Rozmowa z prof. Wojciechem Tylmannem z Wydziału Oceanografii i Geografii Uniwersytetu Gdańskiego na temat unikatowego skanera, służącego do obrazowania hiperspektralnego rdzeni osadów geologicznych.
Anna Konopka, GospodarkaMorska.pl: Panie profesorze, skaner, który właśnie trafił na uczelnię służy do obrazowania hiperspektralnego rdzeni osadów geologicznych. Co to właściwie znaczy?
Wojciech Tylmann, prof. UG: Obrazowanie hiperspektralne, to technika podobna do fotografii cyfrowej, z tym że w standardowej fotografii obraz rejestrowany jest w trzech zakresach długości fali (RGB), natomiast obraz zarejestrowany przez kamerę hiperspektralną składa się z kilkudziesięciu czy nawet kilkuset kanałów odpowiadających ściśle określonym długościom fal. Po odpowiednim przetworzeniu i analizie danych możemy z niego odczytać o wiele więcej informacji o obrazowanych obiektach od tradycyjnej fotografii cyfrowej.
Gdzie ta metoda znajduje zastosowanie?
Technika obrazowania hiperspektralnego jest wykorzystywana bardzo szeroko w teledetekcji do zbierania informacji przestrzennej. Zdjęcia hiperpsektralne różnych obszarów dają informacje o rodzaju skał, charakterystykach gleb, a także rodzaju pokrycia terenu. Dokładna analiza światła odbitego od zbiorowisk roślinnych pozwala na określenie składu gatunkowego czy ogólnej kondycji drzewostanu. Również w meteorologii wykorzystuje się satelitarne obrazy hiperspektralne, które pomagają rozpoznać temperaturę mas powietrza czy skład chemiczny atmosfery. A zatem, mimo tajemniczej nazwy, obrazowanie hiperspektralne ma wbrew pozorom bardzo szerokie zastosowania.
A mówiąc jeszcze dokładniej… Przy jakich pracach obrazowanie hiperspektralne można z dużym pożytkiem wykorzystać?
Jedną z wielkich zalet tej techniki jest możliwość prowadzenia pomiarów w różnych skalach. A więc możemy obrazować Ziemię z pozycji satelity, analizować pokrycie terenu wybranego obszaru używając np. drona wyposażonego w kamerę, a także rejestrować obrazy hiperspektralne bardzo niewielkich obiektów pod mikroskopem.
Ten wyjątkowy skaner już jest na uczelni. Co dalej?
Urządzenie, które zainstalowaliśmy właśnie w naszym laboratorium na Uniwersytecie Gdańskim, to bardzo specyficzna konstrukcja przeznaczona do analiz rdzeni osadów geologicznych, czyli na przykład osadów wydobytych z dna morza.
Jak to działa w praktyce?
Możemy do naszego skanera włożyć fragment rdzenia o długości do 150 cm, następnie cały obiekt jest ze stałą prędkością przesuwany pod kamerą hiperspektralną, która w sposób ciągły rejestruje obraz z bardzo wysoką rozdzielczością. W stosunkowo krótkim czasie uzyskujemy kompletny obraz hiperspektralny całego fragmentu rdzenia.
Dla lepszego wyobrażenia podam może kilka liczb: skanowanie rdzenia o długości jednego metra zajmuje tylko około jednej godziny, maksymalna rozdzielczość przestrzenna analizy wynosi 40 mikrometrów (kilkaset pomiarów w jednym milimetrze kwadratowym rdzenia!) i uzyskujemy w efekcie plik danych o rozmiarze ok. 30 GB. Dane te muszą zostać poddane odpowiedniej obróbce, aby uzyskać z nich wartości wskaźników świadczących o występowaniu określonych składników w osadzie. Nas najbardziej interesują fotopigmenty zawarte w osadach organicznych, które świadczą o zmianach produktywności w środowisku wodnym lub występowaniu warunków beztlenowych.
Wiadomo już, że planowane są wspólne badania z uniwersytetem w Bernie i zorganizowanie specjalistycznego laboratorium. Jaki jest cel Państwa prac w dalszej perspektywie?
Rzeczywiście, wszystko rozpoczęło się od współpracy z naszymi kolegami z Uniwersytetu w Bernie. Tam zainstalowano kilka lat temu prototyp takiego urządzenia opracowany przez firmę Specim Ltd z Finlandii, na którym mieliśmy okazję wspólnie testować różne możliwości wykorzystania obrazowania hiperspektralnego do analiz osadów jeziornych. Na Wydziale Oceanografii i Geografii UG chcemy rozwijać te możliwości i poszerzyć je o analizy osadów morskich.
Czy z tego laboratorium skorzystają studenci, firmy prywatne?
No cóż, to zależy z jednej strony od projektów badawczych, które uda nam się pozyskać, ale również od tego jak uda nam się połączyć możliwości skanera z jego wykorzystaniem do badań aplikacyjnych. Ponieważ urządzenie jest zainstalowane na uniwersytecie, to z całą pewnością skorzystają z niego również studenci, którzy będą mogli korzystać z jego możliwości w trakcie realizacji swoich prac magisterskich czy doktorskich.
Czy uda nam się wykorzystać nasz skaner również we współpracy z otoczeniem gospodarczym? Trudno dziś powiedzieć coś konkretnego, jednak z całą pewnością sądzę, że niedestrukcyjne techniki analiz osadów morskich będą w przyszłości odgrywały bardzo ważną rolę nie tylko w nauce, ale również w gospodarce.
Takie unikatowe urządzenie, do tej pory posiada zaledwie kilka laboratoriów na świecie.
Tego typu skanery hiperspektralne do analiz rdzeni osadów geologicznych dostępne są na rynku zaledwie od kilku lat. I nie są to urządzenia tanie, głównie ze względu na koszt kamer hiperspektralnych o bardzo wysokich parametrach technicznych. A więc rzeczywiście, zgodnie z naszą wiedzą, takie urządzenie jest w tej chwili zainstalowane w zaledwie kilku laboratoriach na świecie.
Główne zastosowanie, jak do tej pory, to badania typowo geologiczne oraz rekonstrukcje zmian środowiska w przeszłości. Ten drugi kierunek jest szczególnie ważny w naszym laboratorium i ma duże znaczenie w kontekście globalnych zmian środowiska i ich wpływu na nasze życie obecnie i w przyszłości.
Dziękuję za rozmowę.
Na zdjęciu widoczny rdzeń osadów pobranych z jeziora, który właśnie jest skanowany./ Fot. UG
Litewska inicjatywa "Save the Batlic Sea" w murach Uniwersytetu Morskiego w Gdyni
2. edycja konferencji Academic Gdynia Innovation Days zakończona
Prof. Bradford Parkinson, "ojciec systemu GPS", doktorem honoris causa Uniwersytetu Morskiego w Gdyni
Oskary Ratownictwa – Gala Safe Water Angels 2024
II Konferencja Centrum Transferu Technologii UMG „Academic Gdynia Innovation Days” zapowiedziana
Premiera książki „Dziewczyny na fali”. Wyjątkowa publikacja o kobietach związanych z branżą morską