[1].
Второе направление развития батиметрических лидаров — компактизация лидарных систем и увеличение точности измерений.
Аппаратура батиметрического лидара, входящая в комплекс, обычно весит около 300 кг и для проведения сканирования требуется летательный аппарат достаточной грузоподъемности, например, большой самолет, имеющий экипаж из нескольких человек. Самолет неоднократно проходит над областью съемки, и такое исследование обходится, как правило, в достаточно круглые суммы.
В настоящее время во всем мире ведутся работы по созданию компактных батиметрических лидаров, которые можно будет устанавливать на беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Например, группа ученых из Georgia Tech Research Institute (GTRI), разработала новые технологии, позволяющие применять БПЛА, снизив значительно затраты на полеты. 7].
Ученые разработали новый легкий батиметрический лидар, прототип которого успешно прошел испытания. Устройство имеет в 2 раза меньший вес, размер и потребление энергии по сравнению с существующими аппаратами. 6].
Долгосрочной целью исследований научной группы является использование AOO-ISR технологии для применения на малых БПЛА с полной нагрузкой 15 кг. Для получения данных морской разведки и сопоставления результатов в режиме реального времени.
В новой системе оптической локации все уточняющие измерения производятся намного быстрее. В отличие от имеющихся в настоящее время систем, AOO-ISR технология предназначена для сбора и передачи данных в режиме реального времени, что позволяет проводить исследования с высоким разрешением, 3D подводных изображений с большой скоростью, точностью и удобством использования.
Для этого в системе используется вычислительная технология, основанная на теории общего распределения неопределенностей, в состав которой входят методы статистики, математической обработки и линейной алгебры, и реализована она аппаратно при помощи программируемых матриц логических элементов.
В результате использования большого количества специализированных аппаратных средств, скорость работы системы составляет около 37 миллионов точек в секунду. Для сравнения, традиционные батиметрические оптические локаторы могут работать с максимальной скоростью всего 1000 точек в секунду.
Высокая скорость работы системы позволит использовать ее возможности не только для картографирования морского дна — при помощи такого лидара можно будет производить поиск чужих подводных лодок или сооружений, тайно возводимых под водой.
В настоящее время существующий опытный образец проходит испытания в одном из бассейнов, на дне которого воссоздан сложный «рельеф» из утопленных там бочек и других предметов. Исследователи при помощи одной из CAD-систем разработали конструкцию следующей портативной установки, размеры и вес которой в два раза меньше размеров и веса обычных батиметрических лидаров и которая может быть установлена на беспилотнике большого класса типа MQ-4C Triton или RQ-4 Global Hawk. 7].
Заключение
.
Лазеры используются для зондирования атмосферы с начала 60-х годов, а для исследования гидросферы они начали активно использоваться только в 70-х годах. В 90-х годах лидарная техника получила масштабное развитие благодаря удешевлению комплектующих изделий и элементной базы, с одной стороны, и прогрессу в лазерной технике, средствах вычислительной техники и программного обеспечения с другой.
Таким образом, лазерное зондирование — наиболее современный метод исследования параметров компонентов земной биосферы и окружающей среды в целом, которые в принципе дистанционно не могут быть измерены другими методами.
К настоящему времени накоплено огромное количество данных об океанах, озерах и реках, полученных с помощью гидрографических систем морского, авиационного и космического базирования.
Традиционно гидрографические исследования проводили пассивными трудоемкими методами (промеры глубин, взятие проб, подводные съемки и т. п.). Появление лидарной техники положило начало новому этапу в гидрографии: данные о морском дне, состоянии воды и поверхностных загрязнениях собираются очень быстро, с высокой точностью (разрешение по глубине до долей метра) и практически в любых погодных условиях.
Батиметрические лидары используются в сложных условиях, при поисках в зоне кораблекрушений, для отслеживания перемещения косяков рыб, а новые работы в области уменьшения размеров, веса и затрат проведения съемок позволяют предположить скорое использование батиметрических лидаров в оборонных целях — для поиска чужих подводных объектов в суверенных территориальных водах при помощи БПЛА.
Горяинов В. С., Бузников А. А., Черноок В. И. Возможность применения лидарных систем для контроля состояния природной среды.//Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». — Спб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2012 г. № 9. С. 22−31.
Парфенов, Вадим Александрович. Лазерные методы в экологии: учеб. пособие/В.А. Парфенов: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им. В. И. Ульянова (Ленина) «ЛЭТИ». — СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2009. — 95 с.
Парфенов В. А. Лазерные и оптико-электронные системы: Электронное учеб. пособие. 2-е изд., доп. — СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012. 52 с.
Батиметрическая съемка. //Эко.
ГеоПроект [Электронный ресурс]. URL:
http://www.ecogeoproject.com/uslugi/batimetriya (Дата доступа: 03.
12.2016).
Бортовой лидар АТМАРИЛ-3. //Институт оптики атмосферы имени В. Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук [Электронный ресурс]. URL:
http://www.sbras.nsc.ru/dvlp/rus/pdf/059.pdf (Дата доступа: 03.
12.2016).
Береснев И. Системы лазерного сканирования для проведения подводных исследований. //AVIA.PRO [Электронный ресурс]. — 2015. — URL:
http://avia.pro/blog/sistemy-lazernogo-skanirovaniya-dlya-provedeniya-podvodnyh-issledovaniy (Дата доступа: 03.
12.2016).
Новая технология оптического сканирования позволит составлять карты морского дна при помощи небольших беспилотников. //NANO NEWS NET [Электронный ресурс]. — 2014. — URL:
http://www.nanonewsnet.ru/news/2014/novaya-tekhnologiya-opticheskogo-skanirovaniya-pozvolit-sostavlyat-karty-morskogo-dna-pri- (Дата доступа: 03.
12.2016).
Топо-гидрографическая воздушная лазерная сканирующая система с онлайн обработкой и полной оцифровкой формы сигнала RIEGL VQ-880-G. //АРТГЕО [Электронный ресурс]. — URL:
http://art-geo.ru/upload/iblock/62e/62e355f506ebdce216f648bd0d5a90b1.pdf (Дата доступа: 03.
12.2016).
Воздушная батиметрическая система лазерного картографирования. //Федеральный информационный фонд отечественных и иностранных каталогов промышленной продукции [Электронный ресурс]. — URL:
http://xn—80aajzhcnfck0a.xn—p1ai/PublicDocuments/525 734.pdf (Дата доступа: 03.
12.2016).
Максименко. О. Инновации: Лидары в воздухе. //Ведомости, № 673 от 28.
06.2002 [Электронный ресурс]. — 2002. — URL:
http://www.vedomosti.ru/newspaper/articles/2002/06/28/innovacii-lidary-v-vozduhe (Дата доступа: 03.
12.2016).
Современные технологии сбора геопространственных данных. //АГП Мередиан+. II-ая Межотраслевая научно-практическая конференция «Жизненный цикл промышленных объектов. Трехмерное проектирование. Строительство. Эксплуатация» [Электронный ресурс]. — 2013. — URL:
http://www.agpmeridian.ru/image_content/presentation_2013/Gryaznov.pdf (Дата доступа: 03.
12.2016).
