Сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації

Сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації

Показано, що за допомогою вітчизняних сучасних комп’ютерних методів обробки і візуалізації гідроакустичної інформації можна отримувати не тільки детальну топографію дна, а й додаткову інформацію про структуру верхньої частини розрізу донного ґрунту. Розглянуто питання спільного подання результатів з...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2017
Автори: Гончар, А.І., Федосеєнков, С.Г.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України 2017
Назва видання:Геоінформатика
Теми:
Математичні методи та комп'ютерні технології геолого-геофізичних досліджень Землі
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/150135
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації / А.І. Гончар, С.Г. Федосеєнков // Геоінформатика. — 2017. — № 1. — С. 19-23. — Бібліогр.: 8 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-150135
record_format dspace
spelling irk-123456789-1501352019-04-02T01:25:05Z Сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації Гончар, А.І. Федосеєнков, С.Г. Математичні методи та комп'ютерні технології геолого-геофізичних досліджень Землі Показано, що за допомогою вітчизняних сучасних комп’ютерних методів обробки і візуалізації гідроакустичної інформації можна отримувати не тільки детальну топографію дна, а й додаткову інформацію про структуру верхньої частини розрізу донного ґрунту. Розглянуто питання спільного подання результатів знімання рельєфу дна і створення його ґрунтових карт у вигляді тривимірних зображень (3D). Вирішено задачу отримання невідомої інформації про стан донних відкладів на віддалі від носія гідроакустичного профілографа методом просторової інтерполяції. Наведено результати використання гідроакустичної апаратури для вивчення дна спільно фахівцями Інституту геологічних наук та Науково-технічного центру панорамних акустичних систем НАН України в рамках проекту “Створення системи спостережень за впливом господарської діяльності на природні комплекси та оперативного контролю негативних змін у їх складі”. За комплексним підходом на основі дистанційних методів встановлено закономірності поширення певних літологічних типів донних відкладів у обстеженому районі р. Дніпро. Показано, что с помощью отечественных современных компьютерных методов обработки и визуализации гидроакустической информации можно получать не только детальную топографию дна, но и дополнительную информацию о структуре верхней части разреза донного грунта. Рассматриваются вопросы совместного представления результатов съемки рельефа дна и создание его грунтовых карт в виде трехмерных изображений (3D). Решена задача получения неизвестной информации о состоянии донных отложений на удалении от носителя гидроакустического профилографа методом пространственной интерполяции. Приводятся результаты использования гидроакустической аппаратуры для изучения дна совместно специалистами Института геологических наук и Научно-технического центра панорамных акустических систем НАН Украины в рамках проекта “Создание системы наблюдений за влиянием хозяйственной деятельности на природные комплексы и оперативного контроля негативных изменений в их составе”. Комплексный подход на основе дистанционных методов позволил установить закономерности распространения определенных литологических типов донных отложений в обследованном районе р. Днепр, а именно: заиленные участки соответствуют районам минимальной гидродинамической активности, а также активной хозяйственной деятельности (в частности, район судоремонтного завода); накопление илов происходит в понижениях рельефа (ловушках) в пределах фарватера. Purpose. The article examines the use of hydrographic information technologies in the study of the water area bottom. It is shown that modern hydro-acoustic equipment permits to obtain not only detailed bottom topography but also additional data on the structure of the upper bottom section. Design/methodology/approach. The importance of hydrographic software tools for processing and analyzing bathymetry and water column data is determined. Much attention is given to the use of parametric sub-bottom profilers, as well as to the issues of joint presentations of the results of bottom topography and ground maps as three-dimensional images. The article describes the method of processing sonar data profiler using the developed algorithms based on statistical methods and the correlation analysis to assess the likelihood of stratification and to determine the acoustic properties of sediments. Findings. The most advanced and promising remote evaluation tool of the upper layer of bottom sediments is an instrumental complex, which is based on a side-scan sonar, a profilograph and the Global Positioning System (GPS). Domestic software complexes of hydro-acoustic data processing and visualization developed by modern information technologies permit to build a variety of data models, creating conditions for collaboration of different specialists such as geologists, oceanologists, acousticians, and ecologists. Practical value/implications. Representative full-scale data on the state of the environment in the area of influence of urban centers with a high degree of anthropogenic pressure and a high level of negative impact on the environment will permit to identify measures to minimize the impact of economic activity on natural systems. 2017 Article Сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації / А.І. Гончар, С.Г. Федосеєнков // Геоінформатика. — 2017. — № 1. — С. 19-23. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 1684-2189 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/150135 551.3.051 uk Геоінформатика Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Математичні методи та комп'ютерні технології геолого-геофізичних досліджень Землі
Математичні методи та комп'ютерні технології геолого-геофізичних досліджень Землі
spellingShingle Математичні методи та комп'ютерні технології геолого-геофізичних досліджень Землі
Математичні методи та комп'ютерні технології геолого-геофізичних досліджень Землі
Гончар, А.І.
