ŒRODOWISKOWY POLSKIE SYSTEM INFORMACJI TOWARZYSTWO GEOGRAFICZNEJ INFORMACJI ELEMENTEM PRZESTRZENNEJ ZABEZPIECZENIA DZIA AÑ... ROCZNIKI GEOMATYKI 2011 TOM IX ZESZYT 1(45) 103 ŒRODOWISKOWY SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ ELEMENTEM ZABEZPIECZENIA DZIA AÑ OPERACYJNYCH W STREFIE PRZYBRZE NEJ* ENVIRONMENTAL GIS AS AN ELEMENT SECURING OPERATIONAL ACTIVITIES IN COASTAL ZONE Jerzy Pyrchla, Marek Przyborski Akadeia Marynarki Wojennej, Gdynia S³owa kluczowe: bezza³ogowe pojazdy nawodne, hydrodynaiczne odele, predykcja zjawisk hydrodynaicznych, odelowanie ateatyczne Keywords: unanned surface vehicle, hydro-dynaical odels, prediction of hydrodynaic phenoena, atheatical odeling Wstêp Na skutek rozpadu dwubiegunowego œwiata, znaczenie orza otwartego jako g³ównego teatru dzia³añ wojennych zniejszy³o siê. Doœwiadczenia z przebiegu wspó³czesnych wojen i konfliktów lokalnych wskazuj¹, i ciê ar dzia³añ si³ orskich przesun¹³ siê w znacznej ierze w rejony przybrze ne (litoralne littoral waters). Spowodowane jest to zarówno przez wzglêdy operacyjne, propagandowe, jak i ekonoiczne, a przede wszystki fakt, i w wiêkszoœci przypadków efektywnoœæ wykorzystania si³ orskich roœnie proporcjonalnie do zbli ania siê do wybrze a w raach projekcji si³y z orza na l¹d (Morse, Kiball, 1998; IAMSAR II, 2007). W aspekcie zasiêgu œrodków walki przeciwnika asyetrycznego o na przyj¹æ granicê rejonów litoralnych do aksyalnie kilku-kilkunastu il orskich, gdzie wskazane i o liwe bêdzie zastosowanie bezza³ogowych platfor p³ywaj¹cych. Analizuj¹c zaistnia³e przypadki ataków przeciwnika asyetrycznego na obiekty nawodne nale y stwierdziæ, i jego oddzia³ywanie odbywa siê za pooc¹ nastêpuj¹cych œrodków walki: * Praca naukowa finansowana ze œrodków bud etowych na naukê w latach 2009 2011 jako projekt badawczo-rozwojowy.
104 JERZY PYRCHLA, MAREK PRZYBORSKI z l¹du przeciwpancerne kierowane pociski rakietowe, niekierowane pociski rakietowe, oÿdzierze, araty a³okalibrowe oraz ciê ka broñ aszynowa; z orza saobójcze otorówki lub a³e jednostki (w ty rybackie, rekreacyjne). Prowadzenie dzia³añ przez si³y orskie w rejonach litoralnych stwarza dla nich wiele zagro eñ oraz ograniczeñ. Ponadto tory wodne i korytarze powietrzne o znaczny natê eniu ruchu uo liwiaj¹ potencjalneu przeciwnikowi askowanie siê wœród cywilnych jednostek p³ywaj¹cych lub statków powietrznych realizuj¹cych swoje rutynowe przedsiêwziêcia, co zwiêksza nasycenie t³a du ¹ liczb¹ obiektów w porównaniu z otwarty orze. Przede wszystki znacz¹co skraca siê czas reakcji na zagro enia oraz wystêpuj¹ ograniczone o - liwoœci anewrowania, szczególnie w odniesieniu do dobrze rozwiniêtej linii brzegowej (wyspy, zatoki, szkiery itp.). Istnieje ty say znaczne ryzyko strat, a wiêc pod wzglêde ekonoiczny oraz propagandowy wskazane jest wykorzystanie bezza³ogowych platfor p³ywaj¹cych. Przedsiêwziêcie o znaczeniu pierwszoplanowy