Scopri il nuovo volto del monitoraggio ambientale:una combinazione di veicoli aerei senza equipaggio (UAV) e una telecamera altamente specializzata che un tempo era così grande e costosa che solo i satelliti e gli aeroplani potevano trasportarli.

I ricercatori di telerilevamento QUT e gli ingegneri UAV stanno sperimentando l'uso di nuove telecamere iperspettrali miniaturizzate per monitorare la salute dei paesaggi australiani in modo più dettagliato che mai.

Il leader del progetto, il professore associato Felipe Gonzalez, ha affermato che il suo team è stato tra i primi al mondo a ottenere immagini aeree iperspettrali di una barriera corallina con una risoluzione straordinaria - l'incontaminata Ningaloo Reef presso il sito del patrimonio mondiale della costa di Ningaloo nell'Australia occidentale - in una missione di raccolta dati che aiuterà a informare la ricerca futura.

"Le normali fotocamere registrano immagini in tre bande dello spettro visibile:rosso, verde e blu - mescolando insieme quelle bande per creare i colori come li vedono gli umani, " ha detto il professor González, dall'Istituto per gli ambienti futuri (IFE) di QUT.

"A confronto, la telecamera iperspettrale cattura 270 bande nelle porzioni dello spettro visibile e vicino infrarosso, fornendo molti più dettagli di quelli che l'occhio umano può vedere.

"E, mentre lo stiamo pilotando su piccoli UAV a 30-100 m sopra l'acqua, i dati raccolti sono di una risoluzione incredibilmente alta."

A 290 chilometri, Ningaloo Reef è una delle barriere costiere più lunghe e strutturalmente complesse del mondo.

Il professor Gonzalez ha affermato che le nuove fotocamere iperspettrali leggere aprirebbero molte possibilità per il monitoraggio della barriera corallina e le collaborazioni con i ricercatori marini.

I ricercatori dell'IFE stanno già lavorando all'integrazione di un'unità fotocamera iperspettrale in un alloggiamento subacqueo per robot marini.

"Gli UAV sono una piattaforma di sensori conveniente e un ottimo strumento complementare al satellite esistente, aerei con equipaggio e rilievi subacquei, "Ha detto il professor González.

"Grande scala, le indagini ad alta quota delle barriere coralline di Ningaloo e della Grande Barriera potrebbero non avere la risoluzione necessaria per identificare i singoli coralli, quindi questa è la nicchia per le indagini UAV a bassa quota."

Utilizzando i dati raccolti dagli ingegneri nella Research Engineering Facility (REF) dell'IFE, Il professor Gonzalez e il suo team stanno sviluppando un software rivoluzionario per analizzare rapidamente le informazioni iperspettrali aerotrasportate dalla barriera corallina di Ningaloo, e per una vasta gamma di altri scopi ambientali, compreso il rilevamento di piante invasive nell'Australia occidentale e malattie nelle colture di grano.

Il sistema è supportato da uno stato dell'arte, Gimbal progettato e prodotto da REF che consente l'acquisizione di immagini stabilizzate dalla telecamera iperspettrale a bordo dei veicoli aerei senza equipaggio di QUT.

L'ingegnere di ricerca QUT, il dottor Dmitry Bratanov, ha affermato che il sistema UAV iperspettrale ha rilevato circa 40 ettari di Ningaloo Reef in 30 minuti ad un'altezza di volo di 100 m.

"Questo ci fornisce una risoluzione spaziale di circa 15 cm per pixel, un dettaglio più che sufficiente per rilevare e monitorare le singole specie di corallo", ha affermato Bratanov.

"La cosa davvero speciale della fotocamera iperspettrale è che cattura immagini su 270 sezioni dello spettro. Questa enorme quantità di informazioni consente la classificazione delle specie di corallo, sabbia e alghe in base alle loro firme spettrali uniche."

Il professor Gonzalez ha affermato che queste firme si comportano in modo molto simile alle impronte digitali.

"Stiamo costruendo algoritmi di intelligenza artificiale in grado di riconoscere e classificare automaticamente queste firme uniche, l'equivalente iperspettrale di un "database di impronte digitali" della polizia, ha detto il professor González.

"Questo database diventerà sempre più prezioso per tutti i ricercatori ambientali in futuro".

La missione Coral Reef Airborne Laboratory (CORAL) della NASA sta attualmente conducendo la mappatura iperspettrale della Grande Barriera Corallina ad alta quota con aerei con equipaggio.

"Il sistema CORAL fornisce una risoluzione di 7,5 m per pixel rispetto al sistema UAV di QUT a 15 cm per pixel, e il nostro aereo con equipaggio dotato di una telecamera iperspettrale che acquisisce dati a 35 cm per pixel a 230 m da terra, "Ha detto il professor González.

"I nostri dati costituirebbero un affascinante confronto tra una remota barriera corallina incontaminata nell'Australia occidentale e un sistema di barriere coralline sotto pressione dalle attività umane lungo la costa del Queensland.

"Ci sono molti vantaggi nell'usare fotocamere iperspettrali più piccole e un UAV:​​è conveniente, veloce da implementare e flessibile:una missione può essere programmata in qualsiasi momento in posizioni strategiche in cui è richiesto un livello di dettaglio più elevato.

"È emozionante essere in prima linea in un nuovo approccio al monitoraggio e alla gestione dell'ambiente australiano".