Design og implementering av et UUVsystem for detaljert kartlegging av havbunnen

Abstract

I takt med økende fokus på bærekraftig industri og utnyttelse av havressurser, har behovet for mer effektive metoder for detaljert kartlegging av havbunnen økt. Dette har særlig betydning for lokalisering av fiskeoppdrett og påfølgende overvåking, spesielt med hensyn til identifikasjon og beskyttelse av sårbare arter. Fiskeridirektoratet i samarbeid med Havforskningsinstituttet har utarbeidet et forslag til metoder for å oppnå tilfredstillende kvalitet på kartleggingen. Denne studien presenterer et forslag til et UUV-system (Ubemanned undervannsfartøy) som ved bruk av adaptiv havbunnfølging og estimering av bildekvalitet sørger for høykvalitets datainnhenting uavhengig av siktforhold og topografi. Metodikken omfatter en gjennomgang av myndighetskrav til havbunnkartlegging og en beskrivelse av bruksområder og designvalg. På grunnlag av dette ble en spesifikasjon av et UUV-system beskrevet. En litteraturstudie av egnede metoder for å oppnå spesifikasjonskravene ble så utført. Basert på tidligere anvendte metoder, ble et forslag med noen tilpasninger utviklet til et komplett UUV-system, designet for høykvalitets videoinnhenting under ulike siktforhold, tilpasningsdyktig til ulike havbunnsområder. For å teste effekten av det implementerte UUV-systemet ble en simuleringsstudie utført. Resultatene fra simmuleringsstudien antyder at ved å øke adapsjonsgraden til systemet, blir kvaliteten på kartleggingen betydelig forbedret, og da spesielt under krevende siktforhold. Den adaptive havbunnfølgingen viste seg videre å være effektiv under ulike topografiske forhold. Vår studie demonstrerer potensialet i bruk av adaptive metoder for forbedret og effektiv kartlegging av havbunnen, med betydelige implikasjoner for fremtidig industriell utnyttelse og bevaring av havmiljøet.

As the focus on sustainable industry and utilization of marine resources grows, the need for more effective methods for detailed seafloor mapping has increased. This is particularly important for the location of fish farms and subsequent monitoring, especially with respect to identifying and protecting vulnerable species. The Directorate of Fisheries, in collaboration with the Institute of Marine Research, has put forward a proposal for methods to achieve satisfactory quality in mapping. This study presents a proposal for an Unmanned Underwater Vehicle (UUV) system that, through the use of adaptive seafloor tracking and image quality estimation, ensures high-quality data collection regardless of visibility and topography. The methodology involves a review of regulatory requirements for seafloor mapping and a description of use cases and design choices. Based on this, a specification of a UUV system was described. A literature study of suitable methods for meeting the specification requirements was then carried out. Based on previously applied methods, a proposal with some modifications was developed into a complete UUV system, designed for high-quality video collection under various visibility conditions, adaptable to different seafloor areas. To test the effectiveness of the implemented UUV system, a simulation study was conducted. Results from the simulation study suggest that by increasing the adaptability of the system, the quality of the mapping is significantly improved, especially under demanding visibility conditions. The adaptive seafloor tracking also proved to be effective under various topographical conditions. Our study demonstrates the potential of using adaptive methods for improved and efficient seafloor mapping, with potensial significant implications for future industrial utilization and conservation of the marine environment.