Praėję metai ir ši žiema iškėlė daug klausimų tiek žemdirbiams, tiek melioracijos specialistams. Didžiuliai nuostoliai, patirti dėl ilgalaikio laukų užtvindymo, verčia susimąstyti, kaip elgtis toliau.

Žinoma, tokius metus galima priskirti prie ekstremalių (išskirtinių), tačiau, turint galvoje klimato kaitos procesus, galima sakyti, kad panašių į juos gali pasitaikyti gerokai dažniau nei iki šiol. Bet ne vien klimato kaita ir ilgalaikiai lietūs kelia rūpestį. Atsiradęs perteklinis vanduo iš dirbamų laukų turi kažkur nutekėti ir galimybių čia nėra daug: jei yra palankios reljefo sąlygos, tai laukų paviršiumi, kitu atveju – drenažu (jei toks yra įrengtas). Bet abiem atvejais nutekantis iš laukų vanduo patenka į melioracijos griovių arba natūralių upelių tinklą. O tolesnė jo kelionė priklauso nuo to, kokios ten tėkmės sąlygos. Jei vagos pralaidumas geras (griovys neuždumblėjęs, neužaugęs krūmais, neužslinkę jo šlaitai, nėra bebrų užtvankų ir pan.), tai vanduo sėkmingai, nesukeldamas problemų, nuteka į didesnes upes.

Deja, dabartinė situacija kiek kitokia. Iš Valstybinio žemės fondo 2016 m. duomenų matyti, kad griovių nusidėvėjimas vidutiniškai šalyje jau siekia apie 83 procentus. Tačiau tai daugiau teoriniai duomenys, apskaičiuoti pagal likutinę vertę, o reali padėtis gali būti visai kitokia. Norint ją įvertinti, reikia vykdyti nuolatinę stebėseną, nes tik žinant realią informaciją realiu laiku galima priimti tinkamus sprendimus, tačiau savivaldybių melioracijos specialistai (kai kuriose savivaldybėse jų yra tik po vieną) su šia užduotimi sunkiai susidoroja.

Pasitelkiamos šiuolaikinės technologijos

Čia pagelbėti gali šiuolaikinės technologijos. Viena iš jų – nuotoliniai metodai. Tai būdas, kai informacija apie objektą renkama arba objektas valdomas be tiesioginio fizinio kontakto. Nesileisdami į detalesnes teorines diskusijas, pabandykime tai aptarti labiau gyvenimiškais pavyzdžiais. Šiandien retai rasite televizorių be nuotolinio valdymo pultelio. Net vaikai puikiausiai moka juo naudotis. Bet nuotoliniu būdu galime ne tik valdyti objektus, bet ir rinkti apie juos informaciją. Prietaisai, kuriais ji taip renkama, vadinami jutikliais. Jie reaguoja į objekto atspindimas elektromagnetines bangas (tarp jų ir šviesą), o kiekvienas objektas jas atspindi skirtingai, pagal tai ir galime identifikuoti tiriamo objekto savybes.

Mūsų akys gali būti laikomos tokiu jutikliu ir labai tobulu, bet kartu ir gana ribotu. Fotokamera daugeliu atveju būtų pranašesnė. Iš tiesų nuotolinių tyrimų sistemos daug sudėtingesnės. Jos registruoja energiją, sklindančią ar skleidžiamą elektromagnetinės spinduliuotės pavidalu. Pagrindiniai nuotoliniuose tyrimuose naudojamos elektromagnetinės spinduliuotės šaltiniai yra Saulė ir pati Žemė.

Saulės spinduliuotė Žemės atmosferą pasiekia beveik be jokių nuostolių, tačiau Žemės atmosfera yra optiniu požiūriu labai nevienalytė aplinka, kuri sugeria bei išsklaido Saulės spinduliuotę, mažina jos energiją bei keičia spektrą. Saulės spinduliuotės išsklaidymą Žemės atmosferoje sukelia įvairios joje esančios dalelės.

