Wizualizacja 2/3D podwodnego akwenu dla potrzeb wykonania precyzyjnych manewrów jednostek pływających

• Autorzy: Stateczny A. , Bodus-Olkowska I.

Warianty tytułu

EN

2/3D visualization of underwater view for execution of precision maneuvers of floating bodies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Elektroniczne mapy nawigacyjne 2D prezentowane przez system ECDIS (ang. Electronic Chart Display and Information Systems) prawie całkowicie wyparły tradycyjne mapy papierowe. Szybki rozwój technologii oraz coraz szersze zastosowanie systemów GIS w procesach decyzyjnych pozwalają na wykorzystanie możliwości wizualizacji 3D do prowadzenia bezpiecznej nawigacji. W zrost zapotrzebowania na tego typu mapy wynika bezpośrednio ze znacznego natężenia przewozów towarów drogą morską/wodną, w tym szczególnie ładunków niebezpiecznych lub zagrażających środowisku oraz rozwój popularności turystyki wodnej (Góralski, Gold, 2007). Stałe poszerzanie możliwości przeładunkowych portów - co generuje dochód i zwiększa znaczenie danego portu na rynku, powoduje konieczność wprowadzania na akweny portowe coraz to większych jednostek, niekiedy tzw. statków maksymalnych (o maksymalnych dopuszczalnych wymiarach), co bezpośrednio związane jest z potrzebą wykonywania precyzyjnych manewrów, które to z kolei zależne są od stanu oraz jakości posiadanych informacji batymetrycznych. Współczesne techniki i technologie hydrograficzne umożliwiają w krótkim czasie pozyskanie aktualnych informacji o strukturze dna akwenu, na jakim mają być przeprowadzane manewry wymagające wysokiej precyzji. Bezspornie, zobrazowania 3D stanowią o przyszłości w rozwoju wszelkich dziedzin życia i gospodarki. Powszechna komputeryzacja, wzrost zapotrzebowania na coraz doskonalsze systemy wzmagające bezpieczeństwo nawigacji, natężenie ruchu morskiego oraz przepływu towarów drogami wodnymi zwiększa konieczność generowania produktów mapowych zbliżonych jak najbardziej do warunków rzeczywistych. Precyzyjne, wysokogęstościowe elektroniczne mapy portowe czy batymetryczne, tzw. PortENC lub BatyENC, tworzone wg standardu IRO S-57 i S-IOO, na dzień dzisiejszy stanowią podstawę bezpiecznego wykonywania manewrów w portach. Możliwość wyświetlania tych informacji w trójwymiarze doskonale wpłynie na trafność wydawanych, podczas cumowania, poleceń oraz na wzrost samoświadomości kierującego jednostką. Ponadto, wysokogęstościowa mapa elektroniczna wyświetlana w postaci 3D stanowi idealne rozwiązanie dla osób po raz pierwszy przybywających na trudny pod względem nawigacyjnym akwen. Zobrazowanie charakterystyki głębokościowej w trój wymiarze bardziej przemówi do kierującego statkiem niż podane, w postaci cyfr na mapie, wskazania głębokości.

