Гидрографическая деятельность

  • Вид работы:
    Дипломная (ВКР)
  • Предмет:
    Геология
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    1,78 Мб
  • Опубликовано:
    2015-03-10
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Гидрографическая деятельность

Введение

Мировой океан занимает 70,8% земной поверхности и находится в тесном и непрерывном взаимодействии с атмосферой и земной корой, определяющими его особенности.

В мире существует свыше 150 государств, и лишь немногим более 20 из них не имеют собственного побережья. Большая зависимость экономики приморских государств от морей побуждает их использовать богатства океана и выгодные морские пути. Масштабность и значение Мирового океана для всех сфер деятельности человека определяются его фундаментальной ролью как источника минеральных, биологических и других стратегических ресурсов и важнейшего театра вооруженного противоборства.

Как сложнейшая динамическая система Мировой океан является объектом изучения многих наук, в том числе гидрографии. Гидрографические исследования направлены на изучение рельефа и грунта морского дна, гидрологического режима и геофизических полей с целью создания их картографического изображения и описания особенностей.

Навигационно-гидрографическое обеспечение мореплавания - сложный комплекс мероприятий. Основными компонентами его являются: гидрографические, геофизические и океанографические исследования; составление и издание по материалам проведенных исследований и другим источникам морских карт, руководств и пособий, обеспечение ими различных ведомств; осуществление навигационного оборудования морей в целях обеспечения безопасности плавания; организация оповещения мореплавателей об изменениях навигационной обстановки и режима плавания; разработка технических средств и методов использования судового и берегового навигационного оборудования.

В конце ХХ века произошли качественные изменения гидрографических технологий. Устаревшие гидрографические программы перестали отвечать современным требованиям, возникла необходимость создавать программное обеспечение, которое бы поддерживало современное гидрографическое оборудование.

В зависимости от специализации в настоящее время различают следующие основные направления гидрографической деятельности:

·   Съёмка для создания морских навигационных карт.

·        Съёмка для обеспечения портов и прибрежных инженерных работ.

·        Съёмка для исследования и эксплуатации природных ресурсов.

Каждое из указанных направлений поддерживается соответствующими технологиями, основой которых является специализированное программное обеспечение.

Наиболее совершенные современные электронные гидрографические информационные системы (ЭГИС) обеспечивают поддержку всего цикла гидрографических исследований. К таким системам можно отнести пакеты программ QINSy (QPS), HYPACK (HYPACK Inc.), HYDRO (TRIMBLE) и отечественный комплекс МУСКАТ.

Пережитый страной тяжелый экономический кризис существенно пошатнул лидирующее положение России в исследованиях Мирового океана. Применяемые технические средства разработок 70-80-х годов не обеспечивают детальную съемку рельефа с необходимой эффективностью. Из-за резкого сокращения объема финансирования гидрографических исследований, уменьшения выделяемых лимитов топлива, срыва модернизационных программ и планов ремонта судов в последнее время практически свернуто изучение удаленных районов Мирового океана и во многом сокращены гидрографические работы по морям и внутренним водам России. Недостаток средств тормозит внедрение передовых технологий в систему обеспечения картографической информацией. Все это оказывает серьезное влияние на безопасность мореплавания. С использованием традиционных технологий время от получения материалов гидрографических работ до издания морской карты составляет в среднем 1,5 года. Внедрение и применение современных технологий позволит во много раз ускорить этот процесс.

1. Тактическая и физико-географическая оценка района

.1 Тактическая, политическая и экономическая оценка района

1.1.1 Военно-политическая оценка района

Современная военно-политическая обстановка в мире предопределяет важную роль Тихого океана, что обусловливается рядом политических, экономических и военных факторов. На его побережье и островах расположено более 30 государств и территорий, где сосредоточено коло полвины всего населения Земли - до 2 млрд. человек. Большинство стран отличается друг от друга не только по национальной специфике, но и по уровню социального и экономического развития. Из экономически развитых капиталистических стран к бассейну Тихого океана своими территориями выходят США, Япония, Канада и Австралия, из стран социалистической ориентации - Китайская Народная Республика (КНР), Корейская Народно-Демократическая Республика (КНДР) и Вьетнам. Здесь проходят Дальневосточные границы России. После Второй мировой войны США вытеснили из этого бассейна большинство своих конкурентов. Была создана система блоков и союзов, возглавляемых США и Великобританией, нацеленная против социалистических стран, национально-освободительного движения, а также нейтральных и неприсоединившихся к военным блокам тихоокеанских государств. "Новая тихоокеанская доктрина" США сводится в основном к сохранению и усилению американского военного присутствия в Азии и на Дальнем Востоке и к гальванизации агрессивности военно-политических блоков в этом районе земного шара.

В военно-стратегических планах США на Тихом океане и в Азии особая роль предназначается Японии. Другим важным по значению военным плацдармом Соединенных Штатов в этом районе является Южная Корея.

В дальнейшем с ростом военного могущества Китая и Индии роль гегемона в Азии может перейти к их союзу. Таким образом, современная военно-политическая обстановка в бассейне Тихого океана является весьма сложной и определяется не только борьбой двух противоположных общественных систем, но и стремлением США оставаться единственным лидером в этом бассейне.

Экономическое значение Тихого океана в большой степени связано с зависимостью прилегающих к нему стран от океанских сообщений, обеспечивающих потребность экономики и вооруженных сил. В наиболее жесткой зависимости от океанских и морских коммуникаций находится высокоразвитая в экономическом отношении Япония. Слабость топливно-экономической базы, нехватка стратегически важных видов сырья и продовольствия предопределяют исключительную зависимость этой страны от импорта.

Оперативно-стратегическое значение Тихого океана определяется огромными пространственными размерами - протяженность по меридианам достигает 8500 миль (15750 км) и по экватору 10800 миль (20000 км), площадь - 180 млн. кв. км, что составляет почти половину всей площади Мирового океана, а также наличием стартовых позиций атомных ракетных лодок и районов маневрирования авианосных ударных соединений. В западной части тихого океана, Южной Корее, Японии, на Тайване, Филиппинах и островах созданы плацдармы стратегического назначения, откуда возможны удары практически по любому важному оперативно-стратегическому пункту в Азии.

Разделение противоборствующих сторон огромными океанскими просторами предопределяет особую роль флота на Тихом океане. Главной ударной группировкой вооруженных сил США на Дальнем Востоке в настоящее время является 7-й военно-морской флот , дислоцирующийся в Японии, на островах Окинава и Филиппинах. Значительные силы флота находятся также на побережье Дальнего Запада США и на островах центральной части Тихого океана.

Отдельные группировки вооруженных сил на Тихом океане постоянно содержат Великобритания и Франция, современные военно-морские силы создает Япония, наращивает свою военно-морскую мощь Китай. Этот крупнейший стратегический район мира постоянно привлекает другие государства своими богатейшими запасами сырья и полезных ископаемых, морскими ресурсами. Главными районами, где агрессивные блоки проводят политику авантюр, являются Юго-Восточная Азия и Дальний Восток.

Используя военно-географические особенности Тихого океана, США уже в мирное время создали и развернули на наиболее вероятных оперативно-стратегических направлениях сильные группировки ВМС (3-й и 7-й флоты), включающие прежде всего наступательные силы стратегического (ПЛАРБ типа "Огайо") и общего назначения (ПЛА с ракетами "Томагавк" и авианосцы). В целях обеспечения эффективности действий этих группировок командование ВМС США и их союзники проводят активные мероприятия по оперативному оборудованию Тихого океана. Совершенствуются военно-морские базы, пункты базирования, порты, аэродромы.

В целом организация наблюдения на Тихом океане построена таким образом, что информацию о подводной, надводной и воздушно космической обстановке выдают комплексно на все силы и средства, находящиеся в море, в воздухе и в космосе.

Большое место в стратегических планах ВМС США отводится островным государствам, занимающим выгодное военно-географическое положение на подступах к России и Китаю.

В агрессивных планах США особое место отводится Дальнему Востоку России, особенно экономическим районам Камчатки, Сахалина, Совгавани и Приморья. Для реализации этих планов в зоне Тихого океана создан Главкомат объединенных вооруженных сил США в зоне Тихого океана, где ведущая роль отводится 3-му флоту, нацеленному на Камчатку, и 7-му флоту, действия которого направлены на Приморье Дальнего Востока.

1.1.2 Тактическая оценка района

Проведение операций на морских театрах военных действий в большой степени зависит от правильного прогнозирования состояния окружающей среды, знание которой позволяет более эффективно применять существующие и перспективные системы морского оружия.

На использование сил и средств флота и морской авиации большое влияние оказывают географический, океанографический и климатический факторы.

Географическое положение моря по широте определяет преобладающий тип климата и продолжительность темного времени суток. Японское море, представляющее из себя по виду овал, расположено приблизительно между 127,5° и 142°O, и между 35° и 46°N, если считать его северной границей параллель пролива Лаперуза, и 35° и 52°N, если за сев. гран. принимать наиболее узкую часть пролива между о-вом Сахалином и материком. В первом случае длина большой оси Японского моря, направляющейся с SW на NO, равна приблизительно 1550 км., во втором 2440 км. Наибольшая ширина моря от W к O на широте 39,5°N между заливом Броутона и островом Нипон достигает 1110 км. Рассматриваемый район имеет координаты φN = 43o 58′ N, φS = 43o 33′ N, λW = 135o 13′ E, λE = 135o 33′ E. Минимальное расстояние от него до Японских островов около 400 км, также как и до КНДР, расстояние до Республики Корея около 800 км. Долгие часы темного времени суток, и в зимнее, и в летнее время, в сочетании с небольшими расстояниями благоприятствуют ведению боевых действий, особенно для стороны, имеющей более слабую авиацию.

Небольшие расстояния между различными пунктами, позволяют эффективно использовать здесь самолеты и вертолеты всех типов. Короткое подлетное время позволяет применять различные рода авиации, осуществлять поиск целей в большой зоне (в пределах установленного радиуса действий), воздействовать на цель продолжительное время, достигать тактической внезапности (особенно при полетах на малых высотах), эффективнее выполнять поисково-спасательные операции (с посадкой на авиабазы союзников). Сторона, обладающая недостаточно сильной авиацией, вынуждена будет проводить морские операции большей частью в ночные часы или в плохую погоду. По свидетельству зарубежных специалистов, короткое подлетное время позволит даже более слабому противнику наносить внезапные воздушные удары по морским и береговым объектам с высокой вероятностью успеха.

Небольшие расстояния предоставляют определенные возможности в достижении тактической внезапности и надводным силам. Например, быстроходные боевые катера могут провести набеговую операцию (нанести удар по противнику и вернуться в свою ВМВ) против морской цели на удалении 120 миль примерно за 8,5 ч, а надводные корабли способны менять районы боевого развертывания, рассредоточения или концентрации своих сил в течение нескольких часов.

Форма Японского моря, связанного с океаном всего несколькими проливами, в значительной степени определит задачу вооруженным силам противоборствующих сторон на начальный период войны - захват проливной зоны и удержание контроля над ней.

Конфигурация и характер береговой черты непосредственно влияют на степень уязвимости операционных баз от воздействия противника, а также на организацию обороны побережья и надежной системы наблюдения за морем и воздушным пространством над ним. В этом отношении залив Петра Великого и, в частности, бухта Золотой Рог являются идеальными местами базирования основных надводных сил Тихоокеанского флота РФ. Заливы Ольги и Святого Владимира также являются удобными для базирования в них сил флота и организации обороны побережья.

Берега заливов Ольги и Святого Владимира благоприятствуют проведению десантных операций, в то же время, они очень удобны и для организации противодесантной обороны.

Японское море - глубоководное и представляет собой котловину. У западных берегов моря, крутой береговой склон начинается в 15-20 милях от берега, и уже в 30-40 милях от береговой черты глубины могут достигать 3500 м. В рассматриваемом районе изобата 1000 м проходит уже в 10 милях от береговой черты. Такие глубины позволяют эффективно использовать надводные корабли и подводные лодки всех классов, с применением ими любых видов оружия.

Для безопасного плавания лодки глубина под килем должна быть не менее 10 м. Кроме того, чтобы не допустить ее обнаружения с воздуха, над самой высокой точкой корпуса (над ограждением рубки) должен быть слой воды высотой 15-20 м. Минимальные глубины моря, обеспечивающие подводной лодке среднего водоизмещения безопасное плавание под водой (без учета необходимости маневрирования по глубине с целью уклонения от атак противолодочных кораблей и авиации противника), составляют 45-50 м. Таким образом в рассматриваемом районе подводные лодки среднего водоизмещения могут действовать в 1-2 милях от берега.

Малые глубины в проливах (50-100 м), а также в прибрежной зоне, в заливах и бухтах и на подходах к ним, благоприятствуют эффективному применению минного оружия. На глубинах до 70 м целесообразнее выставлять в основном донные неконтактные мины, а на больших (до 400 м) - якорные.

На эффективность работы гидроакустических станций (ГАС) влияют глубины, характер и рельеф дна, близость и конфигурация берегов, температура и соленость воды, состояние поверхностного слоя и существующий шумовой фон моря.

Состояние моря влияет на скорость движения надводных кораблей, а также сказывается на боеспособности их экипажей. Применение боевых и десантных катеров, а также применение большинства видов оружия серьезно затруднено из-за сильного ветра и крутой волны, а при состоянии моря 5 баллов и выше оно невозможно.

Степень волнения сказывается и на работе корабельных ГАС. Реверберация уменьшает радиус действия ГАС, а сильный ветер вызывает образование большого количества воздушных пузырьков в поверхностном слое, которые поглощают и рассеивают акустическую энергию, излучаемую станцией.

Облачность, дождь и туман значительно снижают видимость и тем самым эффективность боевой деятельности авиации и кораблей.

1.1.3 Экономическая оценка района

Приморский край. В настоящий момент, и это признается ведущими экспертами, Приморский край стал третьей точкой роста в России. По многим параметрам экономику Приморского края сегодня можно считать одной из самых конкурентоспособных в России, хотя в регионе нет ни нефти, ни газа, ни металлургических комбинатов.

По итогам 2006 года рост ВРП в Приморье составил 8,2 процента или 226 миллиардов рублей. За три последних года динамика ВРП в крае опережает темпы роста ВВП России. Промышленный комплекс является наиболее развитой частью экономики Приморья. Он дает почти треть валового регионального продукта. Здесь сосредоточено 30% основных производственных фондов и 27% трудоспособного населения края, занятого в экономике.

Основными являются рыбообрабатывающая и рыбоперерабатывающая отрасли, электроэнергетика и угольная промышленность, машиностроение и судоремонт, горнообрабатывающая, лесная и деревообрабатывающая отрасли.

Горнодобывающая промышленность представлена предприятиями цветной металлургии, горной химии, угледобывающей отрасли. В крае производится более 80% плавикового шпата, 71% вольфрамовых концентратов, 90% борных продуктов, 80% свинца в концентрате и 30% свинца рафинированного, добывается пятая часть олова России.

Машиностроение и металлообработка - одна из ключевых отраслей промышленного комплекса Приморья. Она производит почти 8% промышленной продукции края. На предприятиях сосредоточено около 20% основных производственных фондов промышленного комплекса края. Основная специализация: судоремонт и судостроение, машино- и приборостроение, авиастроение.

Рыбная промышленность занимает лидирующее место в структуру промышленности края и оказывает большое влияние не только на экономику края и Дальнего Востока, но и России. На ее долю приходится 33% от общероссийских уловов рыбы и добычи морепродуктов, 30% выпуска в России пищевой рыбной продукции, включая консервы и 53% производства рыбной муки. Доля рыбной отрасли в объеме промышленного производства края составляет 29%.Ежегодно на экспорт вывозится более 400 тыс. тонн рыбной продукции. Крупнейшие потребители - Япония, США, Южная Корея.

Владивосток и Находка - крупнейшие порты России. ОАО "Дальневосточное морское пароходство" и ОАО "Приморское морское пароходство" входят в четверку крупнейших компаний Приморского края и их акции котируются на Российских торговых площадках.

