Wydział Nawigacyjny

Pracownicy Instytutu Geoinformatyki podejmują różnorodne zagadnienia z zakresu teledetekcji, geodezyjnych systemów informacji przestrzennej, geoinformatyki, nawigacji, hydrografii, geodezji i kartografii. W ramach realizowanych w Instytucie badań statutowych oraz projektów badawczych i prac zleconych podejmowane są w szczególności następujące zagadnienia:

  1. Geodezja
    • Opracowanie metody wykrywania, identyfikacji i monitoringu skażeń środowiskowych.
  2. Systemy Informacji Geograficznej
    • Planowanie i projektowanie.
    • Opracowanie i pilotażowe wdrożenia.
  3. Numeryczny Model Terenu
    • Analiza metod budowy NMT.
    • Kompleksowe modelowanie trójwymiarowe obszarów i obiektów.
    • Trzy i czterowymiarowa wizualizacja złożonych obszarów  i obiektów.
    • Analiza metod tworzenia holograficznych modeli terenu.
  4. Analizy przestrzenne (dwu, trzy i czterowymiarowe)
    • Projektowanie i prowadzenie analiza przestrzennych.
    • Lokalizacja sensorów obserwacyjnych.
  5. Nawigacja radarowa
    • Śledzenie radarowe obiektów nawodnych
      • filtry numeryczne
      • filtry neuronowe
    • Analiza, przetwarzanie i rozpoznawanie obrazu radarowego.
  6. Integracja danych nawigacyjnych
    • Fuzja informacji o położeniu jednostki własnej.
    • Integracja danych o obiektach śledzonych za pomocą różnych sensorów (AIS, radar, kamera).
    • Kompleksowa fuzja informacji w ramach systemów geoinformatycznych.
  7. Metody sztucznej inteligencji w nawigacji i systemach GIS
    • Neuronowe filtry śledzące.
    • Inteligentna fuzja danych.
    • Modelowanie terenu i zjawisk z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych.
  8. Hydrografia
    • Opracowanie metody automatyzacji procesu obróbki danych sondy interferometrycznej.
    • Opracowanie metody dynamicznej redukcji danych batymetrycznych w aspekcie wymagań budowy hydrograficznego planszetu sprawozdawczego.
    • Opracowanie metody dynamicznej generalizacji numerycznego modelu terenu dla potrzeb wizualizacji (3 i 4D) danych batymetrycznych.
    • Opracowanie metody poprawy potencjału interpretacyjnego obrazu sonaru skanującego w oparciu o wysokogęstościowe dane batymetryczne.
    • Opracowanie metody śledzenia obiektów ruchomych w oparciu o geodane wysokoczęstotliwościowego sonaru skanującego.
    • Weryfikacja modeli matematycznych poszczególnych metod przetwarzania geodanych hydrograficznych w warunkach laboratoryjnych.
    • Weryfikacja opracowanych metod w warunkach rzeczywistych.
  9. Nawigacyjne Systemy Wspomagania Decyzji
    • Identyfikacja zdarzeń niebezpiecznych w ruchu statków.
    • Algorytmizacja przepisów Międzynarodowego Prawa Drogi Morskiej.
    • Integracja danych pochodzących z różnych urządzeń nawigacyjnych.
    • Wypracowanie manewru antykolizyjnego względem jednego i wielu obiektu.
    • Optymalizacja manewru antykolizyjnego.
    • Prezentacja wyników na ekranie mapy elektronicznej.
  10. Fotogrametria i teledetekcja
    • Wykorzystanie danych obrazowych z platform bezzałogowych (UAS) do tworzenia map w warunkach operacyjnych.
    • Wykorzystanie mikrofotogrametrii w rolnictwie.
    • Integracja danych pochodzących z różnych urządzeń nawigacyjnych.
    • Możliwości interpretacyjne wysokorozdzielczych danych obrazowych.
    • Wykorzystanie danych obrazowych w szybkich opracowaniach kartograficznych.
    • Wykorzystanie danych wideo do tworzenia trójwymiarowych modeli terenu.