EN

Two and three dimensional underwater visualization is an excellent tool to perform precise vessel maneuvering operations such as mooring, anchoring and execution of turns. In the future, such a visualization may allow conducting safe navigation of vessels with maximum drafts admitted in given inland waters. The combination of 2 and 3D information from a certain seabed area makes maneuvering procedures much easier, especially for people first entering the water area, the services involved in maintenance of hydraulic engineering structures and the companies involved in maintaining the depth at a given level. Detailed seabed information may constitute grounds for construction of photorealistic underwater maps, including port areas. Another aspect of the use of the bathymetric information is production of precise electronic maps of water bodies. 2/3D underwater visualization thus seems to be important in the process of navigation in restricted waters and in inland navigation due to low depth and proximity to the shore. The emergence of new opportunities in geodata acquisition perfectly facilitates precise visualization. New hydrographic data acquisition systems deserve to be mentioned here, such as interferometric bathymetric systems or multi-beam echosounders. Also high-frequency scanning sonars are now used for checking cleanliness of the sea bottom. Interferometric systems enable bottom mapping with accuracy exceeding the standards imposed by the International Hydrographic Organization (IHO S-44). Phase measurement technology used in sonar system provides bathymetric data coverage to approximately 12 times the depth of the basin, giving a great performance of hydrographic surveys. The same area can be mapped up to 40% faster than using traditional echosounders. Ultra high frequency sonars (of the order of 600/1600kHz) allow to obtain images with extremely high resolution, allowing to define very small objects posing a potential hazard. Bathymetric information completed with sonar scans and supplemented with the necessary navigation, topographic and hydrometeorological data, add up to a common denominator which is precise visualization of the underwater view of the selected basin. The main problem implementation of precise visualization is quick ageing of data. Bathymetric data in closed waters, such as port areas and on rivers outdates already during the measurements, primarily due to changes in water level. A few centimeter fluctuations can be noted during one day. These centimeters may therefore be decisive in conducting safe navigation, particularly for vessels with a maximum allowable draft or direct effect on the tonnage of cargo carried by water. Another factor influencing precision of the 2/3D underwater image may be the movement of vessels. Currents and waves produced by traffic can directly affect the structure and arrangement of the sediment on the sea bottom. These factors have direct impact on the accuracy and timeliness of the visualization. Another extremely important issue is the lack of standardization of systems capable of displaying information in three dimensions. In non-standardized systems, electronic map presentation focuses on three-dimensional relief of the seabed. This option is available in packages for commercial and fishing vessels. In the first solution, it is rather a complement of traditional bathymetric information, while the second is used in fishing for visualization and classification of the position of the trawl. The use of 2/3D view for entering the port by a vessel with a maximum allowable draft and then performing precision maneuvers could underpin the development of transport and trade in relatively shallow ports.

Słowa kluczowe

PL

wizualizacja 3D; batymetria; widok podwodny

EN

3D visualization; bathymetry; underwater view

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej
• Czasopismo: Roczniki Geomatyki
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 9, z. 3
• Strony: 117--123
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.

Twórcy

autor

Stateczny A.

autor

Bodus-Olkowska I.

• Akademia Morska w Szczecinie,

Bibliografia

• 1. Beczek D., Grządziel A, Banaszak M, Kłosiński A, Olejnik V, 2006: Badanie wraku lotniskowca "Graf Zeppelin" przy użyciu współczesnych hydroakustycznych i wizyjnych środków hydrograficznych. Proceedings of the XV-th International Scientific and Technical Conference, Gdynia.
• 2. Blacquiere G., Van Woerden K., 1998: Multibeamechosounding, beamforming vs. interferometry. Proceedings. Oceanology International.
• 3. Gold C.M., Chan M., Dzieszko M., Goralski R.I., 2004: 3D geographic visualization: the Marine GIS. [In:] Developments in Spatial Data Handling, Berlin: Springer: Fisher, P, 17-28.
• 4. Goralski R.I., Gold C.M., 2007a: The Development of a Dynamic GIS for Maritime Navigation Safety. The 5th ISPRS Workshop on DMGISs, China.
• 5. Goralski R.I., Gold C.M., 2007b: Marine GIS: 3D GraphicsApplied to Maritime Safety. GISRUK Conference, Ireland.
• 6. de Moustier C., Matusmoto H., 1993: Seafloor acoustic remote sensing with multibeam echosounders and bathymetric sidescan sonar systems. Marine Geophysical Researches, v. 15,27-42.
• 7. S-44 IRO Standard for hydrographic surveys, 5th edition, luty 2008, http://www.iho-ohi.net/iho --pubs/standard/S-44 _ 5E. pdf