Anatomie einer Katastrophe: Katastrophe in 3-d-Mapping

In der chaotischen Folge einer Naturkatastrophe Aufnahme der Verwüstung in Minuten, die Details wie eine makabre Verfolgung mag. Aber Forscher sind immer nur tun, dass mit Laser-Technologie, die sie sagen, sie, besser helfen kann die kolossale Kräfte am Werk verstehen, und helfen kann, besser Gemeinschaften auf die nächste Katastrophe vorzubereiten.

Research-Teams dokumentieren die Auswirkungen, sowohl große als auch kleine, Naturkatastrophen von Erdbeben, Tsunamis, Waldbrände mit erstaunlicher Präzision und produzieren einige beeindruckende Bilder auf dem Weg.

Steht für Light Detection And Ranging und LIDAR-Daten kann Forscher in das Feld rechts nach einem Unglück und innerhalb von wenigen Stunden, sammeln Daten, die eine Katastrophe Fußabdruck ähnlich wie Detektive fotografieren einen Tatort, aber in 3D und mit Zentimeter-Detailgenauigkeit zu offenbaren.

Nach seiner Rückkehr in die Sicherheit von ein Computerlabor, Forscher ihre Daten verarbeiten und produzieren eine animierte Rekonstruktion des Standortes Katastrophe.

"Die Idee ist, dass es eine virtuelle Welt, die Sie erkunden können, ohne körperlich anwesend in dieser gefährlichen Umgebung. Sie in der Software durch sie bewegen können", sagte der Oregon State University Assistant Professor Michael Olsen, ein Ingenieur, der Arbeit auf den Einsatz von LiDAR in Katastrophengebieten auf der jüngsten Tagung der Geological Society of America in Minneapolis präsentiert.

Laserstrahlen Sie, in 3-d!

Anstatt auf Licht in der Umgebung von einer Oberfläche, wie eine herkömmliche Kamera reflektieren ein LiDAR-Scanner sendet ihr eigenes "Licht" einen Laser, und durch die Messung der Zeitaufwand für den Laser, um das Gerät wieder auf die Beine, kann es Abstand in ein Bild Schicht.

Olsen, sagte die bodengestützten LiDAR-Systeme, die er verwendet, die ungefähr 100.000 Datenpunkte pro Sekunde, Scan rauf und runter und um 360 Grad drehen. Sobald das System auf seine Stativ eingerichtet ist, dauert ein einzelner Scan etwa zwei Minuten.

"Es ist Sichtverbindung, so dass alles, was Sie sehen ist was Sie bekommen", erklärte er. Bildgebung eine große Fläche ein Vielfaches Scans benötigt, sagte Olsen OurAmazingPlanet.

Olsen führte ein Team von OSU und der University of Hawaii, die ging nach Chile, um Schäden durch das massive Erdbeben Umfrage, die im Februar 2010 heimsuchte. Das Beben der Stärke 8,8 geschickt einen verheerenden Tsunami an Land abzustürzen und Olsens Gruppe besuchten einige der am stärksten betroffenen Städte und Dörfer entlang der Küste.

{Brightcove CMS_LS_16766}

Das Team kam etwa zwei Monate nach der Katastrophe. "Das Ideal ist, dort zu sein, etwa eine Woche nach", sagte Olsen. "Wenn Sie zu früh gehen, Such- und Rettungsaktionen vorgeht und Sie wollen nicht im Weg sind", aber wenn man zu spät, Aufräumarbeiten werden weg gewaschen haben einige von der Katastrophe Fingerabdrücke, sagte er.

Das Forschungsteam verwendet auch LiDAR, um die Folgen des verheerenden Erdbeben und Tsunami in Japan zu dokumentieren.

"Wir wollen die verderblichen Daten erfassen", sagte Olsen. Scheinbar minute Details wie Risse in einem Gebäude oder die Art und Weise Flüsse von Schlamm Umströmung einer Stiftung Angebot Hinweise für Erde-Wissenschaftler, die zusammen die Anatomie einer Tsunami-Welle oder ein Erdbeben Ansetzer sind.

Darüber hinaus diese Details helfen, Ingenieure und Architekten herauszufinden, wie die verschiedenen Teile eines Gebäudes während und unmittelbar nach einer Naturkatastrophe hochhalten.

"Letztlich führt zurück zur besseren Bauvorschriften," sagte Olsen. "Das, was, das wir immer nach dieser Aufklärung Bemühungen zu lernen, ist, wo wir overdesigning sind, verbringen zu viel Geld oder zu viel Material in einer bestimmten Stelle, die wirklich einen Unterschied [gegenüber] Bereiche vornehmen, ist nicht wo wir unter Gestaltung."

