Forskare från NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) och University of Bath har utvecklat ett satellitbaserat tidig varningssystem som kan upptäcka små rörelser i broar som indikerar att de kan kollapsa.

Genom att kombinera data från en ny generation satelliter med en sofistikerad algoritm, övervakningssystemet kan användas av regeringar eller utvecklare för att fungera som ett varningssystem som säkerställer att storskaliga infrastrukturprojekt är säkra.

Teamet av experter ledda av NASA:s JPL och ingenjörer från Bath verifierade tekniken genom att granska 15 års satellitbilder av Morandi-bron i Genua, Italien, en del som kollapsade i augusti 2018, dödade 43 människor. Recensionen, publiceras i tidskriften Fjärranalys , visade att bron visade tecken på skevhet under månaderna före tragedin.

Dr Giorgia Giardina, Lektor vid universitetets institution för arkitektur och samhällsbyggnad, sa:"Tillståndet för bron har rapporterats om tidigare, men med hjälp av satellitinformationen kan vi för första gången se deformationen som föregick kollapsen.

"Vi har bevisat att det är möjligt att använda det här verktyget, specifikt kombinationen av olika data från satelliter, med en matematisk modell, för att upptäcka de tidiga tecknen på kollaps eller deformation."

Medan nuvarande strukturella övervakningstekniker kan upptäcka tecken på rörelse i en bro eller byggnad, de fokuserar endast på specifika punkter där sensorer är placerade. Den nya tekniken kan användas för nästan realtidsövervakning av en hel struktur.

Jet Propulsion Laboratory Lead författaren Dr. Pietro Milillo sa:"Tekniken markerar en förbättring jämfört med traditionella metoder eftersom den tillåter forskare att mäta förändringar i markdeformation över en enda infrastruktur med oöverträffad frekvens och noggrannhet.

"Det här handlar om att utveckla en ny teknik som kan hjälpa till med karakteriseringen av broars och annan infrastrukturs hälsa. Vi kunde inte ha förutsett just denna kollaps eftersom standardutvärderingstekniker som var tillgängliga vid den tiden inte kunde upptäcka vad vi kan se nu. Men framåt, denna teknik, kombinerat med tekniker som redan används, har potential att göra mycket bra."

Detta möjliggörs av framsteg inom satellitteknik, specifikt om den kombinerade användningen av den italienska rymdorganisationens (ASI) COSMO-SkyMed-konstellation och Europeiska rymdorganisationens (ESA:s) Sentinel-1a- och 1b-satelliter, vilket gör det möjligt att samla in mer exakta data. Exakt Synthetic Aperture Radar (SAR) data, när de samlas in från flera satelliter pekade i olika vinklar, kan användas för att bygga en 3D-bild av en byggnad, bro eller stadsgata.

Dr Giardina tillade:"Tidigare kunde de satelliter som vi försökte använda för denna forskning skapa radarbilder exakta inom ungefär en centimeter. Nu kan vi använda data som är exakta inom en millimeter – och möjligen ännu bättre, om förutsättningarna är de rätta. Skillnaden är som att byta till en Ultra-HD-TV – vi har nu den detaljnivå som krävs för att övervaka strukturer effektivt.

"Det finns helt klart potential för att detta kan tillämpas kontinuerligt på stora konstruktioner. Verktygen för detta är billiga jämfört med traditionell övervakning och kan vara mer omfattande. Normalt behöver man installera sensorer på specifika punkter i en byggnad, men den här metoden kan övervaka många punkter samtidigt."

Tekniken kan också användas för att övervaka rörelser av strukturer vid underjordiska utgrävningar, såsom tunnelborrning, äger rum.

"Vi övervakade förskjutningen av byggnader i London ovanför Crossrail-rutten, ", sa Dr Giardina. "Under underjordiska projekt finns det ofta mycket data som fångas på marknivå, medan färre mätningar av strukturer är tillgängliga. Vår teknik kan ge ett extra lager av information och bekräfta om allt kommer att planeras."

Dr. Giardina har redan kontaktats av infrastrukturorganisationer i Storbritannien i syfte att upprätta övervakning av vägar och järnvägsnät.