Федосеєнков, С.Г.
Сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації
Геоінформатика
description Показано, що за допомогою вітчизняних сучасних комп’ютерних методів обробки і візуалізації гідроакустичної інформації можна отримувати не тільки детальну топографію дна, а й додаткову інформацію про структуру верхньої частини розрізу донного ґрунту. Розглянуто питання спільного подання результатів знімання рельєфу дна і створення його ґрунтових карт у вигляді тривимірних зображень (3D). Вирішено задачу отримання невідомої інформації про стан донних відкладів на віддалі від носія гідроакустичного профілографа методом просторової інтерполяції. Наведено результати використання гідроакустичної апаратури для вивчення дна спільно фахівцями Інституту геологічних наук та Науково-технічного центру панорамних акустичних систем НАН України в рамках проекту “Створення системи спостережень за впливом господарської діяльності на природні комплекси та оперативного контролю негативних змін у їх складі”. За комплексним підходом на основі дистанційних методів встановлено закономірності поширення певних літологічних типів донних відкладів у обстеженому районі р. Дніпро.
format Article
author Гончар, А.І.
Федосеєнков, С.Г.
author_facet Гончар, А.І.
Федосеєнков, С.Г.
author_sort Гончар, А.І.
title Сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації
title_short Сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації
title_full Сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації
title_fullStr Сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації
title_full_unstemmed Сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації
title_sort сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації
publisher Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
publishDate 2017
topic_facet Математичні методи та комп'ютерні технології геолого-геофізичних досліджень Землі
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/150135
citation_txt Сучасні комп’ютерні методи обробки і візуалізації гідроакустичної інформації / А.І. Гончар, С.Г. Федосеєнков // Геоінформатика. — 2017. — № 1. — С. 19-23. — Бібліогр.: 8 назв. — укр.
series Геоінформатика
work_keys_str_mv AT gončaraí sučasníkompûternímetodiobrobkiívízualízacíígídroakustičnoíínformacíí
AT fedoseênkovsg sučasníkompûternímetodiobrobkiívízualízacíígídroakustičnoíínformacíí
first_indexed 2025-07-12T23:43:12Z
last_indexed 2025-07-12T23:43:12Z
_version_ 1837486626139275264
fulltext 19ISSN 1684-2189 ÃÅÎІÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2017, № 1 (61) © À.І. Ãончар, С.Ã. Ôедосеєнков Вступ. Сучасна гідроакустична апаратура на­ дає широкі можливості для отримання детальної топографії дна, а також додаткової інформації про будову верхньої частини розрізу донного ґрунту. Вже кілька десятків років прибережна частина акваторій є предметом підвищеної уваги і об’єктом наукових досліджень для геологів, океанологів, акустиків, сейсмологів та екологів [3]. Характер­ ною рисою прибережної зони є надзвичайно висо­ ка активність динамічних процесів, що виникають за взаємодії атмосфери, водного середовища, літо­ сфери та антропогенних факторів. Актуальність і постановка завдання. Використан­ ня звукових хвиль дало змогу проводити комплек­ сні дослідження великих морських акваторій у не­ перервному режимі. Проблематика гідрофізичного моніторингу, необхідність тривалих спостережень і складність гідроакустичних досліджень на шель­ фі не тільки ставлять завдання збору та зберігання інформації, а й передбачають комплексну оброб­ ку даних з метою встановлення закономірностей і знань зі створенням умов для спільної роботи фа­ хівців різного профілю. Одним з найперспективніших напрямів у ви­ рішенні задач дистанційного зондування морського ґрунту є розвиток гідроакустичних методів верти­ кального профілювання. Це пояснюється тим, що в гідроакустичних методах застосовують більш висо­ кочастотний діапазон, який донедавна не викорис­ товували в практиці досліджень морського ґрунту, а отже, роздільна здатність цих методів є потенційно УДК 551.3.051 СучАСні комп’ютерні методи обробки і ВізуАлізАції гідроАкуСтичної інформАції А.