Mithilfe der Photogrammetrie fangen Taucher Schiffswracks in den Gewässern von Seattle ein

Seattle ist eine Landenge.

Auf der Ostseite der Stadt liegt der Süßwassersee Lake Washington, während Sie im Westen das salzige Wasser des Puget Sound finden. Der Lake Washington entstand, als sich vor Tausenden von Jahren ein Gletscher zentimeterweise über das Land schob. Er ist die Heimat von Algen, Zooplankton, und einige PCB-belastet Fisch. Dank seines Zugangs zum Meer wird der Sound gelegentlich von Touristen besucht Orcas.

Am Grund dieser beiden Gewässer beginnt sich die Landschaft jedoch zu verändern. Taucher haben Schwerter, Tequilaflaschen, Müllsäcke und alte Gegenstände gefunden Laptops. Es gibt auch historisch bedeutsamere Objekte wie Flugzeuge und Schiffswracks.

Auch für diejenigen, die über die entsprechende Ausrüstung und Ausbildung verfügen über 100 Fuß tauchen In eiskaltem Wasser kann es eine Herausforderung sein, ein Gefühl dafür zu bekommen, wie diese Wracks wirklich aussehen. „Die Sicht ist ziemlich schlecht, daher können wir nicht sehr weit sehen“, sagte Kees Beemster Leverenz gegenüber Digital Trends. „Und außerdem dringt fast kein Licht über die ersten paar Dutzend Fuß hinaus ein, vielleicht 70 Fuß oder so.“ Beemster Leverenz ist tagsüber Microsoft-Softwareentwickler, nachts Taucher und auf vielen anderen Gebieten Wochenenden. Er ist Teil davon Globale Unterwasserforscher (GUE), eine gemeinnützige Organisation, die Taucher ausbildet und zum Schutz der Gewässer beiträgt. Mithilfe der Photogrammetrie möchte er einige dieser versunkenen Schiffe in Form von 3D-Modellen an die Oberfläche bringen.

Mars angegriffen

Im Jahr 2011 ein Team, dem einige GUE-Taucher angehörten befindet sich die Mars in der Ostsee. Das schwedische Kriegsschiff, das 1564 während einer Schlacht versenkt wurde, konnte bis zu 900 Seeleute aufnehmen. Es ist riesig und dank des dunklen, kalten nordischen Wassers ziemlich gut erhalten. Es gibt keine Möglichkeit, das 200 Fuß lange Dreimastschiff zu bergen, aber die Forscher waren gespannt darauf, mehr über das berühmte Wrack zu erfahren. Anstatt eine Gruppe von Wissenschaftlern in 250 Fuß Tiefe zu schicken, entwickelten sie eine Möglichkeit, das Schiff mithilfe von Photogrammetrie zum Leben zu erwecken.

Mithilfe von Laserscans und Tausenden von Fotos der Planken, Kanonen, Masten usw. konnten Professor Johan Rönnby von der Universität Södertörn und sein Team das Schiff aus jedem Blickwinkel erfassen. Anschließend setzt eine Software die Fotos zusammen, um ein 3D-Modell zu erstellen, das die Forscher drehen und vergrößern können So konnten sie nicht nur Details sehen, sondern auch ein Gefühl dafür bekommen, wie das Schiff aussah, als es war ganz.

Als Beemster Leverenz vom Mars-Projekt hörte, beschloss er, einige der Techniken bei Wracks im Raum Seattle anzuwenden. Es gab eine große Auswahl. Allein im Lake Washington gibt es mindestens sieben Flugzeugwracks, ein Dutzend Kohlewagen, die über Bord eines Lastkahns rutschten, und Hunderte von Booten. Im Laufe der Jahrzehnte haben Taucher mithilfe der Sonardaten der National Oceanic and Atmospheric Administration viele von ihnen entdeckt.

