Τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη (τα γνωστά drone), βρίσκουν εφαρμογές σε πλήθος επιστημονικών και επαγγελματικών πεδίων τα τελευταία χρόνια. Η χρήση τους αναμένεται να μετασχηματίσει πληθώρα υπηρεσιών την επόμενη δεκαετία, και να βελτιώσει τον τρόπο διεκπεραίωσης εργασιών και δραστηριοτήτων σε παγκόσμια κλίμακα.
Των κ. Α. Αναγνωστόπουλου και Φ. Κεχαγιά*
Τα πρώτα συστήματα μη επανδρωμένων αεροσκαφών (Σ.ΜΗ.Ε.Α.) κατασκευάστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν την δεκαετία του 1900 προκειμένου να αξιοποιηθούν ως εργαλεία στρατιωτικού χαρακτήρα. Έκτοτε, και κυρίως κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας, αρκετές μελέτες καταδεικνύουν τη χρησιμότητα των μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων σε διάφορους τομείς μη στρατιωτικών εφαρμογών. Ανάμεσα στα κυριότερα πεδία εφαρμογής εντοπίζονται οι εναέριες επιθεωρήσεις, οι φωτογραφίσεις, η γεωργία ακριβείας, η καταγραφή και ο έλεγχος της κυκλοφορίας, καθώς και η παράδοση δεμάτων.
Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι σύμφωνα με εκτιμήσεις της PwC [1], ο κλάδος με τη μεγαλύτερη δυνητική αγορά εμπορικών εφαρμογών της τεχνολογίας drone είναι ο κλάδος των υποδομών, ο οποίος αντιπροσωπεύει το 36% (δηλαδή το 1/3) της συνολικής αξίας στην παγκόσμια αγορά των drone. Το γεγονός αυτό καθιστά τον κλάδο των υποδομών ως το επίκεντρο και την κατεύθυνση για την περαιτέρω ανάπτυξη και ενίσχυση της τεχνολογίας των drone.
Σήμερα, η ποικιλομορφία και η συνεχής εξέλιξή τους τα κατηγοριοποιεί σε διακριτές κατηγορίες σύμφωνα με το μέγεθος, το βάρος και τις δυνατότητες στη διάρκεια πτήσης. Η επιλογή του εκάστοτε τύπου προς αξιοποίηση επαφίεται στην κρίση του χειριστή και, κυρίως, στους σκοπούς επίτευξης του επιθυμητού αποτελέσματος.
Τα οφέλη της χρήσης των drone είναι ήδη ορατά στη βιομηχανία των υποδομών και κατασκευών, όπου υπερτερούν έναντι των υπόλοιπων κλάδων. Ειδικότερα, η χρήση τους για παρακολούθηση, καταγραφή και συντήρηση των οδικών και συγκοινωνιακών υποδομών δύναται να εξοικονομήσει σημαντικό χρόνο και κόστος, συμβάλλοντας ταυτόχρονα στη βελτίωση της ποιότητας του αποτελέσματος συγκριτικά με τις υπόλοιπες μεθόδους.
Είναι αναμφισβήτητο ότι οι ραγδαίες τεχνολογικές εξελίξεις που αναμένονται τα επόμενα χρόνια, χαρακτηρίζονται ως μείζονος σημασίας και ενδεχομένως σημαντικότερης έναντι των αλλαγών που επέρχονται τόσο στην παγκόσμια οικονομία όσο και στο δημογραφικό ζήτημα. Οι εμπορικές εφαρμογές που αναπτύσσονται διαρκώς με αξιοποίηση της τεχνολογίας των drone αποσπούν σημαντικό μερίδιο τεχνολογικής ανάπτυξης.
