Заглянути за хмари: посібник з користування Інструментом для визначення суден від Беллінгкет
Translations:
Примітка редактора: інструмент, описаний в цій статті був розроблений в рамках Технічної програми Беллінгкет, повний доступ до нього можна отримати тут. Прочитати розслідування Беллінгкет про експорт зерна з Севастопольського порту можна тут.
Оригінальна версія цієї статті була опублікована 11 травня 2023 року
З самого початку повномасштабного вторгнення Росії в Україну до підсанкційного кримського термінала в порту Севастополя продовжують таємно заходити судна.
Раніше в публікаціях ЗМІ повідомлялося про те, як окремі судна швартувалися в зерновому терміналі «Авліта», що суперечило даним відстеження з Автоматизованої ідентифікаційної системи (АІС) за допомогою якої здійснюється публічний моніторинг переміщення суден.
Повне розслідування Беллінгкет можна прочитати тут. Воно порушує питання щодо того, що саме завантажувалося на судна і чому потрібна була така секретність.
В той час як Україна звинувачує Росію в «мародерстві» зерна з окупованих територій в південній та східній частинах країни, Росія це заперечує.
Супутникові знімки від Planet допомогли Беллінгкет ідентифікувати багато днів, коли судна були присутні в терміналі. Але інструмент, розроблений в рамках Технічної програми Беллінгкет дав можливість отримати більше важливих подробиць щодо днів, коли супутникові знімки не можна було отримати.
Нижче ми надаємо інформацію щодо самого інструмента, його практичного використання, а також детальне пояснення як саме його використовували для моніторингу подій на терміналі «Авліта».
Інструмент для визначення суден
Інструмент для визначення суден (англійською Ship Detection Tool або SDT) є інструментом супутникової зйомки, який використовує зображення від радара з синтезованою апертурою (SAR), щоб визначати наявність суден в порту, на якорі, в морі. Розкриття присутності суден в кримському порту в м. Севастополь в дні та місяці після початку повномасштабного вторгнення Росії в Україну було надзвичайно важливим. Беллінгкет встановили, що судна були пришвартовані в зерновому терміналі «Авліта» (який в певних публікаціях та реєстрах також називають «Аваль») принаймні 179 днів за перший рік повномасштабної війни.
Сам інструмент тепер доступний у відкритому доступі тут і його можна використовувати для подальших розслідувань переміщення суден з портів під санкціями або для цілей інших розслідувань.
Як працює SDT?
Замість того, щоб покладатися на відбиття сонячного світла, як оптичні супутники, Sentinel-1 відправляє імпульс радіохвиль та використовує відбиття для збору інформації з поверхні землі.
Коли Sentinel-1 відправляє імпульс радіохвиль на пласку поверхню, таку як море, відбиття назад до супутника є мінімальним. Такий низький рівень повернення сигналу означає темніший колір на SAR-зображеннях.
Але коли радіохвилі натикаються на судно, вони генерують вищий рівень повернення сигналу, і, таким чином – значно яскравіший колір.
Це не лише робить виявлення суден достатньо простим, імпульси радіохвиль можуть проникати через хмари та навіть знімки в нічний час дають більш стале покриття.
Використання інструмента для визначення суден (SDT)
(Позначки на інструменті лише англійською мовою — примітка редактора)
Відкривши SDT, користувачі одразу бачать його початкову сторінку.
Початкова сторінка Інструмента для визначення суден (SDT).
На карті показаний червоний прямокутник, яким визначено нашу зону зацікавленості (Area of Interest (AOI), яка за замовчуванням встановлена вздовж вантажного причалу термінала «Авліта».
В межах AOI, всі судна, зафіксовані протягом зазначеного року, показані зеленим кольором.
Графік вище показує кількість суден по днях в межах нашої зони зацікавленості у 2022 р. Кліком на 14 червня відкривається зображення з радара за цю дату, як показано нижче.
Клік на 2 квітня, коли присутності суден не зафіксовано, показує зону, яка нам цікава, пустою.
SDT показує, що 2 квітня в терміналі «Авліта» не було суден.
