О б р а т н а я с в я з ь
Заказать обратный звонок
Имя*
Телефон*
Комментарий
(044) 390-71-26 (044) 495-28-29

Новости

 

Компания SBG SYSTEMS анонсировала новую компактную инерциальную навигационную систему Ekinox Micro - новейшее миниатюрное решение для инерциальной навигации с помощью GNSS. Ekinox Micro сочетает в себе высокопроизводительный инерциальный датчик MEMS с двухдиапазонным GNSS приемником с четырьмя созвездиями спутников, что делает его идеальным для критически важных приложений.

ИНС Ekinox Micro маленькая и легкая; но при этом достаточно прочная, чтобы работать в самых суровых условиях, в соответствии с военными стандартами MIL-STD-461G, MIL-STD-1275E и MIL-STD-810H. Датчик не подлежит контролю ITAR, экспорт не ограничен.

 

Ключевые особенности:

  • Устройство с выдающимися параметрами SWaP-C (размеры, вес, энергопотребление и стоимость) и непревзойденной производительностью в самых суровых условиях.
  • Подавление помех и спуфинга.
  • Точный расчёт траектории.
  • Встроенный регистратор данных и подключение к сети Ethernet для простоты использования и интеграции.
  • Полный набор инструментов для интеграции: REST API, бинарные и ASCII-протоколы…
  • Предварительно настроенные профили движения для наземных, воздушных и морских приложений для оптимальной производительности.
  • Определение курса с помощью одной антенны с полной производительностью.
  • Для приложений с низкой динамикой определение курса с двухантенным приемником (рассчитывается менее чем за 10 с).

 

Ekinox Micro будет доступна для заказов в сентябре 2023 года.

 

 

Гийом Фроман, Николя Ле Дантек, Франс Флок (статья в Hydro International от 5 декабря 2022 г.)

 

Определение поля концентрации взвешенных наносов с помощью многолучевых эхолотов

Измерение взвешенных твердых частиц (ВТЧ) в толще воды по-прежнему представляет собой серьезную проблему, когда речь идет об охвате больших территорий в море или реках. Здесь описан новый метод мониторинга частиц в толще воды в широком пространственном охвате. Он основан на совместном использовании установленного на корпусе  судна многолучевого сонара, откалиброванного на месте, и акустического профилографа обратного рассеяния (АПОР), работающего на нескольких частотах. Этот метод является быстрым и легко применимым и предлагает большие перспективы для получения крупномасштабной информации о взвешенных твердых частицах в толще воды в прибрежных районах.

Распределение и перенос ВТЧ может воздействовать на окружающую среду, начиная от морской среды обитания и качества воды и заканчивая морфологией морского дна. В последние десятилетия значительные усилия были направлены на мониторинг взвеси в различных временных и пространственных масштабах в прибрежных океанах и реках. Системы, обычно используемые в исследованиях ВТЧ, представляют собой акустический доплеровский профилограф течения (ADCP) и АПОР. Однако многолучевой эхолот (МЛЭ) широко используется для батиметрических приложений и может предоставлять двумерные изображения обратного рассеяния водяного столба по всей ширине полосы обзора. Таким образом, МЛЭ дает возможность получать данные ВТЧ в толще воды с большей пространственной репрезентативностью, чем другие акустические системы, такие как АПОР и ADCP.

Однако интерпретация измерений МЛЭ с точки зрения ВТЧ остается сложной из-за сложных конструкций антенн МЛЭ, которые требуют абсолютной калибровки и ее единственной частоты излучения (или, по крайней мере, ограниченного диапазона частот в случае многочастотных систем). Обе проблемы могут быть преодолены для достижения количественного определения ВТЧ с использованием данных водной толщи МЛЭ путем однократной калибровки антенны МЛЭ со стандартной целью и при условии, что измерения многочастотных акустических профилей регулярно повторяются во время съемок МЛЭ. Здесь предлагается новый быстрый и доступный протокол количественного определения ВТЧ с использованием МЛЭ в рамках оригинального полевого эксперимента.

 

Полевой эксперимент

Рис. 1: Расположение устья реки Ольн, Франция.

21 января 2015 г. был проведен эксперимент с небольшого судна под мостом Теренес в устье реки Ольн на северо-западе Франции (Рис. 1а). Устье реки Ольне является мелководным макроприливным притоком Брестского залива. Основными минералами во взвешенном состоянии являются филитовые глины, которые придают ВТЧ склонность флокулировать (выпадать в осадок). Массовая концентрация взвешенных наносов меняется в зависимости от сезона, самые высокие значения наблюдаются во время зимнего половодья (>1 г/л).

МЛЭ EM3002 компании Kongsberg на частоте 300 кГц был установлен на забортной штанге, развернут с судна и снимал водную толщу в течение пяти часов во время отлива с частотой пингования 4 Гц. Диапазон скорости выборки МЛЭ был установлена на 15 кГц, что привело к размеру ячейки 5 см (Рис. 2b). Сырой сигнал обратного рассеяния, поступающий на трансдьюсер, был записан, и был сгенерирован 81 луч в диапазоне от -60° до 60° с постоянным расстоянием между лучами 1,5°. Кроме того, было собрано в общей сложности 20 многочастотных измерений с помощью АПОР (Aquascat 1000S), по одному каждые 15 минут. Aquascat измеряет объемный коэффициент обратного рассеяния на четырех частотах (0,5/1/2/4 МГц) по 256 ячейкам по 5 мм для каждого пинга с частотой пингования 8 Гц. Инструмент располагался горизонтально, чтобы можно было усреднить каждый профиль и присвоить ему определенную глубину. Пробы воды на месте отбирались батометром Нискина через одинаковые промежутки времени и на постоянной глубине 8 м.

