Geologi al lavoro: il rilievo di una frana in Nuova Zelanda

La Nuova Zelanda è il paese da visitare per eccellenza nella lista dei desideri di molti di noi. Ha abbondanti bellezze naturali, famosi set cinematografici e animali rari da vedere. La geologia del Paese è ancora più interessante, poiché l'isola si trova in cima al continente Zealandia, scoperto di recente, e ai margini dell'Anello del Fuoco, una regione ad alta attività tettonica. Per i professionisti che si occupano di rilevamento e geologia, ciò significa che la regione è in costante cambiamento e che ci sono molte opportunità di ricercare ciò che è accaduto e di ottenere indizi sul funzionamento interno e profondo del nostro pianeta.

Una di queste squadre di rilevatori professionisti è un gruppo di GNS Science, un Istituto di Ricerca della Corona del Governo neozelandese, leader nella ricerca geologica e geoscientifica, con 390 dipendenti distribuiti tra le Isole del Nord e del Sud. Il team di rilevamento di GNS Science monitora le frane, mappa le faglie attive e crea mappe geologiche 2D e 3D in Nuova Zelanda per aiutare a comprendere i rischi durante i terremoti o le tempeste che provocano frane. Spesso utilizzano aerei a pilotaggio remoto o UAV per mappare e analizzare la geomorfologia e gli affioramenti geologici.

Una frana costiera ha dato luogo a un progetto di rilevamento a lungo termine per GNS Science.

Tutto questo ci porta al loro attuale progetto in corso: la mappatura prolungata di una frana costiera di 100 metri. Un'area di circa 100 metri lungo la costa vicino a Porirua (vicino a Wellington) che è scivolata in mare nell'agosto 2017. Durante la notte, l'intera spiaggia è sembrata scomparire. L'evento è stato causato da una serie di eventi naturali che hanno indebolito i sedimenti, tra cui un terremoto avvenuto 9 mesi prima. Il team di GNS Science è tornato sul posto da quando si è verificato l'evento per mapparlo di routine, al fine di analizzare ciò che è accaduto da allora e tracciare il movimento del terreno nel periodo successivo. Il lavoro con i droni permette di avere un quadro completo dell'area marina e costiera con relativa facilità e grande precisione.

Dettagli del progetto

Drone per il rilievo di una frana naturale

Grazie ai ripetuti rilievi di questo sito nel corso di diversi anni, il team di GNS Science dispone ora di un flusso di lavoro di mappatura con drone di successo. Tuttavia, ha dovuto affrontare alcune sfide insolite oltre a quelle tipiche associate al rilievo con drone. Dal 2017 hanno completato 11 rilievi, acquisendo 13.737 immagini del sito. Elaborano i dati in PIX4Dmapper per ottenere, tra gli altri output, ortomosaici e modelli digitali di superficie da utilizzare per analisi e confronti nel tempo.

Il team scientifico del GNS utilizza PIX4Dcapture per raccogliere le immagini, raccogliendone circa 350 per volo in modalità 3D. Inoltre, scatta immagini al nadir e vola un video del sito, nel caso in cui le fotografie non risultino ottimali e sia necessario estrarre fotogrammi per la modellazione 3D. Quando sono arrivati per la prima volta nell'area della frana, hanno usato un Mavic Pro, ma nel corso degli anni hanno aggiornato i velivoli con un Phantom Pro V2 e ora con un Mavic 2 Pro. Lavorano con piccoli droni rotanti per la facilità con cui possono operare vicino al suolo o su terreni scoscesi e per il trasporto da e verso i siti. I geologi e i vulcanologi che studiano alle Hawaii hanno fatto eco a questa esperienza nel loro lavoro di mappatura del magma del vulcano Kilauea. Tuttavia, è difficile ottenere le condizioni atmosferiche giuste per i rilievi in questo caso d'uso costiero, poiché si tratta di una regione costiera con venti forti e tempo mutevole.