Taip pat yra naudojamos nuotolinių tyrimų sistemos, kurios ne tik fiksuoja, bet ir pačios generuoja elektromagnetinę energiją. Pagal tai nuotolinių tyrimų sistemos yra skirstomos į 3 tipus:

• pasyviais jutikliais, fiksuojančiais atspindėtą elektromagnetinę spinduliuotę, grindžiamos sistemos;
• aktyviais jutikliais, kurie patys generuoja elektromagnetines bangas, siunčia jas į Žemės paviršių bei fiksuoja atspindėjimo ypatumus, grindžiamos sistemos;
• išspinduliuotą energiją fiksuojančiais jutikliais grindžiamos sistemos.

Kitas svarbus aspektas nuotoliniuose metoduose yra platforma, kurioje montuojamas jutiklis. Jas galima suskirstyti į tris grupes:

• platformos, skraidančios Žemės atmosferoje – tai įvairiausios konstrukcijos orlaiviai (lėktuvai, sraigtasparniai, oro balionai, bepiločiai skraidymo aparatai);
• platformos, skriejančios beorėje, kosminėje erdvėje (dirbtiniai Žemės palydovai, pilotuojamos kosminės stotys bei laivai);
• mobilūs arba stacionarūs įrenginiai Žemės paviršiuje – nuotolinių tyrimų jutikliai gali būti įmontuojami automobiliuose, valtyse ar laivuose, tvirtinami ant įvairiausios konstrukcijos stovų.

Orlaiviai gali būti grupuojami pagal jų tinkamumą naudoti nuotoliniams tyrimams bei pačių misijų ypatumus:

• orlaiviai – specializuotos aerofotografavimo laboratorijos;
• orlaiviai, įprastai naudojami kituose aviacijos darbuose, tačiau pritaikyti nuotolinių tyrimų projektams vykdyti;
• bepiločiai skraidymo aparatai (dronai).

Griovių būklės stebėsenai – bepiločiai orlaiviai

Kadangi visų būdų dėl ribotos teksto apimties negalime aptarti, šį kartą pristatysime bepiločių orlaivių panaudojimo galimybes, remdamiesi atliktų tyrimų taikant juos melioracijos griovių būklės stebėsenai rezultatais. Šiandien bepiločiai orlaiviai, vadinamieji dronai, vis labiau plinta. Jų vis dažniau įsigyja net privatūs asmenys ir naudoja fotografavimui ar filmavimui. Tačiau gautais vaizdais ar filmukais galima tik pasigrožėti arba bent vizualiai vertinti juose matomą informaciją. Norint gauti moksliniams tyrimams ar praktiniams taikymams tinkamą informaciją, reikia geresnės technikos, didesnės vartotojo patirties bei gautiems vaizdams apdoroti tinkamos programinės įrangos.

Toliau pademonstruosime, kaip galima gauti griovio trimatį skaitmeninį modelį ir juo remiantis vertinti griovio geometrines bei hidrodinamines charakteristikas arba, paprasčiau sakant, nustatyti griovio formos pokyčių mastą bei jo įtaką tėkmės pokyčiams, t. y. ar griovys dar gali susidoroti su vandens pertekliumi per potvynius. Bandymai vykdyti Kauno rajone atrinktuose melioracijos griovių ruožuose Dievogalos upelio baseino teritorijoje.

Vykdant tyrimus dalyvavo ne tik Aleksandro Stulginskio universiteto tyrėjai. Norint įvertinti Lietuvos įmonių ir organizacijų, naudojančių bepiločius orlaivius aerofotografavimui ir 3D modelių kūrimui, turimų technologijų tinkamumą 3D melioracijos griovių paviršiaus modeliui sukurti, buvo nuspręsta pasiūlyti joms atlikti bandomuosius skrydžius virš tiriamųjų objektų. UAB „GeoNovus“ ir Lietuvos bepiločių orlaivių naudotojų asociacija (LBONA) atsiliepė į kvietimą ir sutiko išbandyti, ar jų naudojamos technologijos tinkamos melioracijos griovių aerofotografavimui bei griovio 3D modelio sukūrimui. Tad esame jiems labai dėkingi už bendradarbiavimą.

