Θερμική καταγραφή εισροής υδάτων στο τεχνητό φράγμα Ποταμών, Ρεθύμνου, με πρότυπο μη επανδρωμένο εναέριο όχημα.

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο την κατασκευή μη επανδρωμένου ιπτάμενου οχήματος (Unmanned Aerial Vehicle: UAV), με χαμηλό κόστος, για τη λήψη τηλεπισκοπικών θερμικών εικόνων ώστε να εντοπισθούν, αποτυπωθούν, και αξιολογηθούν εισροές ύδατος στον ταμιευτήρα του φράγματος Αμαρίου, Ρεθύμνου, Κρήτης. Η ιπτάμενη αυτή πλατφόρμα αναπτύχθηκε με σκοπό την αξιοποίηση καινοτόμων εφαρμογών στα αντικείμενα του Μηχανικού Ορυκτών Πόρων.

Η εργασία αυτή περιλαμβάνει επίσης την επεξεργασία θερμικών εικόνων της περιοχής, τις γεωμετρικές αναγωγές τους, τη δημιουργία δύο μωσαϊκών από συνένωση 370 λήψεων για λεπτομερή χαρτογράφηση και αποτύπωση ακόμη και απρόβλεπτων εισροών ύδατος στον ταμιευτήρα. Στη συνέχεια, η πληροφορία των εικόνων μετασχηματίσθηκε στο τοπικό γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς συντεταγμένων ώστε η ίδια να συσχετισθεί με το έδαφος, χρησιμοποιώντας φωτοσταθερά (θερμικοί στόχοι) κατά την ημέρα της θερμικής καταγραφής.

Η συγκεκριμένη θερμική χαρτογράφηση επιλέχθηκε να πραγματοποιηθεί με ιπτάμενη πλατφόρμα και θερμικούς αισθητήρες, επειδή πλεονεκτούν σε σχέση με επίγειες και συμβατικές τηλεπισκοπικές μεθόδους, για ταχεία και αποτελεσματική σάρωση δύσβατων περιοχών. Η εφαρμοσμένη θερμική χαρτογράφηση αποτύπωσε θερμοκρασιακές διαφορές αποτελεσματικά (ουδέποτε εφαρμόστηκε αντίστοιχη μελέτη μετά από την κατασκευή του το 2009 από τον Οργανισμό Ανάπτυξης Δυτικής Κρήτης) ανάμεσα σε υγρά και ξηρά εδάφη και συνετέλεσε στο να διαχωριστούν ξεκάθαρα οι ιδιότητες τους και τα χαρακτηριστικά τους. Η περιοχή που αποτυπώθηκε είναι η νότια πλευρά του φράγματος, στην οποία γίνεται η κύρια τροφοδοσία του ταμιευτήρα από το φαράγγι του Αγίου Αντωνίου και την αναβάλουσα πηγή «Κεφαλοβρύσσα».

Αρχικά, κατασκευάστηκε η πρότυπη μη επανδρωμένη ιπτάμενη πλατφόρμα, με τη μορφή εξακόπτερου. Στη συνέχεια προσαρμόστηκε πάνω της ο θερμικός αισθητήρας και το σύστημα ασύρματης μετάδοσης δεδομένων, για την αποστολή καταγραμμένων εικόνων σε σταθμό εδάφους. Η ιπτάμενη πλατφόρμα έφερε επίσης, σύστημα αυτόματης πλοήγησης, που μπορούσε να καθοδηγήσει το σκάφος σε προκαθορισμένα σημεία αναφοράς (waypoints) μέσω του συστήματος δορυφορικού εντοπισμού (Global Positioning System: GPS). Η αυτονομία του ιπτάμενου συστήματος ήταν 10 min, με μέγιστο βάρος απογείωσης τα 5,5 kg. Μέσω της αυτόματης πλοήγησης αλλά και του χειριστηρίου τηλεκατεύθυνσης, πραγματοποιήθηκαν οι πτήσεις της θερμικής αποτύπωσης στην περιοχή ενδιαφέροντος. Η έκταση που καλύφθηκε ήταν 1.200 m2 και δημιουργήθηκαν δυο μωσαϊκά: ένα για την πρωινή και ένα για την μεσημεριανή θερμική καταγραφή.

Τέλος, μετά την επεξεργασία και ερμηνεία των μωσαϊκών αυτών, ανιχνεύθηκε ανεπιθύμητη εισροή ύδατος σε συγκεκριμένη θέση του ταμιευτήρα, δίπλα από το ποτάμι της κύριας τροφοδοσίας, η οποία αποτελεί αξιοποιήσιμη πληροφορία για τον διαχειριστή του φράγματος Αμαρίου. Η ιπτάμενη πλατφόρμα θα παραμείνει στο Εργαστήριο Γεωδαισίας και Γεωπληροφορικής του Πολυτεχνείου Κρήτης και μπορεί να αποτελέσει σημείο αναφοράς για περαιτέρω εξέλιξη και εφαρμογές άλλων δραστηριοτήτων στα αντικείμενα Μηχανικών.