1.2    Навигационно-гидрографическая и гидрометеорологическая оценка района

1.2.1  Навигационно-гидрографическая оценка района

Берега северо-западной части Японского моря весьма своеобразны и дают большие возможности для опознания места и производства навигационных определений. К северо-востоку от залива Петра Великого вдоль всего северо-западного побережья тянется горный хребет Сихотэ-Алинь. Он состоит из нескольких параллельных горных цепей, вытянутых к SSW на NNO и расчлененных долинами многочисленных рек. В границах описываемого района расположена только юго-западная часть хребта Сихотэ-Алинь с наибольшей высотой 1500 м. Местность представляет собой поросшие лесом плоскогорья, прорезанные узкими долинами (падями) с крутыми склонами. Некоторые реки, стекающие с восточных склонов хребта Сихотэ-Алинь, имеют местное значение как пути сообщения и лесосплава. Большинство же представляет собой горные потоки, полноводные только во время дождей и таяния снегов. У входов в устья рек имеются песчаные бары, полностью или частично преграждающие доступ в них с моря. Глубокие долины рек, как правило, расположены перпендикулярно общему направлению берега и тем самым создают характерную изрезанность его рельефа; входы этих долин к берегу иногда имеют вид бухт.

К северо-востоку от залива Петра Великого берег однообразный, почти прямолинейный. На протяжении около 280 миль от мыса Поворотный до мыса Белкина в него вдаются сравнительно укрытые заливы Ольги и Владимира. Берег большей частью высокий, обрывистый и приглубый; обрывистые участки его окаймлены камнями, не отходящими, однако, далеко в море.

Район к северо-востоку от залива Петра Великого столь же беден островами, как и хорошими бухтами. Всего лишь несколько островов (Чихачева, Петрова, Орехова) лежит в 2-4 кбт от берега, представляя собой отделившиеся от материка оконечности мысов. Кроме того, местами в непосредственной близости от крутых и обрывистых берегов разбросаны крупные надводные камни и скалы.

Рельеф дна в районе определяется геологическим строением побережья. Горный хребет Сихотэ-Алинь в этом районе подходит вплотную к урезу воды, образуя своим уходящим в море подножием относительно узкую материковую отмель. Изобаты 50 и 100 м на этой отмели проходят в 2 и 5 милях от береговой линии. В 15-30 милях от берега начинается крутой материковый склон, глубины на котором уже в 30-40 милях от береговой линии на ряде участков достигают 3500 м.

Грунт на материковой отмели к северо-востоку от залива Петра Великого состоит преимущественно из гальки, гравия и песка. В заливах и бухтах, в которые впадают многоводные реки, грунт обогащается иловыми отложениями этих рек.

Магнитное склонение в северо-западной части Японского моря западное и плавно изменяется с юга на север от 8°,9 до 10°,3. годовое изменение склонения равно нулю.

Средняя точность данных о магнитном склонении, показанных на морских картах, ±0°,5.

В северо-западной части Японского моря в течение года бывает от 5-10 до 35-40 магнитных бурь. Магнитные бури чаще всего происходят зимой и осенью и реже весной и летом. Отдельные бури продолжаются от 20 до 40 часов. Во время очень больших магнитных бурь амплитуды колебаний магнитного склонения могут достигать 1°,2. Колебания склонения, как правило, бывают большие в вечерние и ночные часы и меньше в утренние и дневные. Наибольшие колебания отмечаются через 1-6 часов после начала бури и продолжаются в течение 3-10 ч.

Замечено, что магнитные бури имеют тенденцию повторятся через 27-28 суток.

В данном районе возможны цунами. Цунами - это продольные волны, возникающие во время моретрясения, которые представляют большую опасность для судов, стоящих на якоре или идущих близко от берега. Обычно это серия из 3-9 волн, распространяющихся со скоростью 200-500 миль в час с интервалами 10-30 мин. Длинна этих волн 50-200 миль, а высота 3-5 м, поэтому они не оказывают никакого действия на суда в открытом океане. При приближении к берегу передняя часть волны нарастает и достигает 10-30 м, образуя "водяную стену". Эта волна с огромной силой обрушивается на берег, производя катастрофические разрушения.

Средства оборудования, установленные в северо-западной части Японского моря, обеспечивают плавание судов в любых условиях. Подходы ко всем портам побережья оборудованы маяками, светящимися знаками, радиомаяками и звукосигнальными установками. Лучше всего обеспечен средствами навигационного оборудования залив Петра Великого. Плавучее ограждение в северо-западной части Японского моря применяется редко, так как сложных фарватеров, требующих ограждения, в этом районе нет; вехами и буями здесь ограждаются только отдельные опасности.

Радиотехническими средствами служат радиомаяки, станции системы Лоран, спутниковые системы GPS и ГЛОНАС.

.2.2   Гидрометеорологическая оценка района

Основными факторами, формирующими климат Японского моря, является муссонная циркуляция атмосферы и географическое положение района. Кроме того, холодное Приморское и теплое Цусимское течения способствуют возникновению различий в климатических условиях в разных районах Японского моря.

Муссонный характер погоды часто нарушается интенсивной циклонической деятельностью. Прохождение циклонов сопровождается увеличением облачности до сплошной, выпадением интенсивных осадков, ухудшением видимости и значительной штормовой деятельностью. Температурный режим рассматриваемого района и характера рельефа побережья. Средняя годовая температура воздуха колеблется от 2° до 6°. Температура воздуха переходит через 0° в середине ноября. С момента перехода температуры воздуха через 0° и до октября происходит быстрое её понижение, которое в среднем составляет 7-10°; в дальнейшем от декабря к январю понижение температуры замедляется и составляет в среднем 3-4°. Наиболее холодным месяцем в году является январь, в котором средняя месячная температура воздуха -9°, -14. Оттепели возможны в любой зимний месяце, в январе во время оттепели температура может повышаться до 6-8°. Средняя суточная амплитуда колебаний температуры воздуха на побережье в январе составляет 6-7°, а в открытом море 2°.

С февраля температура воздуха интенсивно повышается. В конце марта средняя суточная температура воздуха проходит через 0°. Средняя месячная температура в апреле составляет 4-5°.

Самым теплым месяцем в году является август, когда средняя месячная температура воздуха 21°. В течение месяца возможны колебания от 2-10° до 36-40°.

Дни с низкими температурами сопровождаются, как правило, туманной пасмурной погодой с умеренными ветрами южных направлений. При северных ветрах и переменной облачности температура воздуха более высокая. В течение суток температура воздуха меняется от дня к ночи на 4-7°, в открытом море на 2°.

С середины августа температура воздуха начинает понижаться. В конце октября начинаются первые заморозки.

Относительная влажность воздуха, характеризующая степень насыщения воздуха водяным паром, меняется в течение года в широких пределах. Средняя годовая относительная влажность увеличивается с севера на юг и колеблется от 64 до 77%. В декабре-январе отмечаются наименьшие значения относительной влажности и повсеместно составляют 45-65%. С февраля относительная влажность увеличивается, наиболее интенсивный рост её отмечается с мая по июнь (12%). Наибольшая средняя месячная влажность воздуха отмечается с июня по август и повсеместно составляет 87-94%. С сентября относительная влажность уменьшается, особенно интенсивно к октябрю (12%).

Число дней за год с относительной влажностью ≤ 30%, т.е. число сухих дней, колеблется от 34 до 68. Как правило, дни с малой относительной влажностью ≥ 80%, т.е. число влажных дней за год на всем побережье, составляет 87-153.

В течение суток влажность воздуха ночью обычно выше на 5-20%, чем днем.

С октября-ноября по март в этом районе почти повсеместно преобладают северные и северо-западные ветры. С мая по август господствуют восточные и юго-восточные ветры.

Штили чаще всего наблюдаются с мая по сентябрь, когда повторяемость их достигает 20-30%, а в отдельных бухтах до 60%.

С сентября по март в тех местах, где береговую полосу прорезают речные долины, окаймленные с обеих сторон горными хребтами, северо-западные ветры иногда достигают ураганной силы. Такими местами являются заливы Ольги и Владимира.

Туманы чаще всего наблюдаются с апреля по сентябрь; зимой они редки. Наиболее часто туманы отмечаются в июне и июле, когда число дней с ними в среднем за месяц составляет 12-20.

Видимость в этом районе определяется режимом туманов и зависит от низкой облачности и атмосферных осадков.

С апреля по август повторяемость видимости более 10 миль составляет 40-70%, видимость 0,5 мили и менее колеблется от 5 до 40%.

С сентября видимость улучшается и повторяемость видимости более 10 миль составляет 60-95%.

Годовой ход облачности находится в непосредственной связи с сезонными перемещениями воздушных масс. Так зимой преобладают холодные и сухие воздушные массы, которые обуславливают ясную погоду. Средняя месячная облачность в январе составляет 3-4 балла. Зимой преобладают облака верхнего и среднего яруса.

Летом преобладают воздушные потоки с юго-востока и повторяемость облачности достигает наибольших значений в году 7-9 баллов. Возрастает повторяемость облаков нижнего яруса слоисто-кучевых и слоистых.

Среднее число ясных дней за год по району колеблется от 71 до 107. Больше всего ясных дней наблюдается с октября по март. Среднее число пасмурных дней за год составляет 98-116.

Количество осадков в описываемом районе велико. Средняя годовая сумма их изменяется от 635 до 911 мм. Осадки на побережье распределяются не равномерно. На наветренной стороне возвышенностей выпадает больше осадков, чем на подветренной.

С ноября по апрель осадков выпадает мало, меньше всего их выпадает в январе-феврале. С мая количество осадков резко возрастает и наибольшие средние месячные величины осадков отмечаются в июле-августе, достигая 111-168 мм. Иногда за сутки выпадает месячная норма осадков (130-278 мм). Такие дожди вызывают разливы рек и наводнения. В первую половину лета преобладают обложные осадки, во вторую - ливневые, обусловленные прохождением тайфунов и юго-восточных циклонов.

Число дней с осадками за год меняется по району от 87 до 140. Наибольшее среднее месячное число дней с осадками отмечается с мая по сентябрь и составляет 10-23. С октября число дней с осадками уменьшается и в январе не превышает трех-шести дней.

Грозы чаще всего наблюдаются летом, несколько реже весной и осенью. Среднее годовое число дней с грозой колеблется от 3 до 11.

Гидрологический режим моря определяется географическим положением его, климатическими условиями района, материковым стоком (в закрытые бухты), приливо-отливными явлениями, а также системой течений, которые обуславливают характер распределения температуры, солености и плотности.

Изменения уровня моря обусловлены сгонно-нагонными и приливо-отливными явлениями, сейшами и изредка цунами.

Сгонно-нагонные колебания уровня воды здесь связанны в основном с муссонами и поэтому носят сезонный характер. В период летнего муссона, когда преобладают ветры южных румбов и атмосферное давление низкое, уровень воды повышается.

Средние многолетние амплитуды колебаний уровня воды в отдельные месяцы составляют 0,6-0,7 м. наибольшая месячная амплитуда колебания уровня 1 м. Абсолютная амплитуда колебания уровня 1,6 м.

В приустьевых участках сезонные колебания уровня зависят от величины речного стока.

Приливы носят в основном неправильный полусуточный характер. Средняя величина сизигийного прилива колеблется от 0,15 до 0,25 м.

Средняя величина топического прилива составляет 0,24-0,32 м. Наибольшая возможная величина прилива не превышает 0,4-0,5 м. Сейшеобразные колебания уровня вызываются резкими изменениями атмосферного давления при прохождении глубоких циклонов. В заливах и бухтах величина таких колебаний уровня составляет 0,2-0,5 м и лишь иногда возрастает до 0,7 м.

Значительный подъем уровня может наблюдаться при прохождении интенсивных тропических циклонов (тайфунов). Изредка наблюдаются резкие колебания уровня воды, вызываемые цунами.

Режим течений в этом районе формируется под влиянием общей циркуляции вод Японского моря, муссонных ветров и приливо-отливных явлений.

Течение следует вдоль берега на SW, уклоняясь вблизи мыса Поворотный на WSW. Скорость течения колеблется от 0,1 до 0,6 уз, однако при сильных северных и северо-западных ветрах она достигает 1 уз и более.

Направление волнения связанно с характером ветрового режима. С ноября по март под влиянием зимнего муссона в этом районе преобладает волнение северо-западного направления. Весной направление ветра менее устойчиво, и волнение отмечается юго-восточное и юго-западное, но бывает и северо-западное. С мая по август господствует летний муссон и преобладает юго-восточное направление волнения. Осенью направление ветра переменное, и наблюдается волнение от северо-запада и юго-запада. В данном районе преобладает ветровое волнение.

Направление волнения в заливах и бухтах зависит от конфигурации береговой черты и носит несколько иной характер, чем в открытом море.

В этом районе почти в течение всего года преобладает волнение II-III балла, повторяемость которого колеблется от 23-26 до 53% в месяц. Повторяемость волнения I балл и отсутствие волнения в сумме составляет 10-40% в месяц, в отдельные месяцы может достигать 44-58%.

Повторяемость волнения VI баллов и более осенью и зимой составляет 12-20%, а в остальное время не превышает 11%. При сильном волнении на расстоянии 5-8 миль от берега появляется крутая короткая волна. Высота волн может достигать 6-9 м.

Зыбь наблюдается с мая по август, у побережья она создает сильный прибой, значительно усложняющий вход в бухты и стоянку судов на якоре. В пределах этого района наблюдается толчея, которая наиболее часто отмечается у входа в заливы.

Наиболее низкая температура воды отмечается в январе-феврале, в прибрежных районах она зависит исключительно от солености и составляет -2°, -1°, а в открытом море 2°-4°. К концу марта - началу апреля температура воды повсеместно переходит через 0°, в дальнейшем идет интенсивный прогрев водных масс. В августе температура воды достигает наибольших значений (15°-23°), в сентябре постепенно понижается, хотя остается еще довольно высокой (15°-20°), затем она понижается более интенсивно. В декабре температура воды в прибрежной зоне переходит через 0°.

Соленость воды на поверхности в течение года колеблется от 21 до 31‰ в прибрежной зоне и от 33,5 до 34‰ в открытом море. Наибольшая соленость воды отмечается в зимнее время, достигая 33-35‰. С марта соленость воды уменьшается за счет увеличения материкового стока и атмосферных осадков.

Наименьшая соленость отмечается в июне - августе и в прибрежной зоне составляет 20-30‰. В открытом море соленость больше, чем в прибрежной зоне, и в отдельные месяцы она составляет 33,5-33,9‰. В сентябре начинается рост солености, чему способствует учащающиеся северные ветры, происходит сгон верхнего распресненного слоя воды.

С сентября по февраль плотность воды повсеместно изменяется мало и составляет 1,0270 и более. С марта по май плотность обычно колеблется от 1,0256 до 1,0270 и более, с июня по август она резко снижается и составляет 1,0220-1,0260, а в вершинах отдельных заливов 1,0210-1,0160.

В сентябре плотность воды повышается до 1,0235-1,0265. исключением являются заливы, где плотность воды в среднем на превышает 1,0230.

Прозрачность и цвет воды Японского моря так же, как и цвет, неодинакова в различных местах. Прозрачность воды колеблется от 10 м в прибрежной зоне до 15 м в открытом море. В глубоко вдающихся в сушу бухтах и заливах прозрачность понижается до 2-6 м.

Цвет воды обычно изменяется от голубого до зеленовато-голубого. В отдельных бухтах, заливах и в приустьевых участках цвет воды приобретает оттенки мутно-желтого.

Свечение наблюдается с июня по октябрь - ноябрь. Оно вызывается различными микроскопическими и мелкими организмами и заметно лишь при механическом воздействии на возбудителей свечения: во время волнения, при прохождении судна и.д.

Цветение, вызываемое массовым развитием фитопланктона в поверхностном слое воды, заметно меняет оптические свойства (цвет и прозрачность) воды. Наиболее сильное цветение наблюдается в сентябре.

Из водорослей в этом районе распространены зостера (морская трава), ламинария (морская капуста), а также крупные водоросли агарум и саргасса, но здесь они не достигают больших размеров и препятствием для плавания не являются.

Обрастание морскими организмами подводной части судов особенно интенсивно и достигает значительных размеров с июня по август во время стоянок в портах. Обрастание может нарушить нормальную работу электрических лагов, гидроакустических и других приборов.

