Nortek Nucleus unterstützt Korallenriff-Photogrammetrieprojekt

© Pim Bongaerts

In einer Zusammenarbeit zwischen der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens (NTNU), der Universität Sydney, der California Academy of Sciences (CalAcademy), Oceanly, der University of Western Australia und der University of Auckland arbeitete das mit einem Nortek Nucleus 1000 ausgestattete Seeker AUV der Universität Sydney mit Unterstützung von Inkfish zusammen mit Tauchern an der Erstellung einer 3D-Karte eines Korallenriffs vor der Küste Tongas.

Forscher der NTNU, der University of Sydney und der CalAcademy untersuchen gemeinsam, wie mesophotische Riffe (lichtschwache Korallenriffe in mitteltiefen Gewässern) die genetische Vielfalt von Korallen unterstützen, die durch den Klimawandel zunehmend bedroht sind.

„Flache Riffe sind anfälliger für den Klimawandel“, erklärt Dr. Jackson Shields, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Australian Centre for Robotics (ACFR) der Universität Sydney. „Es gibt Theorien, dass tiefere Riffe diesen Korallen als Zufluchtsort dienen können. Wenn flache Riffe absterben, können sie mit Korallen aus tieferen Ökosystemen neu besiedelt werden.“

Im Rahmen der Inkfish Coastal Seas-Expedition reiste das Forschungsteam im Herbst 2024 nach Tonga, um eine photogrammetrische Bewertung der Riffe im Hapai-Gebiet durchzuführen und im Wesentlichen eine dreidimensionale Karte der Riffe zu erstellen, die zur Georeferenzierung der gesammelten Korallenproben verwendet wird.

Mesophotische Riffe sind jedoch bislang wenig erforscht, unter anderem weil sie aufgrund ihrer größeren Tiefe für Taucher schwer zugänglich sind. Zudem können Taucher bei einem Tauchgang nur eine begrenzte Fläche zurücklegen. Das Team entschied sich daher für den Einsatz von zwei vom ACFR entwickelten Seeker AUVs, ausgestattet mit Nortek Nucleus 1000 Navigationssensoren, um die Erfassung photogrammetrischer Daten zu unterstützen.

Das Seeker AUV des ACFR ist ein leichtes, kostengünstiges und einfach einsetzbares AUV. Es ist mit einer 8-Megapixel-Stereokamera ausgestattet, mit der es Bildaufnahmen von Riffhängen in Tiefen von 5 bis 75 Metern macht.

Das Team nutzte zwei dieser Seeker AUVs und sammelte an jedem Standort ein bis zwei Tage lang Daten auf einer Gesamtfläche von 8000 Quadratmetern – etwa 20-mal so viel, wie ein Taucher bewältigen könnte. Die Fahrzeuge bewegten sich in einer konstanten Höhe von 2 Metern über dem Riff, während sie auf ihrem engmaschigen „Rasenmäher“-Pfad fuhren und dank präziser Navigation über 8 Kilometer zurücklegten.

Während die AUVs großflächige Photogrammetriedaten sammelten, machten Taucher der CalAcademy Nahaufnahmen von Photogrammetrie und sammelten in jedem Gebiet Korallenproben.

Die Seeker-AUVs nutzten zur Navigation eine Kombination aus USBL und dem Nucleus 1000-Sensor. Der Nucleus ist für den Einsatz auf kleinen AUVs wie diesem konzipiert und liefert DVL-Informationen, verfügt über einen speziellen Höhenmesserstrahl, einen Drucksensor und ein vorsynchronisiertes AHRS.

In diesem Fall fusionierte das ACFR-Team die Datenströme des Nucleus mit seinem Kalman-Filter zur Fahrzeugnavigation. Diese Daten, kombiniert mit Daten des USBL, sorgten dafür, dass das Fahrzeug während der Kartierung des Gebiets auf Kurs blieb.

Shields betont außerdem, dass die kompakte Größe und die einfache Integration des Nucleus für die AUVs von Vorteil seien. Eine zuverlässige Navigationslösung, selbst bei einem so kompakten Fahrzeug, sei für den Erfolg solcher Projekte entscheidend.

Mesophotische Riffe beherbergen eine Vielzahl von Arten und sind wichtige Ökosysteme für die Widerstandsfähigkeit der Riffe. Laut Shields zielte die Inkfish Coastal Seas-Expedition darauf ab, die physische Umgebung, die Artenvielfalt und die Ökologie dieser mesophotischen Riffe sowie ihren Einfluss auf flache Riffsysteme zu charakterisieren.

Shields sagt außerdem, dass es in Zukunft die Möglichkeit gibt, mit Fahrzeugen wie diesen weiterhin derartige Ökosysteme zu erforschen.

Um wichtige Unterwasser-Ökosysteme wie diese weiter zu erforschen und besser zu verstehen, bedarf es moderner Unterwassertechnologie, darunter leicht einsetzbarer AUVs mit zuverlässigen Navigationssensoren.