות בדיווחים משפטיים ומשתפות עם קבוצות שדה באמצעות יישומים ניידים.

שילוב עם מערכות מידע גיאוגרפיות (GIS)

המוצר הסופי של ניתוח תמונות אווירי הוא לעתים קרובות שכבת GIS או מפת אינטרנט המציגה את המיקום וחומרת הנזק לכל נכס תשתית.מפות אלה יכולות להיות מוגזמות עם נתונים דמוגרפיים, אזורי פינוי ומיקומים משאבים כדי לסייע בקבלת החלטות. Open-source כלים כמו QGIS ופלטפורמות מסחריות כמו ArcGIS Online מאפשרות שיתוף בזמן אמת בין שותפים לתגובה.

דוגמאות ל-Case Studies and Real-world

הדוגמאות הבאות ממחישות כיצד חלים צילומי אוויר באירועים של אסון ממשי, מה שמוכיח את שני ההצלחות והלקחים שנלמדו.

רעידת אדמה: 2010 האיטי רעידת אדמה

אוספים של תמונות לוויין של חברות כמו DigitalGlobe ו GeoEye היו זמינים לארגונים הומניטריים מיד לאחר רעידת האדמה 7.0.Pre- ופוסט-event תמונות היו בהשוואה לזהות מבנים התמוטטו בפורט-הו- פרינס אנליסטים מתנדבים באמצעות פלטפורמת מיקור ההמונים טום סייעה לסווג נזקים מעל אלפי בלוקים.

הוריקן and Floodנזק: הוריקן Harvey (2017)

במהלך ההוריקן הארווי, הצפה הנרחבת ביוסטון ובמחוזות הסמוכים הפכו כבישים רבים לבלתי אפשריים.החיל האוויר האזרחי טס מאות שעות של צילום אווירי, ורחפנים היו פרוסים על ידי חברות שירות כדי לבדוק קווי חשמל וצוללות.משרד התעופה:0NOAA של חיל הנחתים הלאומיים סן-חילון 1 , ביצעו טיסה למיפוי נזקי תשתית החוף.

שריפות יער שורפות כמה מפאון: קליפורניה Wildfires

בעקבות מדורת קמפ 2018 ומאוחר יותר שריפות בר, צילום אווירי (גם לוויין וגם אוויר) שימש למפות חומרת כוויות ולהעריך נזק למבנים ולרשתות כוח.שירות היער האמריקאי משתמש בתוכנית התגובה החשופה של אזור החירום (BAER) לנתח תמונות לאחר אש ולעדכן טיפולים לייצוב חירום כמו שליטה ברזולוציה גבוהה או ת'אלופסומי עזר לזהות בתים מסוכנים, אשר נותרו בסכנות שיקום של כוחות, ואשר נפגעו ישירות, ופגעים חשמליים.

אתגרים ומגבלות

למרות היתרונות הרבים שלה, השימוש בדימוי אווירי עבור הערכת נזק עומד בפני כמה אתגרים משמעותיים שיש לנהל.

אתגרים טכניים

  • (FLT:0Data Volume and ElementFLT:1): תמונות מאוד ברזולוציה גבוהה מייצרות terabytes של נתונים שיש לאחסן, להעביר (לעיתים קרובות על חיבורים מקוונים מוגבלים באזורי אסון), ומעובדים.
  • (FLT:0Cloud Cover andische WeatherFLT:1: עננים ועשן לעתים קרובות נופים לוויין מעורפלים במהלך ההוריקן, הצפות והשריפות ברות (radar) יכולים לחדור עננים, אך חסר את הפירוש של תמונות אופטיות עבור סוגים רבים של נזק.
  • (FLT:0)Resolution Trade-offsFLT:1: רזולוציה פינר פירושה כיסוי קטן יותר לדימוי ולזמני רכישה ארוכים יותר, יצירת מתח בין פרטים ומהירות.

אתגרים תפעוליים

  • (FLT:0) הגבלות חלל אוויריות (FLT:1): לאחר אסונות גדולים, חלל אוויר עשוי להיות סגור לטיסות צבאיות או חירום. Drones דורשות ויתורים מיוחדים, וטיסות מאוישות חייבות לתאם עם בקרת תנועה אווירית.
  • (ב) [ה]ב]: לדוקטורונים יש חיי סוללה מוגבלים ועומס, מה שהופך אותם למותאמים למיפוי גדול של שטח גדול.
  • (FLT:0) ,Skilled PersonrovnelFLT:1: שניהם מעסים את הפלטפורמות ואנליזה של הדימויים דורשים הכשרה מיוחדת. הרבה סמכות שיפוטית קטנה יותר חסרה יכולות בית, וחייבת להסתמך על נכסים ממשלתיים או פדרליים או קבוצות מתנדבים.

