Экспедиция лаборатории информационных технологий (8/1)

Год
2016
Тип экспедиции
Экспедиции ТОИ ДВО РАН
Вид экспедиции
Береговая экспедиция
Организатор экспедиции

ТОИ ДВО РАН

Начальник экспедиции
Район исследований

МЭС «М. Шульца», МЭС «М. Попова», МБС ИБМ ДВО РАН «Зал. Восток»

Сроки проведения экспедиции

15 июля - 31 декабря 2016 г.

Состав экспедиции

В экспедиции участвовали 4 сотрудника отдела информационных технологий (4 н.с.).

Цели экспедиции

Поддержание в рабочем состоянии и развитие информационно-телекоммуникационной инфраструктуры оперативного научного мониторинга природных процессов и полей на побережье и акваториях залива Петра Великого

Задачи экспедиции
  • поддержание в рабочем состоянии и совершенствование существующей телекоммуникационной сети Залива Петра Великого;
  • поддержание в рабочем состоянии и совершенствование локальных сетей морских экспериментальных станций;
  • поддержание в рабочем состоянии существующих систем наблюдения и развертывание новых;
  • отработка технологий мобильного научного мониторинга, осуществляемого с маломерных научных судов ДВО РАН;
  • отработка технологий оперативного надводного и подводного видеомониторинга побережья и акваторий залива Петра Великого.
Выполненные работы и исследования
  1. В 2016 году поддерживались в рабочем состоянии узлы телекоммуникационной сети залива Петра Великого на м. Шульца, о. Попова, на Морской биологической станции ИБМ ДВО РАН в заливе Восток. Она включает 10 узлов на побережье Амурского залива и один узел на МБС Восток. Связь Академгородка с Уссурийской астрофизической обсерваторией также организована через арендуемый у ОАО Ростелеком канал.
  2. Поддерживалась работоспособность территориальных сетей МЭС м. Шульца и о.Попова, связывающие кабельными и беспроводными каналами места проживания научных групп, места их работы и экспериментальные установки. В частности, проводились выезды на морские станции для устранения повреждений линий связи. На сегодня созданная телекоммуникационная инфраструктура способна обеспечить передачу в основной береговой центр данных во Владивостоке до 300 Гб научной информации в сутки с побережья и акваторий залива.
  3. В 2016 году при выездах на морские станции и научные кордоны поддерживалась работоспособность систем сбора данных с ранее подключенных к единой системе научного мониторинга залива Петра Великого средств долговременного непрерывного наблюдения. В частности, на МЭС «М. Шульца» поддерживались системы сбора данных со следующих приборов:
    • высокоточного гравиметра (лаб.7.6, регистрация 18 показателей с частотой 1 Гц);
    • широкополосной сейсмической станции Камчатского филиала геофизической службы РАН (регистрируются три компоненты скорости микросмещений Земной коры - вертикальной и двух ортогональных горизонтальных, частота следованияя отсчетов - 100 Гц);
    • трех высокопрецизионных лазерно-интерференционных измерителей смещений земной коры – лазерных деформографов (лаб. 2.1, частота регистрации отсчетов – 1000 Гц);
    • автоматической метеостанции (температура, атмосферное давление, влажность, направлении и скорость ветра; частота регистрации – 1 отсчет в минуту);
    • системы видеонаблюдения акваторий около мыса Шульца поворотной IP-камерой AXIS-2014 (ежеминутные моментальные снимки, панорамные снимки с обзором 270 градусов каждые полчаса, короткие одноминутные видеозаписи каждые полчаса, возможность управления камерой режиме реального времени);
    • системы видеонаблюдения акваторий вблизи пирса МЭС PTZ-камерой Shixin GT-NMS-D2011, установленной на «двухэтажке» (ежеминутные моментальные снимки, возможность управления камерой в режиме реального времени; камера вышла из строя в сентябре 2016 года, проработав до этого непрерывно с 2012 года).

На морской биологической станции ИБМ ДВО РАН, где в конце 2015 года был образован очередной узел связи сети мониторинга, были организованы сбор и пересылка во Владивосток: данных лазерного гидрофона, установленного в период с января по май в заливе Восток; данных переносного лазерного деформографа, который разворачивался специалистами лаб. 2.1 несколько раз на 3-5 дней на противоположном берегу залива Восток для оценки фона микросейсмической активности в месте предполагаемого строительства объектов АО «Восточная нефтехимическая компания».

Там же, на МБС, была развернута система надводного видеонаблюдения акваторий залива Восток на базе стационарной IP-камеры TANTOS (ежеминутные моментальные снимки, короткие одноминутные видеозаписи каждые полчаса, «живое» видео).