Eine Animation Olsen Team zusammen bringt einen Betrachter durch den Tsunami lädierten Stadt von Dichato, Chile. Es dauerte drei oder vier Stunden und 20 verschiedene Scan-Positionen, die Daten zu sammeln, dann zwei Wochen in das Labor, Computer-Programme zurück, um die Sequenz zu produzieren, die das Aussehen von einem Post-apokalyptischen Videospiel hat die Scans, zusammen mit digitalen Fotos und GPS-Daten, durchlaufen. [Siehe die Animation hier.]

Vor der Katastrophe

Obwohl nach der Katastrophe LiDAR Scans hilfreich sind, sind Bilder vorher-nachher-Katastrophe noch hilfreich, Forscher sagten, weil die Scans mathematisch Beobachter auf kurzfristige Änderungen informieren können.

Föderale Einheiten wie der United States Geological Survey und der Federal Emergency Management Agency und verschiedenen staatlichen Stellen haben damit begonnen, Flugzeuge montiert LiDAR verwenden, um alles von Überschwemmungsgebieten in erdbebengefährdeten Regionen zur Grundlinie Bilder liefern, die für den Vergleich verwendet werden kann, wenn ein Notfall getroffen hat.

"In einer Flut, Sie sehen können,"erodiert Oh, dieser Kanal 1 Zentimeter." Sie können die Messung aus diesen Daten, buchstäblich auf den Zentimeter-Ebene machen. Thats, warum Wissenschaftler der Erde sind so aufgeregt, "sagte der Geologe Stephen DeLong, Forschung Assistenzprofessor an der University of Arizona, die LIDAR-Daten verwendet.

DeLong bodengebundenen LiDAR verwendet, um die Nachwirkungen der Waldbrände betrachten, speziell, wie ziemlich kleine Regenschauer können zu schweren Überschwemmungen, wie sie eine ausgebrannte Landschaft führen. Er präsentierte Forschungsergebnisse auf der GSA Tagung am diesjährigen berüchtigten zwei Hufeisen ein Lauffeuer in Arizona, basierend auf LiDAR-Scans von Bergregionen vor und nach der Katastrophe.

"Es gab Feuer dieses und letztes Jahr in Arizona, wo die Fluten nach den Bränden zerstörerischer als das Feuer selbst, für den Menschen und Eigentum waren," sagte OurAmazingPlanet DeLong.

DeLong genannten LiDAR Mapping Landmanagement Agenturen vorherzusagen, wo Überschwemmungen und Muren nach Waldbränden landen wird helfen kann.

"Letztes Jahr in Flagstaff, Arizona, all diese Menschen, die lebten stromabwärts der Brände hatten ihre Häuser durch Überschwemmungen und Sediment, zerstört, so dass die Öffentlichkeit über diese Dinge wissen muss" DeLong sagte.

Als relativ neues Werkzeug für die Geowissenschaften Gemeinschaft stellt LiDAR einige Herausforderungen, DeLong, sagte. Die Technologie wurde mehr für Bauingenieure entwickelt und wurde immer häufiger verwendet, um die scharfen Winkel Konstruktionen vom Menschen, im Gegensatz zu den hügeligen Profil auf einer Felswand oder einen hügeligen Wald Bild.

Aber LiDAR Scannen bedeutet, dass die subtilsten Auswirkungen einer Naturkatastrophe auch Kündigungsfrist nicht mehr entkommen kann. [Von Naturkatastrophen: Top 10 Drohungen der USA]

"Wir machen diese sehr detaillierten Karten wie Landschaften durch Überschwemmungen oder Erdrutsche oder Erdbeben verändern," sagte DeLong. "So können Sie in drei Dimensionen zu arbeiten. Sie benötigen eine dreidimensionale Methode wie dreidimensionale Landschaftsformen Änderung anzusehen."

• 7 Möglichkeiten die Erdveränderungen in der ein Wimpernschlag
• Infografik: Höchste Berg zu tiefsten Ozeangraben
• In Bildern: Japan Erdbeben und Tsunami

Können Sie OurAmazingPlanet Personalverfasser Andrea Mustain auf Twitter folgen: @andreamustain . OurAmazingPlanet für die neuesten Geowissenschaft und Exploration News auf Twitter folgen @OAPlanet und auf Facebook.