Wykorzystanie technologii obrazowania sonarów komercyjnych w poszukiwaniach podwodnych

 

Wstęp.

Z przyczyn prawno-ludzkich z materiału usunąłem zdjęcia zwłok topielców, które użyłem  oryginalnej prezentacji wykorzystanej  podczas konferencji Aquafortis 15.03.2024 w Bydgoszczy. 

Sonary komercyjne najczęściej nazywa się echosondami. Nazewnictwo te jest zgodne z zasadą działania urządzeń, zawiera w sobie proste mierniki głębokości jak i najbardziej zaawansowane urządzenia, które wyposażone w dodatkowy osprzęt pozwalają wykorzystać obrazowanie boczne, dookólne czy w czasie rzeczywistym.

 

Zalety sonarów komercyjnych:

 

·             Gwarantują one mobilność:

Są kompaktowej budowy, mieszczą się w standardowych walizkach ochronnych

Mobilny zestaw obrazowania bocznego i dookólnego firmy Humminbird. 

Są zatem zdatne do używania na mniejszych łodziach motorowych a to wpływa na ich upowszechnienie i przyspieszenie działań poszukiwawczych.

·             Mają  korzystną relację ceny do jakości obrazowania

Urządzenia najwyższej serii producent to koszt pomiędzy 10000 a 30000zł brutto za urządzenia o wielkości ekranu 10-16 cali

·             Nie wymagają długiego szkolenia w obsłudze:

Na potrzeby wędkarstwa czy innych form rekreacji na wodzie interfejs jest uproszczony, obsługa jego nie stanowi problemów na wodzie już po krótkim szkoleniu. W trakcie użytkowania bardziej istotne jest doświadczenie operatora, bo to on informuje o odnalezieniu obiektu i uruchamia przez to dalsze działania poszukiwawczo-ratownicze.

 

Główni dostawcy echosond komercyjnych na rynku krajowym. Kolejność alfabetyczna. 

Garmin, Humminbird, Lowrance,

 

 Garmin 

Seria GPSmap 8410xsv, 8412xsv i 8416xsv

To najwyższe modele tego producenta. Model 10 cali ma najwyższą na rynku rozdzielczość pionową – 1200pxl, pozostałe- 1080x 1920. Matryca o pełnej czytelności w słońcu, można doposażyć ją dodatkowo w różnego rodzaju daszki i osłony przeciwsłoneczne ekranu. Przetwornik pawężowy GT56 ma 3 zakresy pracy – 455, 800 i 1070Khz, możliwość sklonowania obrazu na tablet torem WiFi

GPSmap i zatopiona łódź oraz inne obiekty. 

Seria Echomap Ultra UHD 2   102sv i 122 sv

Rozdzielczość pionowa 800 pxl, ulepszone pozycjonowanie GPS, możliwość sklonowania obrazu na tablet torem WiFi. Obsługuje te same przetworniki co seria GPSmap. Jej zaletą jest system montażu- sam wyświetlacz jest przyłączany do uchwytu z okablowaniem.

 

Echomap UHD 122 sv i zatopiona łódź, fot- Jarosław Wiśniewski

                

Humminbird

Seria Apex. Rozmiary matrycy 13, 16, 19 cali. Wszystkie mają rozdzielczość 1080 x1920 pxl. Matryca bardzo dobrej czytelności w słońcu, obrazowanie z przetwornika o trzech zakresach pracy 455, 800, 1175KHz. Świetne odwzorowanie detali dna.

Apex 16, zatopiona łódź i inne obiekty. 

 

Seria Xplore  Rozmiary matrycy 9, 10, 12 cali. Jasny i czytelny w słońcu ekran o rozdzielczości 1200x720 lub 1200x800 pxl. Dwuzakresowy przetwornik pawężowy CMSI o niedużych rozmiarach i dwóch częstotliwościach pracy 455 i 1175Khz

Lowrance 

HDS Pro. Rozmiary matrycy 9, 10, 12, 16 cali. Największy rozmiar ma rozdzielczość 1080x1920 pxl. Matryca bardzo jasna, czytelna w słoneczne dni. Standardowo wyposażony w dwuzakresowy przetwornik obrazowania bocznego 455 i 1075KHz. Bardzo prosta obsługa i możliwość sklonowania obrazu na tablet torem WiFi

Możliwości techniczne sprzętu komercyjnego w zadaniach poszukiwawczych.

