Resposta Rápida a Catástrofes Naturais

Motivação:

A experiência no KeckCAVES demonstrou que a visualização imersiva em 3D é uma ferramenta poderosa para a investigação científica. Há uma grande oportunidade na aplicação do software e dos métodos desenvolvidos, e das lições aprendidas, aos problemas sensíveis ao tempo que afectam directamente a sociedade em geral. Especificamente, este sub-golo do projecto global CI-TEAM visa aplicar software de visualização imersiva à resposta atempada a catástrofes naturais tais como terramotos, deslizamentos de terras, incêndios florestais, falhas de barragens, etc.

O elemento comum da maioria destes tipos de desastres é que afectam as pessoas na superfície da Terra, em oposição à crosta ou manto abaixo dela, ou a atmosfera acima dela. Isto significa que os tipos de dados mais frequentemente encontrados em, e mais úteis para, responder a estas catástrofes são conjuntos de dados 2.5D, tais como varreduras de alta resolução de um ambiente que sofre uma mudança rápida e desastrosa, tal como a elevação ou tremor de terra devido a um terramoto.

Actividades principais:

O desenvolvimento nesta área de projecto centrou-se na melhoria do software de visualização imersiva aplicável aos tipos de dados normalmente encontrados na resposta a catástrofes, nomeadamente geometrias 3D sobre ou muito acima da superfície da Terra, e na formação de utilizadores especificamente em cenários de resposta rápida. Estudantes e pós-doutorandos apoiados por este projecto viajaram para áreas afectadas por desastres naturais, tais como Baja California após o terramoto de El Mayor-Cucapah 2010 e Napa Valley após o terramoto de Napa Sul de 2014, e recolheram grandes quantidades de dados 3D utilizando scanners laser terrestres de alta resolução, e utilizando uma nova técnica chamada “estrutura a partir do movimento”, na qual uma câmara digital é utilizada para criar imagens sobrepostas das quais se deriva um scan 3D. Os estudantes criaram então mapas detalhados de deslocamento dentro e fora das linhas de falha envolvidas utilizando o software KeckCAVES incluindo o Crusta e o LiDAR Viewer.

Para apoiar o seu trabalho de análise, foi desenvolvida uma nova estrutura computacional baseada em pontos, baseada na multi-resolução hierárquica do LiDAR Viewer e no formato de armazenamento em nuvem de pontos fora do núcleo, permitindo aos utilizadores não informáticos desenvolverem as suas próprias ferramentas de filtragem e análise estatística utilizando a popular linguagem de programação Python. A aplicação do globo virtual Crusta foi alargada com um módulo para deformar interactivamente, e desfazer deformações devido a terramotos, conjuntos de dados de topografia 3D de alta resolução baseados em modelos de geometria de falhas sub-superficiais 3D.

Objectivos específicos:

Os objectivos eram de se envolver em esforços de RSR baseados em RR, estabelecer a infra-estrutura ciber0 necessária para RSR através do desenvolvimento de novas ferramentas de software, e formar estudantes no fluxo de trabalho de RSR usando ferramentas de IC.

Resultados Significativos:

O desenvolvimento de software realizado nesta área de projecto levou a novos lançamentos dos pacotes de software KeckCAVES LiDAR Viewer, incluindo a sua nova interface de programação computacional baseada em pontos, e Crusta. A equipa desenvolveu novos métodos para a extracção de estruturas – de movimento – usando fotografias sobrepostas para desenvolver estruturas 3D.

O estudo de caso principal foi a magnitude 6.0 2014 do terramoto de Napa Sul, que ocorreu apenas a uma hora de carro de Davis e exibiu uma ruptura superficial, tornando-o um alvo principal para as ferramentas RSR pelo grupo CI-TEAM. Foi criada uma equipa que enviava os estudantes para o terreno para a recolha de dados dentro de horas após o terramoto, e continuou a trabalhar durante vários meses, resultando na recolha de dados, desenvolvimento de novas técnicas, e publicações lideradas por estudantes e revistas por pares utilizando a tecnologia KeckCAVES. O trabalho foi feito tanto ao ar livre, com observações publicadas no Twitter imediatamente após o evento, como utilizando ferramentas de colaboração empresarial como o Evernote e o Slack para organizar o fluxo de trabalho. A equipa desenvolveu um caderno KMZ com fotos específicas do sítio para utilização no Google Earth. Está em preparação uma publicação liderada por estudantes para fornecer um manual para a utilização de técnicas de estrutura-da-moção para RSR.

Principais resultados ou Outras realizações:

Além da resposta ao RSR, a equipa desenvolveu ferramentas para utilização na sala de aula de geologia: ver Immersive Visualization in the Classroom para mais informações.