Η παροχή συγκρίσιμων δεδομένων υψηλής ακρίβειας σε πραγματικό χρόνο, μέσω αποδοτικών και οικονομικών διαδικασιών που προσφέρουν τα drone, αλλά και η δυνατότητα που παρέχουν για τρισδιάστατη απεικόνιση σε σύντομο χρονικό διάστημα, ενισχύουν την απόδοση των φάσεων προκατασκευής, κατασκευής και λειτουργίας ενός επενδυτικού έργου.
Χάρτης επικινδυνότητας των εντοπιζόμενων κυκλοφοριακών εμπλοκών σε κυκλικό κόμβο του Βόλου, σύμφωνα με συλλογή και ανάλυση δεδομένων με τη χρήση μη επανδρωμένου αεροσκάφους.
Η χρησιμότητα
Η χρήση των drone οδήγησε σε αναθεώρηση του τρόπου εκτέλεσης εργασιών σε διάφορους επαγγελματικούς τομείς. Ειδικότερα, τα drone προσφέρουν τη δυνατότητα δημιουργίας μεγάλης βάσης δεδομένων, μπορούν να συλλέξουν δεδομένα σε απρόσιτα για τον άνθρωπο σημεία, ενώ ταυτόχρονα, συνδυάζουν ταχύτητα, ευελιξία και χαμηλό κόστος στη λήψη εικόνων συγκριτικά με άλλες μεθόδους.
Τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί σε διάφορες εφαρμογές του τομέα των συγκοινωνιακών υποδομών, όπως είναι ο έλεγχος της οδικής ασφάλειας, η παρακολούθηση της κυκλοφορίας, η ανάλυση κυκλοφοριακών μεγεθών και η αξιολόγηση βλαβών και αστοχιών της οδικής υποδομής.
Καθώς η υψομετρική θέση της κάμερας ως προς το έδαφος είναι αρκετά μεγάλη, οι οδηγοί δεν αντιλαμβάνονται την καταγραφή της συμπεριφοράς τους, η οποία και μελετάται στο φυσικό της πλαίσιο.
Συνεπώς, τα εξαγόμενα δεδομένα αποτελούν νατουραλιστικές παρατηρήσεις οδηγικής συμπεριφοράς και επομένως ο τρόπος οδήγησης και το προφίλ των οδηγών (π.χ. επιθετική οδήγηση) μπορεί να αναγνωριστεί, να αναλυθεί και να κατανοηθεί πλήρως.
Επιπρόσθετα, τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη απαιτούν ελάχιστη εμπειρία για την εξοικείωση και τη σωστή χρήση τους, και η εκπαίδευση για τον χειρισμό τους δεν προϋποθέτει εξειδικευμένες γνώσεις. Παράλληλα, εξασφαλίζουν συνθήκες ασφάλειας για τον χειριστή, αφού δεν είναι απαραίτητο να προσεγγίσει δύσβατα και επικίνδυνα σημεία.
Μπορούν να καταγράψουν σε βίντεο μεγάλο εύρος οπτικού πεδίου, καθώς το υψόμετρο πτήσης δύναται να είναι αρκετά μεγάλο, ενώ ταυτόχρονα μπορούν να προσπελάσουν και να μαγνητοσκοπήσουν αρκετές περιοχές σε σύντομο χρονικό διάστημα. Συμπερασματικά, η χρήση του συγκεκριμένου εξοπλισμού αποτελεί μια τεχνική καταγραφής και συλλογής κυκλοφοριακών δεδομένων που χαρακτηρίζεται από χαμηλό κόστος, αμεσότητα και ευελιξία.
Καθώς η δημοτικότητα της χρήσης των συστημάτων μη επανδρωμένων αεροσκαφών (Σ.ΜΗ.Ε.Α.) αυξάνεται με σημαντικό ρυθμό και η τεχνολογία τους βελτιώνεται συνεχώς, η αξιοποίησή τους στον τομέα των συγκοινωνιακών υποδομών δεν έχει αναπτυχθεί ακόμη πλήρως.
