Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ им. В. И. Ульянова (Ленина) разработали технологию мониторинга морской поверхности и провели эксперимент по отработке радиолокационных методов, а также оценку батиметрических параметров (рельефа подводной части водных бассейнов) акватории в геленджикской Голубой бухте. Научный проект может быть интересен как государственным службам, которые занимаются обслуживанием судоходных путей, предотвращением и ликвидацией последствий чрезвычайных ситуаций, так и управляющим структурам объектов повышенного риска — портовых и транспортных комплексов, нефтеналивных терминалов, нефтегазодобывающих платформ.
Фото: «ЛЭТИ»
Фото: «ЛЭТИ»
На безопасность судоходства могут влиять гидродинамические процессы, происходящие в мелководных акваториях и вызывающие постоянное смещение грунта и эрозию морского дна,— это приводит к изменению его рельефа и, соответственно, карты глубин. Решить проблему может оперативный мониторинг ветроволновой обстановки в сложных для навигации акваториях.
Научная группа молодых ученых НИИ систем прогнозирования и мониторинга чрезвычайных ситуаций «Прогноз» и кафедры радиотехнических систем Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ предложила новую технологию, которая поможет осуществлять радиолокационный мониторинг морской поверхности, корректировать навигационные карты и планировать дноуглубительные работы в районах прохождения фарватеров в прибрежных зонах судовождения в реальном времени.
Технология дистанционного мониторинга основана на использовании спектрально-флуктуационных характеристик радиолокационных сигналов, рассеянных морской поверхностью.
«Разрабатываемые радиолокационные методы позволяют осуществлять гидрографический мониторинг морской поверхности (волнения, поверхностные течения), а также проводить батиметрические измерения в мелководных акваториях дистанционно, охватывая при локальных замерах область радиусом до 1–1,5 км. Это помогает значительно сократить время и стоимость работ по сравнению с применяемыми технологиями измерений, что, в свою очередь, дает возможность проводить оперативную корректировку информации о состоянии дна после наводнений, сильных штормов, ледохода и других природных явлений, оказывающих определяющее влияние на кратковременную донную эрозию»,— рассказывает директор НИИ «Прогноз» Владимир Веремьёв.
Ученые уже провели экспериментальные работы на полигоне Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН в Голубой бухте в Геленджике. Они смогли получить записи сигналов от морской поверхности при разных местоположениях радара, разных азимутах зондирования при различных состояниях морской поверхности и метеорологических условиях. В дальнейшем это позволит использовать алгоритмы обработки радиолокационных сигналов для решения задач получения гидрографической информации о морской поверхности.
Результаты исследований могут представлять интерес как для государственных служб, занимающихся обслуживанием судоходных путей, предотвращением и ликвидацией последствий чрезвычайных ситуаций, так и для управляющих структур объектов повышенного риска — портовых и транспортных комплексов, нефтеналивных терминалов, нефтегазодобывающих платформ. Также результаты проекта представляют значительный фундаментальный интерес — как в части развития подходов к измерению и обработке радиолокационных данных в океанографических, метеорологических и навигационных целях, так и в части развития методов и алгоритмов обработки разнородных данных в комплексных геоинформационных системах гидрографического и метеорологического мониторинга.
По прогнозу ученых, полученные результаты будут соответствовать уровню мировых исследований в данной области и послужат основой для построения эффективных систем мониторинга состояния водной поверхности и батиметрических параметров морских акваторий, направленных на снижение риска возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного происхождения. Данные радиолокационного мониторинга (векторные поля поверхностных течений, волнение, приповерхностные потоки воздуха, батиметрические характеристики), полученные при исследованиях, могут быть использованы при создании и развитии гидрографических моделей Мирового океана.
Проект «Исследование методов радиолокационного мониторинга морской поверхности и батиметрических параметров акваторий в реальном времени в сантиметровом диапазоне длин волн» поддержан президентской программой исследовательских проектов РНФ.
Разработка системы мониторинга ключевых районов Мирового океана, прибрежных зон и морей России, включая наблюдения на границе океан—атмосфера, является одним из четырех основных направлений научных исследований в области климата. Об этом сообщил министр науки и высшего образования России Валерий Фальков в ходе заседания Совета по науке и образованию 8 февраля 2022 года.
Использованы материалы статьи «Towards the Sea Wind Measurement with the Airborne Scatterometer Having the Rotating-Beam Antenna Mounted over Fuselage»; Alexey Nekrasov, Alena Khachaturian; журнал Remote Sensing, декабрь 2021 г.