Giriş: Deniz Çevre Korumanda Unmanned Aerial Araçların Yükselişi

Deniz kirliliği, özellikle petrol dökülüyor ve kalıcı plastik enkazdan, en şiddetli tehditlerden biri okyanus ekosistemleri ve kıyı ekonomileri için ortaya çıkıyor. Geleneksel izleme yöntemleri - insanlı uçaklar, uydu görüntüleme ve yüzey gemileri - sık yavaş, pahalı veya uzaysal ve zamansal olmayan kararlarda sınırlı, insansız hava araçları (UAVs), yaygın olarak çevre izleme yöntemleri için dönüştürücü bir araç olarak ortaya çıkıyor.

Deniz İzlemesinde UAVs'un Avantajları

Hızlı Yanıt ve Operasyonel Flexability

UAV'ların en önemli avantajlarından biri, bir petrol kirliliği olayı durumunda, her saat sayılıyor: slick yayılabilir, amplitüdlere ve etkili kıyılara kadar uzanan bir UAV, neredeyse her yerden iki kişilik bir ekip tarafından başlatılabilir. Örneğin, ABD'nin uzay aracına göre birkaç saat boyunca, ABD'nin uzay aracına ve uçakla birlikte bir araya gelerek, uçuşa devam eden bir uçakla birlikte çalışmayabilir.

Maliyeti azaltın ve Riski azaltın

Rutin devriyeler için bir uçak veya araştırma gemisi filosu son derece pahalı. Tek bir adamlı uçuş saat binlerce dolara mal olabilir, UAV uçuş saatini küçük bir orta büyüklükteki bir sistem için genellikle 500 $ 'dan daha düşük maliyetle veya kirlenmiş kıyı bölgeleri dahil olmak üzere, bu maliyet verimliliği, çevresel ajanslar, STK'lar ve özel şirketler aynı bütçeyle daha sık sık sık sık sık sık izlemelerine olanak sağlar.Ayrıca UAVs, insan pilotlarını taze bir petrol dökmek, aşırı hava kirliliği veya kirlenmiş kıyı bölgeleri dahil olmak üzere tehlikeli ortamlardan kaldırır.

Yüksek çözünürlük, Multi-Sensor Görüntüleme

UAVs, operatörlerin heens, tar topları veya plastik tozların çeşitli kısımlarını taşıyabilir.Demiryolunun farklı termal özelliklerini su ile karşılaştırıldığında algılaması için yeterince basit bir şekilde ayarlayabilir. Multispectral ve hiperspectral sensörlerin bir adım daha ileri gitmesine olanak sağlar, birlikte, bu sensörler, heens, tar topları veya bireysel plastik tozları tespit etmek için gerekli olan ısıtılabilir.

Uzak ve Hazardous Alanlarına Erişim

Deniz kirliliği genellikle uzak, sığ veya buzlu sularda meydana gelir ve gemi ve adamlı uçaklar güvenle çalışamaz. UAVs, beyzbollar, mangrovelar veya Arctic buzları risksiz insan yaşamı olmadan daha sık ve daha düşük maliyetle araştırabilir. Örneğin, petrol aramalarının genişlediğini, UAVs'un ne kadar etkili olduğu yerde, daha fazla helikopterler olduğu yerde, uzun menzilli uçaklara sahip olduğu yerde, daha sık ve daha düşük maliyetle araştırmasını sağlayabilir.

UAVs Marine Pollution ve Oil Spills nasıl tespit edilir

Optik ve Uzak Kameralar

Denize UAVs'un en yaygın ödeme yükü yüksek çözünürlüklü bir elektro-optik (EO) kamera, genellikle bir kızılötesi (IR) kamera ile eşleştirilir, EO kameraları sudan daha görünür bir şekilde görüntülenir: su çevreleyen su ve havalelerine bağlı olarak ince bir yağ ya da daha sıcak görünür.