jest stworzenie systeu rozeznania sytuacji w obrêbie polskich obszarów orskich. Zaliczyæ tu o ey onitorowanie statków stanowi¹cych zagro enie dla eglugi, bezpieczeñstwa orskiego i œrodowiska, dzia³ania zwi¹zane z akcjai kryzysowyi oraz wypadkai lub katastrofai na orzu, onitorowanie portów itp. Polski bezza³ogowy pojazd nawodny Prace nad opracowanie za³o eñ dla bezza³ogowego pojazdu nawodnego (Unanned Surface Vehicle USV) zosta³y zapocz¹tkowane w 2008 roku. Wykonano przedsiêwziêcia realizowane przez s³u by pañstwowe, jak i zadania ilitarne wykonywane na potrzeby Marynarki Wojennej RP, które og¹ byæ powierzone do realizacji bezza³ogowy pojazdo nawodny. W oparciu o dokonan¹ analizê wybrane zosta³y podstawowe paraetry konstrukcji platfory oraz wyienione odu³y, w jakie powinna byæ dodatkowo wyposa ona platfora przy realizacji okreœlonych zadañ. Efekte koñcowy prac wstêpnych projektu by³o opracowanie podstawowych paraetrów dla bezza³ogowego pojazdu nawodnego. Osi¹gniêto pojazd (rys.1) uo liwiaj¹cy realizowanie ró nych, czêsto wysoko specjalizowanych zadañ. Konstrukcjê oparto o 5,7 etrowy sztywny kad³ub RIB (Rigid Inflatable Boat ³ódŸ hybrydowa o sztywny kad³ubie). Pojazd charakteryzuje siê nastêpuj¹cyi paraetrai: d³ugoœæ kad³uba jednostki 5,7, ³adownoœæ 1,2 tony, o liwoœæ przewozu 4 osób, prêdkoœæ 34 w, waga pojazdu 1,5 tony, autonoicznoœæ 7 30 godzin. Wybrane paraetry osi¹gane by³y w zale noœci od prêdkoœci p³ywania, stanu orza w jaki przeprowadzano próby i za³adowania pojazdu. Buduj¹c prototyp pojazdu wykonano go tak, aby uo liwia³ wyianê odu³ów w zale noœci od przewidywanych zadañ. Dodatkowo pojazd wyposa ono w sprzêt uo liwiaj¹cy sterowanie rêczne. Brak doœwiadczeñ w eksploatacji tego typu jednostek nawodnych wyusi³ wykonanie takiej instalacji. Pierwsze próby usia³y byæ wykonane pod nadzore sternika bêd¹cego na pok³adzie ³odzi. Sternik w ka dy oencie óg³ przej¹æ kontrolê nad pojazde.
ŒRODOWISKOWY SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ ELEMENTEM ZABEZPIECZENIA DZIA AÑ... 105 Rys. 1. Projekt polskiego bezza³ogowego pojazdu nawodnego (Ÿród³o: dokuentacja projektu rozwojowego nr O R00 0004 07, w który autorzy s¹ wykonawcai) Po wyspecyfikowaniu urz¹dzeñ nawigacyjnych, w które powinna byæ wyposa ona jednostka okaza³o siê, e polski przeys³ nie produkuje takich urz¹dzeñ. Po rozpoznaniu rynku zastosowano osprzêt nawigacyjny jednostki firy Furuno. Stanowi to powa ne utrudnienie w realizacji takiego projektu. Firy produkuj¹ zintegrowane systey, które wspó³pracuj¹ z urz¹dzeniai wytwarzanyi w ich fabrykach. Protoko³y kounikacyjne poiêdzy urz¹dzeniai nie s¹ udostêpniane. Fira nie jest zainteresowana wytwarzanie np. pojazdów bezza- ³ogowych. Rozwi¹zanie tego probleu usiano szukaæ poprzez software deklarowany dla poszczególnych urz¹dzeñ. Trudnoœæ tego zadania obrazuje liczba systeów, w które pojazd zosta³ wyposa any (rys. 2): syste nawigacyjny GPS; kopas elektroniczny; radar z autoatyczny œledzenie echa; autopilot; sonda; ploter; apa elektroniczna; log; syste œledzenia i zobrazowania pozycji platfory na akwenie wodny; syste zdalnego sterowania prac¹ silnika i steru; syste sterowania urz¹dzeniai nawigacyjnyi, obserwacji technicznej oraz sensorai i czujnikai zainstalowanyi na platforie; Rys. 2. Projekt asztu z rozieszczenie urz¹dzeñ bezza³ogowego pojazdu nawodnego