Лед в районе в средние по суровости зимы обычно появляется во второй половине ноября - первой половине декабря. В мягкие и средние по суровости зимы дрейфующий лед особых трудностей для навигации не представляет, он опасен только для малых судов.

Сплошной ледяной покров образуется только в защищенных от волнения заливах и бухтах, где в средние по суровости зимы он в основном удерживается с декабря по март - апрель.

1.3    Анализ военно-морских сил России и иностранных государств в регионе

Тихоокеа́нский флот (ТОФ) - оперативно-стратегическое объединение военно-морского флота России (ВМФ РФ). Тихоокеанский флот России, как составная часть Военно-Морского Флота и Вооруженных Сил России в целом, является средством обеспечения военной безопасности России в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Для выполнения поставленных задач Тихоокеанский флот имеет в своем составе ракетные подводные крейсера стратегического назначения, многоцелевые атомные и дизельные подводные лодки, надводные корабли для действий в океанской и ближней морской зонах, морскую ракетоносную, противолодочную и истребительную авиацию, сухопутные войска, части сухопутных и береговых войск.

В состав Тихоокеанского флота входят [#"794769.files/image001.gif">

Инструкция по гидрографической съемке корпуса морских инженеров США.

В США большинство гидрографов, выполняющих гидрографические работы на внутренних водных путях, в портах и мелководных прибрежных акваториях, а также съемки рельефа для целей обеспечения дноуглубительных работ, пользуются нормами по точности, приводимыми в главе 3 документа EM 1110-2-1003 - это инструкция по гидрографической съемке, подготовленная корпусом морских инженеров США (US Army Corps of Engineers), кратко именуемого USACE. Точностные характеристики на съёмку рельефа дна приводятся в табл. 3.

Стандарт гидрографической съемки USACE в части требований к точности глубин в значительной степени повторяет стандарт IHO. Действительно, требования по точности исправленных глубин для категории "твердый грунт" (Hard Bottom) в стандарте USACE приблизительно соответствуют "особой категории" съемки стандарта S-44, категория "мягкий грунт" (Soft Bottom) соответствует первой категории Стандарта S-44.

Съемки, относящиеся к категории "другие съемке не для навигационных нужд", выполняются в основном для целей инженерного изучения акваторий, таких как съемки: водохранилищ, прибрежных зон, изучение подводной части гидроузлов и т.д. Инструкция USACE представляет собой важный и нужный документ, для каждого гидрографа, регламентирующий проведение всех указанных видов съемок.

В отличие от морской гидрографии корпус морских инженеров не проводит съемки на глубинах более 25 м. При сравнении минимальных требований для съемок "особой" категории (S-44) со съемками на "твердом грунте" (EM1110-2-1003) заметно, что точностные требования USACE для малых глубин более высокие.

Таблица 3 Точностные характеристики для производства съёмки рельефа дна инструкции USACE

Классификация съемки

Съемки для обеспечения безопасности мореплавания и выполнения дноуглубительных работ

Другие съемки не для навигационных нужд (Other Non-Navigation Surveys)


Твердый грунт (Hard Bottom)

Мягкий грунт (Soft Bottom)


Точность плановой привязки на уровне 95% доверительной вероятности

 < 2 м

 2 м

 5 м

Результирующая точность глубины (D) на уровне 95% доверительной вероятности (м)

D < 4.6 ± 0.15 4.6 <D< 12.2 ± 0.3 D > 12.2 ± 0.3

D < 4.6 ± 0.15 4.6 <D<12.2 ± 0.3 D > 40' ± 0.6

D < 4.6 ± 0.3 4.6 <D< 12.2 ± 0.6 D > 12.2 ± 0.6

100% обследование дна (100% Bottom Search)

Требуется

Не требуется

Не требуется

Способность системы обнаруживать объекты: -минимальный размер объекта; -минимальное количество акустических контактов (hits);

Объект в виде куба с ребром 0.5 м и 3 акустических контакта

Объект в виде куба с ребром 1 м. и 3 акустических контакта

Не применяется

Минимальная подробность промера

Не применяется, т.к. 100%-ое механическое или акустическое обследование дна обязательно

Не должно превосходить 61 м (200 футов)

Не должно превосходить 152 м (500 футов)


ПРАВИЛА ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ №4

Основным руководящим документом, регламентирующим производство съемки рельефа дна в России, являются Правила гидрографической службы № 4 (ПГС-4) [7].

Настоящие правила регламентируют выполнение съемки рельефа дна с целью составления и корректуры навигационных морских карт и оперативного оповещения мореплавателей об обнаруженных навигационных опасностях.

Съемка рельефа дна океанов и морей делится на три типа: общую, подробную и детальную.

Общая съемка - выполняется для установления общего характера рельефа дна Мирового океана и выявления наиболее крупных форм рельефа дна.

Подробная съемка - выполняется по отдельным районам с целью подробного изучения крупных форм рельефа дна.

Детальная съемка - выполняется в отдельных районах с целью изучения всех характерных форм рельефа дна с повышенной подробностью и точностью.

Основные требования, предъявляемые к каждому из указанных типов съемки, приведены в таблице 4.

Таблица 4 Основные требования, предъявляемые к типам съемки

Наименование требования

Тип съемки


Общая

Подробная

Детальная

Способ съемки

Промер

Промер, промер с инструментальной оценкой рельефа дна, площадное обследование аэрофотосъемкой

Промер, промер с инструментальной оценкой рельефа дна, площадное обследование

Масштаб отчетного планшета

1 : 500 000, 1 : 200 000

1 : 100 000, 1 : 50 000

1 : 25 000, 1 : 10 000 1 : 5000, 1 : 2000

Средняя квадратическая погрешность исправленной глубины , не более

На глубинах до 30 м включительно - 0,3 м (при аэрофотосъемке 0,4 м); На глубинах св. 30 до 50 м включительно - 0,5 м; На глубинах св. 50 до 100 м включительно - 1 м; На глубинах св. 100 м - 1 от измеренной глубины

На глубинах до 30 м включительно - 0,3 м (при аэрофотосъемке 0,4 м); На глубинах св. 30 до 50 м включительно - 0,5 м; На глубинах св. 50 до 100 м включительно - 1 м; На глубинах св. 100 м - 1 от измеренной глубины

На глубинах до 30 м включительно - 0,3 м (при аэрофотосъемке 0,4 м); На глубинах св. 30 до 50 м включительно - 0,5 м; На глубинах св. 50 до 100 м включительно - 1 м; На глубинах св. 100 м - 1 от измеренной глубины

Средняя квадратическая погрешность определения места

Сотни метров

Десятки и сотни метров

Единицы и десятки метров

Междугалсовые расстояния L при промере

Единицы и десятки километров

Сотни метров, единицы километров

Единицы, десятки и сотни метров

Перекрытие Р смежных полос

_

При промере с инструментальной оценкой рельефа дна - не менее двух средних квадратических погрешностей определения места  При аэрофотосъемке перекрытие между снимками: по маршруту не менее 60; между маршрутами 25 - 30

При промере с инструментальной оценкой рельефа дна - не менее двух средних квадратических погрешностей определения места  При площадном обследовании эхотралами - не менее двух средних квадратических погрешностей определения места  При аэрофотосъемке и подводной фотосъемке перекрытие между снимками: по маршруту не менее 60; между маршрутами 25 - 30

Расположение галсов съемки (в общем случае)

Перпендикулярно основному направлению изобат

Галсы промера и промера с инструментальной оценкой рельефа дна - перпендикулярно основному направлению изобат. Галсы инструментальной оценки - вдоль основного направления изобат. Маршруты аэрофотосъемки - вдоль общего направления береговой линии.

Галсы промера и промера с инструментальной оценкой рельефа дна - перпендикулярно основному направлению изобат. Галсы инструментальной оценки - вдоль основного направления изобат. Маршруты аэрофотосъемки - вдоль общего направления береговой линии. Галсы площадного обследования эхотралами - под углом 90 -  к основному направлению изобат. Маршруты подводной фотосъемки - произвольно.

Средняя квадратическая погрешность положения глубин , не более

0,15 принятых междугалсовых расстояний L

Промер - 0,15 принятых междугалсовых расстояний L. Промер с инструментальной оценкой рельефа дна - 1,5 мм в масштабе планшета. Аэрофотосъемка - 0,5 мм в масштабе планшета (для опорных глубин)

Промер - 0,15 принятых междугалсовых расстояний L. Промер с инструментальной оценкой рельефа дна - 1,5 мм в масштабе планшета. Аэрофотосъемка - 0,5 мм в масштабе планшета (для опорных глубин) Площадное обследование эхотралами и подводная фотосъемка - 1,5 мм в масштабе планшета.

Технические средства для получения информации о рельефе дна

Эхолоты типа ГЭЛ, НЭЛ, сейсмические станции

Эхолоты типа ПЭЛ, ГЭЛ, НЭЛ, эхограф ГЭБО-100, эхотрал типа ГЭТ-1, аэрофотоаппараты типа АФА.

Эхолоты типа ПЭЛ, ГЭЛ, НЭЛ, эхограф ГЭБО-100, эхотрал типа ГЭТ-1, аэрофотоаппараты типа АФА. Эхотрал типа ГЭТ-2, подводная стереофотоустановка ГСФУ-1

Технические средства для определения места

Радионавигационные системы. Космические навигационные системы. Курсоуказатели и лаги

Радионавигационные системы. Космические навигационные системы. Курсоуказатели и лаги. Зрительные средства

Радионавигационные системы. Навигационные гидроакустические системы. Зрительные средства


Действующий в настоящее время ПГС-4 не в полной мере соответствует рекомендациям МГО. В этом нет ничего странного, т.к. на момент издания этого документа не существовало достаточно дешевых, распространенных и эффективных серийных средств площадного обследования дна. Только с появлением мобильных высокоточных мелководных многолучевых эхолотов стало реальным широкомасштабное площадное обследование как морских так и прибрежных акваторий. И если в восьмидесятых годах наиболее заинтересованными потребителями глубоководных и средних многолучевых эхолотов были научные организации и нефте-газопоисковые компании, с появлением мелководных систем наибольший интерес к ним проявляют национальные гидрографические службы, военно-морской флот, изыскательские и строительные компании.

В ближайшем будущем в нашей стране планируется проведение различных конференций, посвящённых данной проблеме, и, будем надеяться, что совместными усилиями, мы разработаем новое пособие, регламентирующее проведение съёмки рельефа дна, которое будет удовлетворять требования Международной гидрографической организации.

Выводы по главе 1

1. Район имеет важное тактическое значение, что обусловлено его соседством с ведущими странами Азиатско-Тихоокеанского региона и близким расположением военно-морских баз Российской Федерации; здесь возможны действия любых классов надводных кораблей и подводных лодок, благоприятные условия для использования минного, торпедного, бомбового оружия и применения гидроакустических средств.

2. Экономическое значение района определяется проходящими через него международными морскими путями, наличием портов Владивосток и Находка, богатейшими минеральными и биологическими ресурсами.

3. Наиболее благоприятным временем для производства гидрографических работ является промежуток времени с мая по сентябрь, базирование экспедиционного отряда целесообразно в поселке Ольга.

4. Разные направления гидрографической деятельности имеют разные подходы к выполнению съемок рельефа дна, выраженные в различных нормативных документах. Так, международные Стандарты для гидрографических съемок SP-44 установили жесткие требования в отношении точности съемок в соответствии с важностью районов для безопасности мореплавания.

5. Стандарт Международной ассоциации исполнителей морских работ во многом основывается на четвертой редакции стандарта S-44 и направлен на создание карт, необходимых для морских инженерных приложений, в первую очередь для проектирования, строительства и эксплуатации морских сооружений, обеспечивающих добычу и углеводородного сырья на морском дне.

6. Инструкция по гидрографической съемке корпуса морских инженеров США ориентирована на выполнение гидрографических работ на внутренних водных путях, в портах и мелководных прибрежных акваториях, а также съемки рельефа для целей обеспечения дноуглубительных работ и в значительной степени повторяет Стандарты МГО.

7. Правила Гидрографической службы №4, регламентирующие производство съемки рельефа дна в России, сегодня не в полной мере соответствуют уровню развития гидрографической техники и современным технологиям производства работ, не учитывают требования Стандартов МГО и нуждаются в существенной переработке.

2. Анализ современных гидрографических пакетов программ

За последнее десятилетие произошли качественные изменения технологий в гидрографической деятельности. Основную информацию, необходимую для создания морских навигационных карт и пособий, предоставляет изучение рельефа морского дна, исследуемое посредством промера. Однако, широкое внедрение персональных и в том числе портативных компьютеров, спутниковых средств местоопределения и цифровых эхолотов, полностью изменило методику проведения работ в современной гидрографии.

Как известно, в современной гидрографии в зависимости от специализации различаются следующие основные направления гидрографической деятельности:

·        Съемки для создания морских навигационных карт в интересах безопасности мореплавания;

·        Съемки для обеспечения портов и прибрежных инженерных работ;

·        Съемки для исследований и эксплуатации природных ресурсов.

Каждое из указанных направлений поддерживается соответствующими технологиями, основой которых является специализированное гидрографическое программное обеспечение.

В настоящее время разработан и начинает широко использоваться новый класс программных продуктов - электронные гидрографические информационные системы (ЭГИС). Такие программные продукты, как правило, включают пакеты программ проектирования съемки рельефа, используя различные электронные карты, пакет для выполнения съемки в реальном масштабе времени, пакет камеральной обработки данных одно или многолучевого эхолота, а также пакеты для представления результатов съемки (построение промерного планшета и создание цифровых моделей рельефа). Такие ЭГИС можно подразделить на "специализированные", обеспечивающие работу с определенными типами датчиков, и "универсальные", поддерживающие весь цикл исследований при условии применения значительного ассортимента имеющихся на рынке датчиков.

К универсальным следует отнести ЭГИС: QINSY (QPS, Нидерланды), HYDRO PRO (TRIMBLE, Великобритания), МУСКАТ (Россия), HYPACK MAX (HYPACK Inc., США).

Все эти программы являются многофункциональными пакетами с возможностью выбора необходимых модулей. Позволяют производить планирование сьемки, её проведение, обработку полученных данных, построение и печать карт. Все программы поддерживают растровые и векторные подложки, проектирование галсов, промеры по этим галсам. В каждой программе происходит точная синхронизация поступающей информации: глубина - координаты - датчики. Соответственно поддерживается огромное количество датчиков: крен-дифферент, гирокомпасы, скорость звука и т.д. Программы имеют модули построения профилей, расчета объемов, трехмерной визуализации.

.1 Электронная гидрографическая информационная система Hypack Max

Программа HypackÒ Max, производства компании HYPACK Inc. (США), создавалась изначально для небольших катеров и ориентирована для работы в прибрежной зоне, на реках, каналах и других внутренних водоёмах.

В совокупности с датчиками информации (эхолоты, приемники спутниковой навигационной системы, гирокомпасы, лаги и т.д.) программное обеспечение HYPACK образует ЭГИС, различного уровня интеграции. Наиболее полная система - HYPACK MAX обеспечивает полный технологический комплекс гидрографической съемки, включая проектирование съемки, выполнение съемки в реальном масштабе времени, редактирование зарегистрированной информации и представления результатов.

В целом программное обеспечение семейства HYPACK может использоваться для решения следующего круга задач:

·   обслуживания всех этапов съемки, начиная с плана съемки и заканчивая батиметрическими картами и оценками объемов с выдачей карт и отчетов - HYPACK MAX;

·   проведения съемок многолучевым эхолотом - HYSWEEP;

·   обслуживания дноуглубительных работ в реальном времени - DREDGEPACK;

Большим преимуществом программного обеспечения HYPACK MAX, выгодно отличающим его от других систем аналогичного назначения, является поддержка большого количества форматов (всего девять) электронных карт, как морских, так и наземных, включая форматы наиболее популярных ГИС.

Способность программного обеспечения HYPACK MAX не только отображать в качестве картографических подложек морские электронные карты в формате S-57, C-MAP, VPF, BSB, но и своими средствами создавать морские электронные карты в форматах: S-57, DIG, DGW делает его уникальным средством, позволяющим эффективно проектировать и выполнять гидрографические работы в стесненных акваториях портов, в прибрежной зоне морей, а также на внутренних водоемах .

