UAV pour les HCB : Naviguer dans le ciel pour la surveillance environnementale
UAV pour les HCB : Naviguer dans le ciel pour la surveillance environnementale
Authors: Charles Jurden & Amelia Jones | février 5, 2024
UAV par rapport à la surveillance traditionnelle des HAB
Les UAV peuvent être rapidement déployés à la demande pour surveiller efficacement les zones vastes et/ou inaccessibles tout en réduisant les conséquences environnementales et sanitaires de la traversée d’écosystèmes protégés, fragiles ou toxiques. Les UAV équipés de capteurs pour la surveillance des HAB offrent de nombreux avantages par rapport aux méthodes traditionnelles de surveillance aérienne des HAB (p. ex. aéronefs habités ou détection par satellite). La surveillance des HB à base d’UAV peut être plus souple que la détection des aéronefs habités ou des satellites, car les utilisateurs peuvent sélectionner/modifier la trajectoire de vol et ajuster les résolutions spatiales, spectrales et temporelles en fonction des besoins propres au site. De plus, en raison de l’altitude de vol plus faible, l’acquisition d’images n’est pas inhibée par la couverture nuageuse, ce qui peut être une limitation majeure pour les aéronefs habités ou l’analyse d’images satellite. Les UAV peuvent également généralement atteindre une résolution spatiale et temporelle plus élevée que l’imagerie satellite traditionnelle. En outre, les UAV, utilisés conjointement avec des mesures de routine de la qualité de l’eau ou des instruments de télédétection in situ, assurent une perspective multidimensionnelle de la dynamique du plan d’eau, facilitant des analyses plus précises et une prise de décision éclairée pour la gestion des ressources en eau et la conservation de l’environnement.
Technologies de capteurs pour les HAB
Divers types de capteurs peuvent être déployés sur les UAV pour glaner des informations sur les occurrences et les modèles de HAP dans les milieux aquatiques. Le choix des capteurs dépend des objectifs et des exigences spécifiques de la mission de surveillance. Cependant, certains capteurs couramment disponibles à cet effet sont mis en évidence ci-dessous.
La photogrammétrie conventionnelle fait référence à la méthode traditionnelle d’obtention de mesures et de dérivation d’informations à partir de photographies. Grâce à l’analyse d’images, les photographies standard offrent une compréhension préliminaire des facteurs ou des indicateurs des HAB, tels que les changements dans l’aquarelle, les caractéristiques topographiques et hydrologiques et la dynamique temporelle. Les développements récents dans les algorithmes d’apprentissage automatique pour l’analyse d’images automatisée ont permis d’extraire des modèles et des informations significatifs à partir de photographies. Bien que la photogrammétrie conventionnelle ne fournisse pas les mêmes détails et la même précision que certains autres capteurs avancés et dédiés, la combinaison de techniques photogrammétriques traditionnelles avec des outils d’analyse modernes peut fournir un outil de dépistage préliminaire pour les HAB et soutenir des stratégies de gestion environnementale efficaces.
Cartographie aérienne photogrammétrique de la restauration des corridors fluviaux et des zones humides.
Les caméras d’imagerie thermique fonctionnent en capturant le rayonnement infrarouge émis par les objets et les surfaces, tels que l’eau. Le rayonnement infrarouge est directement influencé par la température. Lorsque les proliférations d’algues subissent des processus métaboliques, elles peuvent générer des différences de température distinctes par rapport à l’eau environnante. Les caméras d’imagerie thermique peuvent mettre en évidence ces variations, ce qui permet d’identifier des endroits spécifiques dans un plan d’eau où il existe des points chauds potentiels de HHA. Cette perspective thermique permet une surveillance accrue, en particulier dans les grands plans d’eau où les méthodes d’échantillonnage traditionnelles peuvent être difficiles sur le plan logistique.
Image thermique révélant l’emplacement d’un tuyau.
Pratiques exemplaires
La mise en œuvre des UAV pour la surveillance des HAB nécessite une planification minutieuse et le respect des meilleures pratiques. Les utilisateurs devraient tenir compte de plusieurs facteurs importants lorsqu’ils planifient un vol d’UAV pour la détection des HCB.
Le choix de l’équipement approprié en fonction des besoins particuliers du programme de surveillance des AHB est une première étape cruciale dans la planification d’un vol d’UAV. Plusieurs plates-formes d’UAV sont actuellement utilisées pour la surveillance des HCB, les deux plus courantes étant les UAV à voilure fixe et les UAV de giravions. Les UAV à voilure fixe sont les meilleurs pour les AHB qui affectent des étendues spatiales plus grandes en raison de facteurs aérodynamiques qui prolongent leur temps de vol. Les UAV de giravions sont avantageux pour une collecte à plus haute résolution en raison de leur maniabilité.
Une fois qu’une plate-forme d’UAV appropriée a été sélectionnée, des capteurs spécifiques au projet devraient être déterminés. Les capacités des capteurs régissent le type d’information qui peut être recueilli et la précision des données. La plate-forme d’UAV sélectionnée peut limiter le nombre ou les types de capteurs qui peuvent être pilotés simultanément, ce qui est important si l’on considère les indicateurs qui seront utilisés pour extraire les informations sur les HCB.
