Forskere udvikler metode til at vurdere skader fra naturkatastrofer

Fantastisk. Fantastiske. Utrolig. Utrolig. Spektakulær. Disse ord beskriver passende hvad der er tilbage efter enhver naturkatastrofe, om det er et jordskælv, tornado, orkan eller enhver anden forekomst, hvor hjem, bygninger eller infrastruktur ødelægges, og liv vendes på hovedet.

Imidlertid, disse ord er ikke de ord, de mennesker, hvis liv er blevet ændret permanent, ønsker at høre fra nogen i deres by, der hjælper med genopretningsindsatsen, eller studere virkningerne af en begivenhed, ikke når det kommer til at diskutere, hvad der er tilbage af deres hjem og virksomheder, især mens bunker af affald går langs gaderne og venter på at blive ryddet. Endnu, når folk begynder at sætte deres liv sammen igen, virkningerne skal håndteres såvel som de bunker med affald.

Virksomheder eksisterer i hele USA med speciale i fjernelse af snavs, og ofte, skøn over, hvor meget affald der er at rydde - og dermed det beløb, som virksomhederne opkræver byer for at rydde det - er baseret på data, der udelukkende leveres af entreprenører.

Joseph Dannemiller, Larry Tanner og andre forskere i Debris Impact Facility ved Texas Tech University søger at ændre måden, hvorpå mængder affald måles efter en naturkatastrofe.

Ved hjælp af droner og kraftfulde computere, Dannemiller, en instruktør i Edward E. Whitacre Jr. College of Engineering og en doktorand i National Wind Institute, og hans kolleger har udviklet en informationsbaseret model til bedre at analysere og estimere mængden af ​​affald. Dette kan reducere udgifterne til byerne til, hvor meget det vil koste at få ryddet alt affald, muligvis spare millioner af dollars.

"Vi besluttede at udvikle en volumetrisk prøveudtagningsbaseret model, hvor vi ville flyve over en region, estimere mængden af ​​affald i den pågældende region, flyv derefter en anden region og estimer mængden af ​​affald i den pågældende region, "Sagde Dannemiller." Så, de industrier, der er vokset op og nu har specialiseret sig i genopretning, kunne, gennem en central enhed som Federal Emergency Management Agency, tildeles forskellige katastroferegioner baseret på behov. Lige nu, beslutningen om, hvordan aktiver tildeles, er informationsdrevet, men det er baseret på mund til mund eller kvalitative vurderinger. "

Dannemiller og hans kolleger satte deres teori og model på prøve i sommer, efter at orkanen Harvey decimerede Texas Gulf Coast. Forskerne tilbragte flere dage i regionen med at samle luftfotos og optagelser, som de derefter bragte tilbage til Texas Tech. Billedet, optagelses- og jordvurderingsdata blev brugt til at oprette denne informationsbaserede tilgang til at bestemme omkostningerne ved fjernelse af snavs.

Selvom forskere tidligere havde andre muligheder, Harvey viste sig at være den perfekte begivenhed til at teste deres teorier og praksis.

"Vi har tidligere brugt disse metoder, men vi har aldrig brugt dem til genopretning af katastrofer, "Sagde Dannemiller." Harvey var den rigtige begivenhed, fordi den var lokal og gav os mulighed for at rejse en kort afstand, indsamle en stor mængde data og valider vores metode, så vi kunne gå videre til den næste fase. "

Måling af ødelæggelserne

At flyve over en region ramt af en naturkatastrofe er ikke noget nyt. Problemet er, at det kan være dyrt at ansætte en pilot til at flyve over mange katastroferegioner for at indsamle oplysninger. Ikke alene skal du betale for at ansætte piloten, men der er også omkostninger til brug af flyet, brændstoffet og det dyre fotoudstyr, der bruges til at tage billeder fra 10, 000 til 20, 000 fod.

Derudover bemandede flyvninger er ekstremt tidskrævende. En pilot kan flyve over en stor region, men flyet er dyrt at vedligeholde. Det kan tilføje op til tusindvis af dollars pr. Flyvetime.