Sprzęt wykorzystywany w badaniach

  • Sonda wielowiązkowa Geoswath Plus

Interferometryczna sonda wielowiązkowa Geoswath Plus wraz ze zintegrowanym sonarem bocznym 250 kHz pozwala mapować dno z dokładnością przekraczającą standardy narzucone przez Międzynarodową Organizację Hydrograficzną (IHO).
Zastosowana sonarowa technologia pomiaru fazy zapewnia pokrycie danych do 12-krotności głębokości akwenu, dając niezrównaną wydajność prowadzenia badań hydrograficznych w płytkich środowiskach wodnych. Ten sam obszar może być odwzorowywany od 30% do 40% szybciej niż przy użyciu typowych echosond kształtujących wiązki. GeoSwath Plus jest rozwiązaniem kompleksowym. W jego skład wchodzi jednostka pokładowa, dwugłowicowy przetwornik oraz pełny pakiet oprogramowania do gromadzenia i przetwarzania danych, kalibracji systemu i produkcji końcowej siatki modelu batymerii oraz mozaiki sonarowej. Dane sonarowe dodatkowo mogą być przetwarzane w oprogramowaniu GeoTexture w celu klasyfikacji dna i analizy tekstur.
GeoSwath Plus posiada funkcje czasu rzeczywistego jak kalibracja, testowanie i diagnostyka. Oprogramowanie służące do późniejszej obróbki danych zawiera funkcje kalibracji, która oblicza statystyczne współczynniki, ugięcie wiązki oraz poprawki do prędkości dźwięku w wodzie. Szczegółowe dane głębokości oraz przetworzone izobaty, jako wyjście z systemu, mogą być eksportowane w wielu formatach, takich jak ASCII, HPGL and DXF dla potrzeb narzędzi CAD czy innego oprogramowania.

  • Sonar MS1000

Sonar stacjonarny - skanujący MS-1000 firmy Kongsberg jest wysokoczęstotliwościowym sonarem na wyposażeniu łodzi hydrograficznej Hydrograf XXI. Sonar ten, posiada możliwość pracy w wersji: sonaru bocznego (montaż na maszcie przy burcie łodzi), opuszczanej (na stalowym trójnogu) i w wersji do inspekcji stanu ścian podwodnych (za pomocą stelażu do skanowania poziomego).
Najważniejszymi parametrami sonaru MS 1000, wpływającymi na uzyskiwany obraz są:

  • wysoka częstotliwość pracy 675 kHz,
  • szerokość wiązki akustycznej 0.9° x 30°,
  • ustawienie prędkości skoku skanowania,
  • skanowanie w zakresie 360° lub dowolnym kącie,
  • współpraca z urządzeniami typu GPS przez protokół NMEA,
  • wbudowany kompas głowicy.

Współpraca z komputerem PC
Sonar zamontowany na maszcie łodzi może pracować w dwóch głównych trybach: Polar i SideScan. Tryb Polar w zależności od głębokości opuszczenia służyć może do skanowania powierzchni dna oraz obrazowania ułożenia nabrzeża. Tryb SideScan, pełni funkcję pracy w trybie bocznym, w czasie ruchu jednostki na zaplanowanych profilach.
Działanie sonaru MS 1000 w trybie bocznym, nie odbiega w zasadzie od działania sonaru holowanego. Różnice objawiają się jedynie w: posiadaniu jednego przetwornika (obraz tylko z prawej strony jednostki) i większej podatności na zniekształcenia obrazu spowodowane ruchem jednostki.
Praca sonaru MS 1000 w wersji na trójnogu jest bardzo przydatną metodą uzyskania dużej rozdzielczości obrazu na stanowczo małym akwenie. Zaletą stosowania trójnogu jest wyeliminowania efektu myszkowania lub falowania, które są najczęstszą przyczyną zniekształceń obrazu sonarowego. Niskie położenie przetwornika, powoduje uzyskanie bardzo wyraźnego obrazu odbić od obiektów i wygenerowanie cieni sonarowych, dających informacje o kształcie obiektów.
Właściwości sonaru MS 1000 sprawiają, że możliwe jest stworzenie mozaiki pionowych struktur podwodnych, takich jak: nabrzeża, filary mostów, itp. Główną zaletą wykorzystania sonaru w tej wersji, jest inspekcja budowli z wyeliminowaniem pracy nurka.

  • MiniSVP

MiniSVP jest wysokiej jakości narzędziem do zbierania profili prędkości dźwięku w wodzie. Jest idealnie przystosowany do zdalnie sterowanych pojazdów podwodnych i aplikacji dla firm hydrograficznych, wojska oraz środowiska naukowego. Będąc łatwym w użyciu i obsłudze urządzeniem posiada najdokładniejsze z obecnie dostępnych sensorów.
MiniSVP zawiera sensor cyfrowego pomiaru prędkości dźwięku, czujnik temperatury oraz ciśnienia. Posiada duży wybór preprogramowalnych metod próbkowania standardowych dla większości istniejących aplikacji. Dane mogą być próbkowane z częstotliwością od 1 do 16Hz co daje możliwość profilowania na bieżąco jak i przeprowadzania stacjonarnych pomiarów ciągłych w określonym punkcie. Urządzenie posiada wbudowaną odporną pamięć szybko dostępną mającą możliwość przechowywania ponad 10 mln linii danych, co odpowiada 10 tysiącom profili do 500 m przy jednometrowej rozdzielczości.