Рис. 1 Общий вид экрана пакета программ HYPACK МАХ

Программа HypackÒ Max представляет собой монолитный пакет. Рабочий проект пакета программы содержит следующие данные:

· Геодезические параметры (система координат, коэффициенты трансформации, модель геоида). В программе HypackÒ Max эти данные копируются из текущего рабочего проекта в новый.

·        Оборудование судна (конфигурация судна, место расположения рабочего оборудования). Данные также копируются из текущего проекта в новый.

·        Схема галсов. При создании нового проекта в пакетах программе HypackÒ Max схемы галсов создаются вручную по заданным координатам или же копируются из уже существующего проекта. Отличием HypackÒ Max от Hydro Pro в использовании этой программной функции является то, что в пакете HypackÒ Max есть возможность создавать галсы графическим способом.

·        Файлы картографической основы. Программа HypackÒ Max поддерживает только определенные форматы электронных карт.

·        Файлы, содержащие данные с результатами проделанной работы. Эти файлы содержат необработанную информацию.

В пакете HypackÒ Max есть возможность использовать следующие виды электронных карт:

BSB (BSB Chart Files (*.KAP), C-MAP (C-Map Chart Files (*.A, *.B,…*.G), DGN (DGN Microstation (*.DGN), DIG (DIG HypackÒ (*DIG), DXF (DXF Drawing Exchange Format (*.DXF), S-57 (S-57 Version 3 (*.000), TIF (TIF Ortophoto (*.TIF), VPF (VPF Vector Product Format).

Программа позволяет создать или выбрать референц-эллипсоид, используемый в данной стране, ввести имеющиеся или вычислить коэффициенты трансформации для перевода координат из одной координатной системы в другую на выбранном эллипсоиде, причём в программе возможен переход как из WGS-84 в систему X-Y, так и обратно из X-Y в WGS-84. А в пакете Hydro Pro вычисление координат возможно только из системы WGS-84 в систему X-Y. Также эта программа дает возможность выбрать картографическую проекцию из имеющихся в памяти программы или создать вручную необходимую для проведения работ проекцию. В памяти программы HypackÒ Max "зашито" 27 эллипсоидов, в том числе и референц-эллипсоид Красовского, также есть возможность создать свой эллипсоид и внести его параметры. Неудобством установки геодезических параметров в HypackÒ Max является то, что в меню "Проекции", содержащие 17 проекций не включена система координат СК-42 и пользователю приходится вручную вводить параметры системы и параметры трансформации.

Создание рабочих галсов в программе HypackÒ Max осуществляется с помощью редакторов позволяющих ввести прямоугольные координаты X-Y или географические B-L, либо скопировать координаты галсов из предыдущих проектов в рабочий.

Каждый галс съёмки может состоять из одного или нескольких сегментов, сегмент может быть как прямолинейным, так и изогнутым. Возможности программы HypackÒ Max в отличие от Hydro Pro позволяют создавать галсы и с помощью курсора непосредственно на электронной карте.Для упрощения задачи создания равноотстоящих друг от друга галсов в данном пакете программ существует функция "Создание смещений галса".

Создание замкнутых районов в программе Hydro Pro производится только введением координат точек границ района, а в пакете HypackÒ Max построение замкнутых районов осуществляется как введением координат, так и с помощью курсора.

В меню создания галсов в пакете программы HypackÒ Max есть возможность проектировать трёхмерное изображение канала.

Чтобы начать работу с программой HypackÒ Max необходимо выполнить настройку всего оборудования, которое будет использоваться при съёмке и указать его в соответствующих меню. Меню программы позволяет сделать установку вида оборудования (GPS- приёмники, эхолоты, Fix Box), какая информация требуется пользователю. Также необходимо установить Com- порты на персональном компьютере, через которые будут поступать данные с оборудования на компьютер. Для проверки поступающей информации в программах существуют тест-окна.

Создание судна в программе HypackÒ Max осуществляется двумя способами:

· Копирование формы судна из предыдущего проекта в текущий.

·        Создание формы судна вручную по выбранным единицам измерения.

Причем центром системы координат в программе HypackÒ Max является антенна эхолота.

В процессе подготовки к съёмке программа HypackÒ Max в отличие от Hydro Pro позволяет реализовать следующие функции:

· Создание и редактирование точек-целей.

·        Создание планшетных листов.

·        Создание файла матрицы глубин.

Функция съемки осуществляется в программе HypackÒ Max в подпрограмме "Съёмка" (Survey), причём все данные из меню подготовки автоматически переносятся в подпрограмму "Съёмка".

Для проведения съёмки необходимо ввести навигационные параметры. В HypackÒ Max меню введения навигационных параметров выполнено более удобно и позволяет установить параметры, которые в Hydro Pro не устанавливаются. Окно "Навигационные параметры " в Max включает в себя:

· Автоматическое начало регистрации. Программа автоматически начинает регистрацию, когда дистанция от центра системы судна до начальной точки галса меньше, чем введённое расстояние.

Если ввести значение " 0.0", то начало регистрации осуществляется вручную.

При введении положительной величины параметра, то программа автоматически стартует, когда текущее расстояние от судна до стартовой точки станет менее введённого значения.

При отрицательном значении параметра старт галса произойдёт при пересечении линии, перпендикулярной галсу в стартовой путевой точке.

· Установка предела отклонения судна от галса. При отклонении судна от галса на расстояние больше заданного программа начинает сигнализировать об этом.

·        Номер следующего маркера события. Есть возможность установить номер следующего маркера события. Подпрограмма " Съёмка" запоминает последний маркер события, когда работа была остановлена или перезапущена и начинает нумерацию маркера события с последнего, используемого маркера.

·        Интервал между маркерами события. Представление дистанции или времени по выбору пользователя между маркерами события.

·        Определение величины увеличения номера события. Определяется величина увеличения номера события при генерировании каждого очередного маркера события.

·        Указание номера или имени текущего галса съёмки.

·        Приращение номера галса. В этом окне показывается, какой номер галса будет принят в обработку после прохождения судном текущего галса.

·        Время записи в одном файле. Определяется длительность записи данных в одном файле (в минутах). Используется на длинных галсах, когда желательно периодически сохранять регистрируемые данные в файле, чтобы избежать их потерю в непредвиденной ситуации.

·        Установка времени записи в файлы матрицы. Определяется количество минут, по истечению которых программа делает промежуточную запись в файлы матрицы глубин. Используются для предотвращения непредвиденной ситуации, в результате которой данные могут быть утрачены.

·        Скорость распространения звука используемая в системе Roxann. Используется только когда, когда идёт работа в Roxann.

·        Установка минимальной глубины. Программа сигнализирует о том, что глубины меньше или равны введённым.

· Отличительным свойством пакета программы HypackÒ Max от Hydro Pro является возможность установить в окне " Навигационные параметры" способ регистрации в случае, когда галс состоит из не нескольких сегментов.

В программе HypackÒ Max для наглядности происходящей обстановки и контроля за работой оборудования во время съёмки используются окна реального времени. В обеих программах на экран можно вывести:

· Карта района работ

·        Индикатор бокового отклонения.

·        Дисплей текстовых данных. В этом окне отображается текстовая информация о съёмке. В HypackÒ Max окно состоит из двух колонок: первая колонка содержит данные, которые устанавливаются пользователем , вторая числовые значения этих данных. Текстовое окно можно редактировать по усмотрению пользователя.

·        Окно данных эхолота.

В программе HypackÒ Max есть возможность дублировать изображение активных окон на мониторе установленном в рулевой рубке.

В случае возникновения нештатных ситуаций программы сигнализируют о том, какой вид информации вышел за пределы допустимого и требует корректировки.

В программе HypackÒ Max сигнализация о нештатной ситуации в подпрограмме "Съёмка" выдаётся на экран красным цветом с указанием вида параметра, вышедшего за пределы допустимой нормы.

Программа HypackÒ Max позволяет более обширно, чем в Hydro Pro, оперировать точками-целями. Точки-цели могут быть замаркированы, нажатием одной клавиши и точка-цель будет сохранена в соответствующей директории. Точку-цель можно также легко удалить или отредактировать.

Программа HypackÒ Max позволяет вводить значения и вносить поправки за уровень моря. Эта операция осуществляется в главном окне программы.

В программе HypackÒ Max имеется несколько методов получения поправок за уровень моря:

· Передача по каналу телеметрии в реальном времени.

·        Ручной ввод в процессе съёмки

·        Считывание предсказанных величин прилива в процессе съёмки.

·        Использование ранее выполненных наблюдений за уровнем при обработке.

Использование технологии "Кинематика реального времени" для расчёта мгновенных значений уровня.

Программа HypackÒ Max позволяет производить съёмку многолучевым эхолотом и обрабатывать информацию, полученную в результате съёмки. Для этого используется подпрограмма HysweepÒ Survey.

Обработка результатов съёмки и получение окончательных данных является заключительным этапом в проведении производственных работ. Способы обработки в программах HypackÒ Max и Hydro Pro существенно отличаются друг от друга.

Перед тем как начать работу в редакторе однолучевого эхолота пакета HypackÒ Max необходимо проверить и убедится в правильности установки следующих параметров: геодезические параметры, поправки за уровень моря, параметры изменения скорости звука в воде на разных горизонтах. Также необходимо отредактировать корректор считываемых параметров, который позволяет управлять процессом считывания данных из входного файла в редактор однолучевого эхолота, основные элементы которого включают в себя:

· Преобразование глубин. Позволяет производить преобразование единиц измерения глубин (футы в метры или метры в футы). Выбор функции "Инвертирование" ведёт к присвоению измеренной глубине отрицательного значения. Это позволяет работать в режиме отметок глубин.

·        Грубый фильтр глубин. Позволяет пользователю задать диапазон глубин от максимальной до минимальной. Все глубины вне заданного диапазона не будут прочитаны редактором. Можно задать фильтр для глубин при использовании двухчастотного эхолота. Также возможен особый случай, когда надо исключить все глубины, кроме тех которые, измерены в момент событий.

·        Фильтр уклонения от галса. Исключает глубину в точке, которая имеет уклонение от галса более, чем допустимое значение. Выбрав определённые опции можно отфильтровать все введённые точки глубин или же отфильтровать все точки с глубинами, кроме тех, что связаны с событиями.

·        Выбор корректируемой навигационной системы. Это меню позволяет выбрать, какая навигационная система будет использоваться при обработке.

·        Тип устройства. В этом окне выбирается данные какого устройства (эхолот, магнитометр) поступят в обработку.

·        Грубая сортировка. Позволяет сохранить только одно значение глубины на каждый блок данных. Меню также позволяет задать принцип выделения блоков данных( по времени, количеству глубин, пройденной дистанции) , есть возможность определить какую глубину следует записать ( первую, минимальную, максимальную или среднюю).

Выполнив все необходимые установки можно переходить в " Редактор однолучевого эхолота" для выполнения непосредственной работы с " сырыми " данными.

Окно редактора однолучевого эхолота состоит из трёх секций:

1.      Верхний график. Показывает отклонение судна от галса во время съёмки .

2.      Средний график. Показывает профиль глубин.

.        Третья секция. В этом окне показаны численные значения "сырых" данных, которые требуют корректировки. Окно предоставляет возможность детально и внимательно просмотреть каждый загруженный файл.

Редактор включает в себя опции управления курсором, опции управления блоком и клавиши редактирования.

Для введения информации в " Редактор " необходимо открыть каталог файлов, содержащий список файлов " сырых " данных и выбирая из списка необходимые файлы по одному вносить их в окно " Редактора". После проведения необходимых корректировок файл сохраняется в каталог. После того как каждый файл будет откорректирован и записан дальнейшим шагом является сортировка значений глубин, которые будут отображены на отчётной карте. Сортировка глубин представляет собой операцию по обозначению только тех глубин , которые пользователь хочет отобразить на карте.

По результатам обработки строится карта глубин, которая и является результатом всей проделанной работы, карту можно сохранять на информационном носителе, а также распечатывать на бумагу.

Пакет HYPACK предназначен для проведения инженерных изысканий, выполнения съемки рельефа дна в прибрежных районах, на реках, каналах и других внутренних водоёмах, обеспечения мониторинга участков дноуглубительных работ в основном с небольших плавсредств, и получил широкую известность в гидрографических кругах благодаря своей функциональности, удобству в эксплуатации и ежегодным обучающим семинарам, проводимым фирмой-разработчиком во многих странах мира.

Начиная с версии 4.3 HYPACK частично русифицирован ГМА им. Макарова.

.2 Пакет программ HydroPro

Пакет HYDRO PRO, разработанный компанией Trimble Navigation (Великобритания), это многофункциональный программный пакет для навигационно-геодезического обеспечения всего спектра гидрографических и морских строительных работ на шельфе, дноуглубительных работ и других подобных задач, где требуется высокоточное позиционирование, активно используется компаниями, занимающимися исследованием природных ресурсов.

Пакет HYDRO PRO состоит из трёх отдельных программ:

·        HydroNav, в которой проводится вся основная работа;

·        NavEdit - программа, служащая для ввода поправок за глубину и ввода поправок за уровень моря;

·        Программа Processing - программа обработки.

Пакет программ HYDRO PRO обеспечивает все фазы проведения морских строительных работ. Может использоваться с GPS системами, электронными тахеометрами и многочисленными внешними датчиками. Обеспечивает полный контроль качества накопленных данных и системных настроек, гибкость настройки для нестандартных задач.

Пакет HYDRO PRO больше подходит для гидрографического обеспечения геофизических работ, выведения в точку буровых платформ, буксировки объектов. И хотя в HYDRO PRO выполняется регистрация эхолота, но эта функция носит больше вспомогательный, чем специальный характер.

Рис 2.

Создание нового рабочего проекта перед выполнением производственных работ является первым шагом в подготовке пакета программ. Созданный проект, включает в себя всю необходимую информацию для проведения гидрографических, сейсмических и других видов работ.

Рабочий проект пакет программы Hydro Pro содержит следующие данные:

· Геодезические параметры (система координат, коэффициенты трансформации, модель геоида). В программе Hydro Pro эти данные копируются из текущего рабочего проекта в новый.

·        Оборудование судна (конфигурация судна, место расположения рабочего оборудования). Данные также копируются из текущего проекта в новый.

·        Схема галсов. При создании нового проекта в пакете программы Hydro Pro схемы галсов создаются вручную по заданным координатам или же копируются из уже существующего проекта.

·        Файлы картографической основы. Программа Hydro Pro поддерживает только определенные форматы электронных карт.

·        Файлы, содержащие данные с результатами проделанной работы. Эти файлы содержат необработанную информацию.      

В Hydro Pro есть возможность использовать только три формата электронных морских навигационных карт: DXF, TIF и формат растровых файлов BMP. Использование BMP-файлов вызывает некоторое неудобство у пользователя, так как они содержат в себе очень много информации, что затрудняет работу с этим форматом. Также электронные карты этого формата программа Hydro Pro не может сориентировать в рабочем окне "Карта". Растровое изображение должно быть сориентировано на север с помощью специализированной геоинформационной системы при этом обязательно должно быть задано значение верхнего левого угла карты.

В связи с тем, что при проведении производственных работ используются приёмники DGPS, выдающие информацию о местоположении в системе географических координат WGS-84, которая принята лишь в некоторых странах, возникает необходимость перед началом выполнения работ произвести необходимые установки геодезических параметров в меню пакета программы Hydro Pro. Эта программы позволяет создать или выбрать референц-эллипсоид, используемый в данной стране, ввести имеющиеся или вычислить коэффициенты трансформации для перевода координат из одной координатной системы в другую на выбранном эллипсоиде, причём в пакете Hydro Pro вычисление координат возможно только из системы WGS-84 в систему X-Y. Также эта программа дает возможность выбрать картографическую проекцию из имеющихся в памяти программы или создать вручную необходимую для проведения работ проекцию. В пакете Hydro Pro операция установки геодезических параметров значительно удобнее, чем в HypackÒ Max. Необходимо только выбрать из списка страну (например Россия) и номер зоны в которой производятся работы, программа автоматически устанавливает референц-эллипсоид, систему координат и коэффициенты трансформации за переход из одной системы в другую для заданной зоны, причём коэффициенты трансформации можно также откорректировать вручную.