Рис. 2: a) Схема протокола калибровки на месте, b) Схема протокола взятия выборок на месте:
1- Рама, на которой размещен батометр Нискина и АПОР, измеряющие горизонтальные акустические профили над толщей воды (Aquascat 1000S) каждые 15 минут,
2 - МЛЭ EM3002 непрерывно записывает сырые данные акустического обратного рассеяния.

 

«Минимальная» калибровка МЛЭ

Процесс формирования луча EM3002 включает в себя управление лучом, что вызывает как различия в уровнях эха по всему веерному лучу МЛЭ, так и расширение эквивалентного телесного угла по мере увеличения угла поворота. Кроме того, существует общее постоянное смещение уровня эха для каждого луча. Все эти эффекты обычно корректируются путем калибровки каждого луча с использованием стандартной мишени или контролируемой взвеси. Эти протоколы отнимают много времени и требуют значительных средств. Вместо этого была разработана полевая полуэмпирическая калибровка, направленная на согласование уровней эха эхолота, чтобы он мог выполнять абсолютные измерения по всем своим веерным лучам.

Первый шаг в предлагаемой многолучевой калибровке ВТЧ состоял из коррекции одного луча вокруг надира с использованием мишени (карбидно-вольфрамовая сфера диаметром 38,1 мм, Рис. 2а) с известными свойствами материала для определения постоянного смещения в дальней зоне МЛЭ с точки зрения отражающей способности цели (ОСЦ). Различия в ОСЦ по всему веерному лучу затем были теоретически оценены по этому единственному лучу путем вычисления диаграммы направленности луча системы, а также оценки поглощения и распространения. Это привело к однородному измерению абсолютного объемного коэффициента обратного рассеяния по всему веерному лучу. Так как для одночастотного МЛЭ слишком много неизвестных, чтобы обеспечить прямую концентрацию ВТЧ для каждого луча из полученной таким образом информации, то поэтому для определения размеров частиц необходима многочастотная информация, такая как информация, предоставляемая АПОР. Поскольку для оценки концентрации и размера взвешенных частиц требуется набор частот, достаточно широко разбросанных в диапазоне 500 кГц - 5 МГц, то использовать современные мультиспектральные многолучевые системы невозможно, и вместо них требуется АПОР.

 

Оценка эквивалентных сферических радиусов взвеси и одночастотная инверсия МЛЭ

АПОР регистрирует абсолютный объемный коэффициент обратного рассеяния на четырех частотах. В общей сложности было преобразовано 20 профилей АПОР, что дало числовую плотность, распределенную по 16 классам эквивалентного сферического радиуса (ESR) с логарифмическим шагом в диапазоне от 30 - 500 мкм на каждой глубине, выбранной АПОР (Рис. 3a).

Рис. 3: а) Решение инверсии по размерным классам по глубине, b) SESR: серая пунктирная линия
показывает предел, ниже которого значения SESR были получены экстраполяцией.

В этом эксперименте была разработана модель обратного рассеяния для учета текущих свойств взвеси с использованием программного обеспечения с открытым исходным кодом Hydrac. Затем по ESR был оценен эквивалентный сферический радиус взвеси (SESR) для уникального размерного класса, учитывающего всю взвесь. SESR были линейно интерполированы, чтобы соответствовать частоте съемки МЛЭ и глубине выборки луча. Равномерная экстраполяция применялась к самым глубоким ячейкам в столбце, когда эти ячейки не покрывали диапазон профилирования МЛЭ.

Рис. 4: (а) Инвертированная весовая процентная концентрация, наблюдаемая по центральному лучу эхолота;
(b) Временные ряды сырых данных (сплошные линии) и 10 мин. усредненная весовая процентная концентрация (пунктирные линии),
оцененные с помощью надирного луча (черные линии) и луча направленного под углом 30° (серые линии),
по сравнению с концентрациями выборок на месте (красные точки).

 

Инверсия интенсивности обратного рассеяния МЛЭ

Рис. 3b иллюстрирует SESR, найденный для каждой ячейки глубины. Обнаруженные диапазоны SESR составляли от 70 мкм до 170 мкм и, по-видимому, постоянно увеличивались на протяжении всего эксперимента.

На Рис. 4 представлены инвертированные временные ряды сигнала МЛЭ для центрального луча вдоль толщи воды, а также сравнение между двумя лучами под углами 0° и 30° и наблюдениями на месте из батометра Нискина на фиксированной глубине 7,75 м. Расчетная весовая процентная концентрация увеличивалась с 07:00 (начало отлива) до 09:30. После 09:20 произошло умеренное помутнение, концентрация достигла 600 мг/л. После 10:30 концентрация снизилась до ~100 мг/л, по-прежнему демонстрируя хорошо заметный градиент вблизи дна. Пространственная картина оценок весовой процентной концентрации с помощью МЛЭ и ее эволюция во времени (Рис. 4b) хорошо согласуются с вариациями весовой процентной концентрации, определенными по выборкам воды.

