3D Mapping from Satellite to Seabed: Integrated Geospatial Data of North-Western Svalbard (Arctic Ocean)

Abstract

Sobre la base de los datos recopilados durante la campaña HIGH NORTH21 de la Marina italiana, se ha desarrollado un mapeo 3D de datos geoespaciales integrados de una región entre 78,5-81°N y 1-12°E de la región noroeste frente a Svalbard, Noruega. Los datos de la superficie del océano (agua y hielo), la columna de agua y el fondo marino, gracias a un enfoque multidisciplinario integrado y técnicas de armonización, se procesaron utilizando MatLab R2021b. La campaña de investigación obtuvo datos CTD de la superficie de la columna de agua, batimetría y retrodispersión acústica de estudios de sonar multihaz y muestras sedimentarias de sacatestigos. Se muestran imágenes de satélite para correlacionar el posicionamiento del hielo con las masas de agua debajo. Esta tesis comienza con una introducción a las necesidades de una integración de datos geoespaciales y la propuesta de una visualización 3D como solución innovadora. A continuación, se describen los métodos de procesamiento de datos. Finalmente, una aplicación del mapeo 3D en Svalbard ejemplifica las ventajas de usar un mapeo 3D sobre un enfoque convencional: procesamiento directo y rápido, asociación de datos más rápida, vista giratoria y representación multidimensional precisa de las condiciones, especialmente en un entorno frágil remoto que es un área clave para la dinámica global y el cambio climático.

Based on data collected during the HIGH NORTH21 campaign of the Italian Navy, a 3D mapping of integrated geospatial data of a region between 78.5- 81°N and 1-12°E of the North-Western region off Svalbard, Norway has been developed. The ocean surface (water and ice), the water column and the seabed data, thanks to an integrated-multidisciplinary approach and harmonization techniques,were processed usingMatLab R2021b. The research campaign obtained water column-surface CTD data, bathymetry and acoustic backscatter from multibeam sonar surveys and sedimentary samples from box corers. Satellite images are shown to correlate ice positioning with the water masses beneath. This thesis starts with an introduction to the needs of an integration of geospatial data and the proposal of a 3D visualisation as an innovative solution . Next, the methods of data processing are described. Finally, an application of the 3D mapping in Svalbard exemplifies the advantages of using a 3D mapping over a conventional approach: direct and quick processing, faster data association, rotating view and accurate multidimensional depiction of conditions, especially in a remote-fragile environment which is a key area for global dynamics and climate change.

Sulla base dei dati della campagna HIGH NORTH21 dellaMarina Italiana, è stata sviluppata una mappatura 3D dei dati geospaziali integrati in una regione compresa tra 78.5-81°N e 1-12°E della regione nord-occidentale delle Svalbard, Norvegia. I dati della superficie marina (acqua e ghiaccio), colonna d’acqua e fondali marini, grazie ad un approccio integratomultidisciplinare e tecniche di armonizzazione, sono stati elaborati utilizzandoMatLab R2021b. La campagna ha ottenuto dati CTD della superficie e colonna d’acqua, batimetria e backscatter acustico da indagini MBES e campioni sedimentari da box corer. Le immagini satellitari correlano il posizionamento del ghiaccio con le masse d’acqua. Questa tesi inizia con un’introduzione alle esigenze di un’integrazione di dati geospaziali e la proposta di una visualizzazione 3D come soluzione innovativa. Di seguito, vengono descritte le metodologia. Infine, un’applicazione nelle acque delle Svalbard mostra i vantaggi della mappatura 3D rispetto a un approccio convenzionale: elaborazione diretta, associazione dati più rapida, possibilità di ruotare l’angolo di visualizzazione e accurata rappresentazione 3D delle condizioni, specialmente in un ambiente remoto e fragile, che è un’area chiave per le dinamiche globali e il cambiamento climatico.