涉入任何凉爽的地方, 清澈的威斯康辛内陆湖, 你腿的运动会在水面上产生小的涟漪, 缓慢而稳定地消散. 但在表面之下, 你的举动也引起了轰动, 当你制造的微型波浪在水中起伏时. 湖床上的沉积物被踢起，随着颗粒的上升和下降，水短暂地变成了云. 水下植被在微风中像沙丘草一样摇摆.
片刻之间，一切又归于平静，每一步都是一连串转瞬即逝的舞蹈. 无害. 现在想象一下，这不是你的两只脚, 它是一个400马力的发动机，安装在船的后部，专门设计用来引导能量向下，以产生一个大的尾流.
尾波滑板是威斯康辛湖上很受欢迎的娱乐活动. 不像滑水运动, 滑雪者被拖在船后面，沿着水面滑行, 滑水运动员来回摇摆, 攻击由船产生的尾流，飞到空中并表演特技. 产生的尾流越大，骑手能捕捉到的空气就越多. Wake surfing foregoes the tow rope altogether; the surfer rides a wave created by the boat as it cuts through the water. 同样，尾流越大，波浪越大，航行时间也就越长. 来制造这些波浪, 船舶制造商专门设计了朝下的螺旋桨和额外的压舱物，以帮助减轻船后部的重量. 即使移动缓慢, 这些船似乎随时准备跳出水面, 由于电动机的能量被迫向下排开水.
MAKING WAVES
直到你放大地图, 北湖看起来像两个湖，被一条狭窄的南北陆地分开. 仔细一看，它是一个沙洲，将湖泊分为较大的东部水域和较小的西部水域. 这是沃克夏县西部被冰川冲刷而成的几个深湖中最北端的一个. 北湖总面积为438英亩, 最深的地方有78英尺深, 并由大小奥科诺莫克河提供水源, 一条小溪和一条小河，从小小的康奈尔湖向南延伸. 根据北湖管理区(NLMD), 湖边有238个业主.
我敢打赌，他们都喜欢保持湖泊质量的想法. 湖周围的许多房屋都有自己的码头或码头, 天气好的时候，居民们出去享受湖上的美景——浮筒船懒洋洋地滑行, 渔船顺流漂流, 一小队帆船迎风而行，游泳者从码头跳水，爬上漂浮的海上平台. 再加上拖着滑水者的船和漂浮的人，最后是那些增强波浪的船只, or wake boats, 湖上有很多人为活动. 所有这些都可能引发几个问题:所有这些活动对湖泊造成了什么影响?它是如何影响水质的?
蒂姆·泰尔是湖边的业主之一. 他说，这些年来他看到了水质的变化，他认为这是由几个因素引起的, “其中之一是我们搅动了很多沉积物,” he noted. In 2017, 由NLMD组成的一个委员会制定了安全划船指南，并进行了年度调查, 哪项研究强烈支持进行更全面的水质研究. 在许多内陆小湖泊上，制造尾流的船和更强大的波浪增强船的存在是一个有争议的问题, 但目前还没有太多的研究来确定它们的实际影响. 人类的行为如何影响水体的质量?
Last year, 开展这类研究的多机构努力开始了, 检查水质, 北湖波浪传播与岸线侵蚀. 该项目是威斯康星州东南部区域规划委员会的合作项目, 博天堂官方入口登陆登录. Terra Vigilis, 一家专门从事无人驾驶飞机系统技术的私营公司, 被招募来帮助收集数据.
卡罗尔的团队由乔·皮亚特(Joe Piatt)领导 环境科学麦克·莫滕森，卡罗尔的主管 航空科学与无人驾驶飞机系统 program. (莫滕森和提尔也为泰拉治安维持者工作.)
去年的项目感觉是一个很好的方式来探索什么样的信息-数据-可以用无人机收集, 莫滕森解释. 无人驾驶飞机系统, or drones, 是用来帮助在视觉上绘制湖泊地图，并以照片记录其海岸线的任何变化吗. 空中和水下的无人驾驶飞机也被用来帮助收集水样以供进一步分析, 研究湖底植被，测量水下波浪作用. 在教师的协助下， Pio Scholars学生们参与了数据收集，并撰写了一份报告，记录了研究小组的发现.
一旦报告提交, 湖泊居民和威斯康星州自然资源部对深入研究这些数据很感兴趣.
“DNR要求Terra Vigilis今年写一笔拨款，其目标更侧重于我们从去年学到的一些东西——更多地关注波浪传播和沉积物运动,莫滕森说. Terra Vigilis负责今年的项目, 而卡罗尔学院的教职员工将进行大部分研究.
北湖居民蒂姆·泰尔和博天堂官方入口登陆登录教授迈克·莫滕森.
由无人驾驶飞机系统拍摄的北湖鸟瞰图.
生物化学专业的亚历克斯·纳文在卡罗尔的化学实验室里分析样品.
