CC BY
0SECTION - EARTH SCIENCES СЕКЦИЯ - НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 551.46
Литвинов Олег Андреевич
специалист, Севастопольский государственный университет
Россия, Севастополь
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОРСКОГО ДНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДРОНОВ
Аннотация: В статье рассматриваются перспективы использования дронов в геологических исследованиях морского дна, а также основные вызовы, связанные с их применением. Обсуждаются преимущества дроновых технологий, такие как снижение стоимости и повышение безопасности научных экспедиций, а также возможности для более детального изучения морских экосистем. Рассмотрены проблемы, такие как ограниченная глубина погружения и сложности с интеграцией данных с различных датчиков. Прогнозируется, что развитие автономных систем и новых аккумуляторов откроет новые горизонты для глубоководных исследований. В статье подчеркивается необходимость создания международных стандартов для унификации и повышения эффективности использования дронов в глобальных научных проектах.
Ключевые слова: Геологические исследования, дроны, морское дно, дистанционное зондирование, автономные системы, международные стандарты.
Litvinov Oleg
specialist degree, Sevastopol State University Russian Federation, Sevastopol
GEOLOGICAL RESEARCH OF THE SEABED USING DRONES
Abstract: This article explores the prospects of using drones in geological studies of the ocean floor, as well as the main challenges associated with their application. The advantages of drone technologies, such as cost reduction and enhanced safety in scientific expeditions, are discussed, as well as opportunities for more detailed studies of marine ecosystems. Issues such as limited diving depth and difficulties in integrating data from various sensors are addressed. The development of autonomous systems and new batteries is expected to open new horizons for deep-sea research. The article emphasizes the need for the creation of international standards to unify and enhance the efficiency of drone use in global scientific projects.
COLD SCIENCE_№11/2024_ХОЛОДНАЯ НАУКА
Keywords: Geological studies, drones, ocean floor, remote sensing, autonomous systems, international standards.
ВВЕДЕНИЕ
Современные геологические исследования морского дна играют ключевую роль в понимании процессов, происходящих в океанах, а также в оценке их воздействия на экосистемы и климат. Одним из наиболее перспективных методов для проведения таких исследований является использование дронов, которые позволяют эффективно и безопасно получать данные о морском дне, используя технологии дистанционного зондирования и роботизированные системы. Дроны обеспечивают доступ к трудно достижимым регионам океанов и морей, где традиционные методы исследования могут быть ограничены из-за сложности проведения работ и высоких затрат на оборудование [1, 2].
Особое внимание стоит уделить развитию технологий, связанных с использованием дронов для геологических исследований, поскольку они открывают новые горизонты для изучения подводных экосистем и геологических образований, а также помогают ускорить процессы сбора данных. Однако, несмотря на значительные достижения в этой области, существует ряд проблем и вызовов, связанных с применением этих технологий в геологических исследованиях [3]. Среди них можно выделить вопросы точности данных, влияние погодных условий, а также ограниченные возможности для глубоководных исследований.
Целью данной статьи является анализ применения дронов в геологических исследованиях морского дна, выявление преимуществ и недостатков их использования, а также оценка перспектив и вызовов, стоящих перед этой технологией. В статье будут рассмотрены основные методы, используемые для сбора данных с помощью дронов, а также примеры успешных исследований, проведенных с их использованием.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Использование дронов в геологических исследованиях морского дна предоставляет множество преимуществ по сравнению с традиционными ISSN 3034-2627 63 https://coldsciencepublisher.com
методами, такими как использование подводных аппаратов или морских судов. Одним из главных преимуществ является возможность быстрого и безопасного сбора данных с больших площадей, что позволяет исследовать территории, которые ранее были недоступны для традиционных методов исследования. Дроны оснащены различными сенсорами, включая камеры высокой четкости, эхолоты, и другие геофизические приборы, что позволяет проводить как визуальный осмотр, так и детальные геофизические измерения [4].