106 JERZY PYRCHLA, MAREK PRZYBORSKI syste zobrazowania paraetrów pracy urz¹dzeñ; syste zasilania w energiê; syste obserwacji kaera (dzieñ/noc) sprzê ona z laserowy iernikie odleg³oœci; kaera panoraiczna do obserwacji okrê nej; sonar; syste sensorów cheicznych; eteorologicznych; syste ³¹cznoœci transisji obrazów, ³¹cznoœci g³osowej, transisji sygna³ów steruj¹cych, transisji danych z sensorów. Z³o onoœæ probleów i nogoœæ czynników, które nale y uwzglêdniæ w czasie dzia³añ bezza³ogowych pojazdów nawodnych powoduje, e tworzenie zintegrowanego systeu wyaga jednoczesnego opracowania i wdro enia nowoczesnych narzêdzi inforatycznego wsparcia procesu dowodzenia. Po pierwsze, w odniesieniu do operacyjno-taktycznych aspektów systeu, oznacza³oby to.in. u³atwienie dostêpu do wszelkich niezbêdnych danych i inforacji osobo odpowiedzialny za poszczególne zadania oraz usprawnienie przep³ywu i synchronizacjê inforacji iêdzy poszczególnyi systeai. Po drugie, w zwi¹zku z niejawny charaktere danych wykorzystywanych przy planowaniu dzia³añ oraz inforacji przekazywanych poiêdzy jednostk¹ a stanowiskie kierowania, zintegrowany syste usi zapewniaæ ochronê dostêpu do danych niejawnych i udostêpnianie ich tylko osobo dysponuj¹cy odpowiednii uprawnieniai. Powy sze dwie przeciwstawne potrzeby wyagaj¹ du ej skrupulatnoœci i precyzji podczas realizacji projektu, by uczyniæ narzêdzia wsparcia inforatycznego zw³aszcza bazy danych i systey kounikacji z jednej strony otwartyi, z drugiej zaœ bezpiecznyi. Wyaga to zastosowania odpowiednich nowoczesnych technologii inforatycznych, uwzglêdniaj¹cych koniecznoœæ przesy³ania inforacji (rys. 3). Bezza³ogowe pojazdy nawodne charakteryzuj¹ siê szeroki spectru wykonywanych zadañ. W wielu przypadkach poprzez wykonywanie zadañ, w których pojazdy za³ogowe nie og³y byæ u yte ze wzglêdu na bardzo niebezpieczne warunki, udowodni³y swoj¹ naturaln¹ zdolnoœæ do redukcji ryzyka zagro enia ycia za³óg. Miniaturyzacja sensorów, urz¹dzeñ elektronicznych i sprzêtu ³¹cznoœci, uo liwia zniejszenie asy ³adunku oraz znacz¹cy wzrost o liwoœci zbierania danych przez bezza³ogowe pojazdy nawodne. Dotyczy to kaer wideo i cyfrowych, radarów, sonarów, czujników Rys. 3. Próby w orzu bezza³ogowego pojazdu nawodnego
