CC BY
0
УДК 528.856
АНАЛИЗ И ВЕКТОРИЗАЦИЯ ДАННЫХ ГИДРОЛОКАТОРА
БОКОВОГО ОБЗОРА
И. А. Бабий, О. А. Галимзянов Научный руководитель - А. Е. Гончаров
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: babii-igor@mail.ru
Рассматриваются преимущества и примеры проведения анализа данных, полученных с гидролокатора бокового обзора, аспекты отображения и организации этих данных после обработки.
Ключевые слова: гидролокатор бокового обзора, сонограмма, цифровая карта.
ANALYSIS AND VECTORIZATION DATA OF SIDE SCAN SONAR
I. A. Babiy, O. A. Galimzyanov Scientific supervisor - A. E. Goncharov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: babii-igor@mail.ru
This article looks at the benefits and examples of analysis data of the side scan sonar, and aspects of displaying and organizing this data after processing.
Keywords: side-scan sonar, sonogram, digital map.
Век, в котором мы сегодня живем, часто называют «веком информации». Информация окружает нас везде. Оценить ежеминутный прирост информации не представляется возможным. Человечеству все труднее становится существовать в сплошном потоке информации. Поэтому, на сегодняшний день, существует проблема правильной организации, хранения и визуализации имеющейся и получаемой информации.
Информация - это совокупность сведений о фактических данных, представленная в формализованном виде (цифровом, графическом и др.), пригодном для хранения, пересылки и интерпретации человеком. Объединение различной информации, ее сравнение и сопоставление, позволяет вывести закономерности, которые ранее не были известны, а также посмотреть на некоторые данные «по-новому». Одним из примеров такого подхода к работе с информацией является геоинформационные системы (ГИС). Системы такого рода основываются на анализе картографической информации и позволяют преодолеть ограниченность классических методов анализа, являющихся в своей основе «ручными». Таким образом, ГИС-технологии позволяют, на основе географической информации, проводить автоматизированное картографирование [1].
В рамах работ были изучены концепции обработки сонограмм [2,3]. Было визуально проанализировано 43 фрагмента сонограмм, полученные гидролокатором бокового обзора (ГБО), на участке реки Енисей, вблизи правового притока - реки Курейка. Фрагменты сонограмм были географически привязаны и объединены между собой в единый растровый пазл (рис. 1).
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2020. Том 2
В результате визуального анализа, были обнаружены объекты, а также выделены явления, проявляющиеся на сонограммах. Условно, обнаруженные явления и объекты можно поделить на несколько групп. Непосредственно сами объекты, выделяющиеся на фоне относительно ровной поверхности речного дна, о которых можно предположить, что они являются обломками древесного характера, так как имеют характерную вытянутую прямоугольную форму, а их объемность определяется за счет падающей тени. Также было замечено, что данные объекты обладают высокими значениями отраженного звукового сигнала. Вторая группа обнаруженных особенностей - это участки с искажением и потерей отражающегося звукового сигнала, что приводит, в конечном счете, к потере данных. Считаем, что такие участки необходимо определять за счет знаний координат и местоположения таких «темных пятен» на нашей карте для повторного исследования данной области. На участках, где траектория отклоняется от прямолинейного движения, происходит «растягивание» растрового изображения, что впоследствии влияет на работу по распознаванию объектов. Учитывая расположение этих участков, можно будет избежать таких искажений или минимизировать радиус поворота.
Рис. 1. Географически привязанные растровые фрагменты ГБО.
