A restaurálás rekonstruálása: Hogyan zajlik a korallfotogrammetria

„A tízszer öt méteres terület nem hangzik soknak, de elég nagy, amikor előre-hátra, fel-le, majd keresztben úszol,” magyarázza Kate Craggs. De vajon miért úszott sakktáblamintázatban egyáltalán? Egy szóval a válasz a „fotogrammetria” lenne, de ha követted a Coral Spawning International és Nature Seychelles, tudod, hogy a valós válasz sokkal érdekesebb.

Ne riadj vissza a névtől – hiszen a fotogrammetria igazán lenyűgöző, és még inkább, ha a Seychelle-szigetek korallzátonyaira alkalmazzuk. „Ez úgy működik, hogy sok-sok fényképet készítünk, majd ezeket speciális képfeldolgozó szoftverrel összeolvasztjuk” – fogalmaz egyszerűen Dr. Jamie Craggs. A szoftver egymásra helyezi a képeket, így ezekből a kétdimenziós képekből háromdimenziós modell hozható létre.

Már ebből a rövid magyarázatból is látható, miért olyan hasznos eszköz ez Dr. Craggs és kollégái, a tengeri tudósok számára: lehetővé teszi, hogy a víz alatti munkájukat a felszínre hozzák, és minden aspektusát megvizsgálják, értékeljék, és ami a legfontosabb, megmérjék azoknak a zátonyoknak, amelyeket helyreállítani igyekeznek. Az idő múlásával egyértelműen láthatják munkájuk hatását is, amely messze túlmutat a korallok növekedésének szépségén. A gyakorlatban azonban a fotogrammetriát a folyamat végén alkalmazzák, és ahogy Kate mondta, kihívást jelenthet.

„A Cousin-szigeti Különleges Természetvédelmi Területen hat vizsgálati helyszínt választottunk ki. Három helyszínen ponyvát helyeztünk a zátonyra, majd új korall lárvákat pumpáltunk alá, hogy elősegítsük a megtelepedésüket ezen a területen – magyarázza Dr. Craggs. Kate és a Nature Seychelles csapata ezután gondosan kimérte az egyes mintaterületeket, kötelekkel kialakítva szelvényvonalakat és méretjelző markereket helyeztek el, hogy mérési referenciapontokat biztosítsanak. „Mindegyik marker egyedi kódolt mintázattal rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy a fotogrammetriai szoftver később felismerje és pontosan méretezze a 3D modellt” – teszi hozzá Dr. Craggs. Amikor a mérési merülések befejeződnek, kezdődik a merülés fotózáshoz.

A terület minden részét rögzíteni kell kamerával, és ez nem olyan egyszerű, mint amilyennek hangzik. „Kihívást jelent, mivel nem lehet előre megjósolni az áramlatokat és a hullámokat” – magyarázza Kate. „Az egyenletes sebesség és magasság fenntartása a zátony felett kihívást jelentett.” „Ha különböző magasságú korallok vannak, akkor folyamatosan korrigálnod kell a mélységedet, miközben a kamerával úszol felettük.” Itt a pontosság kulcsfontosságú, ezért a megfelelő eszközök mindent megváltoztatnak.

Széles látószögű objektívet használ egy Canon EOS R5 Mark II készüléken, vízálló házban, és ahogy várható, a készített felvételek – másodpercenként egy – élesek, színhelyesek és precízek. „Kifinomult részletességet ad nekünk” – teszi hozzá Dr. Craggs. „És ez igazán izgalmas.” De nem csak arról van szó, hogy szép látványt nyújtanak. A finom részletek jellegzetes jellemzőket is nyújtanak, javítva a rekonstrukció pontosságát. „Elsőként össze kell őket illeszteni, és létre kell hozni egy úgynevezett ‘ritka pontfelhőt’” – magyarázza. Ez egyfajta durva pontvázlat, ahol minden egyes pont egy zátony jellemzőjét jelöli, amely több átfedő képen is megjelenik, lehetővé téve a szoftver számára, hogy kiszámolja a tér alapvető alakját. Ebben a szakaszban kevés a részlet, ezért hívjuk „ritkának” (ritka pontfelhőnek).

„Ezután elvégezzük a szűrést, hogy létrehozzuk a »sűrű pontfelhőt«, amely számos – gyakran több millió – további pontot hoz létre, és sokkal több információval egészíti ki az adatokat. „Végül létrehozzuk a »hálót«, amely kitölti a pontok csoportjait, és megadja az egész 3D-modell felületi textúráját.” Ennek eléréséhez rendkívül nagy számítási teljesítményre van szükség, de ha ráközelítünk, a korallt lenyűgöző részletességgel láthatjuk. Akár néhány milliméteres részleteket is meg tudunk jeleníteni, így rendkívüli felbontást érünk el. A minőség rendkívül jó, a szélek tisztán kivehetők, és ez lényegesen növeli mérési módszereink pontosságát.

Ha azt gondolod, hogy a korall növekedésének mérése egy igen/nem kérdés, akkor nagyon távol állsz a valóságtól. A fotogrammetria fontos eszköz mind a hat helyszín megfigyelésében, segítve Dr. Craggs-et és a Nature Seychelles tengerbiológusait abban, hogy nyomon kövessék és megértsék, mi történik – hogy a korall beilleszkedett-e az új környezetébe, a túlélési arányokat, valamint a zátony növekvő formáját, méretét és struktúráját. A fotogrammetriát más mérésekkel, például a vízminőséggel, a hőmérséklettel vagy a fény áthatolásával együtt alkalmazzák, hogy átfogó képet nyerjenek a zátony egészségi állapotáról az idő folyamán.

A fotogrammetria emellett egy másik fontos módszert is kínál az időbeli összehasonlítások elvégzésére. A 3D modellek „kiteríthetők” és úgynevezett „ortomozaikká” alakíthatók. Itt kapnak kiemelt szerepet a kódolt méretjelzők, amelyeket Kate és búvártársai helyeztek el minden egyes területen. „Biztosítják, hogy minden helyesen illeszkedjen, így több száz fényképből kétdimenziós képet lehet létrehozni” – magyarázza Dr. Craggs. A felmért területek állandó elemei a zátonynak, mivel lehetővé teszik a csapat számára, hogy rendszeres időközönként másolatokat készítsen a „síktérképről”. „Ezután egymásra vetíthetjük őket, és közvetlenül mérhetjük, mennyit nőtt egy korallfolt hat hónap, egy év vagy akár több idő alatt.”

Kate és a Nature Seychelles csapata rendszeresen megismétli a gyakorlatot, fel-le, jobbra-balra úszva, módszeresen lefotózva a hat korallmezőt – amelyek felében extra lárvákat helyeztek el, a másik felében pedig nem. „Ezután kinagyíthatjuk a képet, megnézhetjük, hol vannak a kis koralljaink, és elkezdhetjük a mérést” – mondja Dr. Craggs. „Végső soron a lényeg az, hogy kinyerjük az adatokat, elemezzük őket, és szükség szerint módosítsuk a megközelítésünket.” Próbálni, tesztelni, módosítani, fejleszteni – ez egy soha véget nem érő út.

Kövesd nyomon a Nature Seychelles és a Coral Spawning International szervezetekkel végzett munkánk előrehaladását itt. És tudj meg többet a Canon fotogrammetriai megoldásairól.