 

Współczesne echosondy wędkarskie, zależnie od wersji, wyposażone są w przetworniki dwu lub trzyzakresowe w obrazowaniu bocznym, które jest technologią najbardziej przydatną w działaniach poszukiwawczych na wodzie. Obrazowanie boczne u różnych producentów występuje pod różnymi nazwami:

Humminbird – Side Imaging, Mega Side Imaging

Garmin – Side Vu

Lowrance, Simrad – Structure Scan

Raymarine –  Side Vision

Wszystkie te nazwy oznaczają obrazowanie dna w wysokich częstotliwościach i generujące czytelne echogramy, pozwalające odszukać obiekty na dnie.  

W zależności od użytych przetworników i częstotliwości pracy można uzyskać czytelny obraz dna w zasięgu powyżej 60m od przetwornika- w zależności od głębokości zbiornika.

 

     Obrazowanie dookólne  przetwornik Humminbird Mega 360 - ta technologia dostępna jest wyłącznie w urządzeniach firmy Humminbird. Przetwornik tego typu mocowany jest do łodzi i zapewnia skanowanie dna na dystansie do 45m wokół łodzi- dla częstotliwości 455KHz. W częstotliwości 1175KHz efektywny zasięg jest mniejszy i w zależności od głębokości jest to do 25m wokół łodzi. Przetwornik 360 zastępuje w sonarze przetwornik pawężowy, ma zatem dwa tryby pracy- jako obrazowanie boczne i obrazowane dookólne. 

Fantom i jego cień( po lewej) testy w Jeziorze Gopło, IV 2024r. 

Obrazowanie w czasie rzeczywistym- wielowiązkowe przetworniki z systemem przetwarzania danych.

Garmin- system Livescope Plus LVS34

Humminbird – MegaLive2

Lowrance, Simrad- Active Target2.

 

Tego typu przetworniki zapewniają obraz  w czasie rzeczywistym, sprawdzają się do zlokalizowania obiektów w toni wody lub też w płytszych częściach zbiorników wodnych.  Obraz jest stabilizowany elektronicznie, efektywny dystans skanowania  to ok 35m. Efektywna głębokość pracy bez manipulacji mechanicznej przetwornikiem - ok 5m. 

Jakość obrazowania echosond komercyjnych.

Jest ona uzależniona od kilku czynników:

Częstotliwość pracy przetwornika: Im wyższa, tym obraz lepszej jakości ale spada zasięg detekcji:

Porównanie zasięgu obrazownia i detalizacj w obrazowaniu bocznym o  różnych częstotliwościach, na dużym zasięgu skanowania. 

·         Częstotliwość pracy przetwornika: Im wyższa, tym obraz lepszej jakości ale spada zasięg detekcji:

·         Rozdzielczość i czytelność w słońcu matrycy echosondy:

Starsze generacje urządzeń komercyjnych mają słabszej jasności matryce o mniejszej rozdzielczości

Należy zwrócić uwagę na gęstość pixeli na cal matrycy – PPI, gdyż duże ekrany o niższej rozdzielczości, z bliska i w trybie pełnoekranowym obrazowania bocznego mogą dawać mniej wyraźne odczyty. Sugerowana przekątna matrycy to 10 cali dla ekranów o rozdzielczości 800pxl w pionie.