Точками отмечены объекты, обнаруженные в процессе визуального анализа
Все обнаруженные нами объекты, были представлены на карте (рис. 1), путем создания и наложения нового слоя, хранящего информацию о местонахождении, номер сонограммного снимка, а также краткую описательную характеристику. Эти данные находятся в атрибутивной таблице слоя (рис. 2).
objects_bottom X
FID Shape1 № СОНОГРАММЫ ОПИСАНИЕ
1 Point 14 Вытянутый объект прямоугольной формы, отбрасывающий тень
2 Point 14 Объект вытянутой формы, отбрасываеттень
3 Point 14 Объект, с высокой отражательной способностью, прямоугольной формы, длинная тень
4 Point 19 Участок с потерей данных, из-за особенностей ррельефа
5 Point 21 Участок с потерей данных
6 Point 28 Объект вытянутой прямоугольной формы, с высокой отражательной способностью,короткая тень
7 Point 28 Объект длинной, вытянутой формы, высокая степерь отражаймости, положение в области отсутствия данных
8 Point 28 Длинный объект, высокая степень отражаемости, слабая тень
9 Point 29 Объект, вертикального залегалния, длинная тень
10 Point 28 Участок потери данных
11 Point 29 Участок потери данных, из-за резкой траектории движения
12 Point 31 Участок потери данных
13 Point 32 Одиночный объект, прямоугольной вытянутой формы, высокая сстепень отражения, длинная тень
14 Point 14 Одиночный объект, средняя степень отражаемости, вертикальное залегание, протянутая тень
15 Point 14 Объект со средней степенью отражаемости, короткая тень
16 Point 10 Одиночный объект, специфической формы, отбрасывающий тень
17 Point 10 Объект с высокой степенью отражения
18 Point 4 Объект прямоугольной формы, края имеют высокую степень отражения
19 Point 6 Прямоугольный объект, "вдавленный" в основание дна, один край имеет тень, отражаемость
20 Point 8 Прямоугольный объект, "вдавленный" в основание дна, один край имеет тень, отражаемость
21 Point 14 Предположительно группа бъектов, наложенных друг на друга, средняя отражаемость
22 Point 14 Объект с высокой отражаемостью, отбрасывает широкую тень
23 Point 29 Специфическая форма объекта, высокая отражаемость, короткая тень
54 Point 36 Участок потери данных
4 | fff
и < 25 ► н \Щ\т / a out of 26 Selected}
i obiectsmbottom.
Рис. 2. Атрибутивная таблица точечного слоя, содержащего информацию об обнаруженных на донном основании реки объектах
Такой способ представления информации позволил обнаружить некоторые характеристики объектов, которые не так очевидны в первоначальном виде данных ГБО. Так, например, на стыке двух сонограмм, был обнаружен объект вертикального залегания, обладающий высокой степенью отражения звука, и характерной вытянутой звуковой тенью, это может свидетельствовать о, действительно крупном объекте. Также в окрестностях объекта обнаруженные и другие источники высокого отражения, и имеющие характерную прямоугольную форму и собственную тень (рис. 3, 4).
Рис. 3. Фрагмент сонограммной карты Рис. 4. Фрагмент сонограммной карты
На основании всего выше сказанного, можно сделать вывод, что создание перечня обнаруженных объектов при помощи ГБО, является важным этапом в обработке полученных данных. Однако такой анализ данных на сегодняшний день не может проходить без человека, не смотря на существующие методы автоматизации этого процесса. Это дает возможности для рационального проведения повторных наблюдений, если потребуется, дальнейшего использования данных, легкого определения значимости и ценности обнаруженных объектов и явлений, выявления закономерностей или общих характеристик исследуемой территории.
Библиографические ссылки
1. Лурье И. К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков: учебник/ И. К. Лурье. - М.: КДУ, 2GG8. - 424 с.
2. Adam J. Kaeser and Thom L. Litts An Illustrated Guide to Low-cost, Side Scan Sonar Habitat Mapping [Электронный ресурс]. URL: https://www.fws.gov/panamacity/resources/An%2G Illustrated%2GGuide%2Gto%2GLow-Cost%2GSonar%2GHabitat%2GMapping%2Gv1.1.pdf (дата обращения: 8.G4.2G2G)
3. Фирсов Ю. Г. Основы гидроакустики и использование гидрографических сонаров. СПБ. : Нестор-История, 2G1G - 348 с.
© Бабий И. А., Галимзянов О. A., 2G2G
