Електронен бюлетин бр. 1

На проекта: „Разработване на иновативна технология за дистанционно откриване на неизвестни подземни кухини и дълбочинни разломи с помощта на термална камера, базирана на БЛА.“ ДН 14/4 Науки за Земята

Конкурс за финансиране на научни изследвания – 2017 г, 13.12.2017- 13.12.2020

Базова организация: Софийски Университет “Св. Кл. Охридски”

Ръководител на научния колектив: Доцент, д-р Явор Шопов

Участници:

Доцент, д-р Антон Спасов Филипов, Софийски Университет

Доцент, д-р Людмил Тодоров Цанков, пенсионер

Гл. ас. д-р Евгения Евгениева Сарафова, Софийски Университет

Докторант Борис Марков, Софийски Университет

Докторант Павел Цветков, Софийски Университет

Очакваните резултати и ефекта от изпълнението на проекта са:

  1. Създаване на нова технология за дистанционно намиране на неизвестни подземни кухини с помощта на термална камера от БЛС.

  1. Създаване на нова технология за дистанционно намиране на неизвестни дълбочинни разломи с помощта на термална камера от БЛС.

  1. Повишаване и разширяване на капацитета на научния колектив в областта на използване на БЛС.

  1. Актуализиране на учебното съдържание на студентски лекционни курсове в областта на събиране на пространствена информация чрез БЛС.

До сега никой не е разработил действаща система за дистанционно откриване на неизвестни подземни кухини и дълбочинни разломи с помощта на термална камера, базирана на безпилотен управляем летателен апарат. Ние смятаме да разработим такава в рамките на този проект.

За образователни цели ще бъдат направени няколко демонстрационни видеоклипове, показващи дистанционна локализация на подземни кухини и дълбочинни разломи и те ще бъдат качени в интернет-пространството, за да представят резултатите от проекта пред международната научна общност.

Основните резултати от проекта ще бъдат публикувани в реномирани международни списания с имакт-фактор. Този проект е тематично свързан с международната програма RLC на Международния съюз по спелеология (UIS), която е ръководена от ръководителя на настоящия проект. Това ще помогне за по-бързото разпространение на разработените нови технологии и резултати сред по-широки научни и приложно ориентирани общности. Освен значителната научна стойност и иновативност на проекта, резултатите от него може да се използват и за значително повишаване на ефективността на предотвратяването на рисковете и за защитата на населението от природни бедствия. Очакваните резултати имат практически приложения в областта на опазването на околната среда. Това е важно за обществото и резултатите му ще имат важни приложения в дистанционните наблюдения, като глобална иновация.

Първият етап от работата по проекта включва основната част от подготвителните дейности, оптимизирането на методиките и софтуера, изграждането на ГИС-база данни, конфигуриране на ГИС-сървър, набавяне, комплектоване, асемблиране, настройка, калибриране и тестване на безпилотните летателни системи, наземни измервания с термална камера за оптимизиране на условията на теренна работа, генериране на 3D-карти за обектите чрез ортофотозаснемане на изследваните райони, подготовката на въздушните теренни изследвания с термална камера и тестови заснемания от въздуха

Проектът е постигнал повече резултати от очакваните, т.к е постигнал изпълнение на 100% от научните резултати за дадения етап, плюс съществени резултати, които не са предвидени в проекта:

  1. Разработена е нова методика за флуоресцентно трасиране на подземни води под визуалната граница на откриваемост на флуоресцентното трасиращо багрило. Тя включва използване на флуоресцентни капани и измерване на спектрите на флуоресценция на обогатен извлек от използваното багрило и от фоновите природни флуоресциращи вещества. Новата методика позволява мащабно и природосъобразно трасиране на подземните пътища на водните потоци и определяне на посоката на развитие на неизвестни подземни пещерни галерии. С това тя улеснява значително трудното, трудоемко и бавно проучване на нови неизвестни подземни пещерни галерии с което се удължава значително размера на намерените и картирани подземни кухини (Шопов и др., 2018, Shopov et. al, submitted (2)).

  1. Адаптирана е нова методика за точно определяне на координатите на входове на подземни кухини в дълбоки долове с малък ъгъл на видимост към небето, който не позволява едновременна видимост на достатъчен брой сателити за прецизно определяне на GPS координати на обекта (фиг.1). Това е напредък в по-точното обвързване на подземните карти на пещери с картите на земната повърхност.

    Фигура 1. Измерване на координатите на вход на пещера в Карлуковския карстов район със свърхпрецизен GPS с натрупване на данни в рамките на 30 минути на точка, с изнесена геодезична точка.

  2. За нуждите на проекта съвместно с Българската федерация по спелеология е проведен специален курс обучение по Картографиране и ГИС на доброволците- пещерняци, които ще изработват подземните карти на намерените нови пещери.

  1. С термална камера е открита нова пещера, която се намира в един от избраните райони за теренни изследвания- Карлуковския карстов район.