Функції SDT
Панель на лівому боці вікна інструмента (виділено синьою рамкою нижче) дозволяє користувачам моніторити трафік суден на виділеній території, чи то в Севастополі, чи то деінде, за допомогою трьох кроків, виділених нижче.
1. Намалювати зону зацікавленості – Draw an Area of Interest.
Спочатку натисніть на кнопку “Draw a Polygon” (намалювати полігон), та намалюйте зону зацікавленості (AOI). На скріншоті вище вона виділена червоною рамкою на карті. Визначивши зону зацікавленості вздовж причалу порту можна встановити регулярність з якою там бувають помічені пришвартовані судна більше визначеного розміру.
Однак, зону зацікавленості можна також намалювати на більшій території, наприклад вона може охоплювати якірну стоянку або гирло порту. При цьому, дуже велика зона зацікавленості може потребувати багато часу на опрацювання.
2. Обрати діапазон дат – Select a Date Range
Намалювавши зону, яка цікавить користувача, можна переходити до визначення діапазону дат для аналізу. За замовчуванням це 2022, але зображення можна отримати й за попередні роки – аж до 2015. Нові зображення накопичуються автоматично, як тільки вони стають доступними.
Залишивши зоною зацікавленості за замовчуванням термінал «Авліта», але змістивши слайдер дати на 2021, можна побачити відносно низьку регулярність фіксації суден, з лише 31 випадком.
Графік показує тривалі пробіли, інколи навіть кілька місяців, між датами, коли судна були зафіксовані в терміналі. Для порівняння, у 2022 зафіксовано 65 випадків і дуже рідко проміжки між ними перевищували кілька днів.
Такий же патерн підтримувався і з початку 2023 р. дотепер.
3. Встановити параметри – Set Chart Options
Для подальшого уточнення пошуку можна використати ще три доступні параметри.
Перший – слайдер для встановлення мінімальної довжини судна для визначення. За замовчуванням його встановлено на 100 м, що, як правило, є найменшим класом багатьох торгових суден, таких як балкери чи контейнеровози. Довжина вираховується шляхом встановлення обмежувальної рамки навколо судна та вимірювання діагоналі.
SDT містить функцію, що дає можливість визначати судна за розміром.
Спадаюче меню також дозволяє користувачам обирати тип графіка, в тому числі:
- Денна кількість: кількість суден, встановлених в зоні зацікавленості за днями.
- Місячна кількість: кількість суден, виявлених в зоні зацікавленості за місяцями.
- Довжина судна: максимальна довжина суден, виявлених в зоні зацікавленості.
- Площа судна: максимальна площа суден, виявлених в зоні зацікавленості.
Два останні параметри найбільше корисні для моніторингу зон, де очікується присутність одного судна, таких як причал. Це дає можливість користувачам розслідувати чи заходять великі судна у задану зону. Графіки вище, наведені як приклад, мають AOI за замовчуванням в терміналі «Авліта».
Третій параметр – чекбокс, що дозволяє користувачу відфільтрувати зображення, зроблені супутником Sentinel-1B, як увімкнено за замовчуванням. Сузір’я Sentinel-1 складається з двох супутників, Sentinel-1A та Sentinel-1B. Останній знаходиться офлайн з кінця грудня 2021 року через системний збій. В результаті, з цього часу доступно вполовину менше зображень. Якщо прибрати галочку в цьому чекбоксі, кількість зображень (і, вірогідно, виявлень) подвоїться за період до 2022 р. При цьому користувачам треба бути дуже обережними, коли вони тлумачитимуть зміни в кількості суден. Це виглядатиме як різке падіння морської активності, але насправді це падіння кількості доступних зображень.
Як ми знаємо, що інструмент працює?
Для демонстрації ефективності інструмента, ми можемо порівняти ситуацію коли дані АІС доступні, з ситуацією де їх немає.
Одеський порт на чорноморському узбережжі України (для якого дані АІС доступні) ідеально підходить для порівняння з Севастополем (для якого дані АІС обмежені або взагалі відсутні), оскільки з нього теж експортується зерно.