і. гончар, С.г. федосеєнков Науково-технічний центр панорамних акустичних систем НАН України, вул. Чубанова, 1, м. Запоріжжя, 69600, Україна, e-mail: sec.pas.nanu@gmail.com Показано, що за допомогою вітчизняних сучасних комп’ютерних методів обробки і візуалізації гідроакус­ тичної інформації можна отримувати не тільки детальну топографію дна, а й додаткову інформацію про структуру верхньої частини розрізу донного ґрунту. Розглянуто питання спільного подання результатів зні­ мання рельєфу дна і створення його ґрунтових карт у вигляді тривимірних зображень (3D). Вирішено задачу отримання невідомої інформації про стан донних відкладів на віддалі від носія гідроакустичного профіло­ графа методом просторової інтерполяції. Наведено результати використання гідроакустичної апаратури для вивчення дна спільно фахівцями Інституту геологічних наук та Науково­технічного центру панорамних акус­ тичних систем НАН України в рамках проекту “Створення системи спостережень за впливом господарської діяльності на природні комплекси та оперативного контролю негативних змін у їх складі”. За комплексним підходом на основі дистанційних методів встановлено закономірності поширення певних літологічних типів донних відкладів у обстеженому районі р. Дніпро. ключові слова: рельєф дна, донні відклади, гідроакустичний профілограф, геоакустичні параметри донних відкладів, інтерполяція, кубічний сплайн, батиметричні цифрові карти. вищою, ніж низькочастотних сейсмоакустичних методів. Отримані за їх допомогою акустичні зо­ браження містять велику кількість інформації про склад дна і донних відкладів. Незважаючи на велику кількість існуючих ме­ тодів обробки інформації профілографа та форму­ вання на її підставі зображень, завдання створен­ ня універсального ефективного методу вторинної обробки гідроакустичної інформації не було ви­ рішено. Тому розробка цього методу з метою ви­ явлення додаткової інформації та взаємозв’язків рельєфу дна з параметрами донних відкладів є актуальною. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Великі можливості для аналізу структури донних відкладів надають пакети програм остаточної обробки даних низькочастотних ехолотів­профілографів (ЕП). ЕП різних фірм, як правило, реєструють дані у сво­ їх фірмових форматах. Універсальним форматом, який застосовують для остаточної обробки даних ЕП, є формат SEG­Y. Відомими пакетами програм остаточної обробки даних низькочастотних ЕП є SonarWIZ5 (Chesapeake Technology) і Fledermause MidWater (QPS / IVS) [5,6,8]. Для обробки даних параметричних ЕП серії SES фірма “Інномар” пропонує власний пакет програм ISE. Всі наявні на ринку пакети програм остаточ­ ної обробки даних низькочастотних ЕП мають свої переваги, недоліки і обмеження. Вибір конкретного програмного забезпечення багато в чому залежить від цілей і задач, що вирішують під час знімання. МатеМатичні Методи та коМп’ютерні технології геолого-геофізичних досліджень зеМлі 20 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2017, № 1 (61) © À.І. Ãончар, С.