  1. Открити са 3 нови пещери с термална камера от БЛС при извършване на тестови полети за тестване на асамблираните летателни системи. Те се намират в един от избраните райони за теренни изследвания - Боснешкия карстов район. Засега това е първият успешен опит за откриване на неизвестни пещери с термална камера от БЛС. Това е сигурна индикация за успех на изпълнението на целите и задачите на проекта през следващия му етап

Приложимост на резултатите:

След масовото навлизане на дистанционните наблюдения повечето открития на нови географски обекти са предимно под земната повърхност. Например най-голямото такова откритие в България през 21-ви век е проучването и картирането на пещерата Колкина дупка, до село Зимевица, община Своге, която наскоро достигна дълбочина -542 метра и стана най- дълбоката пещера в България.

Резултатите от проекта повишават ефективността на правенето на такива нови открития у нас и в чужбина.

Научни публикации по проекта:

Отпечатани публикации:

  1. Я. Шопов, И. Антонов, В. Лозанов, С. Маринов, П. Димитров (2018) Трасиране на подземни води в пещера Колкина дупка, с. Зимевица, чрез измерване на спектри на флуоресценция на уранин в извлек от капани с активен въглен. Review оf the Bulgarian Geological Society, vol. 79, part 3, 2018, p. 149–150. ISSN 0007-3938

Публикации изпратени за печат в импактни списания:

  1. Yavor Shopov, Ivan Antonov, Valentin Lozanov, Svetoslav Marinov, Pavlin Dimitrov. (submitted) Dye tracing of Groundwater in Kolkina dupka cave, Bulgaria, by measuring of spectra of fluorescence of uranine in dilutes from activated charcoal detectors. Submitted for publication in International Journal of Speleology (LATEST IMPACT FACTOR 2017: 1.439).

  2. Yavor Shopov, Ognian Ognianov, Anton Filipov, Ivan Ivanov (submitted) Development of Technology for Remote Location of Unknown Underground Cavities and Deep-Seated Rockslides by Unmanned Air Systems (UAS)- Journal of Physics: Conference Series (индексира се от Scopus и Web of Science; CiteScore 2018 0.51, SJR 2018 0.221, SNIP 2018 0.454)

Участие в конференции:

  1. Anton Filipov, Yavor Shopov, Ognyan Ognyanov, Ivan Ivanov (2018) Technology for remote localization of unknown underground cavities and deep-seated rockslides by Unmanned Air Systems (UAS), 1st UAS Workshop “UAS for mapping and monitoring” September 05-07, 2018 in Warsaw, Poland. EARSeL 2018, 1st UAS Workshop “UAS for mapping and monitoring”, Programme and abstract book, Warsaw, Poland, p. 31 http://uas.earsel.org/workshop/1st-uas-ws/programme/

  2. Я. Шопов, И. Антонов, В. Лозанов, С. Маринов, П. Димитров (2018) Трасиране на подземни води в пещера Колкина дупка, с. Зимевица, чрез измерване на спектри на флуоресценция на уранин в извлек от капани с активен въглен. National Conference with international participation “GEOSCIENCES 2018”, 6-7 December 2018, Sofia.

  3. Явор Шопов Международната програма по Дистанционно локализиране на пещери (RLC) на Международния съюз по спелеология (UIS) и българският проект свързан с нея. Устен доклад на Национален форум по спелеология, 27.10. 2018 г.

  4. Явор Шопов, Огнян Огнянов Дистанционно локализиране на пещери с термовизионна камера. Устен доклад на Национален форум по спелеология, 27.10. 2018 г.

  5. Явор Шопов Дистанционното локализиране на пещери на Марс и Луната – първа стъпка към заселването на други планети. Устен доклад на Национален форум по спелеология, 27.10. 2018 г.

  6. Огнян Огнянов, Антон Филипов Генериране на прецизен модел на повърхността чрез заснемане с БЛС в избрани райони на примера на: Зимевица, Карлуково, Боснек, Искрец Устен доклад на Национален форум по спелеология, 27.10. 2018 г.

  7. Огнян Огнянов Методи за 3Д картиране и визуализация на надземна и подземна част от пещерни комплекси. Устен доклад на Национален форум по спелеология, 27.10. 2018 г.

  8. Явор Шопов, Иван Антонов, Валентин Лозанов, Светослав Маринов и Павлин Димитров Трасиране на подземните води изтичащи от Колкина дупка. Устен доклад на Национален форум по спелеология, 27.10. 2018 г.

  9. Yavor Shopov, Ognian Ognianov, Anton Filipov, Ivan Ivanov (Invited lecture) Development of Technology for Remote Location of Unknown Underground Cavities and Deep-Seated Rockslides by Unmanned Air Systems (UAS)- V Международная конференции и молодёжная школа «Информационные технологии и нанотехнологии» (ИТНТ-2019). 21-24 Май 2019, Самара, Россия. http://itnt-conf.org/images/docs/program_2019.pdf