Наконец, на Рис. 5 показана весовая процентная концентрация на шести последовательных эхограммах. Отчетливый контраст можно наблюдать у русла реки, где до 09:20 с левого борта эхолота медленно формировался более концентрированный слой (Рис. 5а). Несмотря на некоторые артефакты калибровки, видимые с левой стороны эхолота (от 10° до 30°), эхограммы дают хорошее представление о динамике поля концентрации взвеси.

Рис. 5: Эхограммы весовой процентной концентрации
в последовательные моменты времени между 09:20 и 09:50.

 

Выводы

Инверсия сырых данных МЛЭ для количественного определения взвешенных отложений применима к любому участку съемки, если известна непротиворечивая модель, описывающая свойства рассеяния целевой взвеси, как в случае с морскими отложениями. Демонстрируется потенциал МЛЭ для количественной оценки ВТЧ в большом пространственном охвате. С помощью разработанного протокола калибровки сырые многолучевые данные могут быть преобразованы в согласованные отсчеты по вееру измерений. Результаты инверсии хорошо согласуются с массовыми концентрациями на месте и дают доступ к временной эволюции двумерного поля весовой процентной концентрации. После калибровки МЛЭ выдает отсчеты. Если необходимо измерить на другой площадке, можно применить ту же методологию. Однако тогда для правильного типа ВТЧ требуется модель обратного рассеяния. Это исследование подтверждает интерес к использованию активной акустики для целей мониторинга ВЧ и подчеркивает необходимость доступа к сырым данным о столбе воды от коммерческих систем МЛЭ.

 

Шарль де Йонг, Сара Понт, Хулия Талая (статья в Hydro International от 25 апреля 2023 г.)

 

Жизненно важный шаг на пути к эффективному управлению прибрежной зоной

 

В рамках проекта правительства Каталонии по улучшению управления морской средой Картографический и геологический институт Каталонии (ICGC) сотрудничал с компанией Field для съемки прибрежной зоны Каталонии с использованием системы воздушной лидарной батиметрии (ALB). Результатом стала точная, подробная топобатиметрическая модель рельефа, которая послужит основой для эффективного управления прибрежной зоной.

Прибрежная зона Каталонии имеет жизненно важное значение для биоразнообразия и деятельности человека, такой как туризм, рыболовство и аквакультура. Поэтому правительство Каталонии составляет «Карту морского ареала обитания Каталонии», которая обеспечит точную картографию каталонского морского дна на батиметрическом, геоморфологическом, осадочном и экологическом уровнях, показывая различные места обитания и виды, а также их размеры и распространение.

Эти знания необходимы для хорошего планирования и управления морской средой Каталонии. Это особенно актуально в контексте охраняемых морских территорий сети Natura 2000 (европейская сеть природных наземных и морских объектов) и соблюдения директивы ЕС 92/43/EEC о сохранении естественной среды обитания и дикой фауны и флоры.

Получение точной батиметрии на глубинах до 50 м является основой задачей этого проекта. В то время как для областей глубиной 10–50 м была выполнена съемка с использованием «традиционной» гидроакустической технологии, ICGC решила исследовать область от 10 до 50 м глубины воды с использованием ALB.

 

Целесообразность использования водушной лидарной батиметрии

ALB использует лазерное излучение для измерения глубины воды с воздушной платформы, такой как самолет. Обычно он используется для картографирования относительно мелких водоемов, таких как прибрежные зоны, реки и озера. ICGC выбрала ALB, потому что это зрелая технология, отличающаяся точностью, скоростью и экономичностью. Она также обладает уникальной способностью одновременно отображать как подводные глубины, так и топографические высоты на суше, создавая бесшовную модель рельефа прибрежной зоны.

Съемку этой переходной зоны между сушей и водой трудно выполнить с помощью других технологий, таких как многолучевой эхолот, поскольку мелководные участки могут быть недоступны или опасны для навигации. Сонарная технология также неэффективна на мелководье, поскольку ширина полосы сонара становится очень узкой, так что для съемки местности требуется много времени. С ALB можно летать над территорией шириной около 300 м на скорости около 250 км/час, что намного эффективнее.

В то время как ALB является узкоспециализированным рынком в отрасли гидрографических съемок, спрос на него растет из-за растущей глобальной потребности в более качественном картографировании прибрежных зон по экологическим и экономическим причинам.

