Change detection on shipwrecks using synthetic aperture sonar – North Sea Wrecks Task 3.5 Deep Water Case Study

De siste 15 årene har syntetisk-apertur sonar (SAS) modnet som teknologi. SAS representerer i dag det mest moderne innenfor avbildning og kartlegging av havbunnen gjort fra autonome undervannsfarkoster (AUV). SAS gir høy oppløsning og stor arealdekning per tidsenhet. Derfor er teknologien godt egnet til bruk i marin forskning, offshore-kartlegging og monitorering. Den er også velegnet for søk etter objekter, vrak og dumpefelt, samt en rekke militære anvendelser. Blant disse er mottiltak mot miner, overvåkning og krigføring på havbunnen.

Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) har et langvarig samarbeid med Kongsberg Maritime (KM) innenfor utvikling av AUV-teknologi og SAS-teknologi. Flere verdensledende produkter finnes i HUGIN-familien av AUV-er. Det samme gjelder HISAS-sensorene fra Kongsberg Maritime, sensorer som er delvis utviklet ved FFI.

Endringsdeteksjon er en teknikk for å finne relevante endringer i data, samlet inn fra repeterte passeringer. Syntetisk-apertur sonar gir høy oppløsning og stor arealdekning per tidsenhet. Derfor er teknologien godt egnet til bruk i bildebasert endringsdeteksjon.

I denne mulighetsstudien ser vi på hvor egnet det er å bruke AUV med SAS for detektere strukturelle endringer av skipsvrak, med års mellomrom mellom passeringer. En mulig anvendelse er monitorering av tilstanden til skipsvrak i dumpefelt. Vi beskriver de spesifikke utfordringene som må løses. Det gjelder både for SAS-avbildning av skipsvrak, og for SAS-bilder til bruk i endringsdeteksjon. Vi studerer tre datasett. De er samlet inn i 2015, 2019 og 2022. Innsamlingen ble gjort med FFIs HUGIN AUV. Den var utstyrt med en HISAS 1032 interferometrisk syntetisk-apertur sonar. Dataene er av vrak 13. Vraket ligger i dumpefeltet med kjemiske stridsmidler, dumpet etter andre verdenskrig i Skagerrak.

Ved å bruke vår fremgangsmetode er det mulig å koregistrere lokale bilder, konstruere differensbilder og detektere små endringer. For å verifisere at endringene som er detektert er faktiske endringer på et vrak, må en inspisere likhet i målegeometri for de repeterte passeringene. Skyggeområder bør flagges og ignoreres i differenskartet.

Vår konklusjon er at AUV med syntetisk-apertur sonar kan brukes til monitorering av skipsvrak over mange år. Det forutsetter at det er likhet i avbildningsgeometri og sensorsystem, og at prosesseringen er riktig.

Denne studien er finansiert av EU Interreg-prosjektet North Sea Wrecks.