CC BY
0
УДК 528.856
ОБЪЕДИНЕНИЕ ДАННЫХ ГИДРОЛОКАТОРА БОКОВОГО ОБЗОРА И СПУТНИКОВОГО СНИМКА
О. А. Галимзянов, И. А. Бабий 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: olegatop99@gmail.com
Рассматриваются возможности применения данных гидролокатора бокового обзора, а также приводится пример составления цифровой карты из фрагментов сонограммы прибрежной территории участка реки Енисей. Полученная сонограммная мозаика накладывается на космический снимок Landsat-8.
Ключевые слова: гидролокатор бокового обзора, сонограмма, цифровая карта.
THE COMBINING DATA OF SONAR SCAN SIDE AND SATELLITE IMAGE
O. A. Galimzyanov, I. A. Babiy Scientific supervisor - A. E. Goncharov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: olegatop99@gmail.com
This article looks at the possibilities of applying side scan sonar data, as well as an example of a digital map of the sonogram fragments of the coastal area of the Yenisei River. The resulting sonogram mosaic is superimposed on the Landsat-8 satellite image.
Keywords: side-scan sonar, sonogram, digital map.
Сегодня невозможно найти место на поверхности суше, для которого не было бы составлено какой-либо карты. Это обусловлено, в первую очередь, доступностью среды, широкими техническими возможностями и большим числом источников информации для картографических работ: литературно-описательные работы, данные полевых измерений, даны дистанционного зондирования. Однако около 70% Земли покрыто водой, и вопрос картографирования, и в целом исследования, водоемов, на сегодня мало изучен. Конечно же, нужно понимать, водная среда, достаточна, проблематична в исследовании, так как для ее исследования не подходят классические методы зондирования, в большей степени из-за глубины водных объектов, а так же физических свойств воды. Исходя из глубинных особенностей объекта исследования, необходимо подбирать метод изучения. Например, в прибрежных районах, все более распространена съемка гидролокатором бокового обзора, принцип работы которого основан на законах гидроакустики. Результатом использования таких гидроакустических систем является графическое спектрально-временное представление звука и звуковых колебаний, говоря проще, сонограмма. Но сонограмма - это не конечный продукт, при гидроакустическом исследовании водоема. Сонограмма может быть использована как основной источник при составлении карт водных объектов, или как дополнительный, в случае исследования конкретного объекта находящегося в толще воды
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2020. Том 2
или залегающего на дне водоема. Различные тематические карты водоёмов могут быть использованы для целей судоходства, рыболовства, строительных работ, а также при добыче различных ценных материалов, мониторинга водной обстановки и так далее [1,2,3].
В данной работе, нам удалось спроецировать сонограмму гидролокатора бокового обзора, полученную при гидроакустической съемке участка реки Енисей, на космический снимок Ьапёва1;-8, для отображения окружающих объектов и визуального восприятия результата нашей работы. Работа была выполнена в программном пакете ЕБМ ЛгсОТБ.
Рис. 1. Географически привязанные материалы гидролокатора
Сонограмма гидролокатора представляет собой файл с разрешением Ьо§Бос. Это стандартный формат файлов для гидролокатора бокового обзора 81агН8Ь, который визуализируется программным обеспечением производителя гидролокатора. Программное обеспечение предлагает несколько способов извлечения данных: непосредственно готовая сонограмма, и так называемые «сырые данные», представляющие собой таблицу, с занесенными в нее параметрами, полученные во время гидроакустической съемки. Мы воспользовались функцией извлечения готовой сонограммы. Таким образом, файл сонограммы был поделен на 43 фрагмента, представляющие собой детали большого пазла, одинакового размера. Для каждого элемента пазла, в таблицу были зафиксированы координаты 15 точек. Это необходимо для проведения процедуры географической привязки каждого элемента, а также этого количества точек достаточно для проведения трансформации отображения сонограмм полиномом второго порядка, что увеличить точность нашей работы. Таким образом, географическая привязка задала данным естественное расположение в пространстве для каждого элемента сонограммы, не в виде «прямой линии», а по траектории движения лодки со съемочным оборудованием, со всеми поворотами на маршруте, во время исследовательских работ (рис 1.). По мере географической привязки, элементы один за другим присоединялись друг к другу, составляя единую мозаику.
Особое внимание уделялось фрагментам, находящимся на участках поворота лодки. Гидролокатор бокового обзора предназначен для прямой съемки, но это не всегда возможно, поэтому резкие изгибы могут привезти к сильному искажению сонограммы, что в результате может повлиять на точность. В нашей работе присутствует фрагмент крутого поворота (рис. 2), можно увидеть насколько сильно изменилась форма фрагмента после пространственной
привязки и трансформации изображения, также необходимо обратить внимание, что внешний угол изображения начинает «рваться» - отсутствие данных в этом месте, следствие крутого поворота.
Рис. 2. Визуальные отличия фрагмента сонограммы до привязки - слева, после привязки - справа
По окончанию сбора сонограммного пазла, добавляем слой космического снимка Landsat-8, загруженный нами с сайта NASA. Объединение снимка и данных гидролокатора позволяет точно определить положение объектов в толще воды и на дне водоёма относительно береговой линии, и в целом для правильного визуального восприятия.
Очевидно, что для составления полноценной карты, имеющихся данных недостаточно. Необходимо иметь данные с параллельных проходов лодки со съёмочным оборудованием для охвата всего водоёма, говоря понятнее, исследуемый водоём на снимке должен быть полностью перекрыт материалами гидролокатора.
Таким образом, в заключение необходимо сказать, что результат гидроакустической съемки гидролокатором бокового обзора, может быть полезен таким отраслям как судоходство, рыболовство, строительство и контроль состояния сооружений, экологический мониторинг состояния водной среды, но особо ценный результат в исследовании может принести обзор полной картины происходящего. Для этих целей значительную пользу вносит картографирование и создание информационных систем, на основе имеющихся результатах гидроакустической съемки.
Библиографические ссылки
1. Урик Роберт Дж. Основы гидроакустки / пер. с англ. / Л. : Судостроение, 1978 - 448 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%20Illustrated%20Guide%20to%20Low-Cost%20Sonar%20Habitat%20Mapping%20v1.1.pdf (дата обращения: 4.04.2020)
3. Фирсов Ю. Г. Основы гидроаустики и использование гидрографических сонаров. СПБ. : Нестор-История, 2010 - 348 с.
О Галимзянов О. А., Бабий И. А., 2020
