Ученые Санкт‑Петербургского государственного университета создали программно‑аппаратный комплекс для видеосъемки поверхности морского дна, который стал одним из ключевых инструментов международной экспедиции по поиску и оценке рудных полезных ископаемых Атлантики. Он выдержал многочасовые погружения на глубину около четырех километров, собрал высококачественные видео- и фотоматериалы, автоматически обработал полученные сведения и позволил установить реальные объемы обнаруженных ресурсов.
На дне Мирового океана находится большое количество ценных и востребованных в промышленности элементов, таких как железо, марганец, медь, никель. Эти элементы залегают в геологических образованиях — железомарганцевых конкрециях и полиметаллических сульфидах, расположенных на поверхности морского дна, и рассматриваются как перспективный источник природного сырья, поэтому их активно изучают в различных акваториях, в том числе и международных водах. Для оценки этих ресурсов необходимо установить расположение, размеры и особенности залегания геологических объектов.
Одним из основных способов изучения железомарганцевых конкреций и полиметаллических сульфидов является видеосъемка. С ее помощью геологи исследуют поверхность дна, определяют расположение рудных образований и составляют карты их распространения. При этом обработка полученных видеоматериалов занимает значительное количество времени: специалистам приходится просматривать многочасовые записи и вручную описывать полезные ископаемые, а сами данные, как правило, низкого качества. Чтобы повысить эффективность таких исследований, ученые СПбГУ спроектировали программно‑аппаратный комплекс, рассчитанный на работу под высоким давлением и оснащенный системой видеоаналитики, позволяющий получать фото‑и видеоданные высокого качества с глубин более четырех километров, автоматически их интерпретировать и строить карты распределения геологических объектов на дне.
«Наша команда создала прибор, способный функционировать в условиях, где между объективом и компьютером на судне несколько километров водной толщи. Для этого мы поместили камеру в герметичный корпус, снабдили инструментами для питания и передачи данных, а связь с судном организовали через кабель‑трос. Устройство позволяет получать детальное изображение по всему маршруту движения и собирать информацию для последующего изучения», — отметил директор Передовой инженерной школы СПбГУ Вячеслав Половков.
Важной составляющей комплекса стало программное обеспечение, которое помогает обрабатывать большие объемы данных с применением видеоаналитики. Для обучения модели видеоаналитики геологи внимательно просматривали подводные съемки, полученные в рамках предыдущих экспедиций, и создавали массивы размеченных данных, в которых было указано, какие геологические объекты и где именно представлены на каждом кадре соответствующего видеопотока. Всего было вручную проанализировано более 50 тысяч кадров. Изучив полученную информацию, модель научилась самостоятельно расшифровывать результаты новых подводных съемок, что позволило сократить время анализа материалов для экспертов.
Проверить возможности технологии в реальных условиях удалось в ходе экспедиции в Атлантике, в российском геологоразведочном районе Срединно‑Атлантического хребта. Исследования проводились в рамках контракта с Международным органом по морскому дну (МОМД) на разведку глубоководных полиметаллических сульфидов.
«Программно‑аппаратный комплекс планировали испытать на отметке около четырех километров — прежде всего убедиться, что он выдерживает высокое давление и сохраняет функциональность при погружении, а также получить несколько фото‑ и видеозаписей и на этом завершить испытания. Однако в ходе рейса устройство задействовали для изучения морского дна в течение всей экспедиции ввиду высокого качества получаемых материалов», — сказал участник рейса, ведущий инженер ВНИИОкеангеология, аспирант СПбГУ Артем Бич.
Для проведения работ камеру закрепили на телевизионном грейфере — глубоководном аппарате, позволяющем наблюдать за морским дном и отбирать пробы горных пород. Программно‑аппаратный комплекс университета обеспечил возможность бесперебойной работы всей экспедиции и позволил выполнить поставленные геологические задачи, получив материал высокого качества. За время рейса им было собрано около 16 терабайт данных, пройдено порядка 80 километров придонных маршрутов и выполнено фототелевизионное профилирование протяженностью более 28 погонных километров. Полученные материалы позволили детально описать строение рудного узла «Семенов» и уточнить его пространственные границы в интересах Российской Федерации.
Экспедиция стала первым опытом применения устройства на таких глубинах и в столь сложных условиях, а также примером успешного сотрудничества университета с научно‑производственными партнерами — ФГБУ «ВНИИОкеангеология» и ООО «Биогехаб». Полученные результаты подтвердили, что российская разработка способна эффективно решать геологические задачи мирового уровня.
Информация и фото предоставлены пресс-службой СПбГУ
Источник фото: СПбГУ
