Ny high-definition satellitradar kan registrere broer med risiko for sammenbrud fra rummet

Forskere fra NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) og University of Bath har udviklet et satellitbaseret system til tidlig varsling, der kan se små bevægelser i broer, der indikerer, at de kan kollapse.

Kombinerer data fra en ny generation af satellitter med en sofistikeret algoritme, overvågningssystemet kan bruges af regeringer eller udviklere til at fungere som et advarselssystem, der sikrer, at store infrastrukturprojekter er sikre.

Ekspertteamet ledet af NASA's JPL og ingeniører fra Bath verificerede teknikken ved at gennemgå 15 års satellitbilleder af Morandi Bridge i Genova, Italien, hvoraf en sektion kollapsede i august 2018, dræber 43 mennesker. Anmeldelsen, offentliggjort i tidsskriftet Fjernbetjening , viste, at broen viste tegn på skævhed i månederne før tragedien.

Dr. Giorgia Giardina, Foredragsholder i universitetets afdeling for arkitektur og civilingeniør, sagde:"Broens tilstand er blevet rapporteret om før, men ved hjælp af satellitoplysningerne kan vi for første gang se den deformation, der gik forud for sammenbruddet.

"Vi har bevist, at det er muligt at bruge dette værktøj, specifikt kombinationen af ​​forskellige data fra satellitter, med en matematisk model, at opdage de tidlige tegn på sammenbrud eller deformation. "

Mens de nuværende strukturelle overvågningsteknikker kan registrere tegn på bevægelse i en bro eller bygning, de fokuserer kun på bestemte punkter, hvor sensorer er placeret. Den nye teknik kan bruges til næsten real-time overvågning af en hel struktur.

Jet Propulsion Laboratory Hovedforfatter Dr. Pietro Milillo sagde:"Teknikken markerer en forbedring i forhold til traditionelle metoder, fordi den giver forskere mulighed for at måle ændringer i jorddeformation på tværs af en enkelt infrastruktur med hidtil uset frekvens og nøjagtighed.

"Det her handler om at udvikle en ny teknik, der kan hjælpe med karakteriseringen af ​​broer og anden infrastruktur. Vi kunne ikke have forudset dette særlige sammenbrud, fordi standardvurderingsmetoder, der var tilgængelige på det tidspunkt, ikke kunne opdage, hvad vi kan se nu. Men fremadrettet, denne teknik, kombineret med allerede anvendte teknikker, har potentiale til at gøre meget godt. "

Dette er muliggjort af fremskridt inden for satellitteknologi, specifikt om den kombinerede anvendelse af det italienske rumagenturs (ASI) COSMO-SkyMed-konstellation og European Space Agency's (ESA's) Sentinel-1a og 1b satellitter, hvilket gør det muligt at indsamle mere præcise data. Nøjagtige data fra syntetisk blænde Radar (SAR), når de er samlet fra flere satellitter, der peger i forskellige vinkler, kan bruges til at bygge et 3D-billede af en bygning, bro eller bygade.

Dr. Giardina tilføjede:"Tidligere kunne de satellitter, vi forsøgte at bruge til denne forskning, skabe radarbilleder, der var nøjagtige inden for cirka en centimeter. Nu kan vi bruge data, der er nøjagtige til inden for en millimeter - og muligvis endnu bedre, hvis betingelserne er rigtige. Forskellen er som at skifte til et Ultra-HD-tv-vi har nu det detaljeringsniveau, der er nødvendigt for effektivt at overvåge strukturer.

"Der er klart potentiale for, at dette kan anvendes kontinuerligt på store strukturer. Værktøjerne til dette er billige i forhold til traditionel overvågning og kan være mere omfattende. Normalt skal du installere sensorer på bestemte punkter i en bygning, men denne metode kan overvåge mange punkter ad gangen. "

Teknikken kan også bruges til at overvåge bevægelser af strukturer ved underjordiske udgravninger, såsom tunnelboring, finder sted.

"Vi overvågede forskydningen af ​​bygninger i London over Crossrail -ruten, "sagde Dr. Giardina." Under underjordiske projekter fanges der ofte en masse data på jorden, mens færre målinger af strukturer er tilgængelige. Vores teknik kunne give et ekstra lag information og bekræfte, om alt kommer til at planlægge. "

Dr. Giardina er allerede blevet kontaktet af infrastrukturorganisationer i Storbritannien med henblik på at etablere overvågning af veje og jernbanenet.