Rekonstrukcija obnove: kako funkcionira fotogrametrija koralja

„Deset puta pet metara možda ne zvuči mnogo, ali zapravo je to poprilično velik prostor kada plivate naprijed-natrag, gore-dolje pa onda poprijeko”, objašnjava Kate Craggs. No zašto je uopće plivala uzduž i poprijeko kao na šahovskoj ploči? Odgovor u jednoj riječi bio bi „fotogrametrija”, ali ako ste pratili priču o našem partnerstvu s Coral Spawning International i Nature Seychelles, znate da je pravi odgovor daleko zanimljiviji.

Neka vas naziv ne obeshrabri – jer fotogrametrija je apsolutno fascinantna, a još je fascinantnija kada se primijeni na koraljne grebene Sejšela. „To uključuje snimanje puno, puno fotografija, a zatim njihovo spajanje pomoću softvera za obradu slika”, pojašnjava dr. Jamie Craggs. „Softver preklapa vaše fotografije, pa sve te dvodimenzionalne slike možete spojiti u trodimenzionalni prikaz.”

Već iz ovog kratkog objašnjenja vjerojatno možete uočiti zašto je to tako koristan alat za dr. Craggsa i njegove kolege oceanografe. To im, naime, omogućuje da svoj podvodni rad prenesu na kopno kako bi proučili, procijenili i, što je najvažnije, izmjerili svaki aspekt grebena na čijoj obnovi rade. S vremenom mogu i jasno vidjeti učinke svog rada, koji nadilaze samu ljepotu koralja koji rastu. U praksi, pak, fotogrametrija dolazi tek na kraju čitavog procesa te, prema Kateinim riječima, može predstavljati pravi izazov.

„Odabrali smo šest lokacija za proučavanje u posebnom rezervatu prirode otoka Cousin. Na tri smo postavili komad cerade preko grebena, a zatim smo ispod nje upumpali nove ličinke koralja kako bismo potaknuli njihovo naseljavanje na tom području”, objašnjava dr. Craggs. Kate i tim iz organizacije Nature Seychelles potom su precizno izmjerili svaku od parcela, užetom su označili linije transekta i postavili oznake razmjera koje služe kao referentne točke pri mjerenju. „Svaki marker ima jedinstveni kodirani uzorak, što omogućuje fotogrametrijskom programu da prepozna i kasnije točno skalira 3D model”, dodaje dr. Craggs. Kada se dovrše mjerni zaroni, na redu je zaron radi fotografiranja.

Svaki centimetar tog područja mora se zabilježiti kamerom, a to nije tako jednostavno kao što se na prvu čini. „Izazov je u tome što ne možeš predvidjeti struju i valove”, objašnjava Kate. „Zato je pokušaj održavanja ravnomjerne brzine i visine iznad grebena bio prilično zahtjevan. S obzirom na to da su koralji različitih visina, prisiljeni ste neprekidno prilagođavati dubinu zarona dok plivate iznad njih i snimate.” Preciznost je ovdje važna, pa posjedovanje pravih alata čini ključnu razliku.

Koristi širokokutni objektiv na fotoaparatu Canon EOS R5 Mark II u vodootpornom kućištu i, kao što biste i očekivali, slike koje snima – brzinom od jedne snimke svake sekunde – kristalno su čiste, precizne i s vjernim prikazom boja. „To nam omogućuje uvid u nevjerojatne detalje”, dodaje dr. Craggs. „I to je stvarno uzbudljivo.” Ali nije riječ samo o tome da su predivni za gledanje. Sitni detalji ujedno služe kao prepoznatljive značajke, što povećava točnost same trodimenzionalne rekonstrukcije. „Prvi je korak njihovo spajanje kako bi se dobio takozvani „rijetki oblak točaka”, objašnjava. To je svojevrsna gruba skica od točaka, pri čemu svaka točka predstavlja element grebena vidljiv na više fotografija koje se međusobno preklapaju. Na temelju toga softver izračunava osnovnu geometriju prostora. Trenutačno ima malo pojedinosti, pa otuda i naziv „rijetki”.

„Nakon toga filtriramo podatke da bismo dobili 'gusti oblak točaka'. Time se dobivaju milijuni novih točaka i omogućuje puno detaljniji prikaz. Na kraju izrađujemo „mrežu” koja popunjava skupine točaka i daje cjelokupnom 3D modelu njegovu površinsku teksturu.” Kako bi se došlo do ove faze, potrebno je vrlo zahtjevno računalno procesiranje, no kada se slika približi, koralj se može vidjeti u nevjerojatnim detaljima. „Idemo u detalje duboko do svega par milimetara širine, što nam omogućuje postizanje nevjerojatne razlučivosti. Kvaliteta prikaza je izvrsna, konture su jasno definirane, što će svakako povećati preciznost naših mjernih metoda.”

Ako smatrate da se mjerenje rasta koralja svodi na jednostavan zaključak „je li narastao ili nije”, zapravo ste jako daleko od stvarne slike. Fotogrametrija je važan alat u praćenju stanja na svakom od šest lokaliteta jer dr. Craggsu i oceanografima iz udruge Nature Seychelles pomaže da prate i razumiju što se točno događa – od toga jesu li se koralji „primili” u novom okruženju, preko stope njihova preživljavanja, pa sve do rasta oblika, veličine i same strukture grebena. Ovaj se alat primjenjuje uz ostala mjerenja – poput provjere kvalitete vode, temperature i prohodnosti svjetla – kako bi se dobila cjelovita slika o stanju grebena tijekom vremena.

Osim toga, fotogrametrija otvara još jednu važnu mogućnost za provođenje usporednih analiza tijekom vremena. 3D prikazi mogu se „izravnati” i pretvoriti u takozvani „ortomozaik”. Upravo ovdje do punog izražaja dolaze kodirane mjerne oznake koje su Kate i njezini kolege ronioci postavili preko svakog ispitnog polja. „One omogućuju da se sve ispravno poravna kako bi se od stotina pojedinačnih fotografija stvorila jedinstvena dvodimenzionalna slika”, objašnjava dr. Craggs. Izmjerene parcele trajna su točka na grebenu jer timu omogućuju periodičko snimanje replika „dvodimenzionalne karte”. Onda ih možemo preklapati i izravno izmjeriti koliko je dio koralja narastao tijekom šest mjeseci, godine dana ili dulje.

Kate i tim iz udruge Nature Seychelles redovito će ponavljati taj postupak. Plivajući uzduž i poprijeko, sustavno će fotografirati šest ploha s koraljima – polovicu na koju su unesene dodatne ličinke i drugu polovicu bez dodatnih ličinki. „Tada ćemo moći povećati prikaz i vidjeti gdje su naši mladi koralji te započeti proces mjerenja”, kaže dr. Craggs. „U konačnici je svrha izvući podatke, analizirati ih i modificirati naš pristup po potrebi. Sve se svodi na pokušaje, testiranja, prilagodbe i poboljšanja – to je putovanje koje ne prestaje.”

Pratite napredak naše suradnje s udrugom Nature Seychelles i organizacijom Coral Spawning International ovdje. Saznajte više o rješenjima tvrtke Canon za fotogrametriju.