Darbai atlikti ankstyvą pavasarį iki vegetacijos pradžios, bet pasibaigus potvyniui ir grioviuose esant minimaliam vandens lygiui. ASU tyrėjai naudojo sraigtasparnio tipo bepilotį orlaivį, kuriame sumontuotas SONY Alpha NEX-5r fotoaparatas su 16 mm židinio nuotolio objektyvu. Skraidyklė turi GPS imtuvą, kuris leidžia reikiamu tikslumu nustatyti jos buvimo ore vietą. Beje, nuo to priklauso ir galutinių rezultatų tikslumas (didžioji dauguma mėgėjiškų skraidyklių to neturi).

Aptariamo bepiločio orlaivio konstrukcija yra grindžiama nuostata, kad orlaivis turi autonomiškai nuskristi į nustatytus taškus ir nufotografuoti tik tam tikroje zonoje (2–10 m apie numatytą tašką, priklausomai nuo fotografavimo altitudės ir oro sąlygų).

Bendrovė „GeoNovus“ melioracijos grioviams fotografuoti naudojo fiksuoto sparno tipo bepilotį orlaivį Trimble UX5. Įmonė pateikė tiriamo griovio fotoplaną, padarytą naudojant nuotraukas, gautas iš minėto orlaivio, bei 3D griovio modelį. Bendradarbiavimas su verslu buvo labai naudingas ir padėjo palyginti rezultatus, gautus naudojant skirtingą techninę ir programinę įrangą tam pačiam uždaviniui spręsti.

Aerofotografuojama pagal iš anksto nustatytą maršrutą, vėliau darbai tęsiami laboratorijoje, gautus aerovaizdus apdorojant su profesionalia programine įranga. Taip gimsta visą tiriamą objektą dengiantys vaizdai, moksliškai vadinami ortofotomozaika, kai atskiri kadrai sujungiami į vientisą vaizdą, kuris susiejamas su koordinačių sistema bei pašalinami aerovaizdų geometrijos iškraipymai. Ortofotomozaikai pagaminti turime fotografuojamoje zonoje pamatuoti apie 10–15 taškų, kurie neklystamai gali būti atpažinti aerovaizduose bei vietovėje.

Žmogus suvokia erdvę dėl binokulinio regėjimo savybės – mes objektus galime stebėti dviem akimis, t. y. iš skirtingų padėčių. Tikėtina, kad esate žiūrėję 3D filmą – čia kiekvienai akiai pateikiamas iš skirtingų padėčių nufilmuotas objekto vaizdas, kuris žmogaus nervų sistemos apdorojamas ir taip suvokiama erdvė. Tinkamai atlikta aeronuotrauka taip pat sudaro prielaidas sukurti atvejį, kai tą patį objektą matysime keliuose aerovaizduose. Matuodami tų pačių objektų koordinates gretimuose aerovaizduose galime suvokti vietovę trimatėje erdvėje.

Kadangi kompiuteris bet kurį užfiksuotą vietovės elementą gali pamatuoti, nesunkiai galima sukurti vietovės trimatį modelį, kuriame galimi preciziniai matavimai. Suprantama, vietovės trimatis atvaizdavimas, panaudojant tinkamai apdorotus aerovaizdus, paprastai būna įspūdingas.

Gauti tirtų griovių 3D modeliai vertinti taikant moksliniuose tyrimuose įprastus vertinimo metodus. Nustatėme, kad geometrinio tikslumo atžvilgiu gauti tirtų griovių 3D modeliai tenkina reikalavimus informacijai surinkti, kad būtų galima įvertinti griovių būklę bei planuoti rekonstrukcijos darbus ir jų apimtis. Suprantama, kyla abejonės dėl praktinio taikymo sąnaudų ir, aišku, reikiamų specialistų kvalifikacijos. Dabartiniu etapu tokias paslaugas jau gali teikti tiek ASU geomatikos laboratorija, tiek ir „GeoNovus“ bei kiti LBONA nariai.

Tai tik vienas taikymo pavyzdys. Nuotolinių metodų taikymas neišvengiamai plėsis ir ateityje apims vis daugiau sričių.