Рис. 1: Фотография самолета компании Field, пролетающего над Каталонией

 

В ходе конкурсного тендера для реализации проекта была выбрана норвежская компания Field, занимающаяся сбором и анализом геоданных. Field специализируется на ALB съемках и является единственной европейской компанией, использующей передовой батиметрический лидарный датчик CZMIL SuperNova. CZMIL (лидар для картографирования и визуализации прибрежной зоны) был разработан компанией Teledyne Optech (после объединения Teledyne Optech с компанией Teledyne Caris новая компания называется Teledyne Geospatial) в сотрудничестве с Объединенным техническим экспертным центром воздушной лидарной батиметрии США (JALBTCX). Благодаря мощному лазерному импульсу и передовой технологии обнаружения фотона (или кванта электромагнитного излучения) этот датчик достигает наибольшей глубины проникновения на рынке. В SuperNova интегрированы Applanix POS AV (программно-аппаратный комплекс компании Applanix на основе инерциальной технологии и GNSS для геопривязки данных воздушных датчиков) с GNSS и IMU (инерциальное измерительное устройство) для точного позиционирования и 150-мегапиксельная RGB-камера PhaseOne.

 

Планирование ALB съемки

Результаты глубины, которые могут быть получены во время ALB съемки, варьируются от нескольких метров до примерно 60 м, в зависимости от возможностей используемого датчика, отражательной способности дна и мутности воды. Если вода мутная, то значит, что в воде больше частиц, которые рассеивают и поглощают свет, препятствуя возвращению лазерного луча к датчику для измерения глубины. В этих условиях ALB датчик может быть не в состоянии обнаружить дно дальше нескольких метров. Поскольку мутность воды имеет значительные локальные и временные вариации, важно учитывать это при планировании ALB съемки.

Самая высокая мутность в районе съемки была в дельте реки Эбро. Лето, как правило, самое засушливое время в Каталонии, с меньшим речным стоком и, следовательно, меньшим количеством наносов в дельте Эбро. Имеющиеся спутниковые снимки подтвердили, что мутность была самой низкой летом, поэтому ALB съемку планировалось провести в этот период.

Дальнейшая подготовка заключалась в получении разрешений на полеты, оптимизации плана полетов, установке датчиков, а также выполнении топографической и батиметрической калибровочной съемок.

 

Выполнение съемки

На Рис. 1 представлен снимок, сделанный с самолета компании Field, летящего над Каталонией. ALB съемка охватила около 300 км2 и была выполнена за 12 дней. Вся площадь была покрыта всего за 42 часа при сборе данных от двух до пяти часов в день со средней производительностью около 7 км2/час. Обратите внимание, что для той же съемки, выполненной корабельным сонаром, потребовалось бы несколько месяцев.

Для оценки полученных результатов по глубине требованием ICGC первоначально был выполнен залет для съемки с тестовыми полетными галсами в мутной дельте Эбро. За исключением области на юго-западе, которая была слишком мутной, результаты были очень положительными, поскольку на большей части территории была достигнута глубина 10 м. Без сомнения, это произошло благодаря датчику CZMIL SuperNova. Основываясь на результатах выполненных тестов, ICGC решила продолжить съемку остальной части дельты Эбро, в результате чего была создана топобатиметрическая модель рельефа, соответствующая требованиям глубины 10 м.

В других, менее мутных районах вдоль каталонского побережья у SuperNova не возникло проблем с получением полного батиметрического покрытия на требуемой глубине 10 м. Во многих районах был достигнут полный охват до 25-30 м при максимальной глубине около 35 м. На Рис. 2 представлена визуализация батиметрии вокруг островов Формиг в северной Каталонии с глубинами более 30 м, представленными самым глубоким оттенком синего.

Некоторые локальные различия в полученных максимальных глубинах можно частично объяснить мутностью, а также локальным отражением от дна: в целом более светлое песчаное дно отражает свет лучше, чем темное дно или участки с большим количеством растительности.

Рис. 2: Батиметрическая карта региона вокруг островов Формиг, расположенных в северной части Каталонии (батиметрическая модель глубины обеспечивает полное покрытие территории, при этом самый темный синий оттенок указывает на глубину, превышающую 30 метров)

 

Обработка данных

Компания Field обработала ALB данные с помощью программного обеспечения CARIS, используя автоматизированные процессы и алгоритмы глубокого обучения, чтобы провести первоначальную классификацию отраженных импульсов от земли, поверхности воды или дна. Затем использовалось программное обеспечение Terrasolid для дальнейшей классификации, сопоставления полетных галсов и преобразования эллипсоидальных высот в локальные высоты, используемые в Каталонии.

В результате получилось чистое и точное топобатиметрическое облако точек. Хотя требовалось не менее двух точек на квадратный метр, результирующий набор данных содержал более пяти точек на квадратный метр на глубине до 10 м в большинстве районов. Плотность точек уменьшается с увеличением глубины воды, но на глубинах 15-20 м их по-прежнему было 2-5 на квадратный метр. Цифровые модели рельефа и изолинии глубины были получены на основе данных облака точек и являлись частью результатов.

Рис. 3: Примеры облака точек вблизи АЭС Ванделлос
(на первом изображении отображается облако точек с цветами на основе ортофотоплана,
а на втором изображении то же облако точек с цветами на основе его классификации)

 

Кроме того, было получено около 10 000 RGB изображений с высоким разрешением и созданы производные ортофотоснимки. Участок суши был переэкспонирован (был более светлым) во время обработки изображения, что дало хороший вид водной поверхности и было полезно для картографирования среды обитания. Цвета изображения также были добавлены к облакам лидарных точек.

На Рис. 3 показано облако точек примерного района вокруг атомной электростанции Ванделлос. На карте красным обозначено расположение этого района вдоль каталонского побережья.

