С высоты птичьего полета
ЭКОЛОГИЯ / #8_2022
Беседовала Надежда ФЕТИСОВА / Фото: предоставлены А. Барымовой
Выполнить детальные съемки побережья, нанести на карту подводный рельеф, понаблюдать за жизнью моржей и белых медведей — всё это и многое другое умеют беспилотники, которыми ученые активно пользуются для изучения Арктики. Ведущий специалист по работе с БПЛА Центра морских исследований МГУ им. М. В. Ломоносова Александра Барымова рассказывает об особенностях арктических исследований и самых интересных проектах.
Александра, расскажите, пожалуйста, о том, какие задачи выполняют коптеры и каковы их преимущества по сравнению с методами наземного наблюдения?
Использование коптеров — это дистанционный метод наблюдения; такие методы всегда дешевле, проще, быстрее и безопаснее традиционных. Вместо того чтобы ходить в маршрут или отправлять лодку, можно просто запустить коптер в разведку. Более того, в некоторые места человек в принципе попасть не может, например, не получится «лично» изучить вертикальный обрыв, дрейфующий айсберг или гору, на которой живут медведица с медвежатами. В таких случаях коптеры— наше всё.
На некоторых направлениях исследований коптеры в прямом смысле открыли новые горизонты. Например, в изучении речных плюмов (масс опресненной воды в море рядом с устьями рек) мы сделали глобальный прорыв благодаря нашим «карманным крыльям». Снимки со спутника дают недостаточно информации, а изучать плюмы с лодки не получается — их не видно. Так что коптер — единственный инструмент, с помощью которого можно изучить плюмы детально и рассмотреть процессы, которые там происходят. Анализ данных с коптеров позволяет выполнить позиционирование исследовательского судна в режиме онлайн: мы ищем интересные для ученых места и подводим туда судно, оно производит нужные замеры, берет пробы.
Или мой любимый кейс — сбор генетических данных с использованием проб, взятых из фонтанов китов. К дронам привязывают чашки Петри, пробирки или просто марлю. Беспилотники влетают прямо в китовьи фонтаны и собирают пробы. Это потрясающее изобретение!
Кроме того, дроны решают задачи, которые раньше выполнялись с помощью снимков со спутников или самолетов. Например, помогают при картографировании побережий, изучении рельефа местности. Коптер пролетает по определенному маршруту и делает множество фотографий. Из них, как из деталей пазла, мы собираем подробную карту местности. С помощью коптеров мы составляем, например, карты чувствительности побережья к нефтеразливам, объемные карты. Такие 3D-модели используются, в частности, для проектирования пирсов.
Коптеры можно оснастить лазерными сканерами и изучать не только наземный, но и подводный рельеф, вести мониторинг опасных геологических процессов, таких как оползни. Раньше это было возможно только с помощью эхолотов или прямых методов.
Другие важные направления использования дронов — изучение локальной структурной геологии, диких животных и птиц, особенно водоплавающих. Дроны экономят наше время, силы и здоровье. При этом нельзя сказать, что беспилотники заменили традиционные методы наблюдения, нет, сверка обязательно нужна.
Использование коптеров — это дистанционный метод наблюдения; такие методы всегда дешевле, проще, быстрее и безопаснее традиционных. Вместо того чтобы ходить в маршрут или отправлять лодку, можно просто запустить коптер в разведку. Более того, в некоторые места человек в принципе попасть не может, например, не получится «лично» изучить вертикальный обрыв, дрейфующий айсберг или гору, на которой живут медведица с медвежатами. В таких случаях коптеры— наше всё.
На некоторых направлениях исследований коптеры в прямом смысле открыли новые горизонты. Например, в изучении речных плюмов (масс опресненной воды в море рядом с устьями рек) мы сделали глобальный прорыв благодаря нашим «карманным крыльям». Снимки со спутника дают недостаточно информации, а изучать плюмы с лодки не получается — их не видно. Так что коптер — единственный инструмент, с помощью которого можно изучить плюмы детально и рассмотреть процессы, которые там происходят. Анализ данных с коптеров позволяет выполнить позиционирование исследовательского судна в режиме онлайн: мы ищем интересные для ученых места и подводим туда судно, оно производит нужные замеры, берет пробы.
Или мой любимый кейс — сбор генетических данных с использованием проб, взятых из фонтанов китов. К дронам привязывают чашки Петри, пробирки или просто марлю. Беспилотники влетают прямо в китовьи фонтаны и собирают пробы. Это потрясающее изобретение!
Кроме того, дроны решают задачи, которые раньше выполнялись с помощью снимков со спутников или самолетов. Например, помогают при картографировании побережий, изучении рельефа местности. Коптер пролетает по определенному маршруту и делает множество фотографий. Из них, как из деталей пазла, мы собираем подробную карту местности. С помощью коптеров мы составляем, например, карты чувствительности побережья к нефтеразливам, объемные карты. Такие 3D-модели используются, в частности, для проектирования пирсов.
