Integracja hydroakustycznych i magnetometrycznych metod w procesie pozyskiwania geodanych hydrograficznych

INTEGRACJA MAGNETOMETRYCZNYCH METOD ... POLSKIEHYDROAKUSTYCZNYCH TOWARZYSTWOI INFORMACJI PRZESTRZENNEJ 97 ROCZNIKI GEOMATYKI 2013 m TOM XI m ZESZYT 1(58) INTEGRACJA HYDROAKUSTYCZNYCH I MAGNETOMETRYCZNYCH METOD W PROCESIE POZYSKIWANIA GEODANYCH HYDROGRAFICZNYCH INTEGRATION OF HYDROACOUSTIC AND MAGNETOMETER METHODS IN THE PROCESS OF HYDROGRAPHICAL GEODATA ACQUISITION Andrzej Stateczny Akademia Morska w Szczecinie, Wydzia³ Nawigacyjny, Katedra Geoinformatyki S³owa kluczowe: sonar, magnetometr, integracja, hydrografia Keywords: sonar, magnetometer, integration, hydrography Wprowadzenie W ostatnich latach obserwuje siê burzliwy rozwój systemów geoinformatycznych. Systemy te wypieraj¹ dotychczas stosowane metody analogowe. Tendencje rozwojowe systemów geoinformatycznych zdecydowanie wskazuj¹ na przysz³oœæ wizualizacji 3D i 4D, w tym trójwymiarowych fotorealistycznych elektronicznych map akwenu/obszaru lub map elektronicznych z fotorealistyczn¹ opcj¹ wizualizacji. W ramach zakoñczonego w lipcu 2013 roku projektu nr N N526 280140 finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki pt. „Rozwiniêcie metod przetwarzania geodanych w pomiarach hydrograficznych na akwenach morskich i œródl¹dowych” podjêto próbê opracowania metod przetwarzania hydrograficznych geodanych pomiarowych, umo¿liwiaj¹cych miêdzy innymi opanowanie technologii budowy wysokiej jakoœci map elektronicznych 4D z fotorealistyczn¹ opcj¹ wizualizacji. Jest to najbardziej zaawansowana na œwiecie technologia wizualizacji uto¿samiania z mapami nastêpnej generacji. W trakcie badañ realizowanych przez zespó³ kierowany przez autora, ujawni³ siê istotny problem, a mianowicie brak mo¿liwoœci pozyskania precyzyjnej informacji pozycyjnej o kablach, ruroci¹gach i innych elementach uzbrojenia znajduj¹cych siê pod dnem akwenu. Opracowane mapy nastêpnej generacji powinny umo¿liwiæ precyzyjn¹ wizualizacjê informacji podwodnej i infrastruktury pod dnem akwenu. 98 ANDRZEJ STATECZNY Zespó³ wykonawców, w ramach wspomnianego wy¿ej projektu, opracowa³ zagadnienia zwi¹zane z przetwarzaniem danych batymetrycznych obejmuj¹ce ich automatyczn¹ filtracjê, odpowiedni¹ redukcjê dla potrzeb budowy planszetu sprawozdawczego oraz generalizacjê NMT dla potrzeb wizualizacji przestrzennej geodanych batymetrycznych. Potencja³ informacyjny danych obrazowych pozyskiwanych z sonaru zosta³ w wyniku badañ poprawiony przez wykorzystanie wysokogêstoœciowych informacji batymetrycznych, co umo¿liwi³o precyzyjn¹ identyfikacjê podwodnych obiektów sta³ych wystaj¹cych ponad poziom dna czy zamulenia. Opracowane nowe metody przetwarzania danych batymetrycznych i sonarowych ukierunkowane zosta³y na przetwarzanie geodanych pozyskiwanych za pomoc¹ nowoczesnych urz¹dzeñ hydrograficznych, jednak¿e bez uwzglêdnienia danych magnetometrycznych. Wœród realizowanych projektów, których wyniki wykorzystane mog¹ zostaæ w planowanych badaniach, nale¿y wskazaæ równie¿ zakoñczony w maju 2011 roku projekt badawczorozwojowy NR10 0007 04 „Technologia budowy Rzecznego Systemu Informacyjnego”. W ramach tego projektu opracowano pierwsze w Polsce precyzyjne elektroniczne mapy nawigacyjne dla ¿eglugi œródl¹dowej, a aktualnie w Szczecinie powstaje System Informacji Rzecznej (Stateczny, Trojanowski, 2007; Stateczny, 2008a, 2008b, 2009; Stateczny, £ubczonek, Sobczak, 2009). Wskazaæ nale¿y równie¿ zakoñczony w grudniu 2012 roku projekt badawczorozwojowy O R00 0192 12 „Geoinformatyczny system zabezpieczenia