Czym jest fotogrametria podwodna
Fotogrametria podwodna to technika tworzenia modeli 3d obiektów znajdujących się pod wodą, która wykorzystuje zdjęcia podwodne oraz odpowiednie ich przetworzenie na specjalistycznym oprogramowaniu
Czym różni się fotogrametria podwodna od fotogrametrii naziemnej
Fotogrametria podwodna, z samej faktu, że część procesu odbywa się pod wodą, niesie za sobą wiele wyzwań związanych z fotografią podwodną. To między innymi mała lub zróżnicowana przejrzystość wody, a co za tym idzie widoczność pod wodą; to też zanikanie kolejnych barw związane ze zjawiskiem absorpcji; czy wreszcie wyzwania związane z nurkowaniem lub używaniem podwodnych robotów (ROV).
Do czego używa się fotogrametrii podwodnej
Fotogrametria podwodna używana jest obecnie w kilku dziedzinach:
Archeologia podwodna
Fotogrametrię podwodną w archeologii podwodnej wykorzystuje się przede wszystkim na dwa sposoby. Pierwszy z nich to dokumentacja odkryć archeologicznych, które jeszcze nie zostały dokładnie zbadane. Ktoś odkrywa coś po raz pierwszy i trzeba to wstępnie udokumentować po to, aby pokazać to światu, lub po to, aby pozyskać pieniądze na podwodne badania archeologiczne. Kiedy są już pieniądze, plan działań i wszystkie wymagane pozwolenia, fotogrametria podwodna używana jest po raz drugi, już do szczegółowej dokumentacji podwodnych stanowisk archeologicznych. Czasem robi się to jednorazowo, ale coraz częściej stosuje się również regularny monitoring jak zmieniają się te miejsca w czasie.
Po zakończeniu badań, archeolodzy publikują ich wyniki. Dzięki nowoczesnym technologiom mogą teraz opublikować modele 3d w sieci tak, aby były dostępne dla wszystkich. Ale coraz częściej decydują się też na publikacje modeli w muzeach, w formie wydruków 3d, które powoli zastępują stare makiety. Zdarzają się też muzea, w których odwiedzający mogą pozwiedzać podwodne stanowiska archeologiczne w wirtualnej lub poszerzonej rzeczywistości.
Oto przykład wykorzystania fotogrametrii podwodnej w archeologii. To masz model 3d antycznego rzymskiego wraku, który leży 45m pod wodą, nieopodal wysepki Šćedro w Chorwacji. Wykonaliśmy go kilka lat temu dla Uniwersytetu w Splicie oraz Ministerstwa Kultury i Mediów Republiki Chorwacji.
Dokumentacja zalanych kopalń i podwodnych jaskiń
Zalane kopalnie to pozostałości po działalności człowieka, często długiej i związanej z lokalną kulturą, tradycją oraz gospodarką. Więc nawet jeśli nie są już nieużywane, wciąż stanowią dziedzictwo kulturowe, a im więcej czasu mija, tym bardziej są zapomniane i tym bardziej zniszczone przez siły natury. Stąd też potrzeba dokumentacji tego dziedzictwa poprzez tworzenie trójwymiarowych map kopalń do których najpewniej żaden człowiek już nigdy suchą stopą nie wejdzie.
Za to wejdą, a w zasadzie wpłyną tam nurkowie jaskiniowi i kopalniani. I to również dla nich oraz z ich zaangażowaniem tworzy się obecnie mapy zalanych kopalń, jako mapy podwodnych atrakcji turystycznych, czy też nie do końca zbadanych miejsc do eksploracji.
Świetnym przykładem jest zrealizowany przez fundację Submerged projekt Maria Concordia Mine 3d Scan.
