UTILIZATION OF STATIONARY UNDERWATER SURVEILLANCE SYSTEMS FOR THE ESTIMATION OF UNDERWATER CURRENTS AND SEA DISTURBANCE PARAMETERS
Authors: Фищенко В.К. , Зимин П.С. , Голик А.В. , Гончарова А.А. 
Published: August 2020

Системы стационарного подводного видеонаблюдения, разработанные в ТОИ ДВО РАН, помимо решения задач наблюдения за состоянием морской биоты прибрежных акваторий залива Петра Великого (Японское море) могут применяться для оценивания характеристик морского волнения и подводных течений. Эти характеристики важны как в контексте сопровождения наблюдений за жизнедеятельностью морских организмов информацией о гидрологических условиях их существования, так и сами по себе – как важные параметры состояния природной среды. В статье рассмотрены несколько методик измерения сигналов вариаций подводных течений и оценивания на их основе частотных свойств поверхностного волнения. Основная идея состоит в отслеживании на основе анализа видео горизонтальных движений легких маркеров под воздействием на них течений. В первой части работы приведены примеры использования искусственных маркеров двух видов – закрепленных на тонкой нити теннисных шариков с небольшой положительной либо отрицательной плавучестью и установленных на дне вертушек. Показано, что при небольших глубинах установки камер частотные свойства сигналов горизонтальных движений маркеров хорошо воспроизводятся в сигналах поверхностного волнения в диапазонах ветровых волн, корабельных волн, волнения зыби, сейшевых колебаний уровня моря с периодами от десятков секунд до десятков минут. Во второй части работы рассмотрены технологии измерений, основанные на использовании естественных маркеров–полей органических и неорганических взвесей, перемещаемых водными потоками перед камерой, либо растительности, изменяющей свой наклон под действием течений. Они могут применяться при отсутствии либо выходе из строя искусственных маркеров.

Stationary systems for underwater video surveillance designed in POI FEB RAS apart from solving tasks of marine biot monitoring in the off-shore strip of Peter the Great Bay can be used for estimating characteristics of sea disturbance and underwater currents. These characteristics are essential both for supplementing the observations of life activities of marine organisms with hydrological existence conditions and by itself, as vital parameters of environmental conditions. This work considers several methods of measuring signals of variations of underwater currents and estimating frequency properties of sea disturbance on its basis. The main idea is to track horizontal movements of light markers driven by underwater currents based on the video analysis. The first part of the article presents examples of the utilization of markers of two types: tennis balls with slightly positive or negative buoyancy mounted on thin thread and propellers mounted on the bottom. It is shown that at a small depth of the camera installation, the frequency properties of the signals of markers horizontal movements are easily reproduced in signals of sea surface disturbance in the range of wind waves, sea swells, seiche oscillations of the sea level with a period from tens of seconds to tens of minutes. The second part of the article considers technologies of measurements based on the utilization of natural markers, such as fields of organic and inorganic suspended matter moved by water streams in front of a camera or submerged vegetation, which inclination angle is changed under the influence of currents. These approaches can be used in the absence of artificial markers or their failure.