Ã. Ôедосеєнков Актуальною задачею є наочне зображення ре­ зультатів знімання рельєфу дна за площею спільно з результатами донного профілювання. В теперішній час це питання розв’язує кілька провідних фірм – розробників гідрографічного програмного забез­ печення: CARIS, QPS [5], IFREMER, ELAK [8], RESON, ОАО “Концерн Океанприбор” [1]. Про­ грамні пакети, які створюють ці фірми, побудовано на підставі тривимірної візуалізації (3D). Це дає змогу використовувати дані в різних форматах для створення підсумкового синтезованого просторо­ вого зображення. Проте зазначені програмні паке­ ти мають велику вартість, тому і завдання розробки вітчизняних комп’ютерних методів обробки та візу­ алізації гідроакустичної інформації як інструменту вивчення геології морського дна є актуальним. матеріали і методика досліджень. Викорис­ тання візуальних способів аналізу та інтерпретації гідроакустичної інформації має численні перева­ ги, наприклад наочність результатів і виявлення особливостей. Окремим напрямом у візуальному аналізі даних є створення на базі реальних даних 3D­моделей – тривимірних графічних образів, що мають різноманітну інформаційну основу (рельєф, географічні координати, фізико­механічні параме­ три донних відкладів, ґрунтові карти тощо). 3D­моделі є зручним способом подання ін­ формації про реальні просторові об'єкти, за яким ці об’єкти можна легко розпізнавати й інтерпре­ тувати. У багатьох задачах створення 3D­моделей розглядають як компактний та ефективний спосіб зображення і зберігання інформації. Профілограф дає змогу “озвучувати” ділянку дна під судном по профілю, надаючи первинну ін­ формацію – профілограму (залежність амплітуди відбитого сигналу від часу). Далі профілограму під­ дають математичній та статистичній обробці з метою стратифікації донних відкладів (рис. 1), при цьому інформація про типи цих відкладів на віддаленні від носія профілографа залишається невідомою. Через високу вартість і обмеженість часу й ре­ сурсів гідроакустичне профілювання зазвичай про­ водять на обмеженій кількості точок. На рис. 2 показано траєкторію галсів носія гідроакустичного профілографа під час обстеження донних відкладів р. Дніпро. Задача отримання невідомої інформації про стан донних відкладів на віддалі від носія гідроакус­ тичного профілографа має приблизний розв’язок, який знаходять методом просторової інтерполяції. Результат такої інтерполяції називають статистич­ ною поверхнею. Інтерполяція добутих значень дає змогу побудувати растрове зображення, значення пікселів якого є оцінювальними, отриманими на основі даних точок. В роботі використано розширення кубічної ін­ терполяції на випадок функції двох змінних, зна­ чення якої задано у двовимірній регулярній сітці (так звана бікубічна інтерполяція) [4]. Поверхня, яку побудовано в результаті бікубічної інтерполяції, є гладкою функцією, на відміну від поверхонь, добу­ тих у результаті білінійної інтерполяції або інтерпо­ ляції методом найближчого сусіда. У разі бікубічної інтерполяції значення функції у шуканій точці ви­ значають через її значення в 16 суміжних точках. У статті [7] запропоновано поліпшення ал­ горитму бікубічної інтерполяції, а саме: вводять функцію φ (x, y), що інтерполює f (x, y), і наближе­ но припускають, що . Якщо для функції φ (x, y) відома похибка R (x, y) = f (x, y) – – φ (x, y) чи її оцінка, то похибка φ(k) (x, y) похідної може бути виражена формулою r (x, y) = f (k) (x, y) – φ(k) (x, y) = R(k) (x, y). Сплайном Sm (x, y) порядку m називають функ­ цію, що є многочленом степеня m окремо на кож­ ній із підобластей (n = 1,2,...,N), на які розбито вихідну область [a, b] × [c, d], тобто при , і яка, крім того, задовольняє умови неперервності похідних до порядку m–1 у точках та : при Ðис. 1. Принцип роботи гідроакустичного профілографа Fig. 1. The principle of sonar profiler operations ( ) ( ) 0 1 0 1, , ... ...m m m nm n n nm n n nmS x y P x y a a a x b b b y= = + + + + + 1 2 1, ,..., Ny y y −121 ,...,, −Nxxx ( )( ) ( ) ( )1,, ,k k nm n n n m n nP x y P x y+= .1,...,1;1,...,0 −=−= Nnmk 21ISSN 1684-2189 ÃÅÎІÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2017, № 1 (61) © À.