Για το λόγο αυτό εντοπίζονται αρκετοί περιορισμοί που, ωστόσο, αναμένεται να έχουν εξαλειφθεί στο μέλλον λόγω της προόδου της τεχνολογίας. Συγκεκριμένα, υπάρχουν αρκετοί παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση της χρήσης Σ.ΜΗ.Ε.Α. και καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό την επιλογή και προτίμηση της χρήσης αυτών έναντι άλλων μεθόδων και προσεγγίσεων. Οι πιο σημαντικοί περιορισμοί είναι οι καιρικές συνθήκες (π.χ. βροχή), τεχνικά ζητήματα (π.χ. χαμηλή διάρκεια μπαταρίας), αλλά και ρυθμιστικά θέματα (π.χ. απαγορευμένες περιοχές για πτήσεις Σ.ΜΗ.Ε.Α.).
Επιπρόσθετα, για την ασφάλεια τόσο του χειριστή όσο και των μη εμπλεκόμενων ατόμων που βρίσκονται στην ευρύτερη περιοχή μελέτης κατά την εκτέλεση της έρευνας, καθώς και για την προστασία των προσωπικών δεδομένων, είναι απαραίτητη η γνώση και τήρηση του νομικού και κανονιστικού πλαισίου που διέπει τη σωστή χρήση των Σ.ΜΗ.Ε.Α., σύμφωνα με την ισχύουσα ευρωπαϊκή και ελληνική νομοθεσία.
Τέλος, αναφέρεται ότι η εξαγωγή των δεδομένων που έχουν συλλεχθεί με Σ.ΜΗ.Ε.Α. ενδέχεται να απαιτεί εξειδικευμένες γνώσεις, ιδίως για τις περιπτώσεις που η διαδικασία αυτή αποφασιστεί να πραγματοποιηθεί χωρίς τη χρήση ειδικού λογισμικού.
Εξαγωγή δεδομένων ταχύτητας και εκπεμπόμενων ρύπων διοξειδίου του άνθρακα από την ιχνηλάτηση και ψηφιοποίηση των τροχιών κίνησης οχημάτων, με τη χρήση μη επανδρωμένου αεροσκάφους.
Εφαρμογές στον τομέα των συγκοινωνιακών υποδομών
Η χρήση σύγχρονου εξοπλισμού για την καταγραφή και αποτίμηση των κυκλοφοριακών συνθηκών είναι αναγκαία, δεδομένου του δυναμικού χαρακτήρα των τεχνολογικών εξελίξεων –τόσο στην οδική υποδομή, όσο και στα οχήματα– που παρατηρείται τα τελευταία χρόνια. Η ανάγκη εφαρμογής και χρήσης καινοτόμων μεθόδων και εργαλείων, προκειμένου να καταγραφεί και να αξιολογηθεί με αποδοτικό τρόπο η ασφάλεια των οδικών υποδομών, τονίζεται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή [2] και αποτελεί ένα εγχείρημα με πολλαπλά οφέλη.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η δυνατότητα καταγραφής και ανάλυσης της επικινδυνότητας κυκλοφοριακών εμπλοκών που λαμβάνουν χώρα σε οδικές υποδομές. Η δυνατότητα νατουραλιστικής παρατήρησης της οδικής συμπεριφοράς, ταυτόχρονα με την υψηλή ακρίβεια των δεδομένων, συμβάλλει στην αποτίμηση της καταλληλότητας της γεωμετρίας της οδού, ενισχύοντας τη στρατηγική μεθοδευμένων παρεμβάσεων, με στόχο την παροχή υψηλού επιπέδου οδικής ασφάλειας.
Παράλληλα, η εξαγωγή και αξιοποίηση των χαρακτηριστικών των κινήσεων των οχημάτων στην οδική υποδομή δύναται να συμβάλει στην ανάλυση ταχυτήτων, καθώς και του περιβαλλοντικού αποτυπώματος, με αποδοτικό τρόπο.