Одним из эффективных методов, применяемых для геологических исследований, является использование акустических датчиков и эхолотов, установленных на дронов [5]. Эти устройства способны передавать точные данные о глубине моря, структуре и составе дна, а также о наличии различных геологических объектов, таких как подводные вулканы или ископаемые. Такие исследования помогают не только оценить текущее состояние морского дна, но и выявить потенциальные риски, связанные с геологической активностью в этих областях.
Примером успешного использования дронов для геологических исследований морского дна является проект, в котором использовались беспилотные подводные аппараты для картографирования глубинных участков Атлантического океана. Эти устройства позволили не только собрать высококачественные изображения и данные о структуре морского дна, но и осуществить подробный анализ состава почвы, а также выявить возможные зоны с высокой сейсмической активностью [6]. Данные, полученные в ходе таких исследований, существенно улучшили понимание динамики морских экосистем и внесли значительный вклад в разработку моделей изменения климата.
С использованием дронов также становятся доступными исследования в труднодоступных и опасных для человека зонах, например, в зонах с высокой радиацией или в местах с интенсивным подводным движением. Современные дроновые технологии позволяют не только собирать данные, но и доставлять образцы на поверхность для дальнейшего анализа. Это значительно снижает
риск для исследовательских команд и позволяет собирать данные в условиях, которые ранее были недоступны [7].
Дальнейшее развитие технологий дронов в геологических исследованиях может включать внедрение более высокоточных сенсоров, улучшение автономности и увеличения глубины погружения [8]. Важно отметить, что на данный момент одной из главных проблем является ограниченная глубина погружения существующих дронов, что делает невозможным их использование для глубоководных исследований. Однако с развитием технологий этот вопрос постепенно решается, и в будущем мы можем ожидать появления аппаратов, способных работать на больших глубинах
ПЕРСПЕКТИВЫ И ВЫЗОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРОНОВ В ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ Перспективы использования дронов в геологических исследованиях морского дна достаточно обнадеживающие, однако технология сталкивается с рядом вызовов, требующих решения. Одним из таких вызовов является сложность интеграции данных, полученных с различных типов датчиков, а также необходимость разработки программного обеспечения для более точной обработки и анализа этих данных [9].
Кроме того, необходимо учитывать экономические и экологические аспекты использования дронов. Для того чтобы эта технология стала доступной и эффективной, необходимо снижение стоимости оборудования и создание инфраструктуры для регулярного технического обслуживания и эксплуатации дронов [10]. Важно также учитывать экологическую безопасность применения таких технологий в природных и чувствительных экосистемах, чтобы минимизировать негативное воздействие на морские и прибрежные экосистемы.
С развитием технологий беспилотных подводных аппаратов и улучшением их функциональности можно ожидать, что дроны станут неотъемлемой частью геологических исследований морского дна. Это создаст новые возможности для более детального изучения подводных экосистем и геологических процессов,
улучшения безопасности морских исследований и расширения границ научных знаний в области океанологии и геофизики [11].
Перспективы использования дронов в геологических исследованиях морского дна обещают значительные улучшения в точности и скорости проведения научных исследований. Одним из важных направлений является развитие автономных систем, способных работать в условиях сложных и труднодоступных подводных ландшафтов. Автономные дроновые технологии могут быть использованы для проведения длительных исследований, не требующих вмешательства человека [11]. Это позволяет сократить время на полевые работы и повысить безопасность проведения исследований, особенно в опасных зонах, таких как активные вулканы или участки с высокими уровнями радиации.
Тем не менее, для полноценной интеграции беспилотных систем в геологические исследования необходимо решить проблему ограниченной продолжительности работы дронов в подводной среде. На данный момент многие аппараты могут работать только в течение ограниченного времени из-за необходимости в зарядке аккумуляторов или из-за ограничений в конструкции. Развитие новых технологий аккумуляторов и улучшение энергосбережения позволят продлить время работы беспилотников на больших глубинах, что откроет новые возможности для глубоководных исследований.