Système de drone de giravions commercial équipé d’une caméra.
La logistique des vols est une étape de planification très importante. L’élaboration d’un plan de vol détaillé qui couvre systématiquement la zone cible est nécessaire pour optimiser la collecte de données et assurer une couverture complète de la zone de surveillance. Les conditions météorologiques défavorables, y compris les vents forts, la pluie ou la faible visibilité, peuvent avoir une incidence sur les opérations des UAV et la qualité des données ou produire un flou dans les images d’UAV, il est donc également nécessaire de planifier et de s’adapter à ces facteurs lors du vol. De plus, le respect de la réglementation de l’espace aérien est crucial pour assurer des vols d’UAV sûrs et légaux. Les équipes devraient connaître la réglementation aérienne locale et obtenir les permis nécessaires pour l’exploitation d’UAV. TRC met l’accent sur son respect de normes de sécurité élevées à tous les niveaux de ses équipes et dans tous les aspects de ses procédures.
Diverses techniques d’étalonnage radiométrique ou au sol sont utilisées pour normaliser les données sur plusieurs jours de vol. Des facteurs tels que les différences dans l’angle du soleil, les lueurs du soleil et les ombres peuvent produire des variations dans certains paramètres. Les capteurs doivent être étalonnés régulièrement pour maintenir la précision et la fiabilité. De plus, les données dérivées des UAV devraient être validées en les comparant à des mesures de réalité de terrain ou à des données provenant d’autres méthodes de surveillance pour en assurer l’exactitude. Les techniques de validation courantes comprennent l’échantillonnage in situ de la qualité de l’eau de la chlorophylle a, la turbidité, la matière totale en suspension et la température de l’eau de surface ; l’échantillonnage au champ de la couverture algale et des spectres de phytoplancton ; et l’utilisation de la microscopie pour identifier des espèces d’algues spécifiques.
Un flux de travail de traitement des données robuste devrait être établi pour gérer et analyser efficacement les grands ensembles de données dans ce domaine d’étude particulier. Des outils logiciels sont disponibles pour le traitement d’images, l’analyse et la visualisation de données, mais peu d’options logicielles englobent l’ensemble de ce flux de travail. Par conséquent, une combinaison de progiciels peut être nécessaire pour traiter et analyser complètement l’ensemble de données.
TRC peut vous aider !
Le parc d’UAV de TRC a soutenu un large éventail de projets environnementaux, d’infrastructure et d’arpentage, y compris des inspections environnementales, des inspections et de la documentation d’urgence, des inspections d’infrastructure, des levés topographiques, de la cartographie, de la vidéographie et de l’imagerie thermique. D’autres activités courantes sur le terrain qui pourraient être simplifiées grâce à la mise en œuvre des UAV comprennent la tuyauterie et le balayage aérien des installations, la surveillance avancée des glissements de terrain et des glissements de terrain, la classification de l’habitat et les études et classifications environnementales avancées. Nous avons plusieurs pilotes de petits systèmes aériens sans pilote certifiés par la Federal Aviation Administration (FAA) situés à travers les États-Unis qui ont une vaste expérience de l’utilisation en toute sécurité d’UAV et de la performance du traitement d’images d’UAV, de l’analyse et de la visualisation de données.
Pour de plus amples renseignements sur les capacités de surveillance des UAV et des HAB de la CVR, veuillez communiquer avec l’un de nos experts ci-dessous.
En savoir plus de nos experts techniques
Le Centre de recherche et d’expertise (CORE) de TRC est une équipe multidisciplinaire dirigée par des experts en la matière éprouvés dans plus de 30 domaines techniques spécialisés. Notre bulletin mensuel CORE partage des informations précieuses sur les technologies émergentes, les défis importants et les solutions innovantes présentes dans de nombreux secteurs à travers le monde. Nos experts partagent également la façon dont ils utilisent leurs compétences et leur expérience uniques pour résoudre les problèmes des clients et soutenir nos communautés et l’environnement.
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Charles Jurden leads TRC Survey’s Drone operations. He is a Surveyor in Training (SIT) and with the Pittsburgh, Pennsylvania office. He started with TRC in 2017, where he helped implement the TRC Survey Drone program, and create current workflow. He completed his Master of Science in Geographic Information Science and Technology in 2018 with a focus on Remote Sensing using RS and drone technology for mapping and monitoring at the University of Southern California. Contact Charles at CJurden@trccompanies.com..
Amelia Jones
Amelia Jones leads TRC’s internal Center of Research and Expertise (CORE) Emerging Contaminants Harmful Algal Blooms (HABs) sub-team and has given several presentations and workshops on HABs. She is a Senior Engineer in the San Francisco, California office. She started her environmental engineering career at TRC in 2018 as a Staff Engineer in the Concord, California office. Prior to that, Amelia received a Master of Science in Civil Engineering from University of California, Davis, applying Water Resources Engineering to explore ecosystem dynamics at Lake Tahoe, California/Nevada.
As the HABs sub-team leader, Amelia is focused on developing TRC’s services for HABs management on top of her project work. Her main responsibilities include remedial design and construction; environmental compliance program development and implementation; digital field data collection; environmental database management; and project management. Contact Amelia at ATJones@trccompanies.com.
