Реконструкционно възстановяване: Как се извършва фотограметрията на коралите

„Десет на пет метра не изглежда голямо, но всъщност е доста голяма площ, когато плуваш напред-назад, нагоре-надолу и после напречно“, обяснява Кейт Крагс. Но защо изобщо тя плува, сякаш играе шах? Отговорът с една дума би бил „фотограметрия“, но ако сте проследили историята на нашето партньорство с Coral Spawning International и Nature Seychelles, ще знаете, че истинският отговор е много по-завладяващ.

Не се плашете от името – фотограметрията е изключително впечатляваща, още повече, когато се прилага върху кораловите рифове на Сейшелите. „Включва много, много снимки, след което те се наслагват с помощта на софтуер за обработка на изображения“, обяснява д-р Джейми Крагс. „Софтуерът наслагва изображенията, така че можете да комбинирате всички двуизмерни изображения в триизмерна картина.“

Само от това кратко обяснение вероятно вече можете да разберете защо това е толкова полезен инструмент за д-р Крагс и неговите колеги-океанографи, тъй като им позволява да пренесат подводната си работа на сушата, за да изследват, оценят и най-важното – да измерят всеки аспект на рифовете, които се стремят да възстановят. С течение на времето те могат също така ясно да видят въздействието на своята работа, което надхвърля просто красотата на отглеждането на корали. На практика обаче фотограметрията се намира точно в края на процеса и както каза Кейт, може да се окаже предизвикателство.

„Избрахме шест площадки за изследване в специалния резерват „Остров Кузен“. На три от тях поставихме парче брезент върху рифа, а след това впръскахме нови коралови ларви под него, за да предизвикаме заселването им в тази зона“, обяснява д-р Крагс. Кейт и екипът от Nature Seychelles след това внимателно измерват всеки от участъците с въже, за да създадат трансектни линии и поставят мерителни скали, така че да има ориентири за измерване. „Всяка мерителна скала има уникално графично кодиране, което позволява на софтуера за фотограметрия да я разпознае и впоследствие да мащабира точно 3D-модела“, добавя д-р Крагс. След като измервателните гмуркания приключат, започва гмуркането за снимки.

Всеки сантиметър от зоната трябва да бъде заснет, а това не е толкова просто, колкото може би звучи. „Предизвикателство е, защото не можеш да предвидиш течението и вълните“, обяснява Кейт. „Така че беше трудно да се поддържа постоянна скорост и височина над рифа. Когато имаш корали с различна височина, това означава, че трябва постоянно да коригираш дълбочината, на която плуваш над тях с фотоапарата.“ Точността тук е важна, затова наличието на подходящо оборудване е от решаващо значение.

Тя използва широкоъгълен обектив с Canon EOS R5 Mark II във водоустойчив калъф и както може да се очаква, снимките, които прави – по една на секунда – са резки, с точни цветове и прецизни. „Това ни показва изключителни детайли“, добавя д-р Крагс. „А това е наистина вълнуващо.“ Но не е само защото са приятни за гледане. Високата детайлност също така улавя точки с отличителни черти, подобрявайки точността на реконструкцията. „Първото нещо, което трябва да направите, е да ги „сглобите“ и да създадете нещо, наречено „разреден облак от точки“, обяснява той. Това е нещо като груба чернова от точки, като всяка от тях представлява елемент от рифа, който се появява на няколко припокриващи се изображения, и така софтуерът може да изчисли основната форма на пространството. На този етап има малко детайли, затова е „разреден“.

„След това филтрираме данните, за да създадем „плътен облак от точки“, който генерира много – често милиони – допълнителни точки и осигурява много повече информация. Накрая създаваме „мрежата“, която попълва групи от точки и дава на цялостния 3D модел текстурата на повърхността му.“ За да се постигне това, са необходими изключително големи изчислителни ресурси, но ако увеличите изображението, можете да видите корала с невероятна детайлност. „Можем да слезем до няколко милиметра, така че получаваме изключителна разделителна способност. Качеството е изключително добро, контурите са ясно очертани, а това ще подобри точността на нашите методи за измерване“.

Ако си мислите, че измерването на растежа на коралите е нещо от сорта на „да, пораснал е/не, не е“, нямате представа клко грешите. Фотограметрията е важен инструмент за наблюдение на всяка от шестте площадки, като помага на д-р Крагс и морските биолози от Nature Seychelles да проследяват и разберат какво се случва – дали коралите са се „прихвнали“ в новата си среда, какви са процентите на оцеляване, както и как се развиват формата, размерите и структурата на рифа. Тя се използва заедно с други измервания, като качеството и температурата на водата или проникването на светлина, за да се получи обща картина за състоянието на рифа във времето.

Фотограметрията създава и друг важен начин за сравнение с течение на времето. 3D моделите могат да се „сплескат“ и да се превърнат в т.нар. „ортомозайка“. Именно тук своето значение придобиват кодираните мерителни скали, които Кейт и нейните колеги водолази са разположили из всяка площадка. „Те внимават всичко да се подреди правилно, за да се създаде двуизмерно изображение от стотици фотографии“, обяснява д-р Крагс. Измерваните площадки са неизменна част от рифа, като позволяват на екипа да създава периодични копия на „плоската карта“. „Тогава можем да ги насложим и директно да измерим колко е нараснал даден участък корал за шест месеца, една година или повече.“

Кейт и екипът от Nature Seychelle“ ще повтарят това действие редовно, плувайки нагоре-надолу и наляво-надясно, като методично ще снимат шестте участъка с корали – половината от които са били обогатени с допълнителни ларви, а другата половина – не. „Тогава ще можем да увеличим изображението, да видим къде се намират нашите млади корали и да започнем измерванията“, казва д-р Крагс. „В крайна сметка целта е да извлечем данните, да ги анализираме и да коригираме подхода си, ако е необходимо.“ Опити, тестове, промяна, усъвършенстване – никога няма край."

Следете напредъка на нашата работа с Nature Seychelles и Coral Spawning International тук. И научете повече за Фотограметрични решения на Canon.