Rekonstrukce obnovy: Jak probíhá fotogrammetrie korálů

„Deset na pět metrů se možná nezdá jako moc, ale když plavete tam a zpět, nahoru a dolů a pak ještě napříč, je to docela velká plocha,“ vysvětluje Kate Craggs. Ale proč vůbec plavala v šachovnicovém vzoru? Jednoslovná odpověď by zněla „fotogrammetrie“, ale pokud jste sledovali příběh naší spolupráce s organizacemi Coral Spawning International a Nature Seychelles, budete vědět, že skutečné odpověď je mnohem zajímavější.

Nenechte se odradit názvem – fotogrammetrie je totiž naprosto fascinující. A platí to dvojnásob, když se to týká korálových útesů na Seychelách. „Zahrnuje to pořízení spousty a spousty fotografií a jejich následné sloučení pomocí softwaru pro zpracování obrazu,“ vysvětluje Dr. Jamie Craggs. „Software překrývá vaše snímky, takže můžete všechny tyto dvourozměrné snímky zkombinovat do trojrozměrného zobrazení.“

Už z tohoto stručného vysvětlení je zřejmě jasné, proč je to pro doktora Craggse a ostatní mořské vědce tak užitečný nástroj – díky němu totiž mohou výsledky své podmořské práce přenést na pevninu, kde je mohou prozkoumat, posoudit a především změřit všechny aspekty útesů, na jejichž obnově pracují. Postupem času mohou také jasně vidět dopad své práce, který přesahuje pouhou krásu pěstování korálů. V praxi však fotogrammetrie představuje poslední fázi celého procesu a – jak řekla Kate – může být náročná.

„Ve speciální rezervaci Cousin Island jsme vybrali šest lokalit k prozkoumání. Ve třech jsme na útes položili kus plachty a poté pod ni napumpovali nové korálové larvy, abychom podpořili jejich usídlení v této oblasti,“ vysvětluje dr. Craggs. Kate a tým z organizace Nature Seychelles poté pečlivě změřili každou z ploch pomocí provazu, aby vytvořili transektové linie, a umístili značky měřítka, aby byly k dispozici referenční body pro měření. „Každá značka má jedinečný kódovaný vzor, díky čemuž ji fotogrammetrický software dokáže později rozpoznat a přesně upravit měřítko 3D modelu,“ dodává dr. Craggs. Jakmile budou dokončeny měřící ponory, začne fotografický ponor.

Každý centimetr této oblasti je třeba zachytit na kameru, což není tak jednoduché, jak by se mohlo zdát. „Je to náročné v tom smyslu, že nedokážete předvídat proudy a vlny,“ vysvětluje Kate. „Bylo tedy docela náročné udržet nad útesem stálou rychlost a výšku. Když máte korály různé výšky, znamená to, že při plavání s kamerou nad nimi musíte neustále upravovat hloubku.“ Přesnost je v tomto případě důležitá, a proto hraje klíčovou roli výběr správného vybavení.

Používá širokoúhlý objektiv na fotoaparátu Canon EOS R5 Mark II ve vodotěsném pouzdře. Snímky, pořizované rychlostí jednoho snímku za sekundu, jsou podle očekávání ostré, s přesným podáním barev a detailů. „Poskytuje nám úžasné detaily,“ dodává dr. Craggs. „A to je opravdu vzrušující.“ Nejde ale jen o to, že jsou hezké na pohled. Díky jemným detailům jsou patrné i charakteristické rysy, což zvyšuje přesnost rekonstrukce. „Nejdřív je třeba je spojit dohromady a vytvořit takzvaný ‚řídký mrak bodů‘,“ vysvětluje. Je to něco jako hrubý náčrt tvořený tečkami, z nichž každá představuje prvek útesu, který se objevuje na více překrývajících se snímcích, což softwaru umožňuje vypočítat základní tvar daného prostoru. V tuto chvíli je k dispozici jen málo detailů, proto označení „řídký“

„Poté provedeme určité filtrování, abychom vytvořili ‚hustý mrak bodů‘, který obsahuje mnoho – často miliony – dalších bodů a poskytuje mnohem více informací. „akonec vytvoříme ‚síť‘, která vyplní skupiny bodů a dodá celému 3D modelu povrchovou texturu.“ Dosažení tohoto výsledku vyžaduje velmi náročné výpočty, ale při přiblížení lze korál vidět v pozoruhodných detailech. „Můžeme se dostat až na průměr několika milimetrů, což nám zajišťuje neuvěřitelné rozlišení. Kvalita je tak dobrá, okraje jsou jasně vymezené, a to zlepší přesnost našich měřicích metod.“

Pokud si myslíte, že měření růstu korálů spočívá v odpovědi „ano, vyrostl“ nebo „ne, nevyrostl“, jste daleko od pravdy. Fotogrammetrie je důležitým nástrojem při monitorování všech šesti lokalit a pomáhá dr. Craggsovi a mořským vědcům z organizace Nature Seychelles sledovat a porozumět tomu, co se děje – zda se korály „přizpůsobily“ svému novému prostředí, jaká je míra jejich přežití a jak se vyvíjí tvar, velikost a struktura útesu. Tento ukazatel se používá společně s dalšími měřeními, jako je kvalita vody, teplota nebo průnik světla, k vytvoření celkového obrazu o zdraví útesu v průběhu času.

Fotogrammetrie také představuje další významný způsob, jak provádět srovnání v čase. 3D vizualizace lze „zploštit“ a převést na takzvanou „ortomozaiku“. Zde se plně využijí kódované značky měřítka, které Kate a její kolegové potápěči rozmístili po celé ploše jednotlivých čtverců. „Dbají na to, aby se vše správně sladilo a ze stovek fotografií tak vznikl dvourozměrný obraz,“ vysvětluje dr. Craggs. Změřené úseky jsou trvalou součástí útesu, protože týmu umožňují pořizovat pravidelné kopie „ploché mapy“. „Pak je můžeme navzájem překrýt a přímo změřit, o kolik se daný úsek korálového útesu rozrostl za šest měsíců, za rok nebo za delší dobu.“

Kate a tým z organizace Nature Seychelles budou tento postup pravidelně opakovat – budou plavat nahoru a dolů, doleva a doprava a systematicky fotografovat šest úseků korálového útesu, z nichž do poloviny byly vysazeny další larvy a do druhé poloviny nikoli. „Pak budeme moci přiblížit obraz a zjistit, kde se nacházejí naše malé korály, a zahájit měření,“ říká dr. Craggs. „V konečném důsledku jde především o to, abychom data získali, analyzovali je a podle potřeby upravili náš přístup. Je to proces zkoušení, testování, úprav a vylepšování – nepřetržitá cesta.“

Sledujte postup naší práce s organizacemi Nature Seychelles a Coral Spawning International zde. Zjistěte více o řešeních společnosti Canon pro fotogrammetrii.