ŒRODOWISKOWY SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ ELEMENTEM ZABEZPIECZENIA DZIA AÑ... 107 podczerwieni i optoelektronicznych. Oznacza to, e wiêkszoœæ bezza³ogowych pojazdów nawodnych o e prowadziæ rozpoznanie, obserwacjê i dzia³ania wywiadowcze. W celu zapewnienia bezpieczeñstwa pañstwa, USV og¹ byæ u yte do onitorowania przestrzegania prawa i uk³adów iêdzynarodowych, interwencji, zwalczania piractwa, przeytu narkotyków i innych ateria³ów. Inforacja o œrodowisku W celu uzyskania brakuj¹cych, a zaraze niezbêdnych danych opisuj¹cych dynaikê œrodowiska orskiego zespó³ wykorzystuje dwa rodzaje odeli: 1) odele hydrodynaiczne, 2) odele dyspersji obiektów na powierzchni orza. Do pozyskiwania danych do tworzenia tych odeli oraz do ich weryfikacji s³u y syste aparaturowy zbudowany w oparciu o dryftery. Wykorzystanie odeli hydrodynaicznych Kierunek i prêdkoœæ pr¹dów orskich w odelach nuerycznych opisywane s¹ przez sk³adowe wektora prêdkoœci pr¹du orskiego, po³udnikow¹ X & i równole nikow¹ Y &. Wêz³y siatki generowanej przez odel hydrodynaiczny oznaczyy, po³udnikow¹ U i równole nikow¹ V. Wybór wêz³ów siatek wykorzystywanych do interpolacji, odbywa siê niezale nie. Proces wyznaczania wartoœci jest identyczny dla ka dej z siatek i przeprowadza siê go w ten sa sposób. Wartoœci poszukiwanych eleentów siatki obszaru zaistnienia wypadku wyznacza siê przeprowadzaj¹c obliczenia, których za³o enia s¹ przedstawione poni ej: 1. Przyjijy, e dokonaliœy analizy oraz dyskretyzacji obszaru zaistnienia wypadku opisuj¹c go zbiore Obszar x. W efekcie otrzyaliœy zbiór stykaj¹cych siê ze sob¹ kwadratowych obszarów, przyk³adowo o szerokoœci 2 kabli ka dy. Zak³aday, e ka dy punkt takiego obszaru a dla nas takie sao znaczenie. 2. Zak³aday, e dysponujey wiedz¹ na teat wartoœci pr¹dów orskich w punktach wêz³ów siatki nuerycznej, generowanych przez hydrodynaiczny odel nueryczny. Sk³adowe wektora prêdkoœci pr¹du orskiego: po³udnikowa U i równole nikowa V s¹ rozieszczone w ró nych punktach. Posiaday jednak dok³adne wspó³rzêdne wêz³ów siatki: szerokoœæ wêz³a j k, d³ugoœæ wêz³a l w, gdzie: k, w Î N. Przyj¹æ o na, e sk³adowe tworz¹ dwa zbiory. Jeden to zbiór U wartoœci sk³adowej po³udnikowej, a drugi V równole nikowej. Eleenty zbiorów tworz¹ te wêz³y siatki odelu hydrodynaicznego, których odleg³oœci od eleentów zbioru Obszar x s¹ niejsze od odleg³oœci iêdzy eleentai poszczególnych zbiorów U i V. Poniewa wspó³rzêdne wêz³ów siatki odelu hydrodynaicznego podawane s¹ jako wspó³rzêdne geograficzne (szerokoœæ wêz³a j k, d³ugoœæ wêz³a l w ), w celu uproszczenia obliczeñ interpolacyjnych dokonujey ich transforacji ze wspó³rzêdnych na elipsoidzie na wspó³rzêdne p³askie prostok¹tne. Po transforacji uk³adu wspó³rzêdnych otrzyujey X k i Y w. Dane te zwykle wyliczane s¹ dla œciœle okreœlonych oentów T i o sta³y interwale h i = T i+1 T i = const, gdzie i ÎN. Cele niniejszych rozwa añ jest dokonanie predykcji przeieszczenia siê pod wp³ywe pr¹dów opisywanego obszaru. Problee jest to, e wêz³y, w których wartoœci pr¹dów s¹ znane, rozieszczone s¹ w doœæ du ych odleg³oœciach. Nale y zate wykonaæ dwa zadania.