  • Odbiornik GPS-RTK

System Trimble R6 GPS składa się z trzech integralnych części:

  • odbiornika Trimble R6 - zaawansowanego technologicznie odbiornika z anteną, baterią i radiomodemem w jednej obudowie;
  • rejestratora Trimble TSC2, umieszczenie kontrolera na jednej ruchomej tyczce razem z odbiornikiem pozwoliło zminimalizować wagę systemu i zwiększyć jego niezawodność;
  • oprogramowania terenowego rejestratora, Trimble Survey Controller™ jest kluczem wydajności prac geodezyjnych.

Odbiornik ma 72 kanały, odbiera pasma L1, L2, L2C ( opcjonalnie L5, GLONASS), system poprawek WAAS, EGNOS. Posiada Bluetooth, za pomocą, którego komunikuje się z kontrolerem. Wbudowany akumulator gwarantuje do 12 godzin pracy, jako stacja ruchoma. Jest też możliwość wpięcia odbiornika bezpośrednio do źródła prądu (np. dla potrzeb pracy na jednostce pływającej Hydrograf XXI) Kontroler posiada modem GPRS w formie karty CF ( TSC2 posiada 2 sloty na karty CF oraz 1 na SD), wbudowaną pamięć Flash 512MB i pamięć operacyjną RAM 128MB. To wszystko jest zamknięte w wodoszczelnej obudowie.
Pomiar na osnowie geodezyjnej POLREF’u wykazał, że urządzenie uzyskuje wysoką precyzję pomiaru, z błędem średnim wynoszącym ok. 0.0015 m. Pozwala to na przeprowadzenie bardzo dokładnych pomiarów terenowych (linii brzegowej, umiejscowienia oznakowania) jak i pomiarów hydrograficznych - sondaży batymetrycznych sondą pionową oraz skanu sonarem bocznym.

  • Sonda EA400

Simrad EA400P jest przenośną dwukanałową hydrograficzną echosondą opracowaną dla potrzeb środowiska profesjonalnych hydrografów, zawierającą ostatnie innowacje techniczne. Może pracować z sieci lub ze standardowego samochodowego akumulatora. Wymaga bardzo małego poboru mocy.
Zasadniczo echosonda EA400 składa się z jednego lub dwóch przetworników, zespołu nadawczo-odbiorczego GPT (General Purpose Transceiver) oraz standardowego komputera przenośnego. Przetworniki są dostępne na zakres częstotliwości od 38 do 710 kHz. Dla potrzeb badań na obszarze systemu RIS zastosowano dwa przetwornik Dostępne są także przetworniki podwójne do jednoczesnej pracy na dwóch częstotliwościach. Zespół GPT zawiera układy elektroniki nadajnika i odbiornika. Mogą one być konfigurowane do pracy jedno lub dwu kanałowej. Moc wyjściowa każdego kanału wynosi 300 W. Nisko szumowe odbiorniki nigdy nie ulegają nasyceniu, ponieważ posiadają układ natychmiastowo reagujący w bardzo dużym zakresie dynamiki amplitudy sygnału wejściowego. Wszystkie echa od celów, od najmniejszego pojedynczego planktonu do silnego echa od dna na płytkiej wodzie, są właściwie mierzone i wyświetlane. Do prezentacji echogramów oraz obsługi echosondy służy przenośny komputer pracujący pod kontrolą systemu z rodziny Microsoft Windows.
Krótki kabel Ethernet w formie pary skrętek łączy GPT z przenośnym komputerem. Dlatego też dystans pomiędzy komputerem a zespołem GPT może być łatwo wydłużony do 100 metrów. Odpowiednie algorytmy oprogramowania realizują większość funkcji echosondy. Dla każdego kanału częstotliwościowego zaimplementowane są w oprogramowaniu odpowiadające im algorytmy detekcji dna. Dla wyjściowych telegramów o głębokości, dla wejściowych danych nawigacyjnych oraz dla danych wejściowych z czujników wahań pionowych dostarczone są odpowiednie interfejsy. Może być podłączony także dodatkowy przycisk do ręcznego oznaczania początku.