Еще одна точка присутствия в сети научного мониторинга залива Петра Великого, самая южная – остров Фуругельма, где находится один из кордонов Дальневосточного государственного морского заповедника. В 2014 году на одной из возвышенностей была установлена стационарная IP-камера, обращенная в сторону залива Посьета. Информация с камеры (ежеминутные моментальные снимки, живое видео) сразу отправляется во Владивосток. Там по окончании каждых суток помимо моментальных снимков готовится и сохраняется составленная из них суточная анимация, позволяющая быстро проследить основные события на акватории зал.Посьета, в частности, проходы больших судов в порты Зарубино и Посьет.

С использованием систем видеонаблюдения во время экспедиционных выездов были организованы несколько мониторинговых экспериментов в бухте Алексеева (о. Попова) и бухте Витязь. В частности, с января по конец марта 2016 г., а также в декабре осуществлялась регистрация колебаний уровня моря в б.Алексеева на основе видеослежения за вертикальными движениями льда. Для этого изготовлялись и устанавливались на льду специальные маркеры со светоотражательной катафотной лентой, позволяющей камере наблюдения, установленной на берегу, при подсветке всей сцены одним фонарем видеть все маркеры в плоть до расстояния 500 метров не только днем, но и ночью.

В ходе экспедиционного выезда летом 2016 г. была изготовлена и установлена в б.Алексеева новая конструкция трехточечного видеоволномера. С ее помощью организована непрерывная регистрация колебаний уровня моря и сигналов поверхностного волнения. На МБС зал. Восток проведены небольшие пилотные исследования трех методик совместной регистрации параметров волновых процессов видеосистемой и установленным на дне лазерным гидрофоном. Получена значимая корреляция (в диапазоне ветровых волн, волн зыби и короткопериодных сейшей) сигналов вариации гидросферного давления, регистрируемых установленным на дне (глубина 10 м) гидрофоном, и регистрируемых по видео сигналов вертикальных перемещений поплавка, тонкого льда и сигнала временной развертки яркости поверхности моря в локальных зонах над местом установки гидрофона.

Продолжалась опытная эксплуатация в б.Алексеева двух уникальных в масштабах страны систем непрерывного долговременного подводного видеонаблюдения. В поле зрения одной из камер был организован искусственный риф на базе двух перенесенных из открытой части моря кухтылей, обжитых морскими гидробионтами. В ноябре 2016 года очередная система подводного видеонаблюдения была установлена в б.Витязь недалеко от главного пирса МЭС м. Шульца. Начата отработка различных методик оценивания характеристик течений и волнения на основе видеослежения за маркерными объектами «шарик» и «вертушка».

Финансирование
  • госбюджет
  • гранты Программы «Дальний Восток» (разделы 4,9)
Предварительные научные результаты

Одной из фундаментальных проблем российской океанологии является отставание в части развертывания систем комплексного оперативного наблюдения удаленных морских акваторий, которые в мире все активнее вытесняют традиционную практику судовых экспедиций, принципиально недостаточную для решения многих актуальных океанологических задач. Поэтому основной научный результат настоящей экспедиции состоит в поддержании работоспособности и развитии уникальной для России и сопоставимой по возможностям с лучшими зарубежными аналогами системы комплексного оперативного мониторинга весьма большой прибрежной акватории.

В результате устойчивого функционирования этой системы в 2016 году:

  • получили существенную поддержку несколько долговременных научных экспериментов, выполнявшихся авторитетными научными группами ТОИ, ряда других институтов ДВО РАН и СО РАН (сейчас данные этих экспериментов в режиме, близком к режиму реального времени, пересылаются во Владивосток и становятся доступными ученым; кроме того, появилась возможность контроля работоспособности и дистанционной настройки удаленных приборов наблюдения);
  • было организовано несколько научных мониторинговых экспериментов, в частности, основанных на применении постоянно действующих систем надводного и подводного видеонаблюдения;
  • созданы уникальные технические условия для разворачивания научными группами из ТОИ и других институтов ДВО РАН на побережье и в самом заливе Петра Великого новых научных экспериментов, в том числе интеграционных, обеспечивающих возможность оперативной доставки больших массивов данных потребителям непосредственно на их рабочие места в институтах, а также возможность дистанционного управления ходом экспериментов.

Данные системы мониторинга используются научными группами в ТОИ ДВО РАН. В частности, специалисты лаборатории гравиметрии круглогодично получают данные с высокоточного гравиметра и сейсмической станции, установленных на МЭС м. Шульца, и используют их при проведении исследований совместно с зарубежными коллегами. Кроме того, выполненное с помощью ИАС сопоставление данных гравиметра с данными о динамике высоты волн, регистрируемыми океанографическим буем в 25 км от берега, указывают на возможность реализации практически полезной методики определения высоты волн в прибрежной зане на основе оперативного получения и анализа данных гравиметрии.

Результаты выполненных в 2016 г. работ по совершенствованию и развитию информационно-телекоммуникационной инфраструктуры системы комплексного оперативного мониторинга залива Петра Великого представлены в 8 публикациях (статьях и тезисах докладов). В Государственных реестрах программ и баз данных зарегистрирована одна программа и одна база данных .