108 JERZY PYRCHLA, MAREK PRZYBORSKI Zadanie 1. Okreœliæ pr¹d, który w przybli eniu bêdzie dzia³a³ na ka dy z interesuj¹cych nas kwadratowych obszarów. Zadanie 2. Zinterpretowaæ jako obszar efekt przeieszczenia wszystkich kwadratów spodziewaæ siê nale y, e ró ne kwadraty przeieszczane bêd¹ z ró nyi prêdkoœciai, co spowoduje, e przyleg³e kwadraty og¹ siê od siebie oddalaæ lub na siebie zachodziæ. W zwi¹zku z powy szyi za³o eniai oraz sforalizowanie zadania, algoryt ruchu obszaru zaistnienia wypadku, na który prawdopodobnie znajduje siê obiekt, a dwuetapowy przebieg (Bednarczyk, Pyrchla, Piotrowski, 2005; Gajewski, Gajewski, Stachowiak, 1999; Pyrchla, Bednarczyk, 2000b; Pyrchla, 2001; 2002). Etap 1. Proble okreœlenia pr¹du w punkcie ró ny od punktu kratowego, w który jest on znany jest przyk³ade probleu interpolacji wielu ziennych. Najprostszy rodzaje interpolacji, który o na zastosowaæ, jest interpolacja dwuliniowa. Nie a znaczenia, e wiedza o sk³adowych po³udnikowych i równole nikowych odczytywana jest w ró nych zestawach punktów siatki. Oznacza to jedynie, e proces interpolacji ka dej sk³adowej pr¹du usiy wykonaæ oddzielnie. Po wyliczeniu obu sk³adowych aproksyowany pr¹d otrzyay jako ich suê. Wiedza na teat paraetrów pr¹du w konkretny punkcie, otrzyana w wyniku interpolacji, wykorzystana zostanie do przeieszczania kwadratów (oawianych eleentarnych czêœci obszaru poszukiwañ). Ca³y kwadrat zostaje przeieszczony o drogê wynikaj¹c¹ z wektora prêdkoœci pr¹du orskiego, wyliczonego dla punktu w œrodku tego kwadratu i dobranego optyalnego kroku czasowego. Etap 2. Skoro zosta³ przeieszczony pojedynczy kwadrat oawianego obszaru, oznacza to, e o na przesun¹æ w ten sa sposób kolejno wszystkie pozosta³e. W wyniku otrzyuje siê zbiór kwadratów wzajenie na siebie zachodz¹cych oraz znajduj¹cych siê w pewnej odleg³oœci, które nie przystaj¹ ju do punktów oawianej siatki. W celu uzyskania nowego obszaru nale y sprawdziæ, czy ka dy kwadrat siatki jest pokryty przez jeden z przesuniêtych kwadratów. Jeœli wynik bêdzie negatywny, oznacza to, e analizowany kwadrat nie bêdzie wystêpowa³ w nowy obszarze. Jeœli dany kwadrat zosta³ pokryty przez przynajniej jeden przesuniêty kwadrat, to przyj¹æ trzeba, e nale y on do nowego obszaru. Wartoœæ funkcji przypisania dla niego wyliczana jest jako najwy sza wartoœæ przypisana przesuniêty kwadrato, które czêœciowo go pokry³y. Sk³adowy prêdkoœci przypisuje siê wartoœci z warstwy powierzchniowej. W pozioie wyznacza siê wartoœæ sk³adowej prêdkoœci jako œredni¹ wa on¹ danej sk³adowej 9 & z uwzglêdnienie wartoœci eleentów zbioru 9 &. Wagê dla danego eleentu zbioru oblicza siê na L podstawie jego odleg³oœci od obiektu. I bli ej obiektu po³o ony jest eleent, ty a wy sz¹ wagê. Stosuje siê przy ty zasadê, i wagi s¹ odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odleg³oœci. Opisan¹ procedurê stosuje siê dla obu sk³adowych prêdkoœci niezale nie. & Wektorowa & & wartoœæ pr¹du orskiego jest su¹ obu sk³adowych dla wybranego punktu: 9 8 2 L L L Wykorzystanie odeli dyspersji obiektów na powierzchni orza Inne podejœcie do zagadnienia pozyskiwania danych œrodowiskowych niezbêdnych do funkcjonowania orskiego systeu inforacji przestrzennej jest realizowane przez nasz zespó³ przy wykorzystaniu systeu dryfterów. Fundaentalny sk³adnikie turbulentnego ieszania p³ynów jest separacja dwóch s¹siednich eleentów p³ynu, znana jako dyspersja par. Poio wielu lat naukowych poszukiwañ nie znaleziono prostego i klarownego wyt³uaczenia tego fundaentalnego aspektu zjawiska turbulencji. Jedny z najwa niejszych pytañ