Коптеры можно оснастить лазерными сканерами и изучать не только наземный, но и подводный рельеф, вести мониторинг опасных геологических процессов, таких как оползни. Раньше это было возможно только с помощью эхолотов или прямых методов.
Другие важные направления использования дронов — изучение локальной структурной геологии, диких животных и птиц, особенно водоплавающих. Дроны экономят наше время, силы и здоровье. При этом нельзя сказать, что беспилотники заменили традиционные методы наблюдения, нет, сверка обязательно нужна.
Как выглядят коптеры, которыми пользуются ученые?
В основном ученые пользуются любительскими дронами, которые можно найти в обычных магазинах. Они могут находиться в воздухе в течение 20−25 минут, в холодную погоду — еще меньше, поэтому используются специальные батареи с подогревом.
Мы пользуемся и профессиональными беспилотниками. Они не поместятся в дамскую сумочку — ездят в специальных огромных кейсах, дольше и дальше летают, требуют более высокой квалификации и серьезных ресурсов.
В зависимости от решаемой задачи дронам придается специальное оснащение, от чашки Петри и обычных камер до тепловизоров, мультиспектральных камер, лазерных дальномеров, газоанализаторов, спусковых устройств, магнитометров, манипуляторов.
Какие задачи решают коптеры в Арктике?
Если кратко, то в Арктике основные задачи — наблюдение за водными массами, айсбергами, за побережьем и за животными. Полученные с помощью дронов данные используются не только для научных исследований, но и для обеспечения безопасности работы в Арктике.
Об этом мы с коллегами из ЦМИ записали небольшой курс на платформе UAV Prof, он открытый. А еще в Интернете есть мои лекции о беспилотниках в морских исследованиях.
В основном ученые пользуются любительскими дронами, которые можно найти в обычных магазинах. Они могут находиться в воздухе в течение 20−25 минут, в холодную погоду — еще меньше, поэтому используются специальные батареи с подогревом.
Мы пользуемся и профессиональными беспилотниками. Они не поместятся в дамскую сумочку — ездят в специальных огромных кейсах, дольше и дальше летают, требуют более высокой квалификации и серьезных ресурсов.
В зависимости от решаемой задачи дронам придается специальное оснащение, от чашки Петри и обычных камер до тепловизоров, мультиспектральных камер, лазерных дальномеров, газоанализаторов, спусковых устройств, магнитометров, манипуляторов.
Какие задачи решают коптеры в Арктике?
Если кратко, то в Арктике основные задачи — наблюдение за водными массами, айсбергами, за побережьем и за животными. Полученные с помощью дронов данные используются не только для научных исследований, но и для обеспечения безопасности работы в Арктике.
Об этом мы с коллегами из ЦМИ записали небольшой курс на платформе UAV Prof, он открытый. А еще в Интернете есть мои лекции о беспилотниках в морских исследованиях.
Расскажите, пожалуйста, как вы стали управлять беспилотниками?
По образованию я морской геолог, окончила аспирантуру МГУ. Однажды отправилась в длительную командировку на Белое море. Экспедиция располагала коптером, были задачи, которые он мог решить, но никто не умел им пользоваться. Я научилась управлять прибором, затем — выполнять аэрофотосъемку, создавать трехмерные модели. Вернувшись из командировки, показала начальству результаты, выступила на океанологической конференции, а дальше пошло-поехало.
Получается, я самоучка. Но через какое-то время прошла сертификацию и теперь могу работать с более серьезными и профессиональными аппаратами. В общей сложности я занимаюсь коптерами уже шесть лет и вижу, что еще многому можно научиться.
Управлять дроном — это ведь только часть задач. Как происходит обработка полученной информации?
Постобработка и анализ зависят от конкретного проекта. Иногда нужно «сшить» сверхвысокодетальную карту поверхности или сделать трехмерную модель для последующей интерпретации — это может быть и оценка берегов, и поиск объектов, и мониторинг изменений.
Иногда нужно посмотреть съемку и выдать команде оперативное предложение. Например, я с помощью коптера нашла залежку моржей и двух медведей рядом. В этом случае нужно определить задачи и возможности для исследования: например, изучить количество животных, пол, возраст, их возможную реакцию на коптер, оценить риски для людей, найти фарватер и место высадки. Сейчас мы учимся объединять съемку беспилотниками и результаты работы нейросети для более удобного подсчета животных и птиц.
Бывает, требуется поднять архивы и сравнить какие-то параметры: например, сколько моржей жило на этом острове в прошлом году, была ли на этом месте затонувшая лодка? Такие вопросы могут возникать неожиданно — порой не знаешь, что тебе пригодится. Но в этом вся прелесть архивных съемок — находятся настоящие сокровища!