Selvom de ikke kan flyve et så stort område som bemandede fly, droner kan foretage flere flyvninger på samme tid ved hjælp af fotograferingsudstyr, der giver meget mere præcise vurderinger end billeder fra bemandede fly. Droner kan også flyve under ethvert skydække, der forhindrer områder, der fotograferes under bemandede flyvninger.

Når du bruger droner, den eneste omkostning behæftet med byen eller genopretningsenheden er pilotens tid og tjenester. Også, flere droner kan flyves på samme tid af flere piloter i stedet for at være afhængige af kun en pilot eller et fly.

Droner giver også forskere mulighed for at foretage time-lapse målinger af områder for at undersøge, hvor hurtigt og effektivt affaldet fjernes, og hvor hurtigt regionen kan komme sig efter en måned, seks måneder, et år eller længere. Alt i alt, det er en metode til affaldsmåling, der er meget mere omkostningseffektiv og effektiv end at bruge mund til mund fra jorden og bemandede fly på himlen.

Med den drivkraft, Dannemiller og andre tog turen til det sydlige Texas for at sætte deres teorier på prøve. Den første opgave var at få tilladelse.

Hjælper genopretningsindsatsen

"Vi havde allerede forbindelser med beredskabs- og katastrofeledere, "Sagde Dannemiller." Alt, hvad vi skulle gøre, var at finde ud af, hvad den rigtige region var at flyve. Vi besluttede os for tre forskellige byer. Vi gik derned og kørte områderne for at afgøre, hvilket af de tre der var bedst. "

Texas Tech -forskerne valgte de regioner, der er hårdest ramt af Harvey med hensyn til vindskader, ikke så meget overspændingsskade eller oversvømmelse. En gang der, forskerne kontaktede de rette myndigheder i hver by for at diskutere deres planer. Hvis der var bekymring fra myndigheder eller beboere over dronerne, der flyver i et bestemt område, forskergruppen ville simpelthen ikke flyve det område. De fleste gange, selvom, alle havde det godt med det, forskerne lavede.

"Det er en af ​​de ting, der virkelig er overraskende og imødekommende efter de fleste katastrofer, "Sagde Dannemiller." Hvis du viser, at du generelt er der for at hjælpe, at gøre tingene bedre, folk er meget imødekommende, åben, og endda villige til at hjælpe os med at samle det, vi har brug for, så vi kan lade dem komme tilbage til forretningen med at sætte deres liv sammen igen. "

Forskerne fløj også midlertidige lossepladser, hvor fjerningsfirmaer dumper affald for at bygge grundlinjer til sammenligning. Flytningsselskaber baserer deres gebyrer til byer på mængder affald og antallet af dage, det tager at fjerne disse mængder. Disse oplysninger leveres derefter til byerne uden ringe eller ingen verifikation fra nogen anden enhed. Droner kan flyve alle disse steder på en enkelt dag og give volumetriske estimater - normalt omkring 12, 000-15, 000 kubikmeter, til inden for 20 kubikmeter.

"Så, nu kan vi se på fejlene forbundet med den kvalitative tilgang, give et stikprøvebaseret kvantitativt alternativ, og byen kan beslutte, hvad de vil gøre for at maksimere deres genopretningsindsats, per dollar, "Sagde Dannemiller.

Udvikling af modellen

Med billedet, optagelser og information i hånden, Dannemiller og hans medforskere vendte tilbage til Lubbock for at begynde at udvikle modellen. Men det tager tid at behandle seks til otte fodboldbaner til et areal værd selv for de mest sofistikerede computerprogrammer.

Målet, ultimativt, skulle ringe ind til, hvor meget affald der blev skabt for at udvikle den mest præcise, informationsbaseret model til fjernelse af snavs. Forskere var ikke bekymrede, i hvert fald på dette tidspunkt i processen, med afgrænsning af affaldstyper, bare lydstyrken. Det er til fremtidig forskning.