Создание рабочих галсов в программе Hydro Pro осуществляется с помощью редакторов позволяющих ввести прямоугольные координаты X-Y или географические B-L, либо скопировать координаты галсов из предыдущих проектов в рабочий.

Каждый галс съёмки может состоять из одного или нескольких сегментов, сегмент может быть как прямолинейным, так и изогнутым. По умолчанию все сегменты прямые, но есть возможность создавать изогнутые галсы, задав радиус кривизны.

Для упрощения задачи создания равноотстоящих друг от друга галсов в данной программе существует функция "Создание смещений галса ", которая позволяет, не вводить координаты каждого создаваемого смещённого галса. В меню создания смещённого галса пакета Hydro Pro можно выбрать следующие методы:

· Создание параллельно смещённых галсов относительно исходного. Смещение возможно как в одну, так и в обе стороны с заданным значением расстояния между галсами от базового галса.

Рис 3. Создание параллельно смещенных галсов

· Лучевое смещение галсов относительно начальной точки исходного галса. В этом методе задаётся угол между лучами и их количество.

·        Смещение галсов относительно центра исходного галса.

·        Ступенчатое смещение галсов. Этот метод позволяет смещать создаваемые параллельные галсы от базового, используя значения DX- смещение по широте и DY- смещение по долготе.

·        Создание смещенных галсов под прямым углом к исходному галсу. Для этого необходимо задать расстояние от центра исходного галса в одну и другую сторону, и расстояние между смещёнными галсами.

В программе Hydro Pro есть возможность создавать параллельно смещённые галсы внутри замкнутого района, для этого необходимо сначала создать район после выбрать границу, от которой будет осуществляться построение параллельных галсов.

Создание замкнутых районов в программе Hydro Pro производится только введением координат точек границ района.

В меню создания галсов пакета программ Hydro Pro есть возможность проектировать трёхмерное изображение канала.

Чтобы начать работу с программой Hydro Pro необходимо выполнить настройку всего оборудования, которое будет использоваться при съёмке и указать его в соответствующих меню. Меню программы позволяет сделать установку вида оборудования (GPS- приёмники, эхолоты, Fix Box), какая информация требуется пользователю. Также необходимо установить Com- порты на персональном компьютере, через которые будут поступать данные с оборудования на компьютер. Для проверки поступающей информации в программах существуют тест-окна, в которых отображаются данные в формате NMEA-0183, поступающие с GPS-приёмника, эхолота.

Создание судна в программе Hydro Pro осуществляется двумя способами:

·        Копирование формы судна из предыдущего проекта в текущий.

·        Создание формы судна вручную по выбранным единицам измерения.

Центр системы в Hydro Pro всегда должен находиться в центре масс судна.

В программе Hydro Pro есть возможность создавать "судно" вручную как по координатам X, Y, Z (судовая система), заносимых в таблицу, так и графически с помощью курсора.

Обозначение местоположения оборудования на судне очень важно для выполнения качественной работы. Неправильное указание или не указание вообще расположения антенны приёмника, эхолота в меню редактирования программы Hydro Pro приведёт к искажению результатов съёмки. Отклонение от центра системы координат вправо и вперёд берётся со знаком плюс, а отклонение влево и назад со знаком минус.

Рис 4. Создание судна в программе Hydro Pro

В пакете Hydro Pro вся работа с функцией съемки производится в главном окне.

Для проведения съёмки необходимо ввести навигационные параметры.

В программе Hydro Pro перед началом съёмки необходимо создать файл, в который будет записываться информация после начала регистрации.

В программе Hydro Pro для наглядности происходящей обстановки и контроля за работой оборудования во время съёмки используются окна реального времени. На экран можно вывести:

· Карта района работ. В этом окне отображается загруженная растровая или векторная электронная карта, на которой изображены координатная сетка, графические объекты, суда. Пакет HypackÒ Max позволяет выбрать подходящую освещённость монитора "День- Ночь".

·        Индикатор бокового отклонения. Индикатор, показывающий величину отклонения судна от галса.

·        Дисплей текстовых данных. В этом окне отображается текстовая информация о съёмке. Как и в HypackÒ Max окно состоит из двух колонок: первая колонка содержит данные, которые устанавливаются пользователем , вторая числовые значения этих данных. Текстовое окно можно редактировать по усмотрению пользователя, в пакете Hydro Pro освещённость этого окна можно изменять.

·        Окно данных эхолота. Отображает в графическом и в текстовом виде значение глубины поступающей с эхолота. В Hydro Pro в окне отображается значения глубины при низкой и высокой частоте. Эти окна можно редактировать и делать соответствующие установки.

Рис 5. Окно съемки Hydro Pro

В программе Hydro Pro есть возможность дублировать изображение активных окон на мониторе установленном в рулевой рубке.

В случае возникновения нештатных ситуаций программы сигнализируют о том, какой вид информации вышел за пределы допустимого и требует корректировки.

В программе Hydro Pro все имевшие место тревоги и события записываются в электронный вахтенный журнал в текстовом виде. В журнале указывается время, дата и текст сообщения о неисправностях.

Создание точек-целей в программе Hydro Pro возможно только при помощи введения координат данного объекта либо копированием файла из другого проекта. Объект выводится на экран под оригинальным именем и со значком, если для объекта был выбран значок из соответствующего меню.

Точки-цели обычно используются в программах для маркировки средств навигационного оборудования (буи, бакены и так далее), а также для обозначения на карте мест связанных с производством каких-либо работ ( взятие проб грунта, воды, для обозначения урезов воды, если работа производится на реке). Программа Hydro Pro позволяют вводить значения и вносить поправки за уровень моря. В пакете Hydro Pro необходимо запускать программу " NavEdit", которая позволяет создавать, редактировать, а также импортировать и экспортировать файлы, из других проектов. В подпрограмме "NavEdit" редактор поправок базируется на двух главных окнах: таблица числовых значений и графическое изображение изменения уровня. Таблица числовых значений включает в себя данные о дате, времени, и значение уровня, которые можно редактировать по усмотрению пользователя. Графическое изображение изменения уровня представляет собой график, построенный по числовым значениям, взятых из таблицы числовых значений.

Рис 6. Рабочий стол редактора уровня

Обработка результатов съёмки и получение окончательных данных является заключительным этапом в проведении производственных работ.

За годы существования пакета Hydro Pro программа обработки не претерпела никаких изменений. Как и в DOS-версии она основывается на инженерно-строительной программе AutoCAD, которая сама по себе является сложной программой. Это вызывает у пользователя, которому предстоит обрабатывать данные, полученные в результате проделанной работы определённые трудности, если он не знаком или слабо знаком с AutoCAD, тем более что описание процесса обработки очень громоздко и расплывчато. Отсутствие удобной обработки в Hydro Pro представляет собой большой минус по сравнению с пакетами HypackÒ Max и QINSy, так как важна не только способность программы качественно и наглядно для пользователя производить работу, но и относительная удобность, и простота в обработке полученных материалов, не требующая от пользователя специальных навыков обработки.

С 2006 года Hydro Pro поставляется в русскоязычном варианте.

.3 Пакет программ QINSY

Пакет QINSY (Quality Integrated Navigation System), разработанный компанией QPS BV (Нидерланды) является многофункциональными пакетом с возможностью выбора необходимых модулей. Позволяет производить планирование съемки, её проведение, обработку полученных данных, построение и печать карт. Программа поддерживает растровые и векторные подложки, проектирование галсов, промеры по этим галсам. В программе происходит точная синхронизация поступающей информации: глубина - координаты - датчики. Соответственно поддерживается огромное количество датчиков: крен-дифферент, гирокомпасы, скорость звука и т.д.

Поддерживаются GPS различных производителей с возможностью работы NMEA, RTCM, RTK и записью сырых данных с постобработкой. Поддерживаются различные эхолоты от простых однолучевых с выдачей NMEA сообщений, до гидролокаторов и многолучевых эхолотов с записью сырых данных и коррекцией по глубине, солёности и скорости звука.

При необходимости докупаются модули построения профилей, расчета объемов, трехмерной визуализации и прочих расчетов.

У программы есть специализированные версии для работы при дноуглублении, прокладки траншей, установки буровых платформ и т.д.

QINSY является интегрированной системой, которая:

·        может объединять до 999 различных наблюдений со связанных измерительных устройств в одном так называемом "вычислении" (computation);

·        позволяет выполнять столько вычислений и открывать столько информационных экранов, сколько нужно;

·        обеспечивает строгий контроль качества в вычислениях, используя передовые статистические методы;

·        соответствует идеологии Microsoft User Interface;

·        имеет вычислительные ресурсы, ограниченные лишь техническими характеристиками компьютера;

·        поддерживает все платы расширения СОМ-портов, работающие в средах WinNT/2000/XP.

Система QINSY написана на языке программирования C++ для работы в операционных средах Windows NT (WinNT), Windows 2000, Windows XP на IBM-совместимых компьютерах.

Рис 7. Консоль QINSy

 

QINSy Survey - модульно построенная программа, что означает не одну программу, а пакет взаимосвязанных приложений. Система QINSy соединяет следующие инструменты, которые охватывают весь спектр гидрографической деятельности, от подготовки промера и проекта до производства отчетных материалов:

·        QINSy Console   программа - "оболочка", которая охватывает и запускает все программы QINSy .

·        Project Manager  используется для автоматической организации папок проекта и всех подпапок.

·        Setup используется для определения конфигурационных параметров, включающих геодезию, параметры судна и параметры устройств в базе данных клише

·        Line Database Manager используется для создания или импорта галсов

·        Sounding Grid Utility используется для определения параметров прокладки полосы покрытия в режиме реального времени для показа продвижения промера, а так же для индикации важных контрольных параметров качества измеряемых глубин.

·        I/O Tester Utility используется для проверки соединений и просмотра поступающих данных.

·        DXF to QXF Utility используется для перевода DXF в быстрый бинарный формат для показа в реальном времени.

·        Online        используется для сбора данных, включая сохранение сырых данных в файлы QINSy *.db, сохранение окончательных данных в формате, выбранном пользователем, и для показа контроля качества данных.

·        Raw Data Manager       используется для запуска дополнительных программ, таких как Analyze (для фильтрации и редактирования сырых данных), Replay (для преобразования сырых данных и/или фильтрации *.db файлов для создания новых результатов), и Export (сырые данные в различных форматах).

·        Processing Manager      используется для последующей обработки глубин, полученных в результате работы программ Online и/или Replay .

·        Validator    запускается внутри Processing Manager и используется для редактирования и утверждения глубин, готовых для экспорта.

·        Tide Processing   используется для ввода приливов в глубины, если это не было сделано при промере в режиме реального времени.

·        QINSy Mapping  используется для создания изобат, вычисления объемов, DTMs и карт, используя окончательные глубины, импортируемые из Processing Manager.

Так же как и в других рассмотренных программах создание нового рабочего проекта перед выполнением производственных работ является первым шагом в подготовке пакета программ. Созданный проект, включает в себя всю необходимую информацию для проведения гидрографических, сейсмических и других видов работ.

Основой проекта является релятивная база данных (БД) ,которая содержит информацию о конфигурации и установках, таких как параметры судна, геодезические параметры, параметры ввода/вывода и пр. Эта БД называется Клише (Шаблон) и выбирается в менеджере клише (Template Manager). Сырые данные записываются в копию клише и, таким образом в одной базе данных (файле) хранятся и сырые данные, и информация о конфигурации и установках. В большинстве случаев, каждая БД содержит информацию об одном галсе.

Преимуществом такой единой базы, содержащей всю информацию, относящуюся к одной установке, является то, что установочные параметры могут меняться в файле, не влияя на общие установочные параметры, заданные изначально.

Перед тем как создать новое клише БД, необходимо создать проект внутри QINSy. QINSy Survey позволяет пользователю регистрировать и хранить данные каждого проекта отдельно. При создании нового проекта (директории) в QINSy, в нем создаются поддиректории. Каждая поддиректория содержит специализированные данные. QINSy будет автоматически искать данные в поддиректориях выбранного проекта.

Можно запускать уже созданный проект, а так же задавать установки, которые могут быть общими для различных проектов. Аналогично, при создании клише БД, пользователь может либо создавать его "с нуля", либо, воспользовавшись уже созданным клише, изменить его.

Рис. 8 Окно установки базы данных

По возможности использования электронных морских карт QINSy, как и Hydro Pro, уступает HYPACK MAX, так как поддерживает только три формата: S-57, DXF и TIF.

При выборе геодезических параметров мастер выбора геодезических параметров дает пользователю возможность установить параметры сфероида, тип проекции и ее параметры. В программе можно переводить координаты со сфероида на сфероид. QINSy использует 7-элементный перевод, который требует знания трех сдвигов, трех углов разворота и фактора искажения масштаба. Параметры проекции определяют перевод исходных координат на сфероиде в прямоугольные. Программа дает возможность выбрать картографическую проекцию из имеющихся в памяти программы или создать вручную необходимую для проведения работ проекцию. В память занесены 11 проекций и большинство известных референц-эллипсоидов (более 60).

Для задания характеристик судна в QINSy служит Мастер Объекта (Object Wizard). В QINSy Survey объектом называется носитель оборудования или измерительной системы. Объектом может быть промерное судно, автономный подводный аппарат (ROV), буксируемый гидролокатор бокового обзора, буровой станок или баржа. QINSy Survey позволяет одновременно оперировать с несколькими объектами.

Точка отсчета для объекта (судна) задается произвольно. Эта точка будет иметь нулевые координаты в судовой системе отсчета. Рекомендуется расположить по возможности точку отсчета как можно ближе к центру тяжести судна. Очертание судна можно определить самому или импортировать из предыдущего проекта. Применение очертания судна на навигационном дисплее в реальном времени позволяют оператору судить об ориентации судна относительно линии курса. Очертание объекта задаются рядом точек на плоскости. Возможно заполнение контура выбранным цветом и применение разных типов линий.

Рис 9. Задание очертаний

Определив геодезические параметры и параметры объекта, необходимо определить параметры систем, с которыми предстоит работать. Системы включают в себя такое измерительное оборудование, как GPS, эхолот, компенсатор качки и гирокомпас. База данных галсов предоставляет пользователю возможность создавать, хранить и редактировать галсы. База данных использует тот же формат, что и QINSy Mapping (Terramodel), поэтому, используя файлы формата *.pro, базы могут обмениваться данными.

База данных включает в себя три типа объектов.

·        Точка. (Например, путевая точка, цель, якорная стоянка, буй.)

·        Одиночная линия. (Например, одиночный галс.) Одиночная линия (‘Single Lines’)- это линия с определенными координатами начала и конца. Соединяющая эти две точки линия может быть как прямой, так и изогнутой.

·        Маршрут. (Например, трубопровод, граница акватории и т.п.) Маршрут (‘Route’)- линия, состоящая из отдельных отрезков. Каждый отрезок имеет длину, направление и радиус.

Рис 10. База данных линий (галсов)

Для создания нового объекта в базе данных галсов существует два пути. Первый - вводя его координаты, используя меню "Edit" из поля меню. Это применимо, когда Вам нужны строгие координаты начала и конца линии. Второй путь - графический, через черчение объекта на экране.

Для создания системы галсов не требуется задавать каждый галс отдельно. Достаточно задать один (базовый) и указать, будет ли система галсов ему параллельна или перпендикулярна. Возможно также задавать галсы под различными углами.

Для учета информации о колебаниях уровня моря в базе сырых данных во время промера в QINSy существует три метода. Первый- получение данных от радиорейки. Второй метод подразумевает использование одного или двух уровенных постов (мареографов). Третий способ ввода данных о приливе (например, во время преобразования)- создание файла прилива.

Рис 11. Создание системы поперечных галсов

QINSy Survey для наглядности происходящей обстановки и контроля за работой оборудования во время съёмки обладает функциями создания некоторого количества предварительно определенных экранов (дисплеев). Выбирать можно из нескольких типов дисплеев. Пользователь может создать и расположить свой дисплей сам.

Рис 12. Менеджер дисплеев

Можно создавать следующие дисплеи:

·        Дисплей системы позиционирования. Дисплей системы позиционирования будет показывать данные, поступающие от приемника GPS (сырые данные).