·     Sposób zamocowania przetwornika:

Ma on być zamocowany stabilnie, by nie wpadać w drgania podczas pływania, wypoziomowany przy roboczym obciążeniu łodzi

 

·     Wykorzystywane częstotliwości pracy przetwornika:

Do lokalizacji większych obiektów, zwłaszcza na dużych głębokościach należy użyć niższych częstotliwości, które dają obraz nieco mniej wyraźny ale za to na dużym dystansie od przetwornika. To najlepsza metoda na szybkie lokalizowanie podwodnych obiektów, dla późniejszej ich weryfikacji należy użyć wyższych częstotliwości pracy przetwornika.

·     Warunki na wodzie( stopień zakwitu, sfalowanie, rodzaj dna w zbiorniku

 

Dokładność pozycjonowania wykrytych obiektów.

 

Standardowa dokładność pozycjonowania GPS w echosondach komercyjnych wynosi ok 3m. Uzależniona jest ona od czynników obiektywnych- tzw. horyzontu satelitarnego czyli dostępnych satelitów, pory dnia i aktywności słonecznej w jonosferze. Współcześnie dochodzi do tego fakt zakłócania pozycjonowania GPS przez wojsko dla zmniejszenia dokładności nawigacji itp. Zjawisko te występuje lokalnie, wydaje się, że jest ono stymulowane przez nadajniki w Królewcu i właśnie w północno-wschodniej Polsce notuje się dużo incydentów nawigacyjnych. Tam, gdzie nie ma zakłóceń intencjonalnych, dokładność pozycjonowania punktów nawigacyjnych na widoku obrazowania można zwiększyć poprzez wyposażenie sonaru- plotera w dodatkową antenę zewnętrzną GPS. Umiejscowiona blisko przetwornika lub wręcz na jego uchwycie- pozwala na uzyskanie maksymalnej dokładności pozycjonowana dla tego typu urządzeń, czyli w granicach 1m.

Przetwarzanie danych.

Sonary komercyjne firm Lowrance i Humminbird pozwalają na obróbkę zapisanych danych sonarowych- logów sonaru w stosunkowo tanim oprogramowaniu Reefmaster. Pozwala to na budowanie bazy dydaktycznej materiałów szkoleniowych na potrzeby jednostek WOPR oraz na szybką analizę echogramu w laptopie z zainstalowanym oprogramowaniem. 

Fragment logu sonarowego Humminbird uruchomiony w programie Reefmaster. 

Ograniczenia stosowania echosond komercyjnych.

W porównaniu do sonarów holowanych urządzenia komercyjne nie będą w stanie zapewnić obrazowania bardzo dobrej jakości na głębokościach większych niż 15m, choć zależy to także od charakteru dna a w zasadzie od jego twardości. W szczególnie zamulonych partiach zbiorników wodnych jakość echogramów jest wyraźnie niższa niż w obszarach o twardszym dnie- wynika to z zasady działania sonaru- emisji i przetwarzania sygnałów powrotnych do przetwornika, które to mocniej odbijają się od twardego dna

       Jakość echogramów zależy także od warunków na wodzie. Sfalowany akwen, silne opady deszczu mają również wpływ na czytelność obrazowania i mogą mieć wpływ na interpretację echogramu przez sonarzystę. Tych wad nie ma sonar holowany, który można opuścić na dowolną głębokość, by efektywnie korzystać z jego obrazowania. Zaletą echosond komercyjnych jest za to szybkość przeszukiwania dna. Czytelny obraz dobrej jakości można uzyskać pływając z prędkością 10 i więcej km na godzinę.

 

 

Zakończenie.

       Komercyjne sonary mogą stanowić cenne uzupełnienie bazy sprzętowej zespołów poszukiwawczych. Dostarczają dobrej jakości obraz przy znacznie niższych kosztach niż profesjonalne rozwiązania. Wysoka mobilność systemów pozwala na ich użytkowanie z niewielkich jednostek.  Należy jasno stwierdzić, że najtańsze urządzenia tego typu nie oferują wystarczającej jakości do prac poszukiwawczych, ich obsługa wymaga szkolenia i praktyki na wodzie tak, by doświadczeniem operatora sprzętu kompensować nieco niższą jakość obrazowania.