Deploying UAS Directly Inside the Active Crater of Turrialba for Photogrammetry Data Collection Designed for Active Volcano Monitoring

Abstract

Abstract. Modern UAS or drones are quickly advancing when it comes to the collection of high-resolution images which are georeferenced and can be used to create a high resolution 3-D model of complex topography. Researchers in the field are making quick progress with new algorithms and analytical applications. These drones are being used in the field of volcanology in quite a useful manner as active volcano craters are one of the more challenging and complex areas to access. UAS have now assisted several departments of Universidad Nacional with data collection, analytics and optimization practices. In May of 2023 with the assistance of the Atmospheric Chemistry Laboratory of Universidad Nacional LAQAT-UNA and the Volcanic and Seismic Observatory of Costa Rica OVSICORI-UNA showed that our efforts using UAS at active volcanoes was greatly beneficial and the collective efforts proved the usefulness of deploying UAS around active degassing volcanoes such as the Turrialba Volcano in Costa Rica. Researchers in several departments at Universidad Nacional are keen on collaborating with others in international institutions for data fusion and synergy, to work together on gathering information on how to create better UAS hardware and payload components, and to cooperate for a better understanding of user needs, regulations and requirements for the safe operation of UAS. UAS allow for collection of accurate images which keep the researchers and remote pilots safe and out of the danger zone. UAS assist with the rapid accumulation of data, they can be pre- programmed for a specific type of UAS flight mission designed for a certain objective of gathering images for complex terrain or topography. The system can be used around active volcano craters, it can monitor mountains and cliffs subject to cracking, erosion and rock falls. Different extreme and complex environments can be documented and digitalized using this same method such as glacier zones and other sophisticated regions with difficult to access areas. All remote flights were using the SINAC Special Use UAS Research Permit – SINAC-ACC-PI-LC-037-2021Resumen. Los UAS o drones modernos están avanzando rápidamente en lo que respecta a la recogida de imágenes de alta resolución georreferenciadas y que pueden utilizarse para crear un modelo tridimensional de alta resolución de la topografía compleja. Los investigadores en este campo avanzan rápidamente con nuevos algoritmos y aplicaciones analíticas. Estos drones se están utilizando en el campo de la vulcanología de forma bastante útil, ya que los cráteres de los volcanes activos son una de las zonas de acceso más difícil y complejo. Los UAS han ayudado a varios departamentos de la Universidad Nacional en la recopilación de datos, análisis y prácticas de optimización. En mayo de 2023 con la asistencia del Laboratorio de Química Atmosférica de la Universidad Nacional LAQAT-UNA y el Observatorio Volcánico y Sísmico de Costa Rica OVSICORI-UNA mostraron que nuestros esfuerzos utilizando UAS en volcanes activos fue muy beneficioso y los esfuerzos colectivos demostraron la utilidad de desplegar UAS alrededor de volcanes activos de desgasificación como el Volcán Turrialba en Costa Rica. Los investigadores de varios departamentos de la Universidad Nacional están interesados en colaborar con otros de instituciones internacionales para la fusión y sinergia de datos, para trabajar juntos en la recopilación de información sobre cómo crear mejores componentes de hardware y carga útil de los UAS, y para cooperar en una mejor comprensión de las necesidades de los usuarios, las normativas y los requisitos para el funcionamiento seguro de los UAS. Los UAS permiten recoger imágenes precisas que mantienen a los investigadores y pilotos remotos a salvo y fuera de la zona de peligro. Los UAS ayudan a acumular datos rápidamente, pueden programarse previamente para un tipo específico de misión de vuelo UAS diseñada para un objetivo determinado de recogida de imágenes de terrenos o topografía complejos. El sistema puede utilizarse alrededor de cráteres de volcanes activos, puede vigilar montañas y acantilados sujetos a grietas, erosión y desprendimientos de rocas. Con este mismo método se pueden documentar y digitalizar distintos entornos extremos y complejos, como zonas de glaciares y otras regiones sofisticadas con áreas de difícil acceso. Todos los vuelos remotos se realizaron con el Permiso de Uso Especial para Investigación con UAS del SINAC - SINAC-ACC-PI-LC-037-2021