Tiefes, dunkles Meer

Wie die Ostsee ist auch der Lake Washington dunkel und kühl. Es ist auch voller Sedimente. Rühren Sie den Schlamm am Boden auf, und Sie können genauso gut für den Tag auftauchen. Ihre Fotos zeigen lediglich trübes Wasser, das vom Licht grünlich gelb gefärbt wird.

Die Bedingungen in Lake Crescent, etwa 100 Meilen nordwestlich von Seattle, unterscheiden sich stark vom Lake Washington. Dank des klaren Wassers und des Umgebungslichts konnte Kathryn Arant, eine weitere GUE-Taucherin, schnell die etwa 200 Bilder aufnehmen, die für die Photogrammetrie eines Meeres benötigt wurden 1927 Chevrolet auf der Seite liegend in 170 Fuß tiefem Wasser.

Das Auto wurde erstmals im Jahr 2002 gefunden und löste das Rätsel um das Schicksal des jungen Paares Russell und Blanch Warren, das 1929 vermisst wurde. Aufgrund der kurvenreichen, unbefestigten Straßen rund um den Lake Crescent war davon ausgegangen worden, dass ihr Auto ins Wasser geriet. Mit Arants Bildern und der Agisoft Photoscan-Software ist das Ergebnis ein Modell, das das Warren-Auto bis hin zum Tacho und den noch aufgepumpten Reifen zeigt.

Das Auto war einer der ersten Versuche der GUE Seattle zur Photogrammetrie. Beemster Leverenz und seine Tauchkollegen brauchten einige Versuche, um den Dreh raus zu bekommen. Sie begannen mit GoPros, geschützt durch ein Unterwassergehäuse. Schnell wurde ihnen klar, dass sie es brauchten bessere Kameras und mehr Licht. Sie haben 33.000-Lumen-Lichtleisten gekauft, die Sie blenden werden, wenn Sie beim Einschalten hineinschauen. Trotz ihrer intensiven Helligkeit benötigen sie vier, um in mehr als 100 Fuß Entfernung über der Oberfläche auch nur eine Delle in die Dunkelheit zu hinterlassen. „Wir sind in der Lage, eine scheinbar wirklich schlechte Sicht in eine mittelmäßige Sicht umzuwandeln“, sagte Beemster Leverenz.

Verbinde die Punkte

„Ich sage gerne, dass das Einfachste, was man jemals dokumentieren kann, eine Kuppel ist, die keine hat kleine Teile, die hervorstehen, die keine Flügel oder Propeller haben, die die Sache erschweren würden“, sagte Beemster Leverenz. Das Warren-Auto war ziemlich nah dran. Flugzeuge sind schwieriger. Taucher müssen die Balance halten, alle Details zu erfassen und gleichzeitig die Software nicht zu überfordern. „Es ist wichtig, mit Fotos so sparsam wie möglich zu sein“, sagte er.

Für ein Flugzeugunglück, ein PBM MarinerDas GUE-Team hat etwa 5.500 Fotos gemacht. Von diesen Flugzeugen ist nur noch eines intakt – jedenfalls über dem Meeresspiegel – im Pima Air and Space Museum in Arizona. Da das Flugboot an Land schwer zu transportieren war, wurden die meisten davon verschrottet. Eins im Lake Washington versunken im Jahr 1949. Taucher der Marine versuchten in den 1990er Jahren, das Flugzeug aufzutauchen, konnten jedoch nur das Heck abbrechen. Der Großteil liegt immer noch etwa 70 Fuß unter Wasser.

Dank der Photogrammetriebemühungen der GUE befindet es sich auch virtuell im Pima-Museum. Zusammen mit Dr. Megan Lickliter-Mundon, einer Unterwasser-Luftfahrtarchäologin, erstellten sie eine 3D-Modell des seltenen Flugzeugs, das neben dem geborgenen Heck sitzt.