І. Ãончар, С.Ã. Ôедосеєнков Кубічний сплайн S3 (x, y) = Pn3 (x, y), що за­ довольняє умову інтерполяції, тобто збігається з функцією f (x, y) у точках, можна записати у ви­ гляді [7] За умови, що (один із варіантів крайових умов), коефіцієнти cn визначають із сис­ теми рівнянь [7] Тут ( )nnnnn xffxxh =−= − ,1 . За знайденими числами cn коефіцієнти bn і dn визначають за формулами [7] результати досліджень та їх обговорення. Цей математичний апарат інтерполяції даних профі­ лювання та алгоритми обробки профілограмм [2] було реалізовано у пакеті програм для обробки та візуалізації інформації гідроакустичного про­ філографа. Спільними зусиллями фахівців Інституту гео­ логічних наук та Науково­технічного центру пано­ рамних акустичних досліджень (НТЦ ПАС) НАН України в рамках проекту “Створення системи спостережень за впливом господарської діяльності на природні комплекси та оперативного контролю негативних змін у їх складі” було впроваджено сис­ тему спостережень за надходженням важких ме­ талів у седиментаційні потоки в акваторії Дніпра та закономірностями депонування їх у верхньому шарі донних відкладів. У рамках проекту створено пункти моніторингу осадоутворювальної речови­ ни атмосферних еолових потоків і водної зависі, а також геоекологічні полігони для вивчення вза­ ємодії рельєфу дна, водної товщі та верхніх шарів донного ґрунту. Одним з основних завдань досліджень, які про­ водять на експериментальному полігоні в межах ділянки акваторії, прилеглої до території НТЦ ПАС НАН України, є визначення сезонних змін у роз­ поділі літологічних типів верхнього шару донних відкладів. За даними обстеження побудовано 3D­візуа­ лізацію рельєфу дна полігона (рис. 2, 3), батиметричні цифрові карти рельєфу дна (рис. 4) та інтерпольовану карту густини донних відкладів за даними обробки профілограм на галсах (рис. 2, 5). Густину донних відкладів визначено за допо­ могою методики автоматизованого дистанційного профільного ґрунтового знімання морського дна [2]. Ðис. 2. Траєкторія галсів носія гідроакустичного профілографа Fig. 2. The trajectory of tacks made by the sonar profiler ( ) 1 1 1 1 1 1 1 2 6 n n n n n n n n n n n n n f f f fh c h h c h c h h + − − + + + +  − − + + + = −    ( ) ( ) ( ) ( )2 3 3 , 2 6 n n n n n n n n c dP x y a b x x x x x x= + − + − + − + [ ]nn xxx ,1−∈ , [ ]1,n ny y y−∈ , Nn ,..,1= . ( ) ( ) 0=′′=′′ bfaf ( ) 1 1 1 1 1 1 1 2 6 n n n n n n n n n n n n n f f f fh c h h c h c h h + − − + + + +  − − + + + = −    , 1,...,1,00 −=== Nncc N . 1 ,n n n n c cd h −− = , 62 1 2 n nn n n n n n h ffdhchb −− +−= 1, 2, ..., .n N=,n na f= ( ) ( ) ( ) ( )2 3 3 , 2 6 n n n n n n n n c dP x y a b x x x x x x= + − + − + − + ( ) ( ) ( )2 3 2 6 n n n n n n n c da b y y y y y y+ + − + − + − ; 22 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2017, № 1 (61) © À.І. Ãончар, С.Ã. Ôедосеєнков І нарешті, можна поєднати планшет (рис. 5) та 3D­візуалізацію рельєфу дна обстеженого полігона (див. рис. 3). На рис. 6 показано полігон даних, де поєднано дані щодо глибини, географічних коорди­ нат та інтерполяцію інтенсивності густини верхньо­ го шару донних відкладів району обстеження. Відповідно до отриманих параметрів було про­ ведено стратифікацію верхнього шару донних від­ кладів на підставі статистичного аналізу з імовір­ ністю визначення типу ґрунту не менше як 0,85 [2]. Планшет із зазначеними літологічними класами верхнього шару донних відкладів обстеженого по­ лігона показано на рис. 7. Результати візуалізації на рис. 6, 7 свідчать про наявність закономірностей поширення певних літо­ логічних типів донних відкладів – замулені ділянки відповідають районам мінімальної гідродинаміч­ ної активності, а також інтенсивної господарської дія льності (зокрема, район судноремонтного заво­ ду). Мули також накопичуються у пониженнях рельє фу (пастках) у межах фарватеру. Таким чином, у результаті комплексного під­ ходу на основі дистанційних методів до ефектив­ ного моніторингу стану донних відкладів можна якнайповніше використовувати всю корисну ін­ формацію, що міститься у звукових полях. Засто­ Ðис. 3. 