Multispectral ve Hyperspectral Görüntüleme

Daha kesin bir kirletici tanımı için UAVs, çeşitli yağ türlerinde ışık yakalamak için çok fazla tahmin edici kamera taşıyabilir, genellikle benzersiz ⁇ imzalarına ve kısa dalgalara bağlı olarak. Hyperspectral sensörleri, onlarca veya yüzlerce kontigzigzal bandını kaydetmekle bu teknolojileri otomatik olarak bu tür hiperspectral UAV'lar arasındaki ayrımcılığa yol açabilirler.

Lidar ve Radar Sensörleri

UAV'ların üzerindeki ışık algılaması ve değişen sensörleri, büyük bir alana yayılan petrol hacmini ölçebilir. - Daha büyük uçaklarda, bulutların ve yüzer enkazın altından akıp giden Lidar nabızları, su yüzeyinin ve petrol tabakasının kabalığını algılar, operatörlerin petrol hacmini hesaplamalarına olanak sağlar.

Su Sampling ve Kimyasal Sensörler

Bazı UAVs şimdi, organik bileşikleri tespit eden kimyasal sensörler (VOCs) hava kalitesini azaltabilecek ve en etkili temiz su örneği toplayabilecek olan yağ tipini tespit eden hafif yağ örnekleme sistemleri ile donatılmıştır.

Vaka Çalışmaları ve Gerçek Dünya Uygulamaları

Deepwater Horizon ve Meksika Körfezi

Deepwater Horizon 2010 yılında havaya uçurdu - tarihin en büyük kazara yağı dökmesi - UAV kabul edilmesi için bir sulanmış bir an oldu. Erken yanıt çabaları uydu görüntü ve mand Overflights'a dayanıyordu, ancak kalıcı, yüksek çözünürlüklü veriler için ihtiyaç duyulan ihtiyaç, AeroVironment ve diğer müteahhitlerin yüzeyinin 30'dan fazla uzağında artış gösterdi.

Ocean Gyres'de Plastik Kirliliği Takip Et

Okyanustaki plastik çöp birikimi - Büyük Pasifik Garbage Patch gibi - otomatik olarak yenilikçi UAV bazlı izleme programları. 2018'de, Ocean Cleanup) plastik konsantrasyon ve dağıtım alanlarına özel UAV'ları kullanmaya başladı. - A 2020 çalışmalarında yayınlanan, yüksek oranda balıkçılıklardan gelen 20.000'den fazla plastik miktarını otomatik olarak sayabilir ve sınıflandırmaya yardımcı olur.

Gemilerden Yasadışı Sınırlamalar Gemilerin Tanıtılması

Petrol kaynaklı su, büyük bir okyanus kirliliği kaynağı, genellikle gece veya uzaktan nakliye şeritleri meydana geldiğinde, Avrupa deniz yetkilileri, alçaltma gemilerinin önderliğindeki büyük bir uçak gemisi (EMSA)[FLT)[Dönemli bir hava devriyeleri için donmuş bir drone], Avrupa'nın dört bin dolarlık bir teknesi ile yapılan bir hava yürüyüşüyle donanmış bir uçakla donduran bir uçakla donduruyor.

Sahil ve Estuarine İzleme

UAVs ayrıca, estuaries, baylar ve yakın çevrelerde kronik kirliliği izlemek için de kullanılır. ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) Büyük Göller ile zararlı algal çiçeklerini izlemek için pilotlanmış drone programları var (HAB) ve besin tükenme görevleri, yüksek frekanslı veri toplaması, tekne bazlı örnekleme maliyetinin bir kısmından daha hızlı bir şekilde tespit edilebiliyor.

Meydanlar ve Sınırlar

Uçuş Zamanı ve Battery Endurance

Küçük UAV'ların en kalıcı teknik sınırlaması uçuş dayanıklılıktır. Tipik tüketici sınıfı yarıkopterler 20-30 dakika boyunca uçabilir; profesyonel anket uçakları hala 45-60 dakikaya kadar sürebilir, ancak bu sefer yüksek bir rüzgarda yüksek bir basınç yükü taşıyan sabit UAV'lar taşırken, bu, çok sayıda uçuş, batarya değişimi ve şarj edici lojistiktir.

