El aumento del crecimiento de la población mundial y la explotación de recursos está creando una enorme demanda de infraestructura civil, incluyendo edificios, metro y líneas de tren, puentes presas, carreteras y aeropuertos.

Dada la presión la ingeniería, la construcción y el mantenimiento de tales proyectos no siempre se gestionan bien, y sin un seguimiento cuidadoso, el fracaso catastrófico es cualquier cosa menos una posibilidad abstracta. El colapso del puente de Génova en agosto de 2018, que dejó 43 muertos, es solo un ejemplo. Otro es el colapso de la presa Brumadinho el 25 de enero en Brasil, lo que provocó al menos 237 muertes.

Riesgos ocultos

Con la creciente conciencia de la importancia de la seguridad pública y la sostenibilidad de la infraestructura, El énfasis debe estar no solo en el uso eficiente de los recursos, sino también en la gestión adecuada de la infraestructura construida para garantizar que permanezca segura durante toda su vida útil diseñada.

Obtener una alerta temprana de posibles desastres es muy complejo, principalmente debido a la gran variedad de riesgos. Si bien no ha habido una conclusión formal sobre la causa del colapso del puente de Génova, pero estaba sostenido por cables de acero revestidos de hormigón, y apenas dos décadas después de su construcción, las fisuras y la corrosión eran claramente visibles. Los trabajos de reparación estaban programados para finales de este año. pero el puente se derrumbó antes de que pudiera comenzar. En el caso del desastre de Brasil, la estructura era una "presa de relaves aguas arriba", un muro de tierra y limo que contenía un depósito de desechos mineros semisólidos. Sin estructura dura, la presa de Brasil era inherentemente inestable y debería haber sido monitoreada constantemente, incluso en áreas extremadamente grandes, Puede haber señales de advertencia tempranas, como una sutil deformación del suelo.

Dada la amplia variedad de proyectos de infraestructura, la gama de factores de riesgo es inmensa. Para monitorearlos mejor, un enfoque interdisciplinario es imprescindible. Deben abordarse los desafíos existentes y prepararse para los futuros centrándose en la evaluación, vigilancia, intercambio de información y reducción de riesgos.

Ojos en el cielo

Una tecnología que tiene un potencial considerable es la interferometría de radar de apertura sintética basada en satélites, conocido como InSAR. Los satélites SAR orbitan en una órbita polar sincrónica con el sol, lo que significa que el satélite pasa sobre cualquier punto dado de la superficie de la Tierra a la misma hora solar media local. Tiene la capacidad de monitorear movimientos a gran escala de la superficie de la Tierra durante largos períodos de tiempo, proporcionando una mejor imagen para comprender la salud de las infraestructuras.

En comparación con los satélites ópticos, Los satélites SAR tienen Capacidades de monitoreo para todo clima. Emiten ondas electromagnéticas con longitudes de onda que van desde aproximadamente un metro hasta un milímetro, y recibir señales retrodispersadas, que son el reflejo de ondas, partículas o señales de regreso a la dirección de donde vinieron, después de que se reflejen en la superficie de la Tierra. Estos indican la reflectividad de los objetivos elegidos, así como su distancia del satélite y entre sí.

El primer satélite SAR civil fue SEASAT, lanzado en 1978 por la NASA y el Laboratorio de Propulsión a Chorro. Con una resolución de imagen de 25 metros, SEASAT revolucionario en ese momento, y los satélites actuales tienen una resolución espacial de hasta un metro, y vuelva a visitar el mismo lugar durante períodos de tiempo tan breves como unos pocos días. Los ejemplos incluyen el TerraSAR-X, COSMO-SkyMed, y Sentinel-1, lanzado por Alemania, Italia y la Unión Europea, respectivamente.

InSAR puede capturar la topografía de cualquier parte de la superficie de la Tierra, urbano o rural, ya través de la comparación de dos imágenes medir la deformación de la superficie entre dos tiempos de observación. El primer modelo de elevación digital mundial, creado con datos de Shuttle Radar Topography Mission, se generó en 2000 utilizando tecnologías InSAR.

Al eliminar la contribución topográfica, es posible extraer información de deformación sutil, como el hundimiento de la tierra, movimientos de infraestructura e incluso lo que son en efecto deslizamientos de tierra en cámara lenta.

La principal fuente de posibles errores de medición es el "retraso atmosférico", que puede ralentizar o cambiar las señales y distorsionar los datos capturados. Sin embargo, el InSAR multitemporal más avanzado puede mitigar el retraso atmosférico utilizando imágenes de líneas base múltiples y puede medir la deformación del paisaje hasta el nivel milimétrico.

Exploración de "enfermedades urbanas"

Con urbanización acelerada, las infraestructuras se están desarrollando ampliamente, especialmente aquellos que son parcial o totalmente subterráneos, como el metro. La deformación anormal de la infraestructura se ha denominado una "enfermedad urbana" oculta que los investigadores deben vigilar más de cerca. autoridades, políticos y público.

Así como las tomografías computarizadas se utilizan para examinar el estado de salud de un paciente bajo la superficie, InSAR ofrece una forma de monitorear la dinámica de la infraestructura y construir un "diagnóstico de salud". Las imágenes se pueden utilizar para resaltar áreas propensas a riesgos, y si se detectan movimientos superficiales inusuales, se pueden llevar a cabo más investigaciones. Por ejemplo, si se detecta hundimiento del terreno adyacente a una línea de metro, Se realizarán más investigaciones para los edificios individuales para ver si también se ven afectados. Este sistema jerárquico facilita no solo un seguimiento general regular a nivel regional o incluso nacional, sino también una investigación más detallada de las estructuras individuales según sea necesario.

En la práctica, Quedan dos desafíos principales. Primero, el número de satélites es limitado y las demandas altas, restringir la capacidad de adquirir a tiempo, imágenes de alta resolución. Se espera que el lanzamiento de más satélites supere este desafío. Segundo, Los cambios repentinos pueden ocurrir en cualquier momento; los proyectos de repavimentación y los sumideros son solo dos ejemplos. Se requieren algoritmos avanzados y cadenas de procesamiento para poder tenerlos en cuenta.

Sistemas de Soporte a la Decisión

Por lo tanto, los satélites InSAR proporcionan una forma poderosa de evaluar la salud de la infraestructura existente, incluso eso no es visible desde el espacio. La información de deformación recopilada se puede combinar con el conocimiento experto de otros dominios, incluida la ingeniería geotécnica y estructural, hidrología, geología y meteorología. Juntos, pueden mejorar nuestra comprensión de la dinámica de la infraestructura y mejorar nuestra capacidad para diagnosticar mejor, gestionarlos y mantenerlos.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.