3D­візуалізація рельєфу дна обстеженого полігона Fig. 3. 3D visualization of the bottom of the explored polygon Ðис. 4. Батиметричні цифрові карти рельєфу дна, суміщені із супутниковими картами, з нанесенням координат GPS, глибин, ізобат Fig. 4. The bathymetric digital maps of the bottom topography that are combined with the satellite maps, the plotting of GPS coordinates, depths, isobaths 23ISSN 1684-2189 ÃÅÎІÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2017, № 1 (61) © À.І. Ãончар, С.Ã. Ôедосеєнков Ðис. 5. Інтерпольована карта густини донних відкладів у верхньому шарі обстеженого полігона Fig. 5. The interpolated map of density indices in the upper layer of the sediment of the explored polygon Ðис. 6. 3D­візуалізація району обстеження, побудована за даними глибини з нанесеною інтерполяцією інтенсивності густини Fig. 6. 3D visualization of the research area based on the data of depth with the plotted density rate interpolation Ðис. 7. Стратифікація верхнього шару донних відкладів обстеженого полігона Fig. 7. Stratification of upper layer of the sediments of the explored polygon 24 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2017, № 1 (61) © À.І. Ãончар, С.Ã. Ôедосеєнков сування технологій гідроакустичних досліджень дає змогу отримати відомості про стан досліджуваного середо вища на великих площах, значно скоротити час проведення робіт і підвищити їх ефективність. Висновки. До найсучасніших та перспективних інструментів дистанційного оцінювання верхньо­ го шару донних відкладів належить приладний комплекс, основними елементами якого є гідро­ локатор бокового огляду, профілограф та система глобального позиціонування. Визначення фізико­ механічних та акустичних властивостей донних від­ кладів за методикою автоматизованого дистанцій­ ного профільного ґрунтового знімання морського (річкового) дна за відбитим сигналом гідроакус­ тичного профілографа з оцінюванням імовірності класифікації типу відкладів дає змогу отримувати інформацію про непорушені зразки донного ґрун­ ту, що зменшує витрати на виконання робіт та під­ вищує їх продуктивність. За допомогою вітчизняних комплексів програм­ ного забезпечення обробки і візуалізації гідроакус­ тичної інформації, які розроблено із залученням сучасних інформаційних технологій, можна будува­ ти різноманітні моделі даних (у тому числі ґрунтові карти дна з прив’язкою до координат), створюючи умови для спільної роботи різних фахівців: геологів, океанологів, акустиків та екологів. Для створення цілісної картини взаємодії антро­ погенних і природних процесів та їх прогнозування потрібно визначити взаємозв’язок процесів часової та площинної трансформації антропогенних речо­ вин, що за певних причин потрапили в природні комплекси, із закономірностями розподілу седимен­ таційних потоків у різних середовищах. Наявність репрезентативних натурних даних щодо стану при­ родного середовища у зоні впливу урбаністичних осередків з високим ступенем антропогенного на­ вантаження, рівня негативного впливу на це середо­ вище, а також можливостей його самовідтворення у подальшому дасть змогу визначити заходи стосовно мінімізації впливу господарської діяльності на при­ родні комплекси. Список бібліографічних посилань 1. Ананов О.А., Войтов А.А. Прецизионный монито­ ринг акваторий с использованием многоцелевого мобильного комплекса обследования донной обста­ новки. Òр. XІI межд. конф. “Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики (ÃÀ-2014)” – СПб., 2014. С. 11–15. 