Captura de las condiciones posteriores al desastre

Después de un terremoto, un huracán u otro desastre, los detalles de cómo los ambientes construidos y naturales reaccionaron ante las fuerzas desatadas están frescos en la devastación. Se pueden encontrar indicios de por qué se derrumbó una casa bajo fuertes vientos debajo de sus escombros, y una explicación de cómo una ladera se convirtió en un deslizamiento de tierra cuando la tierra tembló y que se puede esparcir en una carretera de cuatro carriles.

Esta información vital rara vez es capturada antes de que haya sido alterada o eliminada. Los gerentes de emergencias encargados de los esfuerzos de recuperación están capacitados para moverse rápidamente para restaurar los servicios básicos y volver a poner en pie la economía local. Se limpian las carreteras, se reparan los puentes dañados y se derriban los edificios dañados. Irónicamente, la información que podría ser la más valiosa en la reconstrucción de la comunidad se pierde con las prisas.

‘Esa información es perecedera; “Si no hay nadie que pueda entrar y capturar la información, se va para siempre”, dijo Joe Wartman, H.R. Berg, profesor de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de Washington (UW). “Cuando ocurre uno de estos eventos, es un laboratorio vivo a gran escala de las consecuencias y los efectos de la velocidad del viento, la sacudida del suelo y la destrucción”.

La UW ha tomado la delantera para garantizar que los datos geoespaciales de referencia puedan recopilarse, procesarse y analizarse inmediatamente después de eventos de peligros naturales para informar sobre la recuperación y guiar la reconstrucción. Con US$4.1 millones en fondos y cooperación de la National Science Foundation (Fundación Nacional de Ciencias) de la Universidad Estatal de Oregón, el Tecnológico de Virginia y la Universidad de Florida, la UW ha establecido la Instalación de Reconocimiento de Peligros Naturales (Instalación RAPID) en su campus de Seattle.

“Los datos recopilados por la Instalación RAPID apoyarán directamente al desarrollo y la validación de la simulación para desastres naturales”, dijo Wartman, el director de la instalación.

“Estos modelos pueden ayudar a las comunidades a anticipar lo que ocurrirá en un desastre y tomar medidas para mitigar el riesgo”.

RAPID ha pasado gran parte del año pasado adquiriendo una variedad de tecnologías geoespaciales y capacitando al personal en su aplicación en condiciones difíciles. La instalación ha identificado la tecnología LiDAR en forma de escáneres láser de larga distancia, junto con capacidades de análisis de datos 3D, como una de las soluciones más importantes que se implementarán.

Velocidad, precisión, seguridad

El alcance de la Instalación RAPID es estudiar los desastres naturales relacionados con terremotos, tsunamis, huracanes, tornados e inundaciones. Si bien sus causas son claramente diferentes, los resultados suelen ser los mismos: a menudo causan cambios masivos en los entornos naturales y construidos. Los vientos, marejadas, inundaciones y temblores de tierra pueden derribar un edificio desde sus cimientos y transformar dramáticamente el paisaje circundante en el proceso.

“Los escáneres láser son únicos en su capacidad para capturar los detalles de los cambios en tres dimensiones y con precisión a niveles de centímetros”, explica Jake Dafni, Doctorado, PE y Gerente de Operaciones en Sitio de RAPID.

Debido a las condiciones desafiantes en las que los equipos de RAPID realizarán levantamientos, mapeos y recopilaciones de datos, la instalación es rigurosa en su elección de tecnologías. El hardware debe ser resistente, y los paquetes de software deben ser fáciles de aprender, dado que los equipos de respuesta están compuestos por investigadores de diversos antecedentes técnicos.

RAPID finalmente seleccionó a Maptek como su proveedor de escáneres láser de largo alcance y software de análisis espacial. Los modelos Maptek XR3 y LR3 se diseñaron principalmente para su uso en sitios de minas de tajo abierto. Resistente y equipado con óptica integrada y GPS, los escáneres láser son livianos, a prueba de polvo y se pueden usar en condiciones de lluvia, nieve y temperaturas extremas.

