Dr Pawłuszek-Filipiak z nagrodą ministra

Dr Kamila Pawłuszek-Filipiak w konkursie Ministra Rozwoju, Pracy i Technologii zdobyła pierwsze miejsce w kategorii prac doktorskich. Promotorem jej rozprawy zatytułowanej „Application of airborne laser scanning data for the identification of landslide areas (Wykorzystanie danych lotniczego skaningu laserowego do identyfikacji obszarów osuwiskowych)” był zmarły niedawno prof. Andrzej Borkowski. – Żałuję bardzo, że nie mogę dzielić radości z tego wyróżnienia razem z promotorem tej właśnie nagrodzonej rozprawy doktorskiej. To też wyróżnienie dla niego, jako mojego przewodnika i mentora, bez którego pewnie dzisiaj byśmy nie rozmawiały – mówi młoda naukowczyni z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, dla której to kolejne w ostatnim czasie wyróżnienie. W 2020 roku znalazła się w gronie stypendystów Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, jak również w gronie wyróżnionych w konkursie Młode Talenty organizowanego przez Dolnośląski Klub Kapitału .

Na badania, które w efekcie dały jej pierwszą nagrodę w ministerialnym konkursie, cztery lata temu dostała dwa granty z Narodowego Centrum Nauki – 103 tysięcy złotych z programu „Preludium 13” i 108 tys. z programu „ETIUDA 6” co pozwoliło jej m.in. na zakup odpowiedniego oprogramowania, udział w międzynarodowych konferencjach naukowych czy realizację międzynarodowych staży naukowych m.in na Uniwersytecie w Padwie czy Technicznym Uniwersytecie w Dreźnie, przy czym na tym ostatnim spędziła pół roku.

Tuż po otrzymaniu Preludium 13 Kamila Pawłuszek mówiła redakcji „Głosu Uczelni”: – Połknęłam bakcyla już przy pracy magisterskiej. Najpierw zajmowałam się identyfikacją skarp osuwiskowych, potem integracją różnego typu danych w celu predykcji osuwisk, jeszcze później – po tym jak dostałam Innowacyjny Doktorat, skupiłam się na integracji danych lotniczego skaningu laserowego i satelitarnej interferometrii radarowej do identyfikacji i monitoringu osuwisk, a teraz przechodzę do identyfikacji osuwisk metodą obiektową.

Innowacyjny Doktorat to wewnętrzny grant UPWr dla doktorantów zainicjowany przez rektora Jarosława Bosego, jeszcze w czasie, kiedy pełnił funkcję prorektora ds. nauki i współpracy z zagranicą.  

Jak tłumaczy zdobywczyni nagrody ministra, nowa era obserwacji Ziemi zaczęła się w 1783 roku, kiedy człowiek wzniósł się ponad jej powierzchnię balonem. – Dzisiaj obserwacje Ziemi prowadzimy w myśl idei „z góry widać więcej” począwszy od sensorów niskiego pułapu, czyli dronów po sensory wysokiego pułapu, a więc satelity. Wśród tych sensorów, lotniczy skaning laserowy (ALS)  posiada zdolność przenikania przez szatę roślinną, dzięki czemu umożliwia pozyskanie wysokorozdzielczej informacji o ukształtowaniu powierzchni terenu, również na obszarach zalesionych. Dzięki tym właściwościom, dane ALS są stosowane w modelowaniu otaczającej nas rzeczywistości, identyfikacji tworzących ją obiektów oraz w monitorowaniu zachodzących zjawisk. Dla mnie jednak kluczowe jest to, że dają one możliwość rozwoju zdalnych metod badań osuwiskowych – mówi dr Kamila Pawłuszek-Filipiak z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu.