2. Гончар А.И., Голод О.С., Федосеенков С.Г., Шлычек Л.И., Шундель А.И. Вероятностная оценка послой­ ного определения литологических свойств донных отложений в профилограммах. Òр. XІ междунар. конф. “Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики (ÃÀ-2012)”. СПб., 2012. С. 265–268. 3. Гончар А.И., Федосеенков С.Г., Шлычек Л.И. и др. Геологические, геоэкологические, гидроакустические, гидроэкологические исследования шельфа и конти­ нентального склона украинского сектора Черного моря. 75­й рейс НИС – Профессор Водяницкий – [Под ред. А.Ю. Митропольского. К.: Академперіо­ дика, 2013. 150 с. 4. Самарский А.А. Введение в численные методы. М.: Наука, 1982. 269 с. 5. Lindsay Gee et al. New Tools for Water Column Feature Detection, Extraction and Analysis. Sea Technology, october 2014. P. 27–30. 6. Paull С.К., Caress D.W., Thomas H., Lundsten E., An derson K., Gwiazda R., Riedel M., McGann M., Herguera J.C. Sea floor geomorphic manifestations of gas venting and shallow subbottom gas hy drate occurrences. Geosphere, 2015. V. 2, no. 11. P. 491–513. 7. Sandwell D.T. Biharmonic spline interpolation of GEOS­3 and SEASAT altimeter data. Geophysical Research Letters, 1987. V. 14, iss. 2. P. 139–142. 8. Schneider von Deimling J., Brockhoff J., Greinert J. Flare imaging with multibeam systems: data processing for bubble detection at seeps. Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2007. V. 8, No. 6. P. 7. Íадійшла до редакції 08.09.2016 р. СоВременнЫе компЬютернЫе методЫ обрАботки и ВизуАлизАции гидроАкуСтичеСкой информАции À.È. Ãончар, С.Ã. Ôедосеенков Íаучно-технический центр панорамных акустических систем ÍÀÍ Украины, ул. Чубанова, 1, г. Запорожье, 69600, Украина, e-mail: sec.pas.nanu@gmail.com Показано, что с помощью отечественных современных компьютерных методов обработки и визуализации гидроакустической информации можно получать не только детальную топографию дна, но и дополнитель­ ную информацию о структуре верхней части разреза донного грунта. Рассматриваются вопросы совместного представления результатов съемки рельефа дна и создание его грунтовых карт в виде трехмерных изобра­ жений (3D). Решена задача получения неизвестной информации о состоянии донных отложений на удале­ нии от носителя гидроакустического профилографа методом пространственной интерполяции. Приводятся результаты использования гидроакустической аппаратуры для изучения дна совместно специалистами Ин­ ститута геологических наук и Научно­технического центра панорамных акустических систем НАН Украины в рамках проекта “Создание системы наблюдений за влиянием хозяйственной деятельности на природные комплексы и оперативного контроля негативных изменений в их составе”. Комплексный подход на основе дистанционных методов позволил установить закономерности распространения определенных литологичес­ 25ISSN 1684-2189 ÃÅÎІÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2017, № 1 (61) © À.І. Ãончар, С.Ã. Ôедосеєнков ких типов донных отложений в обследованном районе р. Днепр, а именно: заиленные участки соответствуют районам минимальной гидродинамической активности, а также активной хозяйственной деятельности (в частности, район судоремонтного завода); накопление илов происходит в понижениях рельефа (ловушках) в пределах фарватера. ключевые слова: рельеф дна, донные отложения, гидроакустический профилограф, геоакустические параметры донных отложений, интерполяция, кубический сплайн, батиметрические цифровые карты. METHODS OF MODERN COMPUTER PROCESSING AND VISUALIZATION OF SONAR INFORMATION A.I. Gonchar, S.G. Fedoseenkov Scientific and Engineering Center for Panoramic Acoustic Systems, NAS of Ukraine, 1, Chubanova Str., Zaporizhzhia, 69600, Ukraine, e-mail: sec.pas.nanu@gmail.com