Также стоит учитывать вопросы стандартизации и координации применения дронов на международном уровне. Для того чтобы обеспечить универсальность и совместимость различных моделей дронов, необходимо разработать единые стандарты, которые будут определять их конструкцию, правила эксплуатации и методы сбора данных. Это позволит увеличить эффективность использования дронов в различных геологических исследованиях и создать международные проекты, которые будут использовать передовые дроновые технологии для глобальных научных исследований морских экосистем и климатических изменений.
COLD SCIENCE_№11/2024_ХОЛОДНАЯ НАУКА
ВЫВОДЫ
Использование дронов в геологических исследованиях морского дна открывает новые возможности для более эффективного и безопасного сбора данных о подводных экосистемах и геологических процессах. Дроновые технологии позволяют исследовать труднодоступные районы, ускоряя процесс исследований и снижая риски для исследовательских команд. Современные дроны оснащены различными датчиками, что позволяет получать точную информацию о составе и структуре морского дна, а также об окружающих экосистемах.
Тем не менее, несмотря на значительные достижения, существуют ряд вызовов, с которыми сталкиваются разработчики и пользователи дронов в геологических исследованиях. Одним из основных является проблема интеграции данных с различных типов сенсоров и необходимость улучшения программного обеспечения для более точной обработки и анализа собранных данных. Также важным ограничением является ограниченная глубина погружения большинства существующих дронов, что требует дальнейших исследований и разработки новых технологий.
В перспективе, с развитием автономных дронов и улучшением аккумуляторных технологий, можно ожидать, что беспилотные системы станут неотъемлемой частью геологических исследований морского дна. Это позволит значительно расширить возможности для глубоководных исследований и повысить точность научных данных. С учетом этих достижений, создание международных стандартов и координация усилий на глобальном уровне помогут эффективно интегрировать дроновые технологии в геологию, океанологию и другие научные дисциплины.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ильинский Д.А., Ганжа О.Ю., Корнеев А.А. Донные сейсмические наблюдения на море: проблемы и методы их решения // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала СО Макарова. 2024. Т. 16. №3. С. 347-362.
2. Massari G., Marras C., Cavallini F. How Underwater Drones can promote the environmental sustainability of offshore natural resources exploitation // Offshore Technology Conference. OTC, 2023. С. D011S013R007.
3. Trendafilova L., Ivanov M., Mihovsky P. Seabed forms and substrate mapping of the Nessebar and Pomorie Bays. Southern Bulgarian Black Sea Sector // International Multidisciplinary Scientific GeoConference: SGEM. 2023. Т. 23. №1.1. С. 147-158.
4. Ruzic I., Benac C., Jovancevic S.D., Radisic M. The application of UAV for the analysis of geological hazard in Krk Island, Croatia, Mediterranean Sea // Remote sensing. 2021. Т. 13. №9. С. 1790.
5. Мержо М.Ш., Китиева М.И. Состояние рынка подводной робототехники // Управленческий учет. 2022. №7. С. 84-89.
6. Мифтахутдинова Д.Н., Силантьев В.В. Стратиграфия и геологическое моделирование (на примере пашийского горизонта терригенной толщи девона Южно-Татарского свода): учебно-методическое пособие. 2024.
7. Айзатуллова А.Ш., Стрекаловский А.Е. Беспилотники в освоении Арктики // Редакционная коллегия. 2021. С. 25.
8. Никитенкова М.А. Научная дипломатия в Арктике: прикладные исследования, научно-технические программы, развитие инфраструктуры // Россия и Канада: возможности для сотрудничества. 2020. С. 83-95.
9. Ступин Р.С. Основные аспекты применения инструментов робототехники в системе географического образования // Вестник цифровой экономики. 2020. №2. С. 260-357.
10. Rossi L., Mammi I., Pelliccia F. UAV-derived multispectral bathymetry // Remote Sensing. 2020. Т. 12. №23. С. 3897.
11. Trendafilova L., Dechev D. Seabed forms and substrate mapping of the Chernomorets coastal sector, Bulgarian Black Sea // International Multidisciplinary Scientific GeoConference: SGEM. 2022. Т. 22. №1.1. С. 29-40.