Більше ніж 1.7 млн тонн зерна пройшли через пʼять причалів Одеського порту у 2021 р. Оператором причалів в зерновому терміналі є компанія «Бруклін-Київ», причали мають номери від 43 до 47, як можна побачити на зображенні нижче.
Ми можемо намалювати рамку біля кожного з цих причалів та завантажити дані АІС від служб, які їх надають, таких як MarineTraffic чи Vessel Finder за період з 2021 по 2023, щоб вивчити наскільки вони будуть співставними з результатами застосування Інструмента для визначення суден.
Ці сигнали треба відфільтрувати так, щоб вони включали лише судна, здатні перевозити значну кількість зерна (балкери чи суховантажні судна довжиною від 100 метрів), щоб не ідентифікувати буксири чи інші малі судна.
Ми можемо перевірити причали на наявність сигналів АІС та співставних SAR-зображень (і навпаки) за кожен день.
Співставлення даних АІС та визначення за допомогою супутника у такий спосіб дає нам чотири можливі сценарії, вказані нижче:
- Судно виявлено як АІС, так і супутником (383 випадки)
- Суден не виявлено супутником та сигнал АІС відсутній (1058 випадків)
- Суден не виявлено супутником, але сигнал АІС присутній (108 випадків)
- Судно виявлено супутником, але сигнал АІС відсутній (24 випадки)
Це означає, що результати SDT із використанням SAR-зображень, співпадали з даними АІС у 1444 з 1576 випадків. Це дає нам точність 91.6%, але важливо розуміти, що в інших 8.4% (132 випадки) судна не були присутні в Порту Одеси.
Більшість задокументованих помилок (108) полягали в тому, що судно з’являлося на даних АІС, але не на SAR-зображеннях. Вірогідно це можна пояснити тим, що SAR-зображення фіксує один момент у визначений день. Наприклад, якщо судно присутнє в порту зранку, але супутник Sentinel-1 проходить і робить знімок лише після обіду або ввечері, судно могло вже залишити причал і, таким чином, не бути відображеним на даних з супутника.
Ще 24 помилки полягали в тому, що судно було зафіксовано на SAR-зображеннях, але його не було в даних АІС. Це може означати, що судно відвідувало порт з вимкнутим АІС або SDT помилково визначив інший обʼєкт як судно. Це міг бути кран, який нависав над водою чи буксир, який був помилково ідентифікований як більше судно. Швидке вивчення індивідуальних SAR-зображень дозволяє нам перевірити чи таке відбулося, і відкинути помилкові виявлення.
Попри ці застереження, порівняння регулярності АІС підписів на місяць та кількості виявлень суден супутником на місяць демонструє точність цього підходу – це можна побачити по тому, настільки близько збігаються лінії нижче.
Графік показує порівняння між супутниковим виявленням та підписами АІС в Порту Одеси. Інтерактивну версію цього ж графіку можна переглянути тут (Графік: Оллі Баллінгер).
По-перше, частота супутникового виявлення за місяць та сигнали АІС за місяць надзвичайно близькі. Але, по-друге, є величезне падіння трафіку по всім причалам, що співпадає з початком війни в Україні, за яким відбулося поступове збільшення восени 2022 р., після того, як за посередництва Туреччини було укладено угоду, що уможливила експорт зерна з України.
Таким чином, інструмент видається надзвичайно точним. Якщо вже на те пішло, неточності скоріше можуть призвести до того, що присутність деяких суден не буде задокументована за допомогою SAR ніж до помилкового виявлення судна, коли насправді суден не було, зважаючи на кількість випадків, коли дані АІС зафіксували присутність суден, а SDT – ні.
Зважаючи на те, що SDT може вимірювати довжину обʼєктів, які він фіксує, ми можемо робити висновки про типи суден, які могли бути присутні згідно з зафіксованими даними. Як показують графіки нижче, вимірювання SDT тісно збігаються з даними АІС, які деталізують тип зафіксованого судна.
