Naufrágio submarino trazido à vida por lasers

3D no processo de coleta de dados non-touch Depth SL3 com o TBD-1 Devastator Aircraft (Crédito: Air / Sea Heritage Foundation foto de Brett Seymour)

Uma inovadora técnica de pesquisa subaquática que integra a fotogrametria com a tecnologia LiDAR (SL) de laser submarino ajudou a criar modelos 3D precisos, precisos e com engenharia reversa de uma aeronave rara e historicamente significativa que fica no fundo do mar.

A técnica foi desenvolvida durante uma expedição em outubro de 2018 com a Air & Sea Heritage Foundation sem fins lucrativos para documentar o naufrágio praticamente intacto de um avião Devastador Douglas TBD-1 da Marinha dos EUA no fundo do mar da Lagoa Jaluit na República das Ilhas Marshall (RMI) .

Dos 129 Devastadores construídos, todos foram perdidos em batalha, destruídos em acidentes operacionais ou sucateados antes do final da Segunda Guerra Mundial. Parte do “Devastator Project” em andamento, esta recente expedição foi desenvolvida para capturar dados milimétricos precisos e reproduzíveis para construir um modelo 3D preciso como um mapa do século XXI para esse patrimônio cultural significativo; e para servir como uma “pesquisa pré-perturbação” para a proposta de recuperação, conservação e exibição pública do avião histórico no Museu Nacional da Marinha dos Estados Unidos em Washington, DC.

Este avião particular, Bureau of Aeronautics Number (BuNo) 1515 da Marinha dos EUA, anteriormente designado para Torpedo Squadron Five (VT-5) a bordo do porta-aviões USS Yorktown (CV-5) com o código de fuselagem "5-T-6" está localizado em um habitat marinho sensível. Para conduzir uma pesquisa segura, sem toques e precisa, que renderia um modelo 3D de classe mundial, a expedição reuniu um grupo de especialistas e voluntários líderes, utilizando a tecnologia mais avançada disponível.

Sob a liderança dos co-fundadores da Air / Sea Heritage Foundation, Russ Matthews, um historiador e cineasta realizado e Dr. Peter Fix, especialista no campo de conservação de materiais de embarcações e aeronaves com o Conservation Research Laboratory and Center for Maritime Archaeology and Conservation (CMAC) na Texas A & M University, a equipe do Projeto Devastator consistia em Brett Seymour, um fotógrafo subaquático de alto nível, emprestado do Submerged Resources Center do National Park Service; Evan Kovacs, engenheiro inovador e experiente mergulhador técnico, responsável pela Marine Imaging Technologies; Matt Christie, Especialista Sênior Subsar LiDAR com 3D em Profundidade; Brian Kirk, um guia local especializado e co-descobridor original (com o historiador / explorador Matt Holly) do naufrágio de BuNo 1515; além de arqueólogos / mergulhadores Chris Dostal, Carolyn Kennedy e Michael Terlep. Os assessores do Laboratório Avançado de Imagem e Visualização do Instituto Oceanográfico Woods Hole também fizeram parte das etapas de planejamento de expedição e pós-produção.

Embora o Devastator 1515 parecesse praticamente intacto em expedições de pesquisa anteriores, a natureza sensível do naufrágio e, frequentemente, as condições de baixa clareza da água em todo o local, forneceram limitações para a maioria dos processos de coleta de dados padrão e outros métodos de coleta de imagens ópticas. Além disso, como uma pesquisa de pré-perturbação, era importante capturar não apenas os detalhes milimétricos repetitivos, precisos da aeronave, mas também a substância e as estruturas da biomassa marinha na aeronave e em seu entorno. Esses desafios criaram uma oportunidade única para 3D no LiDAR de laser submarino SL3 da Depth com sua unidade de processamento de dados 3D em tempo real. Além disso, a equipe usou fotografia, vídeo 4K, fotogrametria 3D e VR de 360⁰.

Durante um período de seis dias no local, dezenas de mergulhos foram conduzidos aos destroços localizados a menos de 40 metros de profundidade. Quatro marcadores de registro foram definidos em áreas pré-aprovadas para verificar a precisão tanto da varredura a laser quanto da tecnologia de fotogrametria. O 3D no laser SL3 da Depth foi implantado em faixas variadas do local do naufrágio, mantendo uma distância segura, de modo a não perturbar a área ao redor. O feixe direcionável permitiu flexibilidade e precisão enquanto trabalhava ao lado de outras aplicações de tecnologia. O SL3 pulsava a 40.000 medições / seg para cada posição de varredura, adquirindo varreduras setoriais de alta densidade. O 3D no índice de algoritmo de correção de refração patenteado da Depth foi capaz de fornecer conjuntos de dados repetíveis em qualidade de água de baixa claridade, onde outras soluções ópticas teriam dificuldades para operar.

Imagem Fotogramétrica de Aeronave Devastator TBD-1 (Foto CreditL Air / Sea Heritage Foundation de Brett Seymour)

No total, o laser SL3 LiDAR forneceu um total de 92 milhões de pontos e os dados fotogramétricos após o processamento produziram 5,7 milhões de vértices. Cada nuvem de pontos densos foi então modelada na superfície e movida para um computador de projeto 3D. Imagens ópticas de fotogrametria, 360 VR e fotos foram integradas aos designs para renderizar um modelo 3D exato do Devastator. Juntamente com os dados do laser LiDAR, a equipe capturou 1.398 imagens estáticas com fotogrametria.

“A tecnologia LiDAR de laser subaquático Depth utiliza nosso índice patenteado de algoritmos de correção de refração para produzir um verdadeiro gêmeo digital com medições precisas e precisas”, declarou Neil Manning, diretor de operações de 3D da Depth, Inc. “A fusão dessas saídas de dados A fotogrametria volumétrica 3D oferece um passo revolucionário para a preservação digital precisa e visualização de grandes características no fundo do mar. Estamos ansiosos para avançar esta técnica para uma ampla gama de aplicações nas áreas de sítios arqueológicos náuticos e naufrágios, documentação de acidentes marítimos e pesquisas de linhas de base de ambientes marinhos sensíveis. ”

“O uso arqueológico inovador de 3D no LiDAR submarino do Depth SL3 permitiu-nos realizar mais e com maior precisão no mapeamento do local do naufrágio BuNo 1515 ao longo de seis dias do que foi possível em cinco expedições anteriores”, afirmou Russ Matthews, Presidente da Air / Sea Heritage Foundation. “Somos extremamente gratos a Neil Manning e sua equipe por sua generosidade em fornecer a tecnologia e experiência para levar o Projeto Devastator ao próximo nível. Somente com a colaboração de tais indivíduos, empresas, agências e nações, podemos esperar preservar esta aeronave icônica para as gerações futuras ”.