Меню

TCarta погружается под воду для проведения cпутниковой батиметрии

Санджай Гангал, генеральный директор и президент GISCafe, недавно взял интервью у Росса Смита, менеджера проектов в TCarta, чтобы рассказать о важном применении TCarta и ее спутниковой батиметрии, или SDB (Satellite-Derived Bathymetry), для решения задач по изменению климата, повышению уровня моря и геопространственного анализа.

TCarta - это компания-поставщик данных гидрографического и гидропространственного дистанционного зондирования. Компания специализируется в морской области, использует космические датчики для морского 4-хмерного картирования (C4) и спутниковой батиметрии (SDB).

"У нас есть проект "Trident", получивший грант Национального научного фонда на исследования инноваций в малом бизнесе", - говорит Смит, менеджер проектов в TCarta. "В настоящее время мы находимся на втором этапе, и весь объем проекта заключается в том, чтобы действительно попытаться внедрить спутниковую батиметрию в современный мир с помощью машинного обучения, глубокого обучения и некоторого уровня автоматизации, а также устранить множество распространенных недостатков и трудностей спутниковой батиметрии и превратить их в технические решения. Основное внимание уделяется использованию нескольких космических датчиков для получения глобальной батиметрической модели мелководий по всему миру. Так что сейчас подходит к концу третий год проекта, и мы довольны результатами".

Продукты наземной цифровой модели рельефа на основе спутниковых снимков легко доступны, и автоматизированные глобальные продукты существуют, но не для спутниковой батиметрии. Работа под водой является фактором, усложняющим процесс исследования. На получение подводных данных влияет и окружающая водная среда, и атмосферные условия. Для построения глобальной батиметрической модели необходим доступ к изображениям в соответствующем объеме и масштабе. Во многих отдаленных местах мира данные о мелководьях отсутствуют.

Машинное и глубокое обучение помогают решать проблему получения батиметрических данных. Один из основных датчиков, который используется в настоящее время в проекте Trident, - датчик-высотомер на борту спутника ICESat-2. Это активный лидарный датчик космического базирования от НАСА, который позволяет специалистам работать в прикладной пользовательской программе фактически с момента запуска. Датчик оснащен лазером с длиной волны 532 нанометра. Это сине-зеленый лазер, который предназначен для картирования мелководья.

«На самом деле миссия спутника никогда не заключалась в картографировании батиметрии на мелководье, - сообщает Смит, - сначала мы получали данные вручную и поняли, что это очень трудоемкий процесс. Еще одной проблемой таких данных является отсутствие калибровки и поверки. Благодаря лидарному датчику, находящемуся на спутнике в космосе, появилась возможность получать данные с точностью до 30 сантиметров.

На сегодняшний день для проекта Trident собрано более 140 миллионов батиметрических точек ICESat-2, полученных на береговой линии шести континентов. С помощью машинного обучения и глубокого обучения данные сегментируют и обрабатывают. В итоге получается непрерывная поверхность, которая составляется, например, из мультиспектральных снимков Sentinel-2. Специалисты планируют использовать машинное обучение и глубокое обучение, чтобы автоматизировать этот процесс полностью или, по крайней мере, частично.

"У спутниковой батиметрии есть много преимуществ", - утверждает Смит. "У нас есть много гидродинамического моделирования и множество проектов по прибрежному проектированию, а также проекты по экологической устойчивости и мониторингу, мониторингу изменений в прибрежной зоне. Вы даже можете расширить его до морских карт. Было несколько крупных гидрографических проектов, которые включили SDB, в том числе SDB TCarta. Работая над проектом, вы можете запланировать сбор информации. Можно на часть территории провести более точечную, традиционную съемку лидаром или многолучевым эхолотом, а остальную информацию получить со спутников (SDB)".

Пользователи могут получить доступ к технологиям проекта Trident двумя способами: данные как услуга или программное обеспечение как услуга. Данные как услуга включают в себя те данные, которые были собраны для глобальной батиметрической модели. Они постоянно обновляются и соответствуют стандарту с разрешением 10 метров от Sentinel-2. Программное обеспечение как услуга включает в себя технологии, которые были разработаны для проекта Trident. Программное обеспечение как услуга поставляется в виде набора инструментов геообработки ArcGIS Pro, который включает в себя различные методы подготовки данных, некоторые инструменты анализа данных, а также два разных механизма для обработки батиметрии, полученной со спутника.

Спутниковая батиметрия может помочь в принятии более эффективных решений для таких глобальных задач, как изменение климата и повышение уровня моря. Специалисты обычно привлекают аналогичные инструменты, но с более широким применением, например, гидродинамическое моделирование, связанное с повышением уровня моря или смягчением последствий штормов, а также штормовых волн и даже цунами. Можно подтвердить ранее собранную информацию наземными методами, например, создавая модель топобатии или модель топографической батиметрии. Эти два набора данных вместе эффективно решают задачи по мониторингу повышения уровня моря или смягчению последствий штормов. Обнаружение изменений показывает как меняется морское дно при различных погодных условиях или как приливы и отливы могут повлиять на батиметрию.

"Во всем мире проводится много замечательных исследований и делается много действительно прекрасных вещей в области дистанционного зондирования", - объясняет Смит. "Уникальность подхода TCarta заключается в том, что мы не пытаемся придерживаться одного плана или одного метода, мы осознали, что мир очень динамичен, особенно в морской сфере, и ни один инструмент не будет функционировать идеально в одиночку. Поэтому мы применили мультимодальный подход с использованием различных методов спутникового батиметрического моделирования, чтобы гарантировать получение максимально точных данных, возможных в данном местоположении, и используем подходящий инструмент для выполнения конкретной работы. Я думаю, что это наша самая большая инновация в дополнение к применению глубокого обучения и ICESat-2, которые являются лучшими в отрасли".
08 ноября / 2021