ŒRODOWISKOWY SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ ELEMENTEM ZABEZPIECZENIA DZIA AÑ... 109 jest kwestia wp³ywu jaki na prêdkoœæ ruchu a odleg³oœæ pocz¹tkowa poiêdzy analizowanyi cz¹steczkai p³ynu. Nadal pozostaje otwarte pytanie jak wygl¹da³aby sytuacja w przypadku innego niekontrolowanego œrodowiska jaki o e byæ powierzchnia wzburzonego sztore orza. W przypadku zaistnienia katastrofy orskiej nale y liczyæ siê z rozbitkai, którzy znajduj¹ siê w wodzie. W tak z³o onej sytuacji trudno zachowaæ przytonoœæ uys³u i postêpowaæ zgodnie z instrukcjai, zate istnieje du e prawdopodobieñstwo, e bêd¹ oni luÿno porozrzucani na powierzchni orza. Okreœlenie w jaki stopniu ich pocz¹tkowy rozrzut bêdzie ia³ wp³yw na trajektorie ruchu poszczególnych rozbitków bêdzie ia- ³o decyduj¹ce znaczenie dla powodzenia akcji ratowniczej, czyli uratowania ycia ludzkiego. Ratownictwo orskie wykorzystuje cyfrowe apy nawigacyjne w procesie wypracowywania decyzji i podczas koordynacji akcji (Pyrchla, Bednarczyk, 2000a; Pyrchla, Bednarczyk, Stateczny, 2000; IAMSAR II, 2007). Syste wspoagania podejowania decyzji stosowany przy akcjach ratowniczych na orzu nie uwzglêdnia wielu danych œrodowiskowych, które og¹ byæ kluczowe dla powodzenia ca³ej operacji (Pyrchla, 2005; Przyborski, Pyrchla, 2003; Morse, Kiball, 1998; IAMSAR II, 2007). Wynika to z faktu, i elektroniczne apy nawigacyjne nie dostarczaj¹ tego typu inforacji, uo liwiaj¹ jednak tworzenie kolejnych warstw danych w raach ju istniej¹cej apy. Zate o na wzbogaciæ istniej¹ce apy w bardzo precyzyjne dane œrodowiskowe, takie jak np: kierunki i prêdkoœci pr¹dów orskich; kierunki i prêdkoœci wiatrów; zasolenie; teperatura wody i teperatura powietrza, jak równie paraetr niezbêdny w procesie planowania akcji ratowniczej dyspersja a³ych obiektów na powierzchni orza. Jako baza wyjœciowa do prowadzenia badañ ukierunkowanych na separacjê a³ych obiektów na powierzchni orza s³u y syste poiarowy, stworzony w raach zrealizowanego przez zespó³ projektu nr O T00A 013 28. Sk³ada siê on z boi poiarowych (dryferów), których zadanie polega na transitowaniu drog¹ radiow¹ swoich pozycji do centru odbiorczego, w który powstaje wizualizacja tras poruszania siê boi (Kitowski, Przyborski, Pyrchla, 2008; Przyborski, 2008a; 2008b). Syste sk³ada siê z 5 takich urz¹dzeñ, które og¹ byæ wykorzystywane jednoczeœnie. Eksperyenty takie by³y i s¹ nadal prowadzone (w raach projektu nr O N526 0156 34), a groadzone dane s³u ¹ do weryfikacji uzyskanych do tej pory wyników. Integracja pozyskiwanych danych Przy planowaniu trasy przeieszczania siê autonoicznego pojazdu nawodnego nieziernie istotn¹ rolê odgrywa znajooœæ warunków œrodowiskowych. W przypadku pojazdów bior¹cych udzia³ w wyœcigach Grand Challenge, które by³y organizowane przez aerykañsk¹ agencjê DARPA (Agencja Zaawansowanych Projektów Obronnych) istotn¹ rolê odgrywa³ cyfrowy odel terenu. Wyœcigi te by³y pierwsz¹ prób¹ powierzenia koputero kierowania pojazde. Pierwszy tego typu wyœcig odby³ sie na pustyni, natoiast ostatni stanowi³ najpowa niejsze wyzwanie, poniewa zak³ada³, e roboty usz¹ poradziæ sobie w iejski ruchu saochodowy. Na pustyni, gdzie warunki atosferyczne nieustannie zieniaj¹ krajobraz, istnia³a koniecznoœæ odyfikowania wizerunku terenu. Zastosowano skaning laserowy, dalierze, kaerê cyfrow¹ i radary. Dopiero fuzja tak uzyskanych zobrazowañ dawa³a pe³ny obraz sytuacji w rejonie poruszania siê pojazdu.