El principal impulsor fue la capacidad de capturar escaneos de alta precisión desde una gran distancia. El Maptek XR3 tiene un alcance de 2.4 km, mientras que el LR3 opera a 1.2 km. Los escáneres láser capturan enormes volúmenes de datos en sus campos de visión, lo que permite a los equipos de RAPID recopilar datos rápidamente mientras se encuentran a una distancia segura de un sitio de desastre aún inestable.

“Hay escenas de daños a las que de otra manera no podríamos acercarnos por razones físicas”, dijo Dafni, haciendo notar que la velocidad y seguridad son primordiales para sus misiones. Además, los procedimientos operativos de RAPID requieren que no se interfiera con los esfuerzos continuos de rescate del sitio.

“Durante un ejercicio previo a RAPID, nos desplegamos en el sitio de un gran terremoto en Nueva Zelanda y estábamos interesados en estudiar algunos deslizamientos grandes de tierra a través de un valle. No podíamos cruzar un río para realizar un escaneo en el sitio, y había una gran actividad de helicópteros de emergencia que impedía el uso de drones”, dijo Wartman.

Este incidente llevó a RAPID a agregar escáneres de largo alcance a su lista de adquisición de equipos, que incluye cámaras digitales, estaciones totales, LiDAR móvil, sensores sísmicos, medidores de nivel de agua y drones aéreos y marinos.

Informar para tener una mejor construcción

Los escáneres láser son cruciales para la misión principal de la Instalación RAPID porque capturan en tres dimensiones los detalles de cómo el entorno natural e infraestructura construida interactuaron durante el desastre. En un tsunami o un terremoto, por ejemplo, podría ser una ola de sedimentos o rocas que caen y destruye un puente, y no el movimiento de la tierra. Tal información es crítica para determinar cómo diseñar estructuras para soportar eventos futuros.

“Estamos apoyando a los geólogos que quieren saber por qué ocurrió un deslizamiento de tierra, pero también nos enfocamos en la comunidad de ingeniería, que es responsable de la infraestructura construida”, dijo Wartman.

El análisis de la nube de puntos en 3D es fundamental para el análisis. El Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la UW tiene una larga relación con Maptek como usuario de su software de análisis geotécnico I-Site Studio.

El software fácil de aprender difiere de la mayoría de los paquetes de procesamiento LiDAR ya que realiza el registro de los escaneos láser, el procesamiento de la nube de puntos y luego numerosos análisis geotécnicos complejos.

Para los propósitos de RAPID, su función de modelado más importante es la capacidad de comparar digitalmente y contrastar dos nubes de puntos adquiridas en la misma área en diferentes fechas para detectar cambios, específicamente el movimiento del suelo, las caras rocosas e incluso las estructuras de los edificios.

Con la detección de cambios en mente, RAPID tiene acuerdos con organizaciones internacionales que mantienen grandes archivos de datos históricos de LiDAR y de imágenes de trama detectadas remotamente. Estos archivos servirán como datos antes del desastre en el modelado de cambios.

El análisis de las nubes de puntos previas y posteriores al evento con el software I-Site Studio puede detectar diferencias sutiles en la infraestructura y el paisaje que ayudan a explicar lo que sucedió durante el desastre.

“Esta información se usará para desarrollar modelos para predecir ubicaciones de deslizamientos de tierra en eventos futuros, por ejemplo, para que las comunidades puedan tomar medidas para mitigar los deslizamientos de tierra que afectarán la infraestructura crítica”, dijo Wartman.

RAPID y Maptek están trabajando juntos para encontrar formas de promover la misión de la instalación RAPID. Ahora están involucrados en el uso del software de Maptek para crear un entorno envolvente llamado The Cave en el campus de la universidad UW donde los investigadores entrarán en una escena 3D de desastre, generada a partir de datos LiDAR y fotos a color, para interactuar con los datos desde una perspectiva personal.

Agradecimientos a
H.R. Berg Profesor de Ingeniería Civil y Ambiental
Universidad de Washington