Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разрабатывают радиолокационные методы и средства для мониторинга морской поверхности и оценки батиметрических параметров акваторий – изучения рельефа подводной части водных бассейнов.
Сегодня в связи с увеличением морских грузоперевозок и расширением деятельности компаний топливно-энергетического сектора на морском шельфе вопросы обеспечения безопасности в морских акваториях приобретают все большую значимость. В рамках обеспечения безопасности судоходства необходим оперативный мониторинг ветро-волновой обстановки в сложных для навигации акваториях. На безопасность хозяйственной деятельности в акваториях также существенное влияние оказывают гидродинамические процессы, происходящие в мелководных акваториях и вызывающие постоянное смещение грунта и эрозию морского дна, что приводит к изменению его рельефа и, соответственно, карты глубин.
Исследования, проводимые научной группой молодых ученых НИИ «Прогноз» и кафедры радиотехнических систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» под руководством доцента Алёны Хачатурян, помогут осуществлять радиолокационный мониторинг морской поверхности, корректировать навигационные карты и планировать дноуглубительные работы в районах прохождения фарватеров в прибрежных зонах судовождения в реальном времени.
«Основу научного коллектива составляют сотрудники кафедры радиотехнических систем и Научно-исследовательского института систем прогнозирования и мониторинга чрезвычайных ситуаций «Прогноз» СПбГЭТУ «ЛЭТИ», обладающие многолетним опытом научных исследований в области разработки радиолокационных систем и комплексов различного назначения, обработки радиолокационной информации, мониторинга состояния атмосферы и гидросферы радиолокационными методами, а также построения геоинформационных систем, решения задач экологического прогнозирования. Коллектив исполнителей активно сотрудничает с ведущими российскими и зарубежными научными организациями, в том числе с Арктическим и антарктическим НИИ, Институтом океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Российским государственным гидрометеорологическим университетом, Финским институтом морских исследований, Исследовательским центром HZG (Helmholtz-Zentrum Geesthacht, ФРГ)», – рассказывает доцент кафедры РС Алёна Хачатурян.
Технология дистанционного мониторинга основана на использовании спектрально-флуктуационных характеристик радиолокационных сигналов, рассеянных морской поверхностью.
«Методы радиолокационного мониторинга морской поверхности позволяют осуществлять 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», – отмечает директор НИИ «Прогноз» Владимир Веремьёв.
Научная группа исследователей СПбГЭТУ «ЛЭТИ» ставит перед собой задачу разработать и уточнить комплексные физико-математические модели взаимодействия когерентных электромагнитных волн сантиметрового диапазона с водной поверхностью, учитывающие нелинейные эффекты, разработать алгоритмы дистанционной оценки гидрографических и батиметрических параметров радиолокационными методами по сигналам сантиметрового диапазона и создать программное обеспечение, реализующее эти алгоритмы. Ученые планируют до 2024 года реализовать и экспериментально апробировать прототип когерентного радиолокационного комплекса высокоточного измерения гидрографических характеристик, обеспечивающего оценку параметров морского волнения, поверхностных течений и батиметрических данных, а также разработать методологическое обеспечение комплексирования радиолокационных данных с другими источниками гидрографической информации.
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.
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.
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 и вошел в число 318 лучших проектов молодых ученых России 2021 года.
Источник информации: СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
Источник фото: https://news.tpu.ru/news/2021/04/20/38214/