110 JERZY PYRCHLA, MAREK PRZYBORSKI W przypadku œrodowiska orskiego, czy te ogólniej wodnego, og³o by siê pozornie wydawaæ, e sytuacja jest zdecydowanie prostsza poniewa : widocznoœæ jest dobra, nic jej nie ogranicza, nie a wybojów ani rowów, do których ³ódŸ og³aby wpaœæ itp. Jest to z³udny spokój ziana warunków w rejonie o e nast¹piæ bardzo szybko i to sao œrodowisko o e wówczas byæ g³ówny problee dla poruszaj¹cej siê ³odzi. Cz³owiek, kieruj¹c ³odzi¹ jest w stanie, na podstawie doœwiadczenia, tak dobieraæ kurs i prêdkoœæ, aby bezpiecznie oijaæ zieniaj¹ce siê warunki na akwenie. W zwi¹zku z ty powstaje pytanie: w jaki sposób zaipleentowaæ tê uiejêtnoœæ cz³owieka aszynie? Problee jest równie odpowiednik orskiego cyfrowego odelu terenu. Nie istniej¹ przestrzenne odele falowania, które w ka dej chwili o e ulec intensyfikacji lub te zanikowi. Czy istnieje zate o liwoœæ odwzorowania zachowania powierzchni orza tak, aby o na by³o wykorzystaæ je do usprawnienia procesu sterowania autonoiczn¹ ³odzi¹? Zespó³ prowadzi badania z wykorzystania systeów LiDAR w dwóch kierunkach. Po pierwsze, do odtworzenia stanu orza otaczaj¹cego ³ódŸ oraz aby wykorzystaæ pó³przewodnikowe czujniki przyspieszenia do rejestrowania dynaiki ruchu ³odzi i do wykorzystania tych danych w procesie ostrzegania systeu zarz¹dzaj¹cego ³odzi¹ przed zbli aj¹c¹ siê fal¹. Wyposa enie autonoicznej ³odzi w tzw. elektroniczny zys³ uo liwiaj¹cy ostrzeganie jej przed nadchodz¹c¹ fal¹ jest jedny z kilku obrazów (inforacji), które s¹ zbierane, a nastêpnie scalane w jeden spójny obraz rzeczywistoœci otaczaj¹cej poruszaj¹c¹ siê ³ódŸ. Poni sze wykresy (rys. 4, 5, 6) reprezentuj¹ sytuacjê kiedy to ³ódŸ, po opuszczeniu portu, wychodzi na zatokê, natoiast czujniki przyspieszenia wykrywaj¹ nadchodz¹c¹ falê. Rys 4. Przebieg przyspieszeñ zarejestrowanych w kierunku osi X wraz z oente uderzenia fali
ŒRODOWISKOWY SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ ELEMENTEM ZABEZPIECZENIA DZIA AÑ... 111 Rys. 5. Wykres przyspieszeñ w kierunku osi Y wraz z oente uderzenia fali Rys. 6. Wykres przebiegu przyspieszeñ w kierunku osi Z wraz z oente uderzenia fali
112 JERZY PYRCHLA, MAREK PRZYBORSKI Po drugie prowadzone s¹ prace nad wykorzystanie danych z LiDARu do odtworzenia sytuacji na powierzchni orza w czasie rzeczywisty. Tego typu dane, w po³¹czeniu z danyi z kaer wizyjnych oraz systeów radarowych, uo liwi³yby stworzenie odpowiednika cyfrowego odelu powierzchni orza czasu rzeczywistego. Wzbogacenie tego obrazu o inforacjê antykolizyjn¹ z syteu ARPA da³oby o liwoœæ bezpiecznego nawigowania ³odzi, nawet po bardzo skoplikowany pod wzglêde nawigacyjny rejonie, jaki jest reda portu oraz kana³y portowe. Podsuowanie Literatura specjalistyczna, jaka jest poœwiêcona uwzglêdnianiu inforacji przestrzennej o pr¹dach orskich w trakcie planowania akcji z wykorzystanie bezza³ogowych platfor p³ywaj¹cych na orzu, jest znikoa i nie dotyczy warunków nawigacyjnych Morza Ba³tyckiego. W niniejszej pracy staraliœy siê wykazaæ, e w³aœciwy sposobe radzenia sobie z brakie precyzji danych spotykanych w procesie planowania dzia³añ operacyjnych, szczególnie w rejonie wód przybrze nych, jest odwo³anie siê do inforacji przestrzennej o pr¹dach