·        Дисплей отстояний (Scatter plot display). Дисплей отстояний используется для иллюстрации разности положений между фиксированной и перемещаемой узловыми точками. Дисплей служит для контроля позиции по точке с известными координатами (веха, буй).

·        Цифровой дисплей. Цифровой дисплей, являясь основным, имеет опцию показа сразу нескольких параметров.

Рис 13. Цифровой дисплей

·        Дисплей временной диаграммы (Time Plot Display). Этот дисплей служит для показа изменений во времени данных от датчиков или вычисленных значений (вычислений).

·        Дисплей сырых данных (Raw Multibeam Display). Этот дисплей показывает сырые данные, полученные от эхолота, т.е. без компенсации за качку и скорость звука. Этот дисплей полезен при отсутствии рядом контрольного экрана эхолота.

·        Дисплей раскрытия (Swath System Display). Дисплей показывает исправленные данные, которые будут передаваться для дальнейшей обработки (Sounding Grid или Processing Manager).

Вышеперечисленные дисплеи используются для калибровки и управления системами. Следующий ряд дисплеев используется для удержания и визуализации данных о позиции судна и глубине.

·        Дисплей положения судна на галсе (Helmsman display). Этот дисплей служит для удержания на заданном в Контроллере галсе.

·        Навигационный дисплей (Navigation display). Навигационный дисплей показывает вид сверху на район работ: с подложкой карты, сеткой глубин и траекторией судна

Рис 14. Навигационный дисплей с объектами, галсами и отметками определений

При промере, по ряду причин, данные, полученные эхолотом, могут содержать изрядное количество шума (ложных сигналов). Конечно, шум должен удаляться фильтрами самого эхолота, но это происходит не всегда. С этой целью в QINSy используется ряд фильтров, позволяющих уменьшить количество ложных глубин.

Окончательная стадия обработки (создание карты) выполняется системой QINSy Mapping (Terramodel). После записи данных модулем промера, необходимо исследовать данные на предмет корректировки установок, удаления ложных глубин и т.п. Для обработки данных доступны следующие опции:

·        Менеджер преобразований (прежде менеджер проекта) позволяет редактировать установки промера в записанных данных, также как это делает модуль промера. Также менеджер позволяет исследовать сырые данные, полученные от сенсоров.

·        Менеджер обработки используется для очистки данных от ложных значений, введения срезки и, экспорта данных другим приложениям.

·        Утилита сетки глубин представляет пользователю цветной образ рельефа дна. С помощью этой утилиты, пользователь может исследовать результаты промера и производить вычисления, связанные с дноуглублением.

Пакет QINSy предназначен для обеспечения выполнения гидрографической съемки рельефа дна, океанографических исследований, сейсмических съемок, дноуглубительных работ, возведения буровых платформ, инспекции трубопроводов и подводных кабелей, сбора и обработки данных, и широко применяется при производстве инженерных гидрографических съемок. Пакет довольно широко используется современными российскими компаниями, занимающимися исследованием морского дна.

Программа не имеет русских версий, что невыгодно отличает ее от других пакетов, осложняет ее изучение и использование.

.4 Пакет программ "МУСКАТ"

Пакет программ "Мускат" разработан российской компанией "Гирооптика". Он предназначен для размещения на малых гидрографических судах с целью:

·        приема данных от судовых датчиков навигационной информации, измерения параметров рельефа и грунта дна в ходе съемки их первичной обработки и регистрации на техническом носителе;

·        предварительной обработки зарегистрированной информации непосредственно в районе работ с оценкой качества результатов съемки и планированием галсов дополнительного обследования;

·        окончательной обработки результатов съемки, формирования отчетных материалов на техническом носителе информации и представления их в различных формах визуализации.

Программа обеспечивает решение следующих задач:

·        предварительное планирование съемки и корректировка предварительного плана по фактическим условиям проведения работ;

·        автоматический прием данных от судовых датчиков навигационной и гидрографической информации;

·        первичную обработку навигационной и гидрографической информации, и ее регистрацию на техническом носителе;

·        выдачу данных оператору комплекса и рулевому судна для управления движением судна по галсу и оперативного контроля качества регистрируемых данных;

·        обработку и редактирование зарегистрированной информации непосредственно в районе проведения гидрографических работ с оценкой полноты и качества съемки и создание плана дополнительного обследования;

·        формирование выходных материалов по результатам предварительной обработки.

В состав бортового комплекса сбора и обработки навигационной и гидрографической информации от судовых датчиков входят:

·        ЭВМ бортового исполнения;

·        специальное программное обеспечение;

·        системное программное обеспечение Windows Pro 2000 и выше;

·        программный пакет ECDIS "NAVI-SALOR" с программой "Карт-сервер";

·        прибор рулевого;

·        устройство сопряжения для связи с датчиками навигационной и гидрографической информации.

"Мускат" обеспечивает автоматический прием навигационной и гидрографической информации от следующих датчиков:

·        приемоиндикатора "Бриз-К", "Бриз-КД" спутниковой навигационной системы;

·        приёмоиндикатора радионавигационной системы "Крабик";

·        системы измерения параметров качки (СИПК);

·        измерителя скорости звука в морской воде ИСЗ;

·        многоканального эхолота МКЭ;

·        одноканального эхолота ПЭЛ;

·        профилографа гидрографического ПГ.

Примечание: при наличии на борту суда (катера) системы измерения параметров качки (СИПК) информация от ПИ "Бриз-К" принимается СИПК, а затем транслируется в программу.

В состав специального программного обеспечения входят:

·        комплекс программ "Планирование";

·        комплекс программ "Съёмка";

·        комплекс программ "Апостериорная обработка".

Создание нового рабочего проекта в пакете "Мускат" выполняется в комплексе программ "Планирование". Задачи предварительного планирования съемки состоят из:

·        формирования оперативной карты района съёмки на базе электронной навигационной карты и без нее;

·        формирования плана съёмки, планирования основных, контрольных, дополнительных и рекогносцировочных галсов табличным, графическим и параметрическим методами с включением в план: направления галсов, координат начальных и конечных точек галсов, междугалсовых расстояний, перекрытий полос обследования;

·        формирования базы априорных данных (БАД) на район съемки;

·        графического и табличного представления предварительного плана съемки на экране монитора.

Рис. 15. Вид главного окна с загруженной картой и описанием составляющих элементов окна

В программу могут быть загружены карты двух форматов:

·        файлы *.sit - основного типа карт, создаваемых самим гидрографическим комплексом;

·        файлы *.map - вспомогательного типа карт, создаваемых внешней программой из файлов формата *.sxf. В дальнейшем на их основе создается карта формата *.sit.

Основным способом создания картографической основы для работы комплекса является формирования карты на основе данных карт-сервера.

Для формирования карты на основе данных карт-сервера используются файлы формата *.t19, которые включают в себя информацию об объектах листа карты.

Возможно создание новой карты при полном отсутствии исходной информации. Данная операция проводится при невозможности создания карты иными способами: на основе данных карт-сервера, на основе файлов *.sxf, на основе описания объектов.

Строка "Система координат" позволяет построить планшет в любой из 4-х систем: СК-42, СК-95, ПЗ-90, WGS-84.

Строка "Проекция" позволяет оператору выбрать проекцию, в которой будет построен планшет (Гаусса, Меркатора).

Для задания параметров галса требуется ввести координаты начала и конца галса. Это может быть выполнено вручную или введено с карты через буферы обмена.

Рис. 16. Создание галсов съемки

Комплекс в ходе планирования съемки может работать в двух режимах: "Работа с сеткой галсов" и "Работа с отдельными галсами". При создании новой сетки галсов возможны три варианта ввода галсов:

·        "1-ый галс и междугалсовое расстояние". В этом случае оператору необходимо ввести координаты точек начала и конца для первого галса, задать междугалсовое расстояние, направление следования последующего галса и общее количество галсов.

·        "Ввод галсов с карты" позволяет вручную с карты задавать расположение галсов.

·        "Ввод радиальных галсов и ограничение района" может применяться при необходимости выполнения гидрографической съёмки с ограниченными возможностями плавания. Под ограниченными возможностями плавания понимается наличие в районе работ участков, на которых невозможно спланировать сплошную сетку галсов из-за наличия островов, мелководья и других препятствий. Планирование радиальных галсов применяется в том случае если необходимо спланировать съёмку рельефа вокруг какого-нибудь природного или искусственного объекта.

Создание Базы априорных данных (БАД) является составной частью планирования съемки. Информация БАД должна содержать исчерпывающую информацию о районе съемки, применяемом оборудовании, сложившейся обстановке (для задания поправок и др.). Указанную информацию оператор традиционно вручную должен внести в базу данных. Львиную долю объема данных содержит, как правило, картографическая информация, которую ранее оператору приходилось также вводить вручную.

Рис. 17. Создание базы априорных данных

Для упрощения действий оператора в гидрографическом комплексе принят следующий порядок работы с картографической информацией, включающий следующие этапы:

·        создание оперативной карты, например на основе данных карт-сервера;

·        нанесение вручную на карту отсутствующих динамически изменяющихся объектов (уровенных постов, мареографов, новых навигационных элементов и др.);

·        автоматизированный перенос необходимых типов объектов с карты в БАД;

·        автоматизированный перенос необходимых типов объектов из БАД в программу Апостериорной обработки (для расчета поправок, построения планшета, формирования паспорта съемки и др.).

Перед началом практической работы в программе с внешними абонентами необходимо сконфигурировать систему и проверить ее работоспособность.

Процесс конфигурирования системы осуществляется при помощи одноименной команды в меню "Съемка". При этом выбираются подключенные к комплексу внешние устройства (абоненты), а затем, при необходимости, корректируются номера СОМ-портов к которым они подключены.

При выборе подключаемых устройств следует иметь в виду следующее:

·        спутниковая навигационная система "Бриз К" подключается напрямую к комплексу только при отсутствии системы измерения параметров качки "Вертикаль";

·        к комплексу может быть подключен только один из трех эхолотов: многолучевой эхолот (каждая из трех его антенн подключается по отдельному СОМ - порту), многоканальный эхолот "Съемка", двухчастотный эхолот "Приз" (каждая из его составных частей - непосредственно эхолот и профилограф подключаются по отдельным СОМ - портам);

·        номера СОМ - портов у подключенных устройств не должны совпадать.

Создание судна в программе "Мускат" не производится, расположение оборудования учитывается в виде введения поправок "За отстояние антенны КНС от вибратора" и "За углубление вибраторов" входе апостериорной обработки, после произведения съемки.

Комплекс прикладных программ "Съемка" является универсальной программой, рассчитанной на работу с различными типами эхолотов, систем измерения параметров движения и др. Поэтому перед началом практической работы с внешними абонентами необходимо сконфигурировать систему и проверить ее работоспособность.

В процессе съемки рельефа дна комплекс обеспечивает:

·        автоматический прием навигационной и гидрографической информации;

·        регистрацию ее на техническом носителе, проверку принятой информации на полноту и соответствие согласованным форматам;

·        привязку принятых значений навигационных и гидрографических параметров к единому времени;

·        преобразование данных для ввода в ЭВМ;

·        диагностику состояния и уровня работоспособности датчиков информации, аппаратуры и программного обеспечения комплекса;

·        проверку непрерывности поступления информации от каждого датчика навигационной и гидрографической информации;

·        вычисление параметров вождения судна по запланированной схеме галсов и выдача их на экран монитора оператора и индикатор рулевого;

·        вычисление параметров сноса и поправок лага и гирокомпаса;

·        формирование постоянной информационной модели и представление ее на средствах отображения комплекса (на дисплее ЭВМ и индикаторе рулевого) для контроля хода съемки оператором и вождения судна по запланированным галсам;

·        отображение на экране монитора оператора следующей информации:

o линии планируемого и фактического галса;

o   даты, текущего времени, масштаба отображения информации;

o   значений текущих координат катера;

o   курса, путевого угла, абсолютной и относительной скорости носителя;

o   глубины измеряемой эхолотом;

o   расстояния, оставшегося до конца галса и расстояния пройденного от начала галса;

o   величины уклонения от линии заданного галса;

o   компасного курса;

o   поперечного профиля глубин и псевдообъемного изображения рельефа дна по данным от МКЭ;

o   данных из БАД: границы района, схемы запланированных галсов, объектов нагрузки;

Рис. 18. Окно съемки

·        формирование информационной модели оператору, сопровождающейся звуковым, световым и цветовым сигналами, в случае:

o появления глубин, меньше заданной;

o   неустойчивой работы или отказа какого-либо из судовых датчиков;

o   приближения судна к опасным для плавания, запретным или другим особым участкам (или заданным оператором особым точкам), указанным в базе априорных данных (БАД);

o   выхода судна в точки начала (конца) галса и в точки поворота.

·        представление оператору дополнительной информации по его запросу;

·        контроль выполнения плана съемки, прием от оператора указаний по корректуре плана съемки и их реализация;

·        отслеживание и фиксирование глубин, меньших глубины, заданной оператором.

Процесс проведения съемки максимально автоматизирован. КПП самостоятельно отслеживает курс судна, величину отклонения от заданных галсов, выдает необходимые команды рулевому, автоматически включает эхолот при выходе в начальную точку галса и выключает при достижении конечной точки. Постоянно анализируется работоспособность внешних устройств и средств связи с ними, при возникновении сбоев оператору выдается предупредительное сообщение, а сам факт потери связи фиксируется в протоколе съемки. Параметры движения судна, принимаемые от эхолотов измерения фиксируются в файлах. На экране постоянно (с частотой 1 Гц) отображаются текущие параметры движения судна, профили измеряемых глубин.

Параметры движения судна выводятся в информационной зоне экрана. В верхней части информационной зоны указываются текущие время и дата, ниже расположены текущие координаты корабля в системе WGS-84, далее приводятся максимальные (за последние 10 секунд) параметры качки: углы килевой (КК) и бортовой (БК) качки, вертикальное перемещение (Н). Левее параметров качки приводятся значения компасного курса (Кгк), путевого угла (ПУ) и скорости судна.

В нижней части информационной зоны помещены характеристики движения по галсам:

·        номер следующего или текущего галса и его дирекционный угол, общее количество галсов;

·        рекомендуемый курс для выхода на начальную точку или при движении по галсу (К рек);

·        величина и направление отклонения от галса;

·        расстояние от начала галса и до конца галса (либо до начала галса при выдвижении на галс);

·        ориентировочное время до прихода в конечную/начальную точку галса.

В нижней части правой панели расположено окно, информирующее оператора о проводимых системой действиях, аварийных ситуациях и др.

КПП осуществляет автоматическое формирование имен для файлов параметров движения судна (файлов *.gps и *.spk) и файлов глубин (зависят от типа эхолота), создание этих файлов, запись в них данных и закрытие их.

После достижения судном точки начала очередного галса система автоматически переходит во второй подрежим режима "Съемка" - "Движение по галсу".

Включение и выключение приема данных от эхолотов (переключение между подрежимами) осуществляется КПП по факту "попадания" текущих координат судна в круг с радиусом равным заданной погрешности съемки и центром в точке начала/конца галса. Не исключены ситуации, когда судно не сможет попасть в такой круг (особенно в начале галса) без нежелательного маневра. В этой ситуации оператор может принудительно включить или наоборот выключить прием данных от эхолота (активизировать первый или второй подрежим).

По завершению очередного галса система автоматически (или принудительно по указанию оператора) переходит в подрежим "Выдвижение к началу галса".

В окне профилей глубин в зависимости от типа эхолотов будут показываться текущие профили дна.

После завершения прохождения всех запланированных галсов комплекс автоматически переходит в режим "Планирование" информируя об этом оператора.

Оператор может принудительно перевести комплекс в режим "Планирование" выбрав соответствующую команду в меню "Съемка" или щелкнув мышью на панели "Съемка".

В результате выполнения комплекса прикладных программ формируются файлы измеренных глубин (при работе с одноканальным и многоканальным эхолотами), характеристик грунта (при работе с профилографом ПГ) и координат. Формирование выполняется по галсам. Каждому галсу соответствует пара файлов (файл параметров или глубин и файл координат). После окончания галса, сформированные файлы автоматически переписываются на внешний накопитель на магнитном диске.

