Geohazard Survey from Air – remote decision support with focus on avalanche applications

I prosjektet GEOSFAIR (2021-2024) har vi utforsket bruken av instrumenterte droner og droneinnsamlede data for vurdering av skredfare mot veg. Målet har vært raskere og bedre beslutninger om trafikkavvikling på skredutsatt veg. Droner har den fordelen at de kan komme seg til i vanskelig terreng og bære med seg lette instrumenter som små kamera, radarer og laserskannere. Informasjonen som disse instrumentene tar med tilbake, har hjulpet skredspesialistene å ta gode beslutninger for områder der de selv ikke har kommet til. I motsetning til andre fagfelt hvor analyser og diagnostisering er sentralt, så er håndtering av naturfarer et fagområde med begrenset tilgang til materialene som skal undersøkes. Løsneområdene ligger i utilgjengelig og farlig terreng, og skredfaren er ofte størst i uvær og mørketid med dårlig sikt. Informasjon om snø, steinblokker, jord- og vannmasser er ofte mangelfull. Og egenskaper som skredhastigheter, utløpslengder og skadepotensial er derfor basert på et svært tynt datagrunnlag. Skred og naturfarer forårsaker store kostnader, risiko og usikkerhet for vegene. Vi ønsket derfor å bli mer presise både i design av sikringstiltak og ved sikker, forutsigbar drift av skredutsatt veg. Når vi bruker droner, erstatter vi ofte kostbar og forurensende helikopterbruk. Men enda viktigere, vi åpner opp for helt nye muligheter for tilkomst og datafangst der ikke en gang helikoptre kommer til. Vi får mer for pengene, reduserer utslipp og får likevel mer etterspurt informasjon. Det er avgjørende at tilgang på større datamengder ikke skal komplisere beslutningsprosessene. Vi har derfor jobbet med å presentere data på en brukervennlig måte for å sikre og dokumentere gode beslutninger ved håndtering av skredfare. Vi har i tråd med målsettingen 1) identifisert droner, sensorer og programvare som egner seg til skredfag- og vegformål. Vi har 2) avklart hva beslutningstakere i vegsektoren trenger, 3) testet droner og data under realistiske forhold og bruksområder og 4) utviklet verktøy for rask analyse og beslutning. For framtida foreslår vi flytte fokus fra stedlige operasjoner (der skredeksperten selv er pilot på til stede på den skredutsatte strekningen), til fjernassisterte, fjernstyrte og autonome operasjoner. Det vil si at skredekspertisen i større grad kan benytte seg av andre menneskelige eller tekniske ressurser på stedet, slik at eksperten ikke selv trenger å bruke flere timer på å komme seg til. Dette vil effektivisere beslutningsprosessen ytterligere. Se vegvesen.no/geosfair for mer info.

- More data, better data: Use of UAS provides more (larger coverage and more regular inspections) and better (higher resolution) data - Increased staff safety: We have reduced the need for staff to move along avalanche-susceptible roads - Reduce manned helicopter flights and more sustainable conduct of inspections; - Better snow science data: The GEOSFAIR findings benefits other organisations, both in geohazard management and water resource management - Increased overall utility and automation of UAS: GEOSFAIR have developed easy-to-use work flows, that supports non-specialists operating UAS. This will create spin-off applications, and additional value for the UAS industry - We have strengthen our technical capacity towards other road owners: According to the new Roads Act §10, NPRA has since 2020 a special responsibility to ensure safety and preparedness for the entire road network, which includes supporting other road owners. GEOSFAIR will strengthen the NPRA’s ability to fulfill this role. See vegvesen.no/geosfair for more information!

Every year in Norway, geohazards pose a serious threat to the transport network. Road closures caused by snow avalanches, landslides, and rockfalls incur high economic costs and greatly impact the reliability of Norway’s critical transport network. The GEOSFAIR project owner, the Norwegian Public Roads Administration (NPRA), is responsible for maintaining important routes that are threatened by snow avalanches. Keeping these roads open requires costly operations to assess and mitigate snow avalanche risk. The widespread coverage of the transport network and growing volumes of travellers, as well as climate changes that have resulted in more severe, more frequent, and less predictable geohazards, have increased the NPRA’s mitigation costs. In addition, closing transport infrastructure for extensive periods has severe societal and financial consequences because in many places there is little or no road redundancy. Mitigation measures tend to be reactive, based on immediate risk rather than on proactive monitoring. Therefore, there is an urgent need for more cost-effective and innovative methods for assessing and mitigating geohazards along NPRA’s network. Rising geohazard assessment costs, in combination with a climate-impacted, changing risk picture, are the motivation for the GEOSFAIR application. This proposal recognizes the growing capabilities of unmanned aircraft systems (UAS), payloads to evaluate snow conditions, and software to use those data to support decision making. The NPRA has identified the following research and innovation areas for GEOSFAIR that will significantly create value: 1) Utilization of new, automated UAS technology to survey hazardous terrain while reducing the need for costly manned helicopter flights and manual observations; 2) Improvement in the accuracy and reliability of geohazards data; and 3) Implementation of structured digitization strategies to remotely monitor avalanche sites and to support the NPRA ‘s roadway closure decisions.