Поверхность воды удалена, чтобы была видна батиметрия. Это полная топобатиметрическая модель до глубины около 22 м (отрезанная не глубиной датчика, а областью съемки). На первом изображении показано облако точек, окрашенное в соответствии с ортофотопланом. На втором изображении показано то же облако точек на основе классификации. Используя несколько настраиваемых алгоритмов для различения отражений от дна и морской растительности, компания Field может классифицировать их по отдельности. Это видно на изображении с батиметрией синего цвета и морской растительностью темно-зеленым цветом.

 

Результаты съемки

ICGC был удовлетворен качеством и детализацией полученных наборов данных, таких как выпуск технологических вод из подводных лодок вдоль побережья, которые были видны в данных, и остатки старого маяка, обнаруженные под водой в дельте Эбро. Дополнительным преимуществом короткой и эффективной съемки прибрежной зоны с использованием ALB является то, что результирующий набор данных является более однородным и взаимосвязанным, чем съемка нескольких участков в течение более длительного периода или нескольких периодов с использованием эхолота.

Чтобы проверить точность съемки, компания Tecnoambiente провела съемку тестового участка с помощью многолучевого эхолота. На Рис. 4 показаны батиметрические лидарные данные 0-10 м и схема многолучевой сонарной съемки, окрашенные в соответствии с разницей между двумя наборами данных. В бело-желтой области разница не превышает нескольких сантиметров. Среднее значение среднеквадратичной разницы (RMS) между наборами данных составило 12 см, что полностью соответствовало требованиям. Различия, как правило, больше на мелководье, чем на более глубоких участках, что можно объяснить пятимесячным перерывом между двумя съемками, а также тем, что дно на мелководье более динамично.

В целом для ICGC результаты подтверждают, что ALB - лучшая технология для съемки прибрежной зоны Каталонии, и, вероятно, в будущем она будет использоваться чаще, например, для мониторинга изменений.

 

Информация о гранте

Этот проект, осуществляемый Каталонским генеральным управлением экологической политики и окружающей среды Департамента по борьбе с изменением климата, продовольствия и сельского хозяйства, совместно финансируется Европейским фондом морского и рыбного хозяйства и Министерством по борьбе с изменением климата, по вопросам продовольствия и сельского хозяйства, правительства Каталонии.

Рис. 4: Обзорная карта Каталонии
(красным маркером обозначена область, показанная на Рис. 3)

 

Следующие шаги

ICGC продолжит работу над получеными продуктами и создаст цельную топобатиметрическую модель для всей Каталонии, интегрируя недавно полученные ALB данные с существующими топографическими лидарными данными и батиметрическими многолучевыми данными для более глубоких областей. Эта интегрированная высотная модель послужит основой для многих целей, таких как моделирование устойчивости пляжей при различных сценариях подъема уровня моря и увеличения количества штормов.

Таким образом, это важный ресурс для исследователей, политиков и других заинтересованных сторон в поддержке процессов принятия решений для устойчивого управления каталонской береговой линией и морской средой.

Рис. 5. Батиметрические лидарные данные 0-10 м и схема съемки многолучевым эхолотом
(различия между наборами данных выделены цветом для визуального сравнения)

 

 

 

Статья в Hydro International от 27 февраля 2023 г.

 

В этой короткой сессии в формате "Вопрос-ответ" Юрген Беренс, директор по стратегии и развитию бизнеса Deep BV, ведущей международной инжиниринговой компании, специализирующейся на гидрографии, морской геофизике и океанографии, делится своими мыслями о самых больших проблемах, стоящих перед гидрографической отраслью: технологических разработках, являющихся движителем отрасли; дискуссии о замене гидрографов роботизацией и искусственным интеллектом, а также о том, как он расставляет приоритеты для инвестиций в технологии внутри организации.

 

В чем вы видите самые большие проблемы для гидрографической отрасли в целом в ближайшие годы?
В ближайшие годы гидрографическая отрасль столкнется с двумя основными проблемами: достижение климатической нейтральности к 2030 году, а также рост и сохранение рабочей силы на растущем рынке. Климатическая нейтральность представляет собой уникальную проблему для гидрографической отрасли: морские суда нелегко переоборудовать на двигатели с нулевым уровнем выбросов, и даже когда переоборудование возможно, в портах и гаванях часто не хватает альтернативных источников топлива или электрозарядных устройств. от которых они работают. Между тем,отрасль должна найти пути для роста и поддерки своей рабочей силы на быстро расширяющемся рынке. Задача здесь заключается в предоставлении обучения и возможностей для тех, кто хочет присоединиться к отрасли, а также в сохранении и дальнейшем развитии опыта тех, кто уже работает.

 

Глядя на гидрографию, какие технологические разработки, по вашему мнению, станут основными движущими силами в ближайшие годы?
Основными драйверами в ближайшие годы станут автоматизация и роботизация. Я говорю здесь не о полной автономии, а о любой технологии, которая уменьшает человеческий вклад и позволяет нам делать больше с меньшим количеством людей. Используя эти достижения, мы можем повысить безопасность, эффективность и точность нашей работы. Одним из основных способов, с помощью которого мы можем сосредоточиться на устойчивом развитии, является роботизация. Поставив роботизацию в центр внимания, мы действительно можем сделать большой шаг к реализации наших экологических амбиций.