Для решения задач предварительной обработки навигационной и гидрографической информации, зарегистрированной гидрографическим комплексом площадной съемки рельефа дна в прибрежной зоне "Мускат", предназначен Комплекс прикладных программ (КПП) "Апостериорная обработка".

В ходе первичной обработки навигационной и гидрографической информации комплекс выполняет:

·        оценку достоверности и отбраковку промахов в измерении навигационных и гидрографических параметров на галсе;

·        оценку точности полученных от СНС или вычисленных координат места судна на галсе;

·        формирование базы навигационных данных (БНД), содержащей достоверные вероятнейшие навигационные данные, описывающие фактическое движение судна по галсам (по маршруту), с оценкой точности всех элементов навигации;

·        формирование базы гидрографических данных, содержащей значения измеренных глубин, значения предварительных поправок к измеренным глубинам, и типы грунтов, полученных от профилографа гидрографического.

Апостериорная обработка зарегистрированной информации непосредственно в районе проведения гидрографических работ с оценкой полноты и качества выполненных работ, построением планшета и трехмерной модели рельефа дна на экране дисплея и создание плана дополнительного обследования, включает:

·   вычисление поправок к зарегистрированным значениям глубин и отображение на экране дисплея в цифровом и графическом виде;

·        корректировка зарегистрированных значений глубин вычисленными поправками;

·        вычисление поправок к координатам зарегистрированных глубин за отстояние антенны СНС от центра антенной системы;

·        отбор достоверных координат по данным приёмоиндикатора СНС, аппроксимация точек определения координат судна на галсе плавной линией;

·        представление графиков изменения СКП координат получаемых от СНС на каждом галсе;

·        отбор достоверных координат по данным приёмоиндикатора СНС

·        обработка данных рекогносцировочной съёмки (только для ПЭЛ);

·        анализ зафиксированных пропусков в измерении и регистрации значений глубин и оценка степени их влияния на подробность и точность съёмки;

·        оценка достоверности зарегистрированных значений глубин;

·        вычисление фактических междугалсовых расстояний и величин перекрытия смежных полос обследования рельефа многоканальным эхолотом;

·        вычисление показателей подробности и точности выполненной съёмки:

o СКП измерения глубин;

o   СКП интерполяции глубин на середину междугалсовых расстояний по данным фактически проведённой съёмки (для ПЭЛ);

o   фактической вероятности обнаружения отличительных глубин (для ПЭЛ);

·        отбор значений глубин и значений параметров грунта дна для отображения на экране дисплея и для вывода на графопостроитель;

·        вычисление координат точек, определяющих положение изобат;

·        оценка качества выполненной съёмки по результатам сличения значений глубин на участках пересечения основных и контрольных галсов, а также в зонах перекрытия полос обследования смежных галсов;

·        вычисление координат места судна и СКП определения координат с учетом СКП положения исходных пунктов по введенным оператором данным прямой, обратной, комбинированной и дальномерно-угломерной засечек, и формирование фалов координат траектории движения судна для использования их в апостериорной обработке зарегистрированных значений глубин;

·        решение прямой и обратной геодезических задач;

·        пересчёт координат и системы СК-42 в WGS 84 и обратно (географических и прямоугольных);

·        добавление на планшет глубин, измеренных другими способами, а также характеристик грунтов;

·        нанесение и корректура береговой черты по координатам точек ее определяющих, с возможностью задания типа линии (пунктирная, точечная, сплошная);

·        нанесение и корректура объектов СНО и географических названий местности;

·        отображение на экране дисплея на фоне оперативной карты или координатной сетки, сформированной в системе координат заданной оператором (СК-42, WGS-84):

o планшета съемки рельефа и грунта дна в масштабе, задаваемом оператором, выполненного в соответствии с требованиями ПГС-4 и ПГС-8;

o   траекторий реальных галсов с отметками точек обсерваций и отображением ширины полосы обследования МКЭ;

o   изобат по файлам, сформированным при расчете координат точек, определяющих положение изобат;

·        выявление отличительных форм рельефа дна;

·        построение трёхмерной модели рельефа дна района выполненной съёмки на экране дисплея;

Рис. 19. Построение трехмерной модели

·   сличение результатов выполненной съёмки с работами прошлых лет;

·        предъявление оператору таблицы статистических данных по результатам обработки материалов выполненной съёмки.

По результатам апостериорной обработки, выполненной в районе работ, формируются выходные материалы:

·        графическая модель (планшета) и их цифровых аналогов фактического перемещения;

·        планшет съемки рельефа и грунта дна, выполненного в соответствии с требованиями ПГС-4 и ПГС-8;

·        данные по уточнению предварительного плана съемки и откорректированный план в графическом представлении;

·        план обследования выявленных отличительных глубин и других участков района по решению оператора;

·        графический материал, полученный в процессе обработки;

·        протокол решений оператора, принятых по особым ситуациям;

·        протокол выявленных отличительных глубин и навигационных опасностей;

·        донесения по вновь обнаруженным отличительным формам рельефа дна и навигационным опасностям;

·        протокол по результатам сличения значений глубин в точках пересечения галсов;

·        протокол по результатам обработки данных рекогносцировочной съемки;

·        протокол контроля полноты зарегистрированной информации и вычисления показателей подробности и точности выполненной съемки;

·        файл вычисленных поправок для исправления измеренных глубин.

·        протокол выполненной апостериорной обработки зарегистрированных данных съемки;

·        файл паспорта съемки.

Надежность отчетных материалов съемки характеризуется отсутствием промахов в значениях параметров полей с вероятностью не ниже 0,997 и вероятностью классифицировать достоверное значение параметра как промах в измерении не выше 0,005. Пакет был разработан в соответствии с ПГС №4, поэтому не отвечает многим современным международным требованиям. Программа принята на вооружение Гидрографической службы (ГС) ВМФ, входе ее эксплуатации выявлены многие недоработки, которые устраняются в последующих версиях программы.

Выводы по главе 2

1.      В настоящее время разработан и начинает широко использоваться при производстве гидрографических исследовании новый класс программных продуктов - электронные гидрографические информационные системы (ЭГИС).

2.      Современные ЭГИС подразделяются на "специализированные" (NEPTUN, ISIS), обеспечивающие работу только с определенными типами датчиков информации, и "универсальные" (QINSY, HYDRO PRO, МУСКАТ, HYPACK), поддерживающие весь цикл исследований при более полном наборе датчиков гидрографической информации.

.        Пакет HYPACK предназначен для проведения инженерных изысканий, выполнения съемки рельефа дна в прибрежных районах, на реках, каналах и других внутренних водоёмах, обеспечения мониторинга участков дноуглубительных работ в основном с небольших плавсредств, и получил широкую известность в гидрографических кругах благодаря своей функциональности, удобству в эксплуатации и ежегодным обучающим семинарам, проводимым фирмой-разработчиком во многих странах мира.

.        Пакет HYDRO PRO - многофункциональный программный пакет для навигационно-геодезического обеспечения всего спектра гидрографических и морских строительных работ на шельфе, дноуглубительных работ и других подобных задач, где требуется высокоточное позиционирование, активно используется компаниями, занимающимися исследованием природных ресурсов.

.        Пакет QINSY предназначен для обеспечения выполнения гидрографической съемки рельефа дна, океанографических исследований, сейсмических съемок, дноуглубительных работ, возведения буровых платформ, инспекции трубопроводов и подводных кабелей, сбора и обработки данных, и широко применяется при производстве инженерных гидрографических съемок.

.        Пакет МУСКАТ, предназначенный для проведения съемки рельефа дна, гидрографического траления, морской грунтовой съемки и геологических изысканий, поиска малоразмерных объектов, обследования русел рек, подводных частей буровых установок, газо- и нефтепроводов, плотин и других сооружений, применяется подразделениями ГС ВМФ, но имеет пока ограниченное применение.

.        Рассмотренные пакеты программ, за исключением пакета Мускат, являются схожими как по своим возможностям и различаются лишь по некоторым незначительным параметрам. Жесткая конкуренция на рынке специализированного программного обеспечения, заставляет разработчиков постоянно усовершенствовать свои программы.

.        Большим преимуществом программного обеспечения HYPACK MAX, выгодно отличающим его от других систем аналогичного назначения, является поддержка большого количества форматов электронных карт, как морских, так и наземных, включая форматы наиболее популярных ГИС.

3. Методика производства съемки рельефа дна в районе

3.1 Методика проектирования и подготовки к съемке

Создание нового рабочего проекта перед выполнением производственных работ является первым шагом в подготовке пакета программ. Созданный проект, включает в себя всю необходимую информацию для проведения гидрографических, сейсмических и других видов работ [8].

Рабочий проект пакета программы HYPACK MAX содержит следующие данные:

·        Геодезические параметры (система координат, коэффициенты трансформации, модель геоида). Эти данные копируются из текущего рабочего проекта в новый.

·        Оборудование судна (конфигурация судна, место расположения рабочего оборудования). Данные также копируются из текущего проекта в новый.

·        Файлы картографической основы. Программа HYPACK MAX поддерживает только определенные форматы электронных карт.

·        Схема галсов. При создании нового проекта в пакете HYPACK MAX схемы галсов создаются вручную по заданным координатам или же копируются из уже существующего проекта. В пакете HYPACK MAX есть возможность создавать галсы графическим способом.

.1.1 Геодезические параметры

В программе "Геодезические параметры" (Geodetic Parameters) (рис. 20) предполагается, что данные, поступающие в HYPACK MAX от аппаратуры определения местоположения (РНС, СРНС) относятся к системе геодезических координат на эллипсоиде WGS-84. Поэтому, если необходимо получить результаты съемки в другой координатной системе, следует задать ее название или параметры. В пакете поддерживаются 17 заранее заданных (Predefined) координатных систем (Grid). В случае, если эллипсоид "предустановленной" координатной системы отличается от WGS-84, необходимо дополнительно задать 3 или 7 параметров трансформации.

Рис. 20 . Задание геодезических параметров в пакете HYPACK MAX

Для задания координатой системы, не поддерживаемой пакетом, необходимо (рис. 21):

1.      в поле списка "Grid" установить параметр "none", при этом становится доступен ввод данных на панели "Projection";

2.      задать название проекции (поддерживается 18 проекций) и ее параметры;

.        задать единицы измерений линейных величин и глубины;

.        задать эллипсоид для выбранной проекции (поддерживается 27 эллипсоидов);

.        если эллипсоид задаваемой проекции отличается от WGS-84, то необходимо задать 3 или 7 параметров трансформации.

Рис. 21. Задание геодезических параметров для системы координат не поддерживаемой пакетом

Расчет семи параметров трансформации в программе HYPACK MAX производится в следующей последовательности:

1.      в текущем проекте установить геодезические параметры для референцной системы, в которой известны геодезические координаты пунктов, на которых были выполнены наблюдения с помощью спутниковой аппаратуры;

2.      с помощью программы "Блокнот" (Notepad) создать текстовые файлы с координатами X, Y, Z (плоские прямоугольные координаты и высота для референцной системы координат) или B, L, H (широта, долгота, высота для системы координат WGS-84 (система результатов спутниковых наблюдений);

.        запустить программу расчета параметров трансформации с помощью меню;

.        в открывшемся окне задать установки, касающиеся формата текстовых файлов (X,Y,Z или B,L,H), варианта расчета (три или семь параметров трансформации), а также полного имени текстовых файлов с координатами. При этом имеется возможность точно указать поля тестовых файлов с исходной информацией.

После выполнения всех установок в окне необходимо нажать клавишу "Next", при этом появится окно с результатами расчета изображенное на рис. 22.

При нажатии на клавишу "View detailed report" появляется окно "блокнота" с детальной расшифровкой результатов расчета и окончательными погрешностями параметров трансформации для каждого из наблюденных пунктов. Текстовый файл с результатами может быть сохранен средствами самого "блокнота".

При удовлетворительном результате полученные параметры трансформации могут быть автоматически загружены в программу "Геодезические параметры" заданием установки: "Apply results to my Geodetic Parameters".

Для выхода из программы расчета параметров трансформации нажать клавишу: "Finish".

Рис. 22. Окно программы результатов вычисления семи параметров трансформации

3.1.2 Установка формы и характеристики судна и сопряжение рабочего оборудования

Чтобы начать работу с программой HYPACK MAX необходимо выполнить настройку всего оборудования, которое будет использоваться при съемке, и указать его в соответствующих меню. Меню программы позволяет сделать установку форму и характеристики судна, вида оборудования (GPS- приёмники, эхолоты, гирокомпас, гировертикаль и т.д.), какая информация требуется. Также необходимо установить Com- порты на персональном компьютере, через которые будут поступать данные с оборудования на компьютер.

Работу с редактором создания формы корпуса "объекта" (судна) следует выполнить на этапе подготовки к съемке. Запуск программы может осуществляться из головного меню пакета HYPACK MAX: <Preparation→Editor → Boat Shape Editor>, либо с использованием команды панели основных инструментов. При этом на экране появляется окно "Boat Editor" (Редактор судна) (рис. 23).

Создание формы судна происходит в следующей последовательности:

1.      запуск программы может осуществляться из головного меню пакета HYPACK MAX: <Preparation→Editors → Boat Shape Editor>;

2.      Ввод точек определяющих форму корпуса судна в панели Boat Point;

.        Ввода точек, определяющих положение клюзов якорей на корпусе объекта (Anchor Points);

.        ввода точек обрисовки элементов объекта в панели (Drawing Objects).

Рис. 23. Окно панели Boat Editor

Щелчок правой клавиши мыши на очертаниях созданной формы судна или символе судна в окне "Карта" вызывает контекстное меню "Boat Features" (Характеристики судна). С помощью пунктов данного контекстного меню можно получить доступ к установкам, относящимся к "объекту", и дать его характеристики.

Функции пунктов меню характеристики судна представлены в таблице 5.

Таблица 5 Функции пунктов меню характеристики судна

Symbol

Установки одной из формы корпуса объекта, заданных по умолчанию (круг, квадрат или "рыбка").

Track Parameters

Выбор пункта "Track Parameters" контекстного меню "Судно" приводит к индикации окна задания установок отображения траектории

Symbol Color

Задание цвета обрамления корпуса объекта, который используется для отображения буквенно-цифровой информации, относящейся к данному объекту в окне "Данные"

Fill Color

Задание цвета для заполнения корпуса объекта.

Display Shape

Высвечивает один из "символов" формы корпуса объекта, либо специально созданную форму корпуса объекта, содержащуюся в файле с расширением *.vel.

Anchors

Поддержка процедуры отдачи и выбора якорей, клюзы которых установлены в определенных местах корпуса объекта, форма которого определена в файле с расширением *.vel

Main Vessel

Задает объект (судна) в качестве основного объекта, относительно которого выполняются расчеты положения относительно текущего галса: включение и выключение регистрации, и расчет бокового уклонения от галса.

Unload Shape

Выгрузка формы корпуса объекта, присвоенного судну.

Select Shape

Присвоение объекту (судну) формы корпуса, содержащегося в файле с расширением *.vel.

Draft/Squat

Изменение величины поправки за углубление антенны эхолота и (или) "проседания" судна на ходу, присвоенного судну.

Show Profile

Рисование профиля глубин от эхолота, присвоенного данному объекту (судну).

Label Vessel


Для обеспечения автоматического ввода данных от гидрографического оборудования, необходимо выполнить его сопряжение с программой "Съемка" (Survey). Это отдельная программа, работающая в реальном масштабе времени требует, чтобы процедура сопряжения была выполнена заранее на этапе подготовки к съемке. В процессе работы программа "Съемка" циклически опрашивает сопряженное оборудование, а также выполняет разнообразные вычисления (расчеты: положения относительно текущего галса, целеуказания на текущую точку-цель, перерисовку экрана, запись информации в файл данных и т.д.) с частотой 20 Гц.

Для обеспечения взаимодействия внешних устройств с вычислительными программами в пакете HYPACK MAX используются специальные программы - драйверы, каждый из которых выполняет следующие функции: считывает данные с устройства с заданной частотой, выполняет необходимые преобразования первичных данных устройства, осуществляет привязку данных к единой шкале времени, а также записывает аннотации.