Иногда я выполняю художественные съемки, тогда требуются постобработка материалов, обсуждение и выбор вместе с режиссером лучших кадров и так далее.
По образованию я морской геолог, окончила аспирантуру МГУ. Однажды отправилась в длительную командировку на Белое море. Экспедиция располагала коптером, были задачи, которые он мог решить, но никто не умел им пользоваться. Я научилась управлять прибором, затем — выполнять аэрофотосъемку, создавать трехмерные модели. Вернувшись из командировки, показала начальству результаты, выступила на океанологической конференции, а дальше пошло-поехало.
Получается, я самоучка. Но через какое-то время прошла сертификацию и теперь могу работать с более серьезными и профессиональными аппаратами. В общей сложности я занимаюсь коптерами уже шесть лет и вижу, что еще многому можно научиться.
Управлять дроном — это ведь только часть задач. Как происходит обработка полученной информации?
Постобработка и анализ зависят от конкретного проекта. Иногда нужно «сшить» сверхвысокодетальную карту поверхности или сделать трехмерную модель для последующей интерпретации — это может быть и оценка берегов, и поиск объектов, и мониторинг изменений.
Иногда нужно посмотреть съемку и выдать команде оперативное предложение. Например, я с помощью коптера нашла залежку моржей и двух медведей рядом. В этом случае нужно определить задачи и возможности для исследования: например, изучить количество животных, пол, возраст, их возможную реакцию на коптер, оценить риски для людей, найти фарватер и место высадки. Сейчас мы учимся объединять съемку беспилотниками и результаты работы нейросети для более удобного подсчета животных и птиц.
Бывает, требуется поднять архивы и сравнить какие-то параметры: например, сколько моржей жило на этом острове в прошлом году, была ли на этом месте затонувшая лодка? Такие вопросы могут возникать неожиданно — порой не знаешь, что тебе пригодится. Но в этом вся прелесть архивных съемок — находятся настоящие сокровища!
Иногда я выполняю художественные съемки, тогда требуются постобработка материалов, обсуждение и выбор вместе с режиссером лучших кадров и так далее.
Вспомните, пожалуйста, самые яркие эпизоды работы с коптером в Арктике.
В первую очередь, это опасные моменты. Например, однажды я чуть не упала в обморок прямо в полете, рисковала коптером ради красивых или важных для науки кадров, совершала сложные посадки на движущееся судно.
А самым ярким впечатлением была работа с крупными морскими млекопитающими. Возможность рассмотреть белого медведя, даже взаимодействовать с ним — это нечто фантастическое. В такие моменты ты чувствуешь себя незваным гостем в его мире, стараешься уважать его границы, быть незаметным — и при этом не можешь оторваться от экрана. Медведи — лорды Арктики, их мощь ощущается даже через камеру дрона.
Еще одной потрясающей возможностью для меня было наблюдать за моржами в воде — долго и вблизи, не тревожа их. Без дронов это невозможно. В результате мы получили уникальные кадры, рассказывающие о жизни моржей: о том, как они спят на воде, как организуют охрану, как играют, как самки кормят малышей. Недавно вышел научно-популярный фильм «Хранители севера» (он доступен на YouTube), использующий материалы этих съемок.
Какой у вас график работы? Часто ли вы бываете в море?
Я не работаю вахтами, хожу в отдельные рейсы — туда, где требуется моя квалификация. Обычно они длятся 15−35 суток. Несколько раз я бывала в экспедициях продолжительностью два с половиной месяца, но жила на берегу, в море выходила почти каждый день — как на работу.
В отпуске люблю переключаться на другие занятия, но всегда держу связь с коллегами. И всегда готова вынырнуть из отпуска, чтобы отправиться в рейс. Скучаю, когда приходится долго работать на берегу, называю это «сухопутной болезнью».
У Росатома и ЦМИ МГУ есть большой совместный проект — экомониторинг Севморпути. Расскажите пожалуйста, о том, какие исследования проводятся в рамках этого проекта и какие задачи решаете вы.
Экологический мониторинг — это комплексный проект, в нем трудятся разные специалисты. Мы исследуем морское дно, водную толщу, льды, метеорологические условия, биоту. Из полученных данных составляем общую картину экологической обстановки в регионе, пишем отчеты и визуализируем полученную информацию на веб-портале.
Говорить о мониторинге еще рано — нужны многолетние наблюдения, но первые шаги уже сделаны. Со временем, когда соберем больше данных, можно будет говорить об изменениях среды и влиянии антропогенной деятельности на районы исследования. Если потребуется, будут приниматься меры по защите окружающей среды.
