Radar: di bawah tanah, menembus asap, dan mengawasi dari orbit

Radar memancarkan gelombang radio dan mendengarkan gema. Gema yang kuat muncul dari perubahan mendadak pada sifat listrik (permitivitas relatif): dari udara ke tanah, dari tanah ke air, dari beton ke baja. Rongga punya kontras yang kuat, sehingga tampak jelas. Gelombang melambat di dalam material, v = kecepatan cahaya ÷ √permitivitas relatif, dan kedalaman adalah v × waktu tempuh bolak-balik ÷ 2. Permitivitas relatif air sekitar 80, sehingga kelembapan mengubah kecepatan secara drastis — itulah kesulitan utamanya.

Salah satu penyebab utama keruntuhan jalan adalah pipa saluran air limbah yang rusak. Melalui sambungan dan retak, tanah di sekitarnya terbawa masuk ke dalam pipa setiap kali ada badai dan aliran, lalu rongga tumbuh di bawah perkerasan. Permukaan sering tampak rata sampai saat-saat terakhir. Keruntuhan jalan yang besar di Yashio, Saitama, pada 2025 melibatkan pipa induk saluran air limbah yang rusak, dan atas permintaan pemerintah nasional dilakukan survei prioritas khusus terhadap saluran air limbah lama berdiameter 2 m atau lebih di seluruh negeri.

Yang sudah matang untuk survei rongga jalan saat ini adalah GPR yang dipasang pada kendaraan: alat ini memindai area luas sambil berjalan bersama lalu lintas, dan titik yang mencurigakan dipastikan dengan mengebor lubang kecil lalu memasukkan kamera. Drone dipakai di tempat kendaraan tidak dapat pergi — bantaran sungai, tanggul, lereng, jalan yang tertutup setelah bencana — dan di dalam pipa saluran air limbah dengan drone di dalam pipa.

• Ketinggian: semakin jauh antena dari tanah, semakin banyak energi yang terpantul di permukaan. Drone harus terbang menyusur dekat tanah pada ketinggian rendah yang tetap.
• Bobot dan antena: frekuensi yang lebih rendah memerlukan antena yang lebih besar. Semakin dalam yang ingin dilihat, semakin sulit untuk membawanya.
• Tanah: lempung basah dan tanah salin mengalami atenuasi yang kuat. Perangkat yang sama melihat kedalaman yang sangat berbeda dari satu lokasi ke lokasi lain.
• Penentuan posisi: memetakan suatu pantulan memerlukan catatan posisi dan ketinggian pada tingkat sentimeter.
• Interpretasi: apakah suatu gema berupa rongga, pipa, batu, atau batas tanah dibaca dari bentuk gelombang dan pengalaman. Alarm palsu sering terjadi.

Jadi untuk saat ini, GPR pada drone secara realistis adalah alat untuk penapisan kasar di tempat yang tidak dapat dijangkau kendaraan maupun orang. Penelitian sedang aktif pada salju, gletser, dan deteksi ranjau darat, dan uji coba inspeksi terus bertambah.

GPR frekuensi tinggi dipakai secara luas dalam bentuk genggam untuk mengukur posisi tulangan dan selimut beton pada lantai jembatan, lapisan terowongan, dan dinding bangunan. Sistem yang dipasang pada kendaraan juga menapis kerusakan lantai di bawah aspal. Ini adalah teknik yang sudah operasional.

Melakukannya dengan drone itu sulit: pengukuran yang akurat mengharuskan antena menyentuh permukaan, atau berada sangat dekat dan stabil terhadap permukaan. Ada penelitian tentang drone dengan lengan kontak yang menekan sensor ke dinding atau sisi bawah lantai, tetapi masih pada tahap penelitian dan uji coba. Untuk saat ini, pembagian yang realistis adalah drone menapis dengan pencitraan tampak atau termal, sedangkan radar diterapkan dari dekat oleh orang atau robot darat.

Radar gelombang milimeter sudah akrab dari sistem penghindaran tabrakan mobil. Panjang gelombangnya yang lebih besar memungkinkan pengukuran jarak dan kecepatan menembus asap, debu, kabut, dan kegelapan. Pada drone, radar ini dipakai, misalnya, oleh drone penyemprot pertanian untuk mengikuti medan dan menghindari rintangan.

Kelemahannya adalah resolusi sudut yang kasar: ia tahu ada sesuatu di sana, tetapi tidak tahu bentuknya. Jadi ia paling baik bila dipadukan dengan LiDAR dan kamera, masing-masing menutupi saat yang lain buta. Harapannya tinggi untuk lokasi berdebu seperti ketel dan tambang. Debu & asap

InSAR (SAR interferometrik) mencitrakan area yang sama berulang kali dengan radar apertur sintetis satelit dan mengukur pergerakan tanah dari selisih fase. Analisis deret waktu dari banyak akuisisi mengungkap perpindahan lambat berskala milimeter pada tanah yang ambles, timbunan, tanggul, bendungan, dan sekitar jembatan di area yang luas. Sentinel-1 Eropa (C-band, data terbuka), ALOS-2 dan ALOS-4 Jepang (L-band), serta satelit SAR kecil komersial dipakai untuk ini.

Untuk sungai dan lereng, lihat lereng, tanggul & sungai dan bendungan.

Perpisahan antara gambar yang dibuat untuk dilihat dan rekaman yang dibuat untuk mengukur diceritakan di bagaimana pencitraan udara terbagi menjadi gambar dan pengukuran (Airffic Aerial). InSAR adalah pendatang baru di sisi pengukuran.

• Penetrasi dalam di mana saja: lempung basah dan tanah salin mengalami atenuasi dengan cepat.
• Mengidentifikasi gema secara pasti: rongga, pipa, atau batu hanya dipastikan dengan menggali.
• Penginderaan jarak dekat dengan drone: selimut tulangan dan sejenisnya memerlukan antena yang dekat dan stabil — sulit saat terbang.
• Perubahan cepat dari orbit: InSAR cocok untuk gerak yang lambat; keruntuhan yang berkembang dalam hitungan jam sudah berakhir di antara akuisisi.

Pada 2035, InSAR satelit kemungkinan akan memantau penurunan seluruh kota setiap bulan, dengan GPR kendaraan dan drone di dalam pipa dikirim lebih dulu ke tempat pergerakan muncul. GPR pada drone mungkin telah berkembang menjadi alat survei cepat untuk jalan dan tanggul setelah bencana. Radar gelombang milimeter kemungkinan menjadi perlengkapan standar pada pesawat yang harus tetap terbang di dalam asap dan debu. Ini adalah pandangan redaksi; GPR pada drone, khususnya, masih memerlukan jauh lebih banyak validasi.