Die Nachbildung von Wracks wie der PBM Mariner und eines anderen versunkenen Flugzeugs, der PB4Y-2, erfordert viele Fotos, was wiederum viel Rechenleistung erfordert. Zunächst analysiert die Software die Fotos und beginnt mit der Anordnung. Es erkennt bestimmte Objekte, ein Ruder, eine Flügelklappe, und beginnt mit der Kartierung dieser Objekte anhand von Fotos desselben Objekts, die aus verschiedenen Winkeln aufgenommen wurden. Dies nennt man eine Punktwolke, die Beemster Leverenz vergleicht, um die Punkte zu verbinden. Die Form ist da; es ist einfach nicht ausgefüllt.

Als nächstes verbindet der Computer diese Punkte zu einem Netz. „Das Netz hat eigentlich nicht die richtige Farbe“, sagte er. „Es ist wirklich so, als würde man ein Plastikmodell zusammenbauen, bevor man es bemalt.“ Das weiße Netz sieht aus wie ein Flugzeug, verfügt aber nicht über die Details und die Definition, die zur Unterscheidung erforderlich sind Teile. Der dritte Schritt besteht darin, die Details der Fotos auf das Netz zu legen, eine Art „Einfärbevorgang“.

Für das neueste Projekt von GUE, das PB4Y-2, konnte Beemster Leverenz einen Nichttaucher als Helfer gewinnen. Patrick Goodwin arbeitet für Würfel, das die Battlefield-Videospielserie ausmacht. Er und Beemster Leverenz haben einen gemeinsamen Freund und zufällig begannen sie, über Photogrammetrie per Voice-Chat zu diskutieren, während sie gemeinsam ein Videospiel spielten. Würfel nutzt Photogrammetrie um reale Objekte und Orte – wie die Alpen – realistisch in Spiele zu integrieren. Goodwin optimiert Modelle, um sie handlich zu machen. Wenn sie zu detailliert sind, sind sie zu überladen mit Daten, um sie zu drehen, und ermöglichen es Ihnen, das Wrack aus jedem Blickwinkel zu sehen. Die Nieten des Flugzeugs müssen beispielsweise nicht in das Modell eingebaut werden, sondern können stattdessen auf die Oberseite projiziert werden. Es ist wie der Unterschied zwischen dem Aufmalen einzelner Streifen oder dem Aufkleben eines Aufklebers.

Darüber hinaus hilft Goodwin dabei, einen Teil der Umgebung des Wracks wiederzugeben. „Wenn Sie ein Modell eines leeren weißen Raums erstellen möchten, können Sie das nicht tun“, sagte Beemster Leverenz. Die Software benötigt Kontrast, um das Modell zu erstellen. Das Flugzeug selbst hat das, aber der Boden, auf dem es ruht, nicht. „Es ist einfach eine Art flaches grünliches, gelbliches Nichts“, sagte er. Aber es ist notwendig, den Kontext bereitzustellen. Ohne sie „bekommt man am Ende ein Modell eines Flugzeugs, das nicht aussieht, als wäre es tatsächlich gegen irgendetwas gekracht“, fügte er hinzu. Manchmal kommt der Kontrast von unerwarteten Orten – einer zerknitterten Target-Tasche oder einer roten Solo-Tasse. Diese Partybecher sind allgegenwärtig und erscheinen in einigen Photogrammetriemodellen von GUE als rote Flecken.

Obwohl alle die Versenkungen der PB4Y-2 und der PBM Mariner überlebt haben, ist die Tatsache, dass diese Wasserböden mit von Menschenhand geschaffenen Gegenständen verunreinigt sind, deprimierend – selbst wenn sie von Meereslebewesen zurückerobert werden. Es gebe auch Möglichkeiten, die Photogrammetrie zu nutzen, um der Natur zu helfen, sagte Beemster Leverenz. Der Zentrum für Meeres- und Wissenschaftstechnologie in Des Moines, Washington hat über die Schaffung eines Künstliches Riff im Puget Sound – um durchnässte VW-Käfer und andere Ersatz-Meeresumgebungen zu ersetzen. Photogrammetrie könnte eine zerstörungsfreie Methode zur Messung sein Wachstum des Riffs im Laufe der Zeit. Hoffentlich bleibt es frei von Solopokalen.

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