 

Дебаты: «Через десять лет гидрографов заменит роботизация и искусственный интеллект». Вы: полностью согласны, скорее согласны, затрудняетесь ответить, скорее не согласны или полностью не согласны? Пожалуйста, поясните.
Я полностью не согласен с утверждением. Через десять лет большая часть унылой, грязной и/или опасной работы будет выполняться беспилотными судами с расширением функциональных возможностей ИИ (искусственного интеллекта) в рабочих процессах. Вместо проведения гидрографических съемок в море роботизированные миссии будут планироваться и контролироваться удаленно из центров управления. Контроль качества обработки и доставки данных будет приоритетом, поскольку спрос на данные морского дна огромен.

 

Какие типы проектов съемок будут иметь первостепенное значение для вашей организации в ближайшие годы?
Что касается проектов съемок Deep BV в ближайшие годы, то они будут в первую очередь сосредоточены на голубой экономике. Эти проекты включают морские возобновляемые источники энергии и адаптацию к климату, которые предлагают огромный потенциал для таких компаний, как наша. Эти проекты не только могут быть успешными и прибыльными, но и дают возможность принести пользу окружающей среде и обществу.

 

Как бы вы расставили приоритеты для инвестиций в технологии в вашей компании на ближайшие пару лет?
Мы увлечены использованием новых технологий, таких как беспилотные надводные суда. На этих судах нет экипажа, поэтому специалисты могут оставаться на берегу для сбора и анализа данных. Наши удаленные съемки гарантируют, что данные, которые мы собираем, преобразуются в ценную информацию для наших клиентов. Это то, что делает нашу работу такой полезной - творческий вызов и преобразование данных в полезную информацию, которая приносит пользу нашим клиентам.
Если бы я расставил приоритеты для инвестиций в технологии в нашей организации сейчас и в ближайшем будущем, это было бы ясно: технологии, которые позволяют нам выполнять больше работы с меньшим количеством людей и помогают нам сократить выбросы CO2 и NOX. Переход к использованию беспилотных судов для гидрографических съемок, как я упоминал выше, является эффективным способом достижения этих двух целей. Все наши проекты направлены на экологичность и создание зеленой энергии, и мы создаем оффшорные ветряные электростанции уже более 15 лет. Однако самым важным элементом наших судов является их экологичность; мы верим в электрические лодки и минимизируем поездки за счет удаленной работы.

 

О Юргене Беренсе

 

Юрген Беренс - директор по стратегии и развитию бизнеса Deep BV, ведущей международной инжиниринговой компании, специализирующейся в области гидрографии, морской геофизики и океанографии. С момента основания компании в 1999 году амстердамская компания реализовала проекты по всему миру, от морских до прибрежных районов, портов и внутренних водных путей. Юрген получил степень бакалавра гидрографии в Морской академии Амстердама (Hogere Zeevaartschool Amsterdam).

 

 

Сэм Харпер, Матиас Джонас и Сара Джонс Кутюр, МГО (cтатья в Hydro International № 2 за апрель 2023 г.)

 

От морских карт к морским пространственным данным

 

Во многих местах по всему миру получаемые данные однозначно показывают повышение уровня моря. В низменных прибрежных районах даже небольшое увеличение водного уровня в сочетании с высокими приливами и штормовыми нагонами может иметь разрушительные последствия. Гидрография может предоставить ряд технологических и информационных решений для мониторинга изменений, определения уязвимых областей и подготовки к будущему. Стандарты цифровых данных, разработанные МГО (Международная гидрографическая организация), также могут помочь справиться с большим объемом генерируемых данных об океане.

Поверка измерителя водного уровня в Антарктиде

 

Повышение уровня моря в сочетании с экстремальными погодными явлениями может иметь далеко идущие последствия, такие как изменение береговой линии, воздействие на прибрежную энергетическую инфраструктуру и перемещение населения. Однако не во всем мире это будет затронуто в одинаковой степени или с одинаковой скоростью. Приливы и уровень моря определяются многими факторами: гравитационное притяжение Солнца и Луны, а также форма и текстура морского дна, которые в некоторых случаях могут увеличивать высоту приливов и волн. Гидрографические продукты и сервисы поддерживают все виды деятельности, связанные с океанами, морями и внутренними водными путями, и могут помочь в решении этих проблем. Гидрографические съемки собирают данные о различных параметрах океана, включая глубину (батиметрию), приливные явления и уровень моря. Чтобы интегрировать эти данные из разных географических источников, разных дисциплин и разных устройств и обеспечить их совместимость, необходимы надежные международные стандарты. В результате стандарты и рамки, разработанные МГО для навигации, расширяются для охвата других приложений.