dzia³añ operacyjnych zwi¹zanych z ochron¹ portów od strony morza”, w ramach którego miêdzy innymi opracowano pierwsz¹ w Polsce precyzyjn¹ mapê portow¹ fragmentu portu Szczecin. W artykule podjêto próbê okreœlenia zakresu badañ, w celu rozwiniêcia metod przetwarzania hydrograficznych geodanych pomiarowych, poszerzonych o geodane magnetometryczne. Podjête analizy dotycz¹ badañ obejmuj¹cych ca³y kompleks metod procesu integracji hydrograficznych geodanych pomiarowych – danych batymetrycznych, sonarowych i magnetometrycznych. £¹czne analizowanie danych pozyskanych ró¿nymi sensorami umo¿liwi uzyskanie efektu synergicznego, w tym szczególnie w procesie identyfikacji obiektów dennych i zalegaj¹cych pod dnem akwenu. Znaczenie podjêtych badañ Pojawienie siê nowych mo¿liwoœci pomiarowych geodanych przez wykorzystanie sond interferometrycznych (Stateczny, Grodzicki, W³odarczyk, 2010), sonarów skanuj¹cych wysokiej czêstotliwoœci (Borawski, 2009; Pa³czyñski, 2009; Stateczny, 2010b; Stateczny, Ratuszniak, 2010; Stateczny, Wawrzyniak, 2011) oraz magnetometrów wymaga opracowania nowych metod przetwarzania danych. Dotychczasowe metody nie nad¹¿aj¹ za postêpem technologicznym rozwoju przyrz¹dów pomiarowych. Doœwiadczenia zespo³u, zwi¹zane z wykorzystaniem wspomnianych urz¹dzeñ, zdecydowanie wskazuj¹ na koniecznoœæ opracowania nowych ulepszonych metod przetwarzania danych, umo¿liwiaj¹cych pe³ne wykorzystanie potencja³u pomiarowego urz¹dzeñ hydrograficznych. Dotyczy to szczególnie magnetometrów, które dotychczas wykorzystywane by³y g³ównie w zastosowaniach militarnych do poszukiwania okrêtów podwodnych, min i innych obiektów wojskowych. Magnetometry wykorzystywane w Polsce s¹ traktowane przed wszystkim w sposób utylitarny. Prowadzone s¹ badania w zakresie modelowania grawimetrycznego i magneto- INTEGRACJA HYDROAKUSTYCZNYCH I MAGNETOMETRYCZNYCH METOD ... 99 metrycznego (Bojdys, 1999, 2003; Wiszniowski, 2000). Magnetometriê wykorzystuje siê do identyfikacji obszarów ska¿onych chemicznie lub monitoringu i oceny ekologicznej (Strzyszcz i in., 2009; Strzyszcz, Rachwa³, 2010) oraz do oceny zanieczyszczeñ gleby (Magiera, 2004). Znane s¹ prace prowadzone w zakresie badañ anomalii magnetycznych (Grabowska, 2005), w tym na Ba³tyku czy w zakresie dewiacji kompasu magnetycznego. Prowadzone by³y równie¿ badania zwi¹zane z poszukiwaniem obiektów militarnych (Szulc, 2005; Karwan, 2002). Brakuje kompleksowych badañ naukowych na temat mo¿liwoœci przetwarzania danych pozyskiwanych za pomoc¹ tych urz¹dzeñ, zw³aszcza z uwzglêdnieniem ró¿nych warunków prac hydrograficznych. Na œwiecie badania w zakresie magnetometrów prowadzone s¹ aktualnie w kilku oœrodkach (Caruso i in., 1998; Clem, High, 2001). Jednym z nich jest Uniwersytet Kalifornijski w Santa Barbara. Badania te dotycz¹ zarówno poszukiwañ narzêdzi, w tym broni, wykorzystanych w przestêpstwach lub poszukiwañ innego zatopionego np. skradzionego mienia, ale równie¿ prowadzone s¹ inne ciekawe badania przyk³adowo skorupiaków. Do pomocy w lokalizowaniu i tropieniu skorupiaków, pracownicy naukowi zak³adaj¹ na skorupiakach ma³e metalowe markery. U¿ywaj¹c magnetometru pod wod¹, nurkowie wykonuj¹cy badania terenowe szybko mog¹ przenosiæ okazy, który s¹ niezbêdne do testów. Innym przyk³adem badañ magnetometrycznych s¹ australijskie badania prowadzone w Australijskim Centrum Miêdzynarodowych Badañ Rolniczych, gdzie prowadzi siê badania zwi¹zane ze œledzeniem i pozycjonowaniem zwierz¹t poruszaj¹cych siê pod ¿ywym koralem lub pod gruzem koralowym i niemo¿liwych do wykrycia wizualneg (...truncated)