GNS Science sta anche analizzando i sedimenti e la ricostruzione della spiaggia utilizzando un DSM.

Come se le condizioni meteorologiche non fossero un ostacolo sufficiente per i rilievi, il team aveva bisogno di dati geolocalizzati accurati per ottenere risultati utili. Trattandosi di un'indagine geologica, i dati sono stati analizzati con precisione. È difficile farlo se le coordinate dei punti non sono corrette. Tuttavia, i punti di controllo del terreno (GCP) che il team scientifico del GNS aveva inizialmente utilizzato e che pensava fossero permanenti si sono spostati! Alcuni di essi sono stati coperti dalla sabbia (come i blocchi di cemento per la protezione dalle tempeste) o distrutti (a causa di riparazioni stradali nelle vicinanze). Il terreno è in continuo movimento e ciò rende difficile ottenere un quadro di riferimento preciso. Ora il team ha integrato gli AeroPoint come marcatori di controllo a terra per ottenere risultati di rilievo accurati. Si tratta di un aspetto fondamentale, poiché i dati verranno utilizzati per calcolare le variazioni altimetriche e volumetriche del sito nell'ambito dei documenti ufficiali.

Gli AeroPoint assicurano l'accuratezza, ma questo è stato reso difficile dal paesaggio mutevole della spiaggia e dalla gestione del territorio.

Lavorare con un software di mappatura specializzato

Il team deve fare i conti con tutto, dagli uccelli che attaccano il drone alle persone che attraversano il sito durante il sondaggio, rendendo la raccolta dei dati un'impresa impegnativa. Tuttavia, sono esperti nel campo dei rilievi con il drone e hanno scelto gli strumenti giusti per il lavoro. Una volta raccolti i dati fotografici, generano i modelli in ufficio. "Sappiamo sempre che una volta tornati in ufficio con le immagini, PIX4Dmapper si occuperà di tutto il resto con facilità", afferma il geologo Matt Hill del team GNS Science. Poiché PIX4Dmapper è un prodotto desktop, il team può lasciare l'elaborazione di un progetto mentre si reca in un altro sito, sapendo che sarà in grado di analizzare con sicurezza i risultati in 3D quando sarà pronto. "Il software ci ha permesso di ripetere lo stesso rilievo per diversi anni per monitorare la spiaggia e fornire informazioni per la ricerca scientifica sulle frane marine poco profonde lungo questa famosa linea di costa e spiaggia", spiega Hill.

"Il software Pix4D ci ha permesso di dispiegare rapidamente e in modo affidabile i velivoli a pilotaggio remoto sul sito. In pochi minuti dall'arrivo, è stato creato un piano di volo con PIX4Dcapture e in poche ore è stato possibile generare ortofotografie ad alta risoluzione e modelli di superficie sui nostri desktop per l'analisi scientifica". - Matt Hill, geologo di GNS Science

Grazie ai ripetuti rilevamenti del sito, il team di GNS Science dispone ora di risultati e registrazioni accurate dei sedimenti marini poco profondi dell'area. Questi mostrano come la spiaggia si sia riformata in modo straordinariamente rapido grazie ai depositi di sabbia trasportati dal vento e alla deriva delle coste negli anni successivi alla frana. Sono disponibili fotografie aeree storiche dell'area, risalenti al 1944, che mostrano la dinamicità del sito.

Il confronto delle registrazioni del sito a partire dagli anni '40 fornisce una storia dettagliata del sito.

PIX4Dmapper ha prodotto i risultati in poche ore, fornendo modelli di superficie e ortofotografie che sono stati integrati nel GIS di GNS Science e nell'analisi scientifica dell'area. I rilievi ripetuti sono più facili che mai grazie ai parametri salvati in PIX4Dcapture e PIX4Dmapper, rendendo l'intero flusso di lavoro più snello. Di conseguenza, GNS Science ha completato un'ampia ricerca nell'area e continuerà a monitorare i cambiamenti mentre studia la geologia della regione con PIX4Dmapper.