 

От навигационных карт к инфраструктуре морских пространственных данных
Предоставление гидрографической информации расширилось от ввода данных только навигационных карт и сервисов до гораздо более широкого спектра деятельности. Оцифровка этой информации позволяет гидрографам предоставлять морские пространственные данные, которые можно наносить на карту и анализировать. Цифровые морские пространственные данные были успешно стандартизированы для навигации с использованием стандартов и руководств МГО и, в частности, с помощью стандарта обмена данными МГО S-57 для данных электронных карт и МГО INT 1 для стандартизации морских бумажных карт. Однако растущее значение экономических и экологических соображений требует более целостного подхода. На картах показаны лишь некоторые базовые гидрографические данные, поэтому они пользуются большим спросом для гораздо более широкого круга приложений, и поэтому функциональная совместимость этих данных важнее, чем когда-либо прежде.

Иллюстрация следующего поколения наборов данных, способных отображать топографию морского дна: комбинация S-101 ENC и S-102 Bathymetric Surface

 

Основываясь на опыте ECDIS (Электронная система отображения графических данных и информации) и ENC (Электронная навигационная карта), МГО продолжает разрабатывать и устанавливать стандарты и выпускать руководства, которые гарантируют, что гидрографическая информация доступна и может предоставляться пользователям посредством соответствующих согласованных и функционально совместимых продуктов и услуг. Разработка этих новых стандартов обусловлена необходимостью продолжать удовлетворять требования SOLAS (Безопасность жизни на море) по повышению безопасности судоходства и поддерживать внедрение электронной навигации под руководством Международной морской организации (ІМО), создание глобальной системы раннего предупреждения о цунами и устойчивое использование Мирового океана в рамках программы ООН Ocean Decade (Десятилетие океана). Для этого требуется легкий доступ к стандартизированной высококачественной цифровой геопространственной информации, которая может поддерживать управление и контроль морским пространством. Соответственно, МГО продолжает работу над структурой стандарта S-100 (рамочный документ МГО, предназначенный для разработки цифровых продуктов и услуг для гидрографических, морских и ГИС-сообществ) для поддержки создания и поддержки взаимодействующих спецификаций продуктов морских данных, соответствующих серии стандартов географической информации ISO-19100. Продукты на основе S-100, включая стандарт S-102 Bathymetric Surface (Батиметрическая поверхность) и S-111 Surface Currents (Поверхностные течения), находятся на начальной стадии внедрения, тестирования и оценки в рамках программ испытательных стендов МГО. Эта серия также включает спецификацию продукта для морских нормативов/пределов и границ (S-121) и морских охраняемых районов (S-122).

Измерения водного уровня, сделанные в Бресте, ясно показывают,
что уровень моря поднимается

 

Навигационные карты и цифровые данные о приливных явлениях
Гидрографические службы по всему миру следят за мареографами, которые предоставляют динамические данные об уровне моря, которые помогают определять тенденции течений и могут отображаться на цифровых картах. Тем не менее, корни этих приложений восходят к 1980-м годам, когда прогресс в области технологий представил возможность универсального программного приложения, которое могло бы в цифровом виде интегрировать ряд функций в частично интерактивный навигационный инструмент. IHO и IMO работали вместе, чтобы воплотить это видение в жизнь, предоставив спецификации и требования к производительности для такого приложения. В 1989 году IMO придумала название «ECDIS - электронная картографическая и информационная система» для этого инновационного класса компьютерных судовых навигационных устройств. Чтобы снабдить ECDIS официальными навигационными данными, IHO создала первые стандарты для цифровых морских карт в середине 1990-х годов - «ENC - Электронные навигационные карты». Потребовалось почти два десятилетия, прежде чем гидрографические службы смогли наладить регулярное предоставление ENC, эквивалентных бумажным картам с точки зрения качества и охвата морских районов их ответственности. Сегодня фактически все судоходные воды покрыты ENC, которых всего около 16 000. Существуют хорошо продуманные системы распространения для ENC, работающие в сотрудничестве с промышленностью, которые также обеспечивают регулярное обновление через спутниковую связь. В 2000-х годах пользовательский спрос на услуги информации о глубине в режиме реального времени для навигации в сочетании с доступностью батиметрических данных с высоким разрешением побудил интерес к ключевой области работы: внедрению динамических приливов и отливов в цифровую окружающую среду, связанную с ECDIS. По сей день МГО продолжает поощрять использование данных о приливах и восстановлению исторических записей мареографов для изучения долгосрочных изменений уровня моря. Некоторые из недавних морских тестирований S-100 универсальной модели гидрографических данных (Universal Hydrographic Data Model), также направлены на получение данных почти в реальном времени о подробной топографии морского дна и течениях.

 

Поддержка систем раннего предупреждения
Гидрографические данные также могут помочь предвидеть экстремальные погодные явления и стихийные бедствия, такие как цунами, и подготовиться к ним. На COP27 (название ежегодной конференции, где собираются все страны, ратифицировавшие Рамочную конвенцию Организации Объединённых Наций об изменении климата 1992 года) в Шарм-эль-Шейхе, Египет, Генеральный секретарь ООН г-н Антониу Гутерриш объявил о плане внедрения систем раннего предупреждения по всему миру в течение следующих пяти лет. В плане будут устранены «ключевые пробелы в понимании риска бедствий, мониторинга и прогнозирования, быстрой связи, а также готовности и реагирования». Для внедрения эффективных систем для океана необходимы актуальные и точные данные для отслеживания изменений в морской среде и разработки более точных моделей будущих тенденций. В частности, из-за того, что форма и текстура морского дна влияют на распространение волн цунами, более точная информация может помочь точно определить области для сосредоточения ресурсов.