Графік показує типи суден, що заходили в Одеський порт з розбивкою за розміром, використовуючи дані з SDT та АІС. Інтерактивну версію цього графіку можна переглянути тут (графік: Оллі Баллінгер)
Порівняння з Севастополем
Тепер, коли ми вивчили як виглядає «звичайний» морський трафік на іншому зерновому терміналі, час пильніше придивитися до термінала «Авліта» в Севастополі.
Нижче наведено такий самий графік зі співставленням суден, визначених АІС та знімками супутників/SAR, але цього разу в Севастополі. Однак, важливо зазначити, що цей аналіз було проведено за період з квітня 2021 по жовтень 2022, тож цифри в ньому відрізнятимуться від розслідування Беллінгкет про переміщення суден в Севастополі з початку війни в Україні:
- Судно виявлено як АІС, так і супутником (3 випадки)
- Супутник не виявив присутності судна і сигнали АІС відсутні (137 випадків)
- Супутник не виявив присутності судна, але сигнал АІС наявний (5 випадків)
- Супутник виявив судно, але сигнал АІС відсутній (86 випадків)
З 89 суден, виявлених на SAR-зображеннях в терміналі «Авліта», лише три мали відповідний сигнал АІС. В Одесі 94% суден, виявлених супутниковим інструментом виявлення мали сигнал АІС.
В той час як морський трафік в Одесі впав до нуля одразу після вторгнення Росії, кількість суден виявлених супутником збільшилася в Севастополі, навіть за відсутності сигналів АІС після березня 2022 р.
Це означає одне з двох: або інструмент для визначення суден працює некоректно, або судна прибували в термінал «Авліта» з вимкненими транспондерами АІС.
На щастя зображення з оптичних супутників підтверджують, що судна регулярно заходили в термінал. Таким чином ми можемо бути впевнені у своїх висновках щодо того, що Інструмент для визначення суден фіксує морський трафік коректно.
Як і у випадку з Одесою, SDT може оцінювати розмір та тип суден, які швартуються в терміналі в Севастополі. Як видається, більшість з них мають розмір в спектрі 150 метрів, що відносить їх до категорії балкерів Handysize або Handymax.
Інші способи використання Інструмента для визначення суден
SDT також може бути корисним для виявлення статичних суден на якірних стоянках, перш ніж вони зайдуть в порт.
Це було використано в Севастополі, щоб задокументувати десятки суден, які очікували, щоб зайти в порт з вимкненими транспондерами АІС.
Якщо повернутися в часі ще далі, ще одним сценарієм де інструмент зафіксував цікаву картину, була ситуація коли судно «Ever Given» заблокувало Суецький канал в березні 2021 р.
З AOI, намальованою навколо якірної стоянки Порт-Саїда біля гирла каналу, було зафіксовано величезний сплеск суден, які чекали на розблокування.
Якщо натиснути на пік сплеску 30 березня 2021, можна побачити, що більше ніж 76 суден розміром понад 200 м застрягли на якорі лише в той день.
Ми також можемо побачити (внизу панелі зліва) що в цій зоні зафіксовано проходження 2 714 суден.
Повертаючись до конфлікту в Україні, ще одна сфера де потенційно може бути корисним SDT – фіксація можливого перевантаження зерна з судна на судно.
Це питання було висвітлено в публікаціях Bloomberg News та Wall Street Journal (WSJ). У них йдеться про те, що російські судна вивозять зерно з підсанкційних портів, а потім зустрічаються з суднами, що вийшли з портів Росії. Потім, з суден, що вийшли з підсанкційних портів, перевантажують зерно на інші судна, щоб таким чином приховати справжнє походження продукції.
Bloomberg News, WSJ та інші видання повідомляли, що такі випадки перевантаження мали місце в Керченській протоці. Ретельніший аналіз цієї зони між Росією та Кримом міг би дати більше зачіпок для розслідування. Як видно на зображенні нижче, це зона з інтенсивним рухом суден, а отже і значним потенціалом для подальшого розслідування.
SDT також можна використовувати для моніторингу морського трафіку в заповідних зонах або переміщення суден в інших підсанкційних портах світу.
Ми заохочуємо читачів тестувати інструмент та надсилати зворотний зв’язок щодо вдосконалення чи модифікацій тут.