Εκτός της καταγραφής των κινηματικών χαρακτηριστικών των οχημάτων για τον έλεγχο των επιτρεπόμενων ορίων ταχύτητας, τη βελτίωση του γεωμετρικού σχεδιασμού των οδών, την παρακολούθηση της οδικής κυκλοφορίας σε πραγματικό χρόνο και την καταγραφή των εκπεμπόμενων ρύπων, υπάρχει πληθώρα άλλων πεδίων εφαρμογής των drone στον τομέα της συγκοινωνιακής υποδομής.
Σημαντική είναι η δυνατότητα εποπτείας της κυκλοφορίας, ιδίως σε περιπτώσεις τροχαίου ατυχήματος, προκειμένου να ληφθούν άμεσες αποφάσεις για τη διαχείριση της κυκλοφορίας.
Τέλος, τα drone μπορούν να συμβάλλουν θετικά στον έλεγχο της κατάστασης των οδοστρωμάτων και της σιδηροδρομικής υποδομής, καθώς και στην παρακολούθηση των κατασκευών. Με τον τρόπο αυτό, επιτυγχάνεται ο εντοπισμός ενδεχόμενων φθορών και αστοχιών, βελτιώνεται η παρακολούθηση και η ροή εργασιών στο εργοτάξιο, εκτιμώνται άμεσα τα διαθέσιμα υλικά κατά την πορεία της κατασκευής, ενώ προσφέρεται η δυνατότητα πρόβλεψης και αποφυγής επικίνδυνων καταστάσεων.
Οι προκλήσεις του μέλλοντος
Οι εταιρείες κατασκευής και διαχείρισης συγκοινωνιακών υποδομών πρέπει να στραφούν στη τεχνολογία των drone, χάρη στην οποία επιτυγχάνεται ταχύτερη, οικονομικά αποδοτικότερη και ασφαλέστερη ροή εργασιών σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους. Άλλωστε, η εξέλιξη της τεχνολογίας των drone πρόκειται να ανατρέψει ολιστικά τις τρέχουσες περιοριστικές παραμέτρους.
Η σταδιακή μετάβαση στις έξυπνες πόλεις, η δυνατότητα διαχείρισης τεράστιου όγκου δεδομένων, η διαρκής ανάπτυξη της τεχνητής νοημοσύνης και η επερχόμενη ενσωμάτωση των αυτόνομων και συνδεδεμένων οχημάτων στην κυκλοφορία, αναδεικνύουν τις δυνατότητες που έχουν τα drone ως μέρος της υποδομής των ευφυών συστημάτων των μεταφορών, καθώς αποτελούν ισχυρά εργαλεία, με δυνητική απήχηση σε ακόμα περισσότερους κλάδους της οικονομίας.
*Ο κ. Απόστολος Αναγνωστόπουλος είναι πολιτικός μηχανικός ΑΠΘ, κάτοχος μεταπτυχιακού MSc και υποψήφιος διδάκτορας του ΑΠΘ. Η κ. Φωτεινή Κεχαγιά είναι αναπληρώτρια καθηγήτρια του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης.
Πηγές
[1] PwC, Clarity from Above: PwC Global Report on the Commercial Applications of Drone Technology, Report, May 2016. [2] European Commission (2019). EU Road Safety Policy Framework 2021-2030: next steps towards ‘Vision Zero’. European Commission: Brussels, Belgium, 2019. [3] Anagnostopoulos A., Kehagia F. (2021). Evaluating Fastest Path Procedures on Roundabouts by Extracting Vehicle Trajectories from Unmanned Aerial Vehicles. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol 1278. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-61075-3_96 [4] Anagnostopoulos, A., & Kehagia, F. (2021). Utilizing UAVs Technology on Microscopic Traffic Naturalistic Data Acquirement. Infrastructures, 6(6), 89. https://doi.org/10.3390/infrastructures6060089