Podobnie jest z podwodnymi jaskiniami. To często miejsca, które odwiedzają nurkowie jaskiniowi i to z ich pomocą tworzy się modele 3D. Do tej pory mieli jedynie rysowane mapy, czasem zdjęcia charakterystycznych punktów wykonane przez innych, czasem filmy. Teraz dzięki fotogrametrii podwodnej mogą mieć trójwymiarowe mapy całych sieci tuneli i komór. Jeśli jaskinia jest w całości zbadana, mogą mieć pełną mapę. Jeśli jest po części niezbadana, to też ułatwia im zorientowanie się, gdzie można coś dalej eksplorować. Również naukowcy badający takie jaskinie mogą skorzystać z trójwymiarowych map, zwłaszcza jeśli sami nie nurkują w jaskiniach.
Mapy dla nurków i centrów nurkowych
Szacuje się, że na świecie jest około 9 milionów aktywnych nurków rekreacyjnych. Ludzi, których pasją jest odkrywanie podwodnego świata. Wśród nich jest wielu miłośników wraków i to na tyle dużo, że niektóre kraje, takie jak na przykład Malta, zdecydowały się zatapiać stare statki właśnie z myślą o nurkach.
Znając biznes nurkowy od środka mogę z całą odpowiedzialnością napisać, że do tej pory jednym z jego najsłabszych ogniw w planowaniu bezpiecznych i przyjemnych nurkowań była dostępność aktualnych i szczegółowych map miejsc nurkowych. Ale to się powoli zmienia, bo nowe technologie, takie jak fotogrametria podwodna, sprawiają, że coraz więcej popularnych lokalizacji nurkowych jest dobrze zmapowanych, w tym w 3d. Dołożyliśmy do tego również swoje cegiełki, jak na przykład trójwymiarową mapę wraku okrętu P31, który znajduje się w okolicy wyspy Comino, na Malcie.
Badania i ochrona podwodnego środowiska
Fotogrametria podwodna przydaje się tu do skanowania zarówno całych obszarów, jak i poszczególnych morskich organizmów czy kolonii organizmów. Skanowane obszary, to przykład rafy koralowe, które na podstawie modeli 3d można potem studiować bez wchodzenia do wody. Z pomocą fotogrametrii podwodnej można też regularnie tworzyć modele tych samych raf i w ten sposób monitorować zachodzące na nich zmiany. Za to skanowanie pojedynczych organizmów czy kolonii organizmów, to między innymi dokładne skanowanie pojedynczych koralowców, których monitorowanie może uzupełniać dane zebrane z monitoringu całej rafy. Poniżej przykład fotogrametrycznego modelu rafy koralowej na Malediwach, stworzonego przez fundację Submerged.
Przemysł gazowy oraz olejowy
W tym obszarze fotogrametria podwodna, często z użyciem sterowanych z powierzchni pojazdów (ROV), to przede wszystkim inspekcje i monitoring podwodnej infrastruktury, takiej jak rurociągi czy platformy, aby upewnić się, że są wciąż sprawne i bezpieczne w użyciu.
Jaka jest przyszłość fotogrametrii podwodnej?
Za całą pewnością jest to dziedzina, która będzie się rozwijać i popularyzować. Sprzęt będzie coraz mniejszy i łatwiejszy w obsłudze, a oprogramowanie będzie wykorzystywać sztuczną inteligencję do przyspieszenia przetwarzania zdjęć i ułatwiania tworzenia nawet skomplikowanych modeli. Jednak jeszcze przez dłuższy czas będzie potrzebny do tego wszystkiego człowiek, a zwłaszcza na etapie fotografowania. W każdym razie fotogrametria podwodna, tak jak dziś fotografia, będzie dostępna dla każdego i będzie towarzyszyła wszystkim branżom związanym z morzem.
Oczywiście, z czasem pojawią się autonomiczne roboty robiące zdjęcia podwodne za nas, ale wciąż na etapie planowania ich misji będą zaangażowani ludzie. Prędzej jednak ulepszone roboty będą wykorzystywane do podwodnej eksploracji tych miejsc, które dziś są jeszcze dla nich niedostępne. A co za tym idzie, czeka na nas jeszcze wiele odkryć pod wodą!
Mariusz Milka
Specjalista z zakresu Dziedzictwa Cyfrowego i Fotogrametrii Podwodnej