SPaRS-Lab realizó un levantamiento de varios glaciares rocosos en las montañas Chic-Choc de Quebec utilizando una combinación de GPR y LiDAR montados en drones. El equipo obtuvo conjuntos de datos detallados de la superficie y el subsuelo en terrenos inaccesibles para los métodos tradicionales. Los resultados revelaron una compleja estratificación interna y zonas con posible enriquecimiento de hielo. Este enfoque demuestra un método eficiente y seguro para monitorear entornos alpinos sensibles al clima.
Datos rápidos
- Institución: SPaRS-Lab, Universidad de New Brunswick
- Socio: Measur
- Ubicación: Montañas Chic-Choc, península de Gaspé, Quebec, Canadá
- Desafío: Terreno alpino remoto y cubierto de vegetación que impide los estudios convencionales de permafrost.
- Solución: Kit de GPR para drones integrado de SPH Engineering que incluye UgCS software de planificación de vuelo, SkyHub computadora de a bordo para drones, y Zond Aero LF GPR.
- Stack tecnológico: Planificación de vuelo UgCS, SkyHub (computadora de a bordo), Zond Aero LF (GPR), DJI M350 RTK, DJI Zenmuse L2 (LiDAR).
- Resultado clave: MDE y radargramas de alta resolución, profundidades de penetración de GPR de hasta ~20 m y un conjunto de datos 3D integrado de la morfología y estructura interna de glaciares rocosos.
- Aplicaciones: Investigación del permafrost, monitoreo climático, geomorfología glacial, evaluación de riesgos.
Antecedentes: ¿Por qué utilizar GPR en drones para el monitoreo del permafrost y glaciares rocosos?
Los glaciares rocosos proporcionan información vital sobre la evolución del permafrost y la historia climática regional, pero muchos siguen estando poco documentados debido al terreno escarpado, las largas caminatas de aproximación y la densa vegetación. Las herramientas tradicionales de GPR terrestre y cartografía suelen ser poco prácticas o inseguras en estos entornos.
Los sensores geofísicos montados en UAV, como el GPR basado en drones, ofrecen una forma de obtener datos del subsuelo de alta resolución sin exponer a los equipos a terrenos peligrosos. Al combinar imágenes aéreas con radar de penetración profunda, los investigadores pueden analizar tanto la morfología superficial como la estructura interna de las formaciones periglaciales alpinas.
El desafío: estudios geofísicos alpinos en terrenos de difícil acceso
Las montañas Chic-Choc presentan una topografía accidentada, valles inaccesibles y una densa cubierta forestal subártica. Estas condiciones impiden el uso de sistemas de GPR manuales o montados en carros.
Para comprender la evolución y la composición interna de los glaciares rocosos locales, el SPaRS-Lab necesitaba:
- Modelos de terreno precisos bajo una vegetación densa
- Imágenes del subsuelo con la profundidad suficiente para identificar zonas ricas en hielo
- Vuelos de radar seguros a baja altitud sobre laderas rocosas e irregulares
- Un sistema lo suficientemente ligero para transportarlo a pie varios kilómetros hasta los sitios de estudio
Sin el uso de drones, la obtención de estos conjuntos de datos habría requerido operaciones terrestres inseguras o excesivamente lentas.
La solución: flujo de trabajo integrado de GPR y LiDAR mediante drones
Para superar estos desafíos, el SPaRS-Lab implementó un flujo de trabajo con drones multisensor que integra herramientas geofísicas y de teledetección.
GPR Zond Aero LF basado en drones (por SPH Engineering)
- Proporcionó baja frecuencia (100-300 MHz) para escaneos profundos.
- Ofreció radargramas claros que muestran las capas internas y los reflectores.
- Permitió obtener imágenes del subsuelo de hasta 12-20 m en condiciones favorables.
- Montado en un DJI M350 RTK utilizando el ordenador de a bordo SkyHub para una adquisición estable y repetible
LiDAR y fotogrametría
Se utilizaron datos LiDAR y ópticos para generar MDE y ortofotos de alta resolución. Estos modelos de superficie proporcionaron el contexto estructural necesario para interpretar los datos de radar.
Esta combinación de plataformas UAV, el GPR Zond Aero LF, la carga útil LiDAR y el GNSS permitió a los investigadores integrar modelos de terreno, radargramas e interpretaciones estructurales en un conjunto de datos geoespaciales unificado.
Resultados: modelos de superficie 3D y detección de hielo en el subsuelo profundo
Modelos de terreno LiDAR de alta resolución
Las nubes de puntos densas (~450 pts/m²) revelaron crestas, surcos, lóbulos y estructuras de deformación características de los glaciares rocosos.
Detección de hielo en el subsuelo y estratificación estructural
Los perfiles de GPR mostraron reflectores inclinados, capas interrumpidas y zonas de alta amplitud que indican la posible presencia de permafrost rico en hielo o hielo masivo enterrado.
Penetración profunda en terrenos variados
La antena de 100 MHz alcanzó una penetración de hasta ~20 m, proporcionando reflexiones interpretables incluso sobre terrenos rocosos y ricos en materia orgánica.
Rendimiento fiable del UAV en condiciones adversas
A pesar de los vientos moderados y la lluvia intermitente, el DJI M350 RTK mantuvo un vuelo estable, mientras que SkyHub garantizó operaciones de radar fiables a baja altitud.
Resultados integrales
- MDE y nubes de puntos
- Ortofotos y mapas de morfología superficial
- Radargramas de GPR y capas del subsuelo interpretadas
- Conjunto de datos 3D integrado para análisis científico
"Sin las capacidades de acceso aéreo de las aeronaves pilotadas remotamente, el tipo de datos que se obtuvo simplemente no habría podido recopilarse". Dr. Kynan Hughson, Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de New Brunswick
Conclusión
El SPaRS-Lab demostró con éxito que los sensores geofísicos montados en drones pueden proporcionar información detallada sobre la estructura, el contenido de hielo y la evolución superficial de los glaciares rocosos en terrenos donde los estudios terrestres son imposibles. El despliegue del sistema Zond Aero LF de SPH Engineering en drones, con equipos suministrados y respaldados por Measur, permitió obtener imágenes del subsuelo profundo y realizar mapeos de alta precisión en entornos alpinos remotos.
Este enfoque establece un método escalable para monitorear el permafrost, aportar datos a la investigación climática e investigar riesgos geológicos en regiones montañosas.