Я участвую в этом проекте как морской геолог, то есть слежу за чистотой морского дна. Мы с коллегами отбираем пробы грунта на протяжении всего морского пути, анализируем их физические характеристики и оцениваем степень загрязнения разными веществами. Обязательно соотносим полученные данные с литературными, чтобы картина была более объективной и полной, сравниваем с результатами прошлых рейсов.
Вам нравится Арктика? Сложно ли там работать, не боитесь ли холода?
Холодов я не боюсь — спасают хорошая экипировка и горячая пища. Мерзну часто, но умею вовремя отогреваться, чтобы не было последствий. А вот света солнечного маловато, поэтому мы поддерживаем себя витаминами.
Арктику люблю до горизонта и обратно. В известной песне поется: «Если ты полюбишь Север — не разлюбишь никогда». Это про меня: у меня северная душа. Арктика суровая, но при этом хрупкая и нежная. Находясь там, я чувствую себя одновременно и дома — настолько мне там комфортно, и в гостях — осторожно и вежливо веду себя по отношению к природе. На суше тоскую и вспоминаю красоту минимализма, дуализм нежности и суровости, бесконечность горизонта. Арктика для меня — место силы.
В первую очередь, это опасные моменты. Например, однажды я чуть не упала в обморок прямо в полете, рисковала коптером ради красивых или важных для науки кадров, совершала сложные посадки на движущееся судно.
А самым ярким впечатлением была работа с крупными морскими млекопитающими. Возможность рассмотреть белого медведя, даже взаимодействовать с ним — это нечто фантастическое. В такие моменты ты чувствуешь себя незваным гостем в его мире, стараешься уважать его границы, быть незаметным — и при этом не можешь оторваться от экрана. Медведи — лорды Арктики, их мощь ощущается даже через камеру дрона.
Еще одной потрясающей возможностью для меня было наблюдать за моржами в воде — долго и вблизи, не тревожа их. Без дронов это невозможно. В результате мы получили уникальные кадры, рассказывающие о жизни моржей: о том, как они спят на воде, как организуют охрану, как играют, как самки кормят малышей. Недавно вышел научно-популярный фильм «Хранители севера» (он доступен на YouTube), использующий материалы этих съемок.
Какой у вас график работы? Часто ли вы бываете в море?
Я не работаю вахтами, хожу в отдельные рейсы — туда, где требуется моя квалификация. Обычно они длятся 15−35 суток. Несколько раз я бывала в экспедициях продолжительностью два с половиной месяца, но жила на берегу, в море выходила почти каждый день — как на работу.
В отпуске люблю переключаться на другие занятия, но всегда держу связь с коллегами. И всегда готова вынырнуть из отпуска, чтобы отправиться в рейс. Скучаю, когда приходится долго работать на берегу, называю это «сухопутной болезнью».
У Росатома и ЦМИ МГУ есть большой совместный проект — экомониторинг Севморпути. Расскажите пожалуйста, о том, какие исследования проводятся в рамках этого проекта и какие задачи решаете вы.
Экологический мониторинг — это комплексный проект, в нем трудятся разные специалисты. Мы исследуем морское дно, водную толщу, льды, метеорологические условия, биоту. Из полученных данных составляем общую картину экологической обстановки в регионе, пишем отчеты и визуализируем полученную информацию на веб-портале.
Говорить о мониторинге еще рано — нужны многолетние наблюдения, но первые шаги уже сделаны. Со временем, когда соберем больше данных, можно будет говорить об изменениях среды и влиянии антропогенной деятельности на районы исследования. Если потребуется, будут приниматься меры по защите окружающей среды.
Я участвую в этом проекте как морской геолог, то есть слежу за чистотой морского дна. Мы с коллегами отбираем пробы грунта на протяжении всего морского пути, анализируем их физические характеристики и оцениваем степень загрязнения разными веществами. Обязательно соотносим полученные данные с литературными, чтобы картина была более объективной и полной, сравниваем с результатами прошлых рейсов.
Вам нравится Арктика? Сложно ли там работать, не боитесь ли холода?
Холодов я не боюсь — спасают хорошая экипировка и горячая пища. Мерзну часто, но умею вовремя отогреваться, чтобы не было последствий. А вот света солнечного маловато, поэтому мы поддерживаем себя витаминами.
Арктику люблю до горизонта и обратно. В известной песне поется: «Если ты полюбишь Север — не разлюбишь никогда». Это про меня: у меня северная душа. Арктика суровая, но при этом хрупкая и нежная. Находясь там, я чувствую себя одновременно и дома — настолько мне там комфортно, и в гостях — осторожно и вежливо веду себя по отношению к природе. На суше тоскую и вспоминаю красоту минимализма, дуализм нежности и суровости, бесконечность горизонта. Арктика для меня — место силы.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #8_2022