Düzenleme ve Hava Alanı Kısıtlama

UAV operasyonları, görsel bir görüntü hattının ötesinde (BVLOS) hala birçok ülkede ağır bir şekilde sınırlandırılmıştır. Deniz izlemesi için, BVLOS'un bir kovalama tekne veya ikinci uçak gerektirmeden büyük okyanus alanları kapsaması önemlidir. ABD'de FAA BVLOS, ancak BVLOS, su sağlanmış bir araç sistemi ile ilgili olarak, BVLOS'un standart uçuşları gerektirir.

Data Processing and Integration

Tek bir UAV araştırması, görüntüleyici ve sensör verilerinin kısaltmalarını sağlayabilir. Manually bu hacmi analiz etmek imkansız ve otomatik yöntemler -Deploy) veFLT:2.Pix4D) gibi nadir olaylar için, yanıt vermeleri için saatlerce işlemeye ihtiyaç duyar. Cloud-based platformlar.Deploy)Deploy()) ve D).Pix4D)

Havaya bağlı olarak

UAVs rüzgar, yağmur ve deniz durumu için hassastır, özellikle de küçük rotorcraft. Yüksek rüzgarlar dengesizliğe neden olabilir, uçuş zamanını azaltır ve görüntü kalitesini azaltır. Rain and fog can block optik sensörler ve hasar elektronik (bazı askeri-gradlı uçaklar hava durumu hava durumu hava durumu genellikle olumsuzdur) ve rüzgarlar onu gizlemek için çalışır.

Future rotası ve Gelişen Teknolojiler

AIPowered A Özerk Tespiti

Yapay zeka hızla UAV tabanlı izleme ile dönüşümleri değiştiriyor. Derin öğrenme modelleri, petrol yataklarının, plastik yamaların ve algal çiçeklerinin yerel mevcut ve rüzgar verileri kullanarak milyonlarca etiketli trajektöre eğitim veriyor.

UAV Swarms ve Collaborative Sensing

Tek bir drone sadece sınırlı bir alanı kaplayabiliyor. Swarms - koordineli 5-50 UAVs grupları - Kuzey Denizi'nde bir tür sallanan yağ yatırıyor, böcek davranışından ilham alan Swarms, komşularını yeniden yapılandırmak ve çarpışmalardan kaçınmak için iletişim kurmalarına izin veriyor. 2021 yılında, bir sürü drone'da bir sürüklü bir görüntüyü başarıyla 30 dakikadan daha az bir şekilde koordine etti.

Uydu ve IoT Networks ile entegrasyon

UAVs izolasyonda çalışmaz. Future monitoring sistemleri, drone verilerini uydu görüntüleriyle entegre edecek (örneğin, Sentinel-1 SAR, Landsat) her iki geniş kapsamlı bağlamı ve yerel detayı sağlamak için, bir uydu, yakındaki bir drone'u araştıracak ve algılamak için bir veriye sahip olacak.[IoT)

Genişletilmiş Endurance ve Yeşil Taht

Deniz izlemesi için bir sonraki UAV'lar önemli ölçüde daha uzun bir dayanıklılık sağlayacaktır. Hidrojen yakıt hücresi sistemleri düşük emisyonlarla 10-20 saat uçuş sağlayabilir, güneş enerjisi UAVs (sihird Hawk)Sun-Powered Hawk) yüksek irtifada uçuş yapan gemilerden gelen dalga-enerjiyi araştırıyor.

Sonuç: Deniz Kirliliğinin Bir Köşetaşı Olarak UAVs

İnsansız hava araçları, deniz kirliliğine karşı mücadelede operasyonel varlıklara taşınmıştır. avantajlarını -rapid dağıtım, düşük maliyet, yüksek çözünürlüklü algılama ve tehlikeli bölgelere erişim - petrol kirliliği ve rutin çevresel izleme için vazgeçilmez hale getirmek.In sensör teknolojisi, yapay zeka ve düzenleyici çerçeveler olgunlaşır, UAVs daha da ulusal ve uluslararası kirlilik izleme sistemlerine entegre olacaktır.