"De numre, som entreprenører angiver, er ikke blevet verificeret indtil nu, så ingen ved, hvor meget affald der virkelig var der, "Sagde Dannemiller." Det er svært at tro, men, fra et videnskabeligt perspektiv har ingen nogensinde taget hul på at forsøge at måle eller validere disse oplysninger. "

Dannemiller sagde, at modellen også vil hjælpe med at bestemme, hvor mange hjem og virksomheder der blev berørt, hvor meget skovrydning skete, og hvor meget infrastruktur blev ødelagt. En anden fordel ved droneflyvningerne er deres evne til at tage billeder i forskellige vinkler, giver et tredimensionelt (3-D) perspektiv, der overstiger informationen fra de traditionelle overheadbilleder taget af bemandede fly, der kun ser ovenfra og ned.

Han sagde, at med deres model, de kan begynde at give skrald regionale volumetriske estimater inden for to dage.

"Det, vi tilbyder, som en bemandet flyvning ikke kan, er en 3D-model, så katastrofeledere og byplanlæggere kan vurdere regionen fra et andet perspektiv, og enhver kan se på, hvor affaldet er koncentreret, "Sagde Dannemiller." I nærheden af ​​kysten har du mange strukturer, der er bygget op, og snavs bliver fanget nedenunder. En flyvning, der går lige over hovedet og peger lige ned, kan ikke se det, men vi kan. Så, nu, katastrofeledere kan træffe beslutninger baseret på et tredimensionelt perspektiv på alt, hvad de beder om. ”

Til sidst, Dannemiller sagde, modellen vil være tilgængelig for alle former for naturkatastrofer, fra orkaner til tornadoer til naturbrande, og enhver form for naturligt forekommende vindhændelse.

Men nytten af ​​modellerne og droneflyvningerne stopper ikke der. Selvom det er godt at give byer og entreprenører mere præcise skøn over mængden af ​​affald, der er lidt som at kunne se ødelæggelserne på egen hånd.

Derfor udvikler Dannemiller og hans medforskere nu et virtual reality-miljø ved hjælp af de samme 3D-modeller, hvilket ville give folk mulighed for at gå rundt i en katastroferegion for at forstå omfanget af skaden ud over blot billeder og video fra tv -rapporter.

Som et eksempel, han sagde, at teamet kunne kortlægge et område på størrelse med Texas Tech-campus og udvikle 3D-virtual reality-modellen på cirka tre dage.

"Hver bygning i det virtuelle miljø ville ligne den faktiske bygning, "Sagde Dannemiller." Du ville se de samme træer, bænkene, parkerne, monumenterne, statuerne, flagstængerne. Vi sigter mod at gøre det, så folk kan gå gennem den verden, og se omfanget af ødelæggelserne. "

At kunne se denne ødelæggelse ville ikke kun give katastrofeplanlæggere en måde at se affald, men det ville også hjælpe dem med at forstå katastrofens totalitet, før de når dertil, så de er forberedte og kan tilbyde forsikringer til familier og virksomheder og undgå nogle af de farverige beskrivelser, der har en tendens til at afskrække dem, der prøver at hente deres liv i kølvandet.

Endelig, en 3D-model med virtual reality ville være nyttig for beslutningstagere og offentlige instanser at vise dem ikke kun bredden af ​​ødelæggelsen, men, også, med efterfølgende flyvninger, hvor hurtigt et område er ved at komme sig efter katastrofen.

"Det er vigtigt at forstå de samfundsmæssige og økonomiske konsekvenser af at hælde alle disse penge i nødhjælpsindsatser. Hvor pengene går hen, og hvor folk går hen, er en meget vigtig del af forståelsen af, hvordan vi som samfund skal reagere, "Sagde Dannemiller.

"Vi sigter mod at levere et uddannelsesværktøj, der gør det muligt for mennesker at lære af disse katastrofer, så alle, det være sig politikere, første respondenter, bypersonale, statsansatte eller et offentligt medlem, der blot er villig til at hjælpe, kan se, hvordan ødelæggelserne er, før de ankommer, og kan derefter fokusere deres indsats på at støtte folket og hjælpe dem med at genopbygge. "