Purpose. The article examines the use of hydrographic information technologies in the study of the water area bottom. It is shown that modern hydro­acoustic equipment permits to obtain not only detailed bottom topography but also additional data on the structure of the upper bottom section. Design/methodology/approach. The importance of hydrographic software tools for processing and analyzing bathymetry and water column data is determined. Much attention is given to the use of parametric sub­bottom profilers, as well as to the issues of joint presentations of the results of bottom topography and ground maps as three­dimensional images. The article describes the method of processing sonar data profiler using the developed algorithms based on statistical methods and the correlation analysis to assess the likelihood of stratification and to determine the acoustic properties of sediments. Findings. The most advanced and promising remote evaluation tool of the upper layer of bottom sediments is an instrumental complex, which is based on a side­scan sonar, a profilograph and the Global Positioning System (GPS). Domestic software complexes of hydro­acoustic data processing and visualization developed by modern information technologies permit to build a variety of data models, creating conditions for collaboration of different specialists such as geologists, oceanologists, acousticians, and ecologists. Practical value/implications. Representative full­scale data on the state of the environment in the area of influence of urban centers with a high degree of anthropogenic pressure and a high level of negative impact on the environment will permit to identify measures to minimize the impact of economic activity on natural systems. Keywords: topography, bottom sediments, hydro­acoustic prophilograph, geo­acoustic parameters of bottom sediments, interpolation, cubic spline, bathymetric digital maps. References: 1. Ananov O.A., Vojtov A.A. Precizionnyj monitoring akvatorij s ispol’zovaniem mnogocelevogo mobil’nogo kompleksa obsledovaniya donnoj obstanovki. Materialy mezhdunarodnoy XІ konferentsii “Prikladnye tekhnologii gidroakustiki i gidrofiziki (GA-2014)”. Sankt­Peterburg, 2014, pp. 11­15 (in Russian). 2. Gonchar A.I., Golod O.S., Fedoseenkov S.G., Shlychek L.I., Shundel A.I. Veroyatnostnaya ocenka poslojnogo opredeleniya litologicheskih svojstv donnyh otlozhenij v profilogrammah. Materialy mezhdunarodnoy XІ konferentsii “Prikladnye tekhnologii gidroakustiki i gidrofiziki (GA-2012)”. Sankt­Peterburg, 2012, pp. 265­268 (in Russian). 3. Gonchar A.I., Fedoseenkov S.G., Shlychek L.I. Geologicheskie, geoehkologicheskie, gidroakusticheskie, gidroehkologicheskie issledovaniya shel’fa i kontinental’nogo sklona ukrainskogo sektora Chernogo morya. 75­j rejs NIS “Professor Vodyanickij”. Kiev: Akademperіodika, 2013, 150 p. (in Russian). 4. Samarskij A.A. Vvedenie v chislennye metody. Moscow: Nauka, 1982, 269 p. (in Russian). 5. Lindsay Gee et al. New Tools for Water Column Feature Detection, Extraction and Analysis. Sea Technology, October 2014, pp. 27­30. 6. Paull С.К., Caress D.W., Thomas H., Lundsten E., Anderson K., Gwiazda R., Riedel M., McGann M., Herguera J.C. Seafloor geomorphic manifestations of gas venting and shallow subbottom gas hy drate occurrences. Geosphere, 2015, vol. 2, no. 11, pp. 491­513. 7. Sandwell D.T. Biharmonic spline interpolation of GEOS­3 and SEASAT altimeter data. Geophysical Research Letters, 1987, vol. 14, iss. 2, pp. 139­142. 8. Schneider von Deimling J., Brockhoff J., Greinert J. Flare imaging with multibeam systems: data processing for bubble detection at seeps. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2007, vol. 8, no. 6, pp. 7. Received 08/09/2016

Схожі ресурси