Строительные работы в море могут быть довольно шумными для китов. Например, когда строятся ветряные электростанции, они не должны плавать поблизости. Однако без вспомогательных средств почти невозможно определить, когда кит приближается к строительной площадке. Поэтому исследователи разработали новую систему камер: она может обнаруживать китов днем и ночью на расстоянии до пяти километров по их удару - это означает, что машину можно вовремя остановить. И: Животные могут спокойно передвигаться.
Работы по вождению при строительстве ветряных электростанций или использование пневматических пушек при поиске нефти и газа в море создают шум в непосредственной близости от места проведения работ. Действуют соответствующие правила защиты от шума, чтобы гарантировать, что морские млекопитающие не пострадают, если они приблизится к устройствам. Одним из требований может быть выключение воздушных пушек или прекращение забивки свай, если кит слишком далеко приближается к источнику звука. Но как может экипаж корабля или рабочей платформы искать китов в море круглосуточно и круглосуточно - неделями?
У людей есть четкие ограничения на этот вопрос: «Тот, кто долго смотрел на море, знает, как быстро устают глаза и как быстро теряется концентрация. Более того, мы не можем смотреть во все стороны одновременно и почти ничего не видим в темноте. Вот почему раньше было трудно обнаружить китов вблизи кораблей или платформ, особенно ночью», - говорит Даниэль Зиттербарт, физик из Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера (AWI). Поэтому Зиттербарт и его команда разработали соответствующую систему поддержки и испытали ее на борту исследовательского корабля «Поларштерн».
Фонтан предательства
Ядром системы является тепловизионная камера: «Наша тепловизионная камера установлена на высоте 28 метров над вороньим гнездом Polarstern», - объясняет Зиттербарт. Он сидит на стабилизаторе, который компенсирует движения корабля, вращается вокруг своей оси пять раз в секунду и генерирует 360-градусный видеопоток окрестностей корабля. Изюминка здесь: на этом видеоизображении теплые области показаны ярче, чем более холодные. Тепловой датчик настолько чувствителен, что отображает разницу температур менее одной сотой градуса Цельсия. «Китовый пузырь, который значительно теплее воды, по крайней мере, в приполярных и полярных регионах, поэтому можно увидеть на снимках в виде светло-серого или белого фонтана», - говорит исследователь.
Оценку данных изображения берет на себя разработанное им программное обеспечение. «Китовый пузырь становится то светлее, то темнее по очень специфической схеме на тепловых изображениях», - объясняет физик. Программное обеспечение теперь делит каждое из записанных изображений на более чем 30 000 блоков и проверяет эти блоки по отдельности на наличие различий в яркости. Затем компьютер решает, соответствует ли воспринимаемая разница в яркости характеристикам китового пузыря или нет. «Таким образом мы также обнаруживаем тех животных, которые появляются только на очень короткое время», - говорит Зиттербарт.
Вдвое точнее наблюдения в бинокль
Первоначальные испытания на борту исследовательского судна Polarstern показали, насколько хорошо работает система. Как сообщают ученые, в семи экспедициях в Арктику и Антарктику система камер запечатлела значительно больше китов, чем исследователи, которые искали животных в бинокль. В одном случае камера даже зафиксировала вдвое больше китов в непосредственной близости от корабля. По оценкам исследователей, крупные киты, такие как синие, плавниковые, гладкие или серые киты, могут быть автоматически идентифицированы по их дыханию на расстоянии до пяти километров как днем, так и ночью.
В темное время суток, как показали сравнительные замеры, качество данных тепловизионной камеры даже выше, чем днем, за счет отсутствия отражений света от поверхности воды. Детектор китов показал себя подверженным ошибкам только тогда, когда в поле зрения камеры одновременно пролетало много птиц или на поверхности воды плавало бесчисленное множество мелких кусков льда.«До сих пор мы адаптировали наше оценочное программное обеспечение в первую очередь для поездок в открытой воде, потому что именно там для сейсмических исследований используются пневматические пушки», - говорит Зиттербарт.
Инвентарь включен
После успешного испытания технологии и программного обеспечения на выносливость исследователь уже работает над следующим расширением системы: «Теперь мы подключили вторую обычную камеру к инфракрасной системе. Он автоматически фотографирует каждого кита, о котором сообщает система, из вороньего гнезда. Таким образом, мы сможем определить его вид и получить данные о размере и распределении крупных популяций китов», - говорит Зиттербарт. Еще один плюс: тепловизионный детектор китов также предоставляет данные о местоположении и расстоянии для каждого обнаруженного кита. С их помощью ученые AWI могут создавать профили движения животных и исследовать их поведение при столкновении с кораблями.
Проверенная и испытанная система слежения за китами должна быть постоянно установлена в вороньем гнезде Polarstern со следующего года, а затем все чаще использоваться в экспедициях. Команда разработчиков также планирует протестировать систему в морских акваториях с температурой воды более десяти градусов по Цельсию.