Osuwiska są jednym z najczęstszych geozagrożeń środowiskowych występujących w różnych częściach świata. W Polsce występują na obszarze Karpat fliszowych – średnio jedno osuwisko przypada na każdy kilometr kwadratowy. W 2010 roku po intensywnych opadach deszczu miała miejsce wręcz katastrofa osuwiskowa. Uszkodzonych zostało w sumie prawie 2300 budynków, w tym 560 całkowicie zniszczonych. Właśnie po to identyfikuje, monitoruje i prognozuje się osuwiska, żeby nie realizować inwestycji w niebezpiecznych miejscach albo żeby móc się na niebezpieczeństwo przygotować.

– I właśnie te straty, czy też raczej dążenie do ich minimalizowania są kluczowe, bo można to osiągnąć tylko poprzez identyfikację obszarów osuwiskowych oraz obszarów podatnych na osuwanie – przyznaje zdobywczyni nagrody ministra.

W swojej rozprawie doktorskiej młoda naukowczyni zajęła się automatyzacją identyfikacji osuwisk (jednoznacznym rozpoznawaniem osuwisk przez algorytmy przy minimalnej ingerencji człowieka) – nowatorskie było opracowanie metodologii wraz z zestawem algorytmów, do czego wykorzystała dane ALS wraz z innymi danymi typu litologia, tektonika, pokrycie terenu czy też informacje o opadach atmosferycznych.

Wyniki jej badań zostały przedstawione w czterech publikacjach wyróżnionych w „Journal Citation Reports”, jednym rozdziale w książce i dwóch recenzowanych artykułach konferencyjnych, które razem składały się na nagrodzoną rozprawę doktorską.

– Badania, jakie zaprezentowałam w nagrodzonej pracy, dowodzą, że rozszerzona analiza informacji topograficznej wygenerowanej z danych ALS, jak również nowoczesne algorytmy uczenia maszynowego pozwalają na skuteczną automatyczną identyfikację osuwisk, na poziomie dokładności rzędu 80 procent. Wykazałam też, że na podstawie danych ALS możliwa jest identyfikacja charakterystycznych form osuwiskowych oraz ocena podatności osuwiskowej na terenach, gdzie brak jest dodatkowych danych jak geologia czy mapy pokrycia terenu – podkreśla dr Kamila Pawłuszek-Filipiak.

Wyniki jej badań zostały przedstawione w czterech publikacjach wyróżnionych w „Journal Citation Reports”, jednym rozdziale w książce i dwóch recenzowanych artykułach konferencyjnych, które razem składały się na nagrodzoną rozprawę doktorską.

– Moje badania naukowe od czasu doktoratu znacząco się rozszerzyły. Oprócz skaningu laserowego, moje zainteresowania przykuła satelitarna interferometria radarowa, która pozwala wyznaczać deformacje powierzchni ziemi nawet z dokładnością milimetrową. Dlatego też ta technologia może zostać wykorzystana właśnie do monitorowania deformacji gruntu na obszarach osuwiskowych. Niemniej jednak technologia ma szerokie spektrum zastosowań – wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z deformacjami powierzchni ziemi m.in. eksploatacje złóż, zarówno podziemna, jak i odkrywkowa, ale też trzęsienia ziemi naturalne, jak i indukowane, ruchy tektoniczne, jak również monitorowanie infrastruktury technicznej np. mostów, budynków – mówi dr Kamila Pawłuszek-Filipiak i dodaje, że w ramach projektu EPOS i jego kontynuacji EPOS+ właśnie wykorzystuje tę technologię do monitorowania deformacji terenu spowodowanych podziemną eksploatacją węgla. Tak wysokie możliwości oferowane przez obecnie już darmowe dane satelitarne pozwalają na uzupełnienie pomiarów lotniczego skaningu laserowego, który ze względu na koszty jest wykonywany znacznie rzadziej niż zobrazowanie satelitarne.

Nagroda Ministra Rozwoju, Pracy i Technologii za najlepszą rozprawę doktorską w dziedzinie geoinformacji ma charakter prestiżowy – to statuetka.