Мировой океан — важнейшая часть экосистемы нашей планеты. К сожалению, на его проблемы долгое время не обращали никакого внимания. Однако даже такая мощная стихия сама по себе не в силах справиться с проблемой загрязнения, виновником которой чаще всего является человек. Изобретение российских ученых поможет гораздо эффективнее обнаруживать на поверхности воды загрязненные участки и принимать оперативные меры для сохранения уникальных океанических флоры и фауны.
Патент: 2664255
Авторы: Вячеслав Давыдов; Евгений Комаров; Алексей Соболев; Вячеслав Запруднов
Патентообладатель: Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
С тех пор как проблемы загрязнения мирового океана стали частью глобальной природоохранной повестки, ученые-океанографы по всему миру стали разрабатывать системы обнаружения мусорных «пятен» с помощью дистанционных устройств. Среди традиционных недостатков существующих способов — например, с помощью световых сигналов или излучений, посылаемых к поверхности воды, — называют невозможность непосредственного использования из-за различия технологий обработки сигнала, его недостаточную поляризуемость и, как следствие, невысокое контрастирование изображений. Вопросы также вызывает недостаточная достоверность результата из-за неиспользования при обработке сигнала всех координат взволнованной морской поверхности, а также невозможность учета всех параметров сигнала.
Российские учёные предложили повысить достоверность обнаружения океанических загрязнений с помощью измерения нескольких идентифицируемых параметров, а также увеличить чувствительность измерений путем контрастирования изображений, получаемых синхронно в ультрафиолетовом и красном участках спектра. Причем, делать это можно даже из космоса.
Так, на первом этапе с помощью средств, установленных на воздушно-космическом носителе, проводится зондирование прибережных акваторий, содержащих эталонные участки. По итогам зондирования приборы получают изображения в ультрафиолетовом и красном участках солнечного спектра, которые привязаны по координатам системой позиционирования ГЛОНАСС. Из попиксельных отношений изображений формируется синтезированная матрица. Контуры областей загрязнения выделяются с помощью расчета градиента функции яркости по ряду параметров: частоты пространственного спектра функции яркости синтезированного изображения, фрактальной размерности изображения, площади рельефа для анализируемого и соответствующего ему эталонного участка и т.д. Подробная формула есть в описании способа.
Техническая сущность изобретения в следующем: при загрязнении воды взвесями, пленками органических веществ, планктоном, мусором изменяется ее коэффициент поверхностного натяжения. Это приводит к демпфированию — подавлению колебаний — мелкодисперсной ветровой ряби морского волнения на участках загрязнения и, как следствие, к изменению спектра пространственных частот. Одновременно с изменением спектра изменяется и коэффициент преломления морской воды, что приводит к изменению формы волнения и коэффициента отражения падающего светового потока. Вычисляя и сопоставляя эти данные по формуле, описанной в патенте, можно получить гораздо более точные картографические параметры загрязненного участка, что позволяет эффективнее организовать очистные работы.
Подробности изобретения — в опубликованном патенте.