 

Общая батиметрическая карта океана (GEBCO)
МГО работает вместе с IOC UNESCO (Межгосударственная океанографическая комиссия ЮНЕСКО) над созданием полной карты морского дна с высоким разрешением в рамках программы GEBCO. Данные хранятся в Центре данных по цифровой батиметрии (DCDB) МГО, расположенном в Национальном центре экологической информации (NCEI) Национального управления по исследованию океанов и атмосферы (NOAA) в Боулдере, штат Колорадо (США). Банк батиметрических данных DCDB ежегодно увеличивается на несколько терабайт. В результате получен свободно доступный грид GEBCO (глобальная модель рельефа и суши), которая теперь ежегодно обновляется, превратившись в интерактивный картографический инструмент с возможностями осуществления запросов. Однако охват и качество сетки зависят от поступающих данных съемки топографии океана. Доля мирового океана, нанесенная на карту с высоким разрешением с помощью грида GEBCO, увеличилась с 6% в 2017 году до почти 25% в 2022 году. Однако существует значительный пробел в полном высококачественном покрытии. Программа GEBCO работает над улучшением этого с помощью различных инициатив. Одним из них является совместный проект совместный проект Seabed 2030 (Морское дно 2030) японского фонда Nippon и GEBCO, целью которого является картографирование 100% океана в формате высокой четкости к концу этого десятилетия. Seabed 2030 работает над обнаружением существующих наборов данных, еще не загруженных в DCDB, поддерживает гражданский научный проект МГО по сбору данных о глубине («краудсорсинговая батиметрия» - получение батиметрических данных от группы бескорыстных исполнителей через интернет) и планирует спонсировать разработку новой технологии съемки. Цель проекта состоит в том, чтобы каждая ячейка грид-сетки с определенными целевыми разрешениями, которые различаются по глубине, содержала бы по крайней мере одно зондирование глубины. Грид-сетка GEBCO, выпущенная в июне 2022 года, содержала значительно больше данных, особенно в арктических и антарктических регионах, где покрытие увеличилось примерно на 15%. В знак признания его вклада в углубление знаний об океане программа Seabed 2030 была утверждена в качестве акции ООН в рамках Ocean Decade. Помимо структуры стандартизации S-100, грид-сетка GEBCO является одним из наиболее важных способов, с помощью которого гидрография может способствовать лучшему изучению океана. Помимо предоставления исходных данных для отслеживания изменений, более качественные данные обеспечивают более точные модели повышения уровня моря и океанских течений. Точность моделей прогнозирования воздействия подъема уровня воды на прибрежные районы в значительной степени зависит от геометрии и текстуры морского дна. Гидрография как прикладная наука является единственной дисциплиной, предоставляющей эти знания об океане.

 

Наращивание потенциала
Наращивание потенциала является важным компонентом программы работы МГО. Цель состоит в том, чтобы помочь государствам выполнять обязательства по гидрографии, картографии и безопасности на море, уделяя особое внимание рекомендациям UNCLOS (Конференция ООН по морскому праву), SOLAS (Международная конвенция по охране человеческой жизни на море) и другим международным документам. Сфера охвата включает безопасность судоходства, защиту морской среды, смягчение последствий изменения климата и адаптацию к нему, развитие национальной инфраструктуры, управление прибрежной зоной, морские исследования, эксплуатацию морских ресурсов (полезные ископаемые, рыболовство и т.д.), делимитации морских границ, морскую оборону и безопасность. и борьба со стихийными бедствиями в прибрежных районах.

Изображения ENC покрытия канала (онлайн-каталог карт МГО)

 

С 2005 г. программой МГО по наращиванию потенциала воспользовались более 1500 участников из 143 государств. Диапазон поддерживаемых мероприятий охватывает широкий спектр не только по типу мероприятий, но и по их продолжительности. Краткосрочные мероприятия могут включать технические визиты для оценки текущего уровня знаний, семинары и краткие курсы. Технические визиты помогают выявить гидрографические возможности, необходимые для предоставления услуг для выполнения обязательств, связанных с конвенцией SOLAS. Практикумы, семинары и краткие курсы посвящены конкретным аспектам обязательств, например, тем, которые связаны с информацией о безопасности на море, конкретными частями гидрографической съемки, обработкой и управлением данных, а также производством морских карт. МГО создала и поддерживает систему финансируемых образовательных курсов. С 2009 г. было организовано 27 курсов, которые прошли 137 студентов из 56 государств-членов, что внесло важный вклад в гидрографический потенциал по всему миру. Программа МГО по наращиванию потенциала финансируется из бюджета МГО и дополняется взносами государств-членов, промышленности и других партнеров. Сюда входит постоянная финансовая поддержка со стороны японского фонда Nippon и Республики Корея. Принимая во внимание растущий спрос на CB деятельность МГО (когда пользователи могут делиться своими мыслями и событиями, а также участвовать в онлайн-дискуссиях посредством комментариев), Секретариат продолжает свою кампанию по поиску дополнительных государств-доноров и финансирующих организаций.

Поверка измерителя водного уровня с помощью нивелирования в Монако