Ferromagnetic Underwater Target Detection Based on a Magnetic Anomaly Map

A magnetic anomaly map of an underwater area indicates the places where the distortion of a magnetic field has occurred. Through the interpretation procedures, a hydrographer can easily indicate the places where the ferromagnetic objects are, then calculate the level of each distortion – by the value of total anomaly – and initially, based on their own knowledge, try to classify the sources of distortion. Objects that induce micro anomaly changes (>30 nT) – like industrial infrastructure, such as pipelines and cables; to unintendingly located targets with ferromagnetic characteristics: wrecks (vessels, planes, cars), military mines, UXO, lost anchors and chains. Interpretation of such a map with the attempt to identify the source of magnetic field distortion, requires a specific knowledge as well as experience. In this article the author presents the research results of dimensioning and location of potential ferromagnetic underwater objects based on a magnetic anomaly map. For further consideration an anchor of buoyage system is taken into account. Geolocation of ferromagnetic sources, contours extraction and dimensioning algorithms of ferromagnetic targets have been carried out in Matlab software. The map of magnetic anomaly enhanced with extracted information was developed in ArcGIS. The analysis was carried out for the purpose of the dissertation thesis and the results are used in further research.

Mapa anomalii magnetycznych obszaru podwodnego wskazuje miejsca, w których występuje zniekształcenie ziemskiego pola magnetycznego. Za pomocą procedur interpretacyjnych hydrograf może łatwo wskazać miejsca, w których znajdują się obiekty ferromagnetyczne, a następnie obliczyć poziom każdego zniekształcenia – według wartości całkowitej anomalii – i na podstawie własnej wiedzy spróbować sklasyfikować źródła zniekształceń. Obiekty, które indukują zniekształcenie pola magnetycznego na obszarach wodnych, mogą być różne. Te wywołujące zmiany pola magnetycznego (anomalia >30 nT) to między innymi infrastruktura przemysłowa, np.: rurociągi i kable, a także nieumyślnie zlokalizowane cele o charakterystyce ferromagnetycznej: wraki (statków, samolotów, samochodów), miny wojskowe, niewybuchy, kotwice i łańcuchy statków. Interpretacja takiej mapy w celu zidentyfikowania źródła zniekształcenia pola magnetycznego wymaga specjalistycznej wiedzy i doświadczenia. Całkowita wartość anomalii magnetycznej określa wielkość poziomu ferromagnetyzmu obiektu, a wymiar powierzchni objętej anomalią umożliwia geolokalizację celu i ustalenie jego wymiarów. W artykule autorzy przedstawiają wyniki badań wymiarowania i lokalizacji potencjalnych ferromagnetycznych podwodnych obiektów na podstawie mapy anomalii magnetycznych. Przeanalizowano anomalię magnetyczną spowodowaną przez kotwicę oznakowania nawigacyjnego. Geolokalizacja źródeł ferromagnetycznych, ekstrakcja ich konturów i algorytmy wymiarowania celów ferromagnetycznych zostały przeprowadzone za pomocą oprogramowania Matlab. Porównano i podsumowano wyniki działania różnych filtrów stosowanych do przetwarzania obrazów. Mapa anomalii magnetycznej wzbogacona o wyodrębnione informacje została opracowana w ArcGIS. Analiza została przeprowadzona na potrzeby pracy doktorskiej, a jej wyniki wykorzystano w dalszych badaniach