Китайські вчені створили систему картографування морського дна

Майже половина мілководних ділянок світового океану досі не має надійних даних про глибину. Це створює серйозні перешкоди для управління прибережними зонами та сталого розвитку океанічних ресурсів. Мілкі моря відіграють роль критичних перехідних зон між сушею та глибоким океаном, забезпечуючи необхідні ресурси для навігації, рибальства, енергетичної розвідки та розвитку острівних рифів.

Команда дослідників під керівництвом професора Ні Шена з Інституту досліджень аерокосмічної інформації Китайської академії наук розробила нову систему батиметричного картографування. Технологія поєднує непряме інвертування даних лазерного локатора супутника ICESat-2 з багатоджерельними спостереженнями дистанційного зондування.

Супутникова лазерна альтиметрія наразі є найточнішою технікою для дистанційної батиметрії, оскільки може фіксувати як поверхню води, так і висоти морського дна. Однак її застосування залишається обмеженим через загасання сигналу в каламутних водах та низьку здатність оптичних інверсійних моделей до узагальнення.

Щоб подолати ці проблеми, команда розробила багатокомпонентну систему, яка повністю використовує взаємодоповнюючі переваги оптичних спостережень, радіолокації з синтезованою апертурою та лазерного зондування.

Основою системи є метод прогресивного адаптивного вікна для локального періоду, який забезпечує непряму батиметрію на основі хвиль із використанням даних ICESat-2. Встановлюючи адаптивні вікна аналізу вздовж фотонних треків, метод динамічно відповідає локальним хвильовим коливанням для виділення репрезентативних хвильових періодів. Використовуючи лінійну теорію хвиль, система оцінює глибину води навіть у регіонах, де відсутнє відлуння від морського дна.

Порівняно з традиційними підходами з фіксованим періодом, новий метод зберігає вищу точність та стабільність за різних умов води, покращуючи просторову узгодженість та надійність батиметричних результатів.

Щоб розширити охоплення за межі ділянок, які можна виявити за допомогою лазерного локатора, дослідники запровадили стратегію часового перенесення зразків, яка повторно використовує опорні точки, отримані з ICESat-2, у кількох часових фазах. Інтегруючи оптичні знімки Sentinel-2, текстурні характеристики радіолокації, висоту припливу та швидкість припливної течії, система об'єднує багатоджерельну та багаточасову інформацію в моделі регресії випадкового лісу.

Перевірка порівняно з еталонними вимірюваннями показує високу узгодженість як у каламутних, так і в чистих водах, значно підвищуючи точність визначення глибини та просторову безперервність.

Нова система розширює просторове охоплення та діапазон глибин батиметричної інверсії, особливо в каламутних водах, забезпечуючи точніше та надійніше картографування топографії прибережного морського дна. Ці досягнення надають цінну підтримку для моніторингу прибережних зон, управління ними та широкого спектру морських застосувань.

Точні батиметричні дані формують основу для морської інженерії, безпеки каналів, оцінки ресурсів та екологічного відновлення. Результати дослідження опубліковані в науковому журналі Remote Sensing of Environment.