多学科方法
亚历克斯·纳文，博天堂官方入口登陆登录的大四学生主修 biochemistry 辅修无人驾驶飞机系统, 戴上虚拟现实耳机，操纵一架水下无人机离开他在北湖码头上的位置. 亮黄色的无人机, 大约一盒早餐麦片的大小, 在他的命令下潜入水面. 的潜水器, 配备明亮的灯光，能够拍摄视频和照片, 只是纳文学会使用的一系列工具之一吗, 除了驾驶无人机.
当他进入卡罗时没有人在他的监视范围内. 这个人说:“皮亚特教授去年给一群学生找了一个项目,纳文回忆道。. 他提到有很多无人机参与其中.” Navin, 谁对计算机科学和技术感兴趣, 立即表示了兴趣.
皮亚特开玩笑说，纳文玩电子游戏的经验帮助他做好了操作无人机的准备. Indeed, 的潜水器, 在前辈的熟练指导下, 敏捷地划破水面, 追逐偶尔好奇的鱼. 在他的辅修课程中, Navin已经学会了操作潜水器和各种无人驾驶飞机系统. 但教训远远不止于此, 因为他已经学会了编程, 通过各种机载传感器甚至航空法进行数据收集和分析.
纳文打算毕业后从事法医或环境科学方面的工作, 他很高兴他在这个项目中学到的技能可以在任何一个领域得到利用. 他说:“我认为这些技能与许多其他领域相结合的方式很酷.
“我学到了很多不同的技能，”他后来回忆道. “我从未想过在本科学习期间进行无人机研究. 当我试图研究其他学校做这类事情的时候, well, 并不是很多. 这将使我在职业生涯中具有竞争优势, 能够操作这些系统，能够编写代码. 它汇集了我本科学习的很多领域，比如计算机科学.”
这门辅修课程所呈现的跨学科可能性既众多又有意为之, 莫滕森说, 这是该项目专注于无人机技术收集数据的结果. 近年来，这种用法呈爆炸式增长, 随着技术的进步，可以作为无人机有效载荷携带的传感器种类越来越多. 携带在空中的传感器可以分析植物和水的健康状况, 寻找特定化学物质的存在，记录和测量由船只产生的沉积物羽状物. 数据收集的潜力是巨大的——可以收集的信息种类也是如此.
环境科学教授Piatt, 北湖研究项目是一次成功的合作，激发了他的思考. “我看着所有这些设备,” he said, 并思考它如何影响我的教学，以及我们如何在化学实验室中使用这项新技术.“传统的生物化学实验室依赖于台式设备——大型且往往昂贵的机器. “但这些微型传感器是未来的发展方向.”
At Carroll, 是哪个国家急匆匆地进入了信息时代, 强调数据收集和分析是至关重要的. 该大学宣布数据素养是所有毕业生必备的一项重要技能.
Dr. 胡里奥·里维拉，威廉·B. 商学院应用商业分析学教授, 指出该研究项目进一步证明了数据分析技能在整个校园中发挥的跨学科作用. 北湖研究小组已与 商学院 关于ArcGIS的使用, 一个地理信息绘图应用程序, 帮助分析和可视化地显示收集到的数据. “现在说我们被数据淹没是老生常谈了，”里维拉说. “它从每个角落涌向我们.无人机代表了另一个重要的数据流.
“我们对无人机技术的商业应用非常感兴趣，”里维拉说. “ArcGIS(以及其他GIS程序)允许用户(从无人机或其他来源)获取大量数据, messy, 并以不兼容的格式将其转换成地图形式的可理解分析, images, charts, and tables.”
讲述数据的故事
在北湖, 研究小组收集了水样, 测量由各种船只产生的水下波浪的深度和强度, 目测记录了整个夏季湖床和海岸线的变化，并生成了大量数据. 研究人员还创建了三维地图，以便进行模拟并收集额外的数据.
他们也收集了他们的好奇心. 莫滕森说，该组织听取了船主的意见, 船制造商和其他湖泊组织, 都对这项研究感兴趣. 他小心翼翼地解释说，这只是一个研究项目，将由其他人来解读这些数据并制定任何政策.
对于所有相关人员来说，这意味着诚实、准确地讲述数据中的故事. “关于数据收集和分析，我们想了很多. Julio (Rivera)谈了很多关于战略性数据可视化的内容——如何呈现数据?“你需要有人告诉你这些数据意味着什么.
这就是航空科学和无人驾驶飞机系统以及环境科学部门之间的合作项目也涉及计算机科学的原因, 信息技术, 数据分析, 甚至是平面设计.
莫滕森说:“博天堂官方入口登陆登录的做法是正确的. “我们在正确的时间推出了这个项目. 五年前, 你没有那么多现成的传感器可以放在无人机上做这种研究. 但现在是可行的. 谢天谢地, 查理·拜尔(前艺术与科学系主任)和凯文·麦克马洪(计算与物理科学系系主任)以及其他一些人认为，我们在正确的时间来到了这个位置. 它还会增长.”