אתגרים אנליטיים

  • (ב) ,0) ,התאמת הרפורמות (תיקון: 1) זיהוי שינוי אוטומטי יכול לייצר חיובי כוזב (למשל, בשל צללים, קצוות ענן או העברת חפצים) ושלילים כוזבים (נזקים מוזנחים). אימות אמת קרקעי מוגבל לעיתים קרובות או בלתי אפשרי בימים הראשונים המכריעים.
  • (FLT:0Subjectivity in פרשנותFLT:1: אנליסטים שונים עשויים להקצות קטגוריות נזק שונות לאותו תמונה, הצגת מדריכים סטנדרטיים והדרכה רציפה נדרשים כדי לשפר את האמינות.
  • (FLT:0) אינטגרציה עם הערכת הנדסה 1 (IFIRLT: איור אווירי מראה נזק גלוי אך אינו מודד יציבות מבנית ישירות.מהנדסים חייבים עדיין לבצע בדיקות קרקעיות או להשתמש בחיישנים משלימים כגון LiDAR או מכ"ם חודר קרקע כדי להעריך נזק פנימי.

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

תחום הערכת הנזק מבוסס צילום אווירי מתפתח במהירות, מונע על ידי התקדמות בחיישנים, ניתוח נתונים ומושגים תפעוליים.

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה עמוקה

רשתות עצביות מהפכתיות (CNN) ואדריכלות למידה עמוקה אחרות הראו יכולת יוצאת דופן לזהות באופן אוטומטי נזק בתמונות אוויריות.מודלים המוכשרים על אלפי דוגמאות מתוייגות יכולים לזהות מבנים התמוטטים, משטחי כביש מפוצצים, ואזורים צפופים עם קדרציות המתקרבות לביצועים אנושיים. החוקרים מפתחים שיטות למידה כדי להתאים מודלים לאזורים שונים וסוגים אסון עם מערכות מחוסמות יכולות לספק נזקי קרישה כמעט בלתי נסבלים לסווגים או לפלטפורמת לוויין.

« OUTS AND ACE מחשוב

במקום לחכות לעיבוד מלא בשרתי קרקע, חומרה מחשוב קצה המתהווה מאפשרת לרחפנים לרוץ מודלים של הקצוץ בטיסה.זה מאפשר התראות בזמן אמת על נזק קריטי (למשל, גשר חסום) להיות מועבר למרכזי פיקוד.קישורים תקשורת בתדירות נמוכה, כגון 5G או מבוסס לוויין IoT, יזרזו עוד יותר את העברת מידע מעשי.

שילוב עם שאר החיישנים

היתוך רבנסטור הופך נפוץ יותר.שלב תמונות אופטיות עם LiDAR מספק הן ההקשר החזותי והן גיאומטריה תלת-ממדית מדויקת של מבנים פגומים.מצלמות אינפרא אדום על מל"טים יכול לזהות חתימות חום מן האש וזיהוי חולשות מבניות (למשל, חסר בידוד בגגות) תמונות SARry מלוויינים מציעות כל-weather / לילה ויכולות לזהות שינויים עדינים בגבהים כגון נחיתות לתוך רעידות אדמה מאוחדות.

מדיניות ותקנות

כדי למקסם את התועלת של תמונות אוויריות, ממשלות וארגונים בינלאומיים פועלים על סטנדרטיזציה של פורמטים נתונים, פרוטוקולים metadata ונזקי סיווג מערכות.TheFLT:0.U-SPIDER (Platform for Space-based Information for Disaster Management and Emergency Response)FLT:1 הוא דוגמה אחת של יוזמה אשר מקדמת שימוש בדימוי מבוסס חלל במצבים של פשיעה.

מסקנה

הדימויים האוויריים הפכו כלי חיוני להערכת נזקי תשתיות אזרחיות בעקבות אסונות טבע.היכולת שלה לספק מידע מהיר, בטוח, מדויק, מדויק, ומבוסס היטב על מידע על אזורים גדולים משפרת באופן יסודי את יכולות קבלת ההחלטות של מגיבים חירום, מהנדסים, ומתכננים.כאשר קבוצות לוויין מתרחבות, הטכנולוגיה הופכת לחוד החנית יותר, צמיחה מלאכותית ואמינות של הערכות ימשיכו לפתח אתגרים סביבתיים, אך ימשיכו לפתח את השינויים הללו, תוך כדי שיפור מתמיד, תוך כדי שיפור מתמיד, תוך כדי שיפור מתמיד, לחץ על פני מערכות ההפעלה, תוך כדי שיפור מתמיד, תוך כדי שיפור מתמיד, לחץ על פני מערכות החיסון, וקידום של תהליכי ניהולי מערכת העצבים, תוך כדי שיפור מתמיד, תוך כדי שיפור מתמיד, לחץ על פני מערכות החיסון, וקידום של תהליכי ניהול הדם, לחץ על פני מערכות יחסים מתקדמים, לחץ על פני מערכות יחסים מתקדמים, לחץ על פני מערכות יחסים, לחץ על פני מערכות יחסים מתקדמים, לחץ על פני מערכות יחסים, על פני מערכות יחסים מתקדמים, לחץ על פני מערכות יחסים מתקדמים, לחץ על פני מערכות יחסים, לחץ על פני מערכות יחסים מתקדמים, לחץ על פני מערכות יחסים, לחץ על פני מערכות יחסים, לחץ על פני מערכות יחסים, לחץ על פני מערכות יחסים, לחץ על פני מערכות יחסים, לחץ על פני מערכות יחסים, לחץ על פני מערכות יחסים,