orskich. Przedstawiliœy sposoby jakie wykorzystujey do pozyskiwania niezbêdnych dla nas danych œrodowiskowych oraz etody ich praktycznego wykorzystania. Na przyk³adzie opracowywanej przez nas bezza³ogowej platfory p³ywaj¹cej pokazaliœy, i tego typu dane s¹ niezbêdne do realizacji zadañ operacyjnych w strefie przybrze nej przez pojazdy bezza³ogowe. Literatura Bednarczyk M., Pyrchla J., Piotrowski M., 2005: Toward the Application of AI Methods in Marine SAR Operations. The VIII International Maritie Conference Safety of Surface, Subsurface and Flight Over the Sea Aspects. Polish Journal of Environental Studies, Vol. 14. Gajewski J., Gajewski L., Stachowiak A., 1999: Verification of drift odels of rhodaine spill, life-raft and duy-an during experient polrodex-97. Bull. Mar. Inst., 26. Hilbert D., Cohn-Vossen S., 1956: Geoetria pogl¹dowa. PWN. IAMSAR II, 2007: International aeronautical and aritie search and rescue anual. Mission coordination. Volue II, IMO/ICAO. Kitowski Z., Przyborski M., Pyrchla J., 2008: Pair dispersion in natural turbulence flow. Polish Journal of Environental Studies vol.17, No. 3c: 41-44. Morse M. P., Kiball E. G., 1998: Methods of operations research. Military Operations Research Society, Alexandria. Przyborski M., Pyrchla J., 2003: Reliability of the Navigational Data. Proc. of the International IIS: IIPWM 03 Conference held in Zakopane, Springer Verlag Series on Advances in Soft Coputing. Przyborski M., 2008a: Badanie dyspersji a³ych obiektów dla potrzeb orskich systeów geoinforatycznych: V Ogólnopolskie Sypozju Naukowe Geoinforacja obrazowa w œwietle aktualnych potrzeb. Przyborski M., 2008b: Dyspersja a³ych obiektów na powierzchni orza w aspekcie orskich systeów geoinforatycznych. Roczniki Geoatyki t.6, z.7; 85-89, PTIP, Warszawa. Pyrchla J., Bednarczyk M., 2000a: Fuzzy sets to the rescue. Proc. 9 th Workshop on Intelligent Inforation Systes. Pyrchla J., Bednarczyk M., 2000b: Zbiory rozyte w planowanie poszukiwañ orskich. Proc. II Sypozju Nawigacja Zintegrowana, WSM Szczecin.
ŒRODOWISKOWY SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ ELEMENTEM ZABEZPIECZENIA DZIA AÑ... 113 Pyrchla J. Bednarczyk M., Stateczny A., 2000: Location of an accident at sea in the SAR syste an attept at foralizing the proble, Scientific bullettin nr 59, WSM Szczecin. Pyrchla J., 2001: The Utility of Fuzzy Set Theory for Locating Sea Accidents. Geodezja i Kartografia nr 4. Pyrchla J., 2002: Zbiory rozyte w teorii lokalizacji wypadków orskich. Wybrane zagadnienia. Wyd. J. Pyrchla. Pyrchla J., 2005: Fuzzy function of accuracy of visual navigational observation. Polish Journal of Environental Studies. Abstract Operational tasks are directed into shallow waters, therefore the use of unanned vehicles ight be very useful. Research in this area is conducted in any countries. We need very detailed data about the present and future state of the environent where the UV operate. This is the priary requireent. In this paper, we present the first Polish Unanned Surface Vehicle, supported by the Polish Ministry of Science and Higher Education, grant O R00 0004 07. dr hab. in. Jerzy Pyrchla jerzy_pyrchla@wp.pl dr hab. in. Marek Przyborski arekprzyborski@gail.co