Datos rápidos
- Ubicaciones: Alaska (glaciar rocoso Sourdough), Wyoming (glaciar rocoso Galena Creek)
- Entorno: Glaciares alpinos escarpados cubiertos de escombros
- Desafío: Mapeo del espesor del hielo y las capas internas en áreas inseguras o imposibles de acceder a pie
- Solución: Sistema GPR basado en drones con software de planificación de vuelo UgCS y computadora de a bordo SkyHub
- Aplicación: Caracterización del subsuelo glaciar, mapeo del espesor de escombros, detección de la interfaz hielo-escombros y análisis de la estructura interna del glaciar.
- Resultado clave: Detección del espesor de los escombros, la profundidad del glaciar y las capas internas con una cobertura espacial ampliada en comparación con los estudios realizados desde la superficie.
Contexto: Por qué es difícil estudiar los glaciares cubiertos de escombros
Los glaciares cubiertos de escombros consisten en un núcleo de hielo protegido por una capa superficial de roca y sedimentos. Esta capa de escombros influye en la dinámica del glaciar, la conservación del hielo y los procesos de fusión, pero también dificulta la caracterización del subsuelo.
Los estudios previos en los glaciares rocosos de Sourdough y Galena Creek se basaron en levantamientos con GPR realizados a pie. Aunque efectivos, estos estudios consumían mucho tiempo y se limitaban a áreas que podían recorrerse con seguridad. Las pendientes pronunciadas, las rocas de gran tamaño, los escombros sueltos y las zonas boscosas restringían el acceso e impedían una cobertura espacial continua.
El uso de un sistema GPR montado en un dron ofreció una solución potencial: obtener datos del subsuelo sin necesidad de que el personal recorra físicamente terrenos peligrosos.
El desafío: limitaciones de acceso, seguridad en el estudio y cobertura incompleta del GPR
Realizar estudios del subsuelo en glaciares cubiertos de escombros presenta varios desafíos prácticos:
- Terreno inseguro para estudios GPR terrestres: Las rocas grandes, los escombros inestables y las pendientes pronunciadas aumentan el riesgo para los equipos de campo.
- Cobertura incompleta: Los estudios GPR terrestres se limitan a caminos accesibles, lo que deja lagunas en los datos.
- Tiempo y esfuerzo: Los estudios manuales requieren mucho tiempo para obtener perfiles relativamente cortos.
- Zonas inaccesibles: Los circos, las zonas de transición y las secciones superiores empinadas suelen ser imposibles de estudiar a pie.
En ambos sitios de estudio, la complejidad del terreno limitó la cobertura del GPR terrestre. En el glaciar rocoso de Galena Creek en particular, las pendientes pronunciadas, los escombros sueltos y las secciones de circo no pudieron recorrerse con seguridad a pie, lo que impidió realizar estudios terrestres en áreas clave de interés.
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La solución: GPR basado en drones con planificación de vuelo de seguimiento del terreno
Para superar estas limitaciones, el equipo del proyecto desplegó un sistema GPR montado en un dron que consiste en
- GPR MALA Geodrone 80 montado en
- DJI Matrice 600 Pro con
- software de planificación de vuelo UgCS con un ordenador de a bordo SkyHub
El módulo SkyHub permitió al dron mantener una altitud controlada sobre terrenos muy variables, mientras que UgCS proporcionó la planificación y ejecución automatizada de la misión. Esta configuración permitió al UAV volar de forma segura sobre superficies glaciares irregulares y recopilar datos de GPR consistentes.
El enfoque basado en drones permitió:
- Estudios sobre terrenos escarpados o inestables
- Acceso a secciones del glaciar anteriormente inalcanzables
- Una adquisición de datos más rápida en comparación con los estudios manuales
- Una menor exposición del personal a condiciones peligrosas
Es importante destacar que los datos de GPR obtenidos mediante UAV se recopilaron en lugares donde ya existían conjuntos de datos de GPR de superficie, lo que permitió una comparación directa entre ambos métodos.
Resultados: Mapeo fiable del subsuelo con mayor eficiencia
Los estudios de GPR realizados con drones permitieron obtener con éxito características clave del subsuelo en ambos lugares de estudio:
Espesor de los escombros
- Se detectó y mapeó el espesor de la capa de escombros que recubre el núcleo de hielo.
- Los resultados mostraron una gran consistencia con los valores obtenidos mediante GPR de superficie, dentro de los límites de resolución esperados del sistema montado en el dron.
- Las variaciones en el espesor de los escombros se correlacionaron con los patrones de deformación del glaciar, particularmente en Galena Creek.
Grosor del glaciar
- La base del glaciar se detectó en varias secciones, con profundidades máximas que superan los 40 metros en Galena Creek.
- Aunque el GPR basado en drones no siempre alcanzó las profundidades máximas detectadas por sistemas terrestres de menor frecuencia, capturó de forma fiable la estructura principal del glaciar en un área más extensa.
Capas de escombros internos
- Se identificaron reflectores internos asociados a capas de escombros englaciares, particularmente en el área del circo de Galena Creek.
- En varios casos, estas características se detectaron en zonas que nunca habían sido estudiadas a pie debido a restricciones de seguridad.
- Las simulaciones de ruido confirmaron que los reflectores observados eran características reales del subsuelo y no reflexiones superficiales fuera del nadir.
Conclusión
Este proyecto demuestra que el GPR basado en drones es un método práctico para extender los estudios del subsuelo glaciar a terrenos inaccesibles para los métodos terrestres. Al eliminar la necesidad de que el personal atraviese terrenos peligrosos, los flujos de trabajo basados en drones permiten operaciones más seguras, una mayor cobertura y datos del subsuelo de alta calidad.
Este enfoque es especialmente valioso para:
- Investigación alpina y polar
- Estudios climáticos y de la criosfera
- Investigaciones de análogos planetarios
- Cualquier proyecto donde el acceso y la seguridad sean limitaciones críticas
Los estudios geofísicos basados en drones abren nuevas posibilidades para estudiar entornos complejos que antes estaban fuera de alcance.
Lea el informe completo: Revelando la estructura interna de glaciares análogos a los de Marte mediante sondeos de radar con drones