Принцип работы программы "Съемка" со съемочным оборудованием представлен рис. 24.

Рис. 24. Принцип работы программы "Съемка" с внешними устройствами

Драйвер устройства хранит данные и их временную привязку до тех пор, пока программа "Съемка" не соберется их затребовать, (это происходит 20 раз в сек.). Большинство оборудования сохраняет только последнее измерение. Поэтому, если новое измерение получено до того, как старое было передано в программу "Съемка", то старое измерение не будет использовано. Программа "Оборудование" (Hardware) имеет встроенную систему для тестирования драйверов устройств. Количество драйверов в пакете HYPACK MAX очень велико, что обеспечивает подключение практически любого существующего оборудования.

Программа "Оборудование" (Hardware) обеспечивает возможность сопряжения оборудования для проведения однолучевой и многолучевой съемки рельефа дна. Кроме того, имеется отдельная программа "Hysweep Hardware", которая позволяет выполнить сопряжения, только для выполнения съемки с многолучевыми эхолотами (multibeam survey) и эхотралами (multiple transducer survey).

Для запуска программы "Оборудование" (Hardware) для подготовки к однолучевой либо многолучевой съемке необходимо выбрать соответствующую команду на панели основных инструментов. В открывшемся окне "Hardware" выбрать пункт New Configuration. При этом будет выдан запрос о необходимости сохранения текущей конфигурации съемочного оборудования (Hardware Configuration). Если конфигурацию необходимо сохранить - выбрать клавишу "Yes" и ввести имя файла конфигурации. Если текущая конфигурация уже имеет имя, или нет необходимости ее сохранения - следует нажать клавишу "No".

Для каждого устройства, используемого для проведения съемки необходимо:

·        Выбрать соответствующий драйвер, мышью в окне "Select device Type";

·        Установить драйвер устройства: присвоить имя "А", частоту опроса "Б" и тип данных "В", которые требуется использовать в программе "Съемка";

·        В окне "Установка драйвера" (Device Setup) щелкнуть по клавише "Setup" и во вновь открывшемся окне, задать специфические установки для данного драйвера;

·        в окне "Установка драйвера " щелкнуть по клавише "Record" и задать "принцип регистрации" (record basis). Рекомендуется выбрать "Always" - "Всегда регистрировать";

·        в окне "Установка драйвера" щелкнуть по клавише "Connect" и задать установки для соединения с устройством (выбор типа интерфейса и его параметров);

·        в окне "Установка драйвера" щелкнуть по клавише "Offsets" и задать положения антенн в судовой системе координат;

·        повторить установку драйверов для всех других устройств, используя пункт меню:" Add Device".

Когда все устройства будут установлены выбрать пункт меню: "DeviceàSAVE AS" и в открывшемся стандартном окне введите имя файла конфигурации.

Файл конфигурации с расширением .ini будет сохранен в директории текущего проекта. В дальнейшем, возможно, быстро восстановить конфигурацию оборудования с использованием пункта меню: File à Open Configuration.

Задание установок в окне "Device Setup" происходит в следующей последовательности:

·        в строке ввода "Name" необходимо вводить имя устройства;

·        в строке "Update frequency" ввести частоту опроса данных устройства в мсек. Рекомендуемая частота опроса - 50 мсек., учитывая, что программа опрашивает драйвер устройства 20 раз в секунду;

·        в поле "Type" необходимо отметить тип данных, которые программе необходимо получить от драйвера. Для спутниковой аппаратуры это обычно: координаты (position), курс (heading), скорость (speed). Если синхронизацию таймера компьютера предполагается осуществлять с использованием сообщения ZDA протокола NMEA, необходимо отметить позицию "Sync.Clock";

·        в поле "Options" (Опции) необходимо отметить, какие строки данных будут регистрироваться программой в файлах .raw. При выборе опции "Record raw data", будут записаны строки "RAW", содержащие время и геодезические координаты от датчика позиционирования (обычно GPS). Рекомендуется использовать эту опцию, позволяющую на этапе пост-обработки выполнить преобразование первичных данных съемки на другую проекцию и эллипсоид;

·        ряд кнопок, расположенных в правой части окна "Device Setup" обеспечивают дополнительные опции по настройке драйвера устройства.

.1.3 Загрузка файлов картографической основы

При проектировании гидрографических работ целесообразно использовать все имеющиеся в цифровой форме картографические материалы. Большинство форматов цифровых карт можно загрузить в текущий проект в рамках процедуры использования контекстного меню щелчком правой клавиши мыши по папке "Background Files" поле папок проектных файлов. В открывшемся контекстном меню надо выбрать пункты "Add File " или "Add File & Copy". Однако файлы электронных карт форматов C-Maps и VPF имеют специальную процедуру инициализации, которую необходимо выполнить перед тем, как загрузить карту в свой проект.

.1.4 Проектирование галсов съемки

Ответственным этапом проектирования съемки является создание проектных галсов, на которых будет производиться регистрация координат и глубин в процессе съемки рельефа дна. Проектные галсы создаются в программе "Редактор галсов" (Line Editor) и сохраняются в файлах с расширением .lnw.

Систему галсов можно создать одним из двух методов:

1.      Созданием вручную или графически на экране исходного галса (галс-образец), с последующим его "размножением" путем задания одного из пяти вариантов "смещения" (offsets);

2.      Созданием графически на экране галса - непрерывного маршрута, включающего неограниченное количество путевых точек (way points);

Процесс создания системы галсов с помощью "Редактора галсов" состоит в выполнении следующих операций:

1.      вызова "Редактора галсов";

2.      щелкнув мышью по кнопке "Add Points", нужно войти в режим ручного создания таблицы для ввода координат путевых точек (прямоугольных или географических). Каждый щелчок по этой кнопке создает "пустую" строку таблицы, которую необходимо заполнить вручную набором с клавиатуры. Однако, удобнее вводить путевые точки галса графически;

.        Щелкнув мышью по клавише "Cursor", можно войти в режим графического ввода путевых точек галса непосредственно на электронной карте. При этом окно "Редактора" сворачивается и занимает место слева в нижней части экрана;

.        Исходный галс с любым количество сегментов может быть "размножен", создавая тем самым систему галсов сложной конфигурации. Для этого необходимо в окне "Редактор галсов" щелкнуть по клавише "Offsets". При этом появится окно выбора метода смещения ("Select Offset Method"). В этом окне содержится пять закладок, каждая из которых определяет, каким образом задается смещение "галса образца" для создания системы галсов:

·        создание параллельно смещённых галсов относительно исходного галса. Смещение возможно как в одну, так и в обе стороны с заданным значением расстояния между галсами от базового галса (рис.25);

Рис. 25. Параллельно смещённые галсы относительно исходного галса

·        лучевое смещение галсов относительно начальной точки исходного галса. В этом методе задаётся угол между лучами и их количество (рис.26);

Рис. 26. Лучевое смещение галсов относительно начальной точки исходного галса

·        смещение галсов относительно центра исходного галса (рис. 27);

Рис. 27. Смещение галсов относительно центра исходного галса

·        ступенчатое смещение галсов. Этот метод позволяет смещать создаваемые параллельные галсы от базового, используя значения DX- смещение по широте и DY - смещение по долготе (рис. 28);

Рис. 28. Ступенчатое смещение галсов

·        создание смещенных галсов под прямым углом к исходному галсу. Для этого необходимо задать расстояние от центра исходного галса в одну и другую сторону, и расстояние между смещёнными галсами (рис. 29);

Рис. 29. Смещение галсов под прямым углом к исходному галсу

Наиболее распространенным методом является "Parallel" - параллельное смещение исходного галса на величину подробности промера (междугалсового расстояния).

5.      После создания системы галсов одним из методов "смещений" целесообразно увидеть полученные результат. Для этого в окне Редактора галсов необходимо щелкнуть по клавише "Preview". Окно редактора будет свернуто, а на электронной карте в наиболее крупном масштабе отобразится созданная система галсов;

6.      Далее следует щелкнуть по свернутому в левом нижнем углу экрана Редактору - его окно вновь появится на экране. Теперь можно воспользоваться местным меню: FILE для сохранения системы галсов.

После сохранения системы галсов в файле и закрытия Редактора, имя файла галсов появится на панели файлов проекта. При этом файл будет автоматически активирован.

Другим вариантом создания системы галсов является использование программы "Проектирование канала" (CHANNEL DESIGN), которая выполняет трехмерное проектирование канала, в результате которого формируются файлы: .chn и .lnw. Кроме того, файл системы галсов может быть создан путем импорта файла формата DXF, содержащего информацию о полилинях, упорядоченную специальным образом.

Для создания криволинейного сегмента:

щелкнуть по изображению квадрата в строке окна Редактора галсов

1.                   в появившемся окне введем радиус криволинейного сегмента со знаком "+" закругление справа, "-" закругление слева;

2.      Изображение квадрата в строке окна Редактора галсов будет теперь заменено окружностью;

3.      Теперь следует нажать "Preview" чтобы увидеть результат (рис. 30).

Рис. 30. Вид криволинейного сегмента

.2 Методика производства съемки

Пакет программ "Съемка" (Survey) является составной частью общего пакета HYPACK MAX и предназначен для обеспечения съемки рельефа дна или навигационно-батиметрического обеспечения различных морских исследований с использованием однолучевого, многолучевого эхолота и других видов оборудования.

Пакет обеспечивает решение двух основных задач:

·        проводку "объекта" (судна) по системе галсов съемки;

·        регистрацию навигационной и другой (батиметрической, геофизической) информации на машинном носителе (жестком диске ПЭВМ).

Для обеспечения возможности успешного старта пакета "Съемка" необходимо:

1.      Убедиться в том, что геодезические параметры заданы правильно. Следует вызвать окно "Геодезические параметры" (GEODETIC PARAMETERS) и убедиться, в том, что все установки соответствуют необходимым требованиям.

2.      Проверить установку гидрографического оборудования (HARDWARE) подключенного к компьютеру.

Для проведения съёмки необходимо ввести навигационные параметры. Окно "Навигационные параметры "Navigation Parameters" (рис. 31), в программе HYPACK MAX включает в себя:

·        автоматическое начало регистрации. Программа автоматически начинает регистрацию, когда дистанция от центра системы судна до начальной точки галса меньше, чем введённое расстояние. Если ввести значение "0.0", то начало регистрации осуществляется вручную. При введении положительной величины параметра, то программа автоматически стартует, когда текущее расстояние от судна до стартовой точки станет менее введённого значения. При отрицательном значении параметра старт галса произойдёт при пересечении линии, перпендикулярной галсу в стартовой путевой точке;

·        установка предела отклонения судна от галса. При отклонении судна от галса на расстояние больше заданного программа начинает сигнализировать об этом;

·        номер следующего маркера события. Есть возможность установить номер следующего маркера события. Подпрограмма "Съёмка" запоминает последний маркер события, когда работа была остановлена или перезапущена и начинает нумерацию маркера события с последнего, используемого маркера;

·        интервал между маркерами события. Представление дистанции или времени по выбору пользователя между маркерами события;

·        определение величины увеличения номера события. Определяется величина увеличения номера события при генерировании каждого очередного маркера события;

·        указание номера или имени текущего галса съёмки;

·        приращение номера галса. В этом окне показывается, какой номер галса будет принят в обработку после прохождения судном текущего галса;

·        время записи в одном файле. Определяется длительность записи данных в одном файле (в минутах). Используется на длинных галсах, когда желательно периодически сохранять регистрируемые данные в файле, чтобы избежать их потерю в непредвиденной ситуации;

·        установка времени записи в файлы матрицы. Определяется количество минут, по истечению которых программа делает промежуточную запись в файлы матрицы глубин. Используются для предотвращения непредвиденной ситуации, в результате которой данные могут быть утрачены;

·        скорость распространения звука используемая в системе Roxann. Используется только когда, когда идёт работа в Roxann;

·        установка минимальной глубины. Программа сигнализирует о том, что глубины меньше или равны введённым глубинам.

Рис. 31.Окно навигационные параметры

Стартовать галс можно вручную либо автоматически следующими методами:

1.      комбинация горячих клавиш: CNTL-S;

2.      в меню "регистрация" (Logging) - выбрать подменю "начало регистрации" (Start Logging);

.        использовать автоматический старт путем задания параметра "Ворота старта галса" (Start Line Gate) отличным от нуля. находится в окне меню "Навигационные параметры". При этом:

·        если введена положительная величина параметра "Ворота старта галса", то программа автоматически стартует (запустит регистрацию) когда текущее расстояние от судна до стартовой путевой точки станет менее введенного значения "Ворота старта галса";

·        при отрицательной величине параметра, старт галса произойдет при пересечении линии, перпендикулярной галсу в стартовой путевой точке.

Возможно закончить галс (выключить регистрацию) следующими способами:

1.      использовать комбинацию горячих клавиш: CNTL-E;

2.      в меню "Регистрация" (Logging) - выбрать подменю "Стоп регистрации" (End Logging);

.        если параметр "Ворота старта галса", отличен от нуля, то программа "съемка" автоматически закончит галс (отключит регистрацию) когда судно пересечет линию, перпендикулярную последней путевой точки текущего галса;

.        когда вы заканчиваете галс программа автоматически переключится на следующий сегмент или галс в текущем файле галсов.

Прерывание регистрации возможно (без выключения) с помощью меню "Съемка"(Logging) - подменю (команда) "Пауза регистрации" (Pause Logging). Возобновление регистрации возможно только в ручном режиме с помощью меню "Съемка"(Logging) - подменю (команда) "Resume Logging".

В случае, когда галс состоит из нескольких сегментов используются следующие опции, выбор которых помещен в окне Навигационные параметры "Navigation Parameters":

·        While Logging: автоматическое переключение регистрации на следующий сегмент текущего галса происходит только в режиме регистрации. Если регистрация уже запущена, автоматическое переключение на следующий сегмент будет обеспечено;

·        Always: программа выбирает наиболее подходящий (близко расположенный) сегмент вне зависимости от того запущена ли уже регистрация или нет. Любые попытки изменения текущего сегмента будут проигнорированы;

·        Never: программа не будет автоматически переключаться на новый сегмент (включать регистрацию). Возможно включить регистрацию комбинацией горячих клавиш: CNTL-F (Forward Segment) или CNTL-B (Backward Segment). Аналогичные команды можно выдать из меню "Lines".

Программа "Съемка" (SURVEY) сама выбирает правильное направление галса. Когда задается новый галс, программа сама выбирает начальную точку путем нахождения минимального расстояния от текущего места судна до конечной путевой точки (рис.32). Возможно исправить данный выбор путем реверса ("swap") начальной и конечной точек линии, для этого можно воспользоваться одним из методов :

1.      комбинация горячих клавиш: CNTL-W;

2.      в меню "Lines" - команда "Swap Line";

.        щелчек мышью по "ручке" (line handle) текущего галса и выбор функции"Swap" в контекстном меню.

Рис. 32. Выбор правильного направления галса

Одновременно со стартом пакета программ "Съемка" осуществляется автоматическое открытие специального текстового файла - "вахтенного журнала" съемки (рис.33). В файле вахтенного журнала в виде текстовых строк автоматически регистрируются основные события съемки. Каждая запись начинается со времени (ч.м.с.) возникновения того, или иного события, при этом предусмотрена регистрации следующих событий:

·        старт пакета "Съемка" и полное имя проекта;

·        полные имена автоматически загруженных файлов:

.проектных галсов;

.матриц глубин;

.точек-целей;

·        полное имя открывшегося файла "первичных" данных съемки (старт регистрации);

·        номера всех событий, формируемых автоматически или по команде оператора;

·        тревожные сообщения пакета "Съемка";

·        прекращение регистрации (конец галса).

Рис. 33. Текстовый файл регистрация событий программы "Съемка" (журнал съемки)

В случае возникновения нештатных ситуаций программа сигнализирует о том, какой вид информации вышел за пределы допустимого и требует корректировки.

Сигнализация о нештатной ситуации в подпрограмме "Съемка" выдаётся на экран красным цветом с указанием вида параметра, вышедшего за пределы допустимой нормы (рис. 34).

Рис. 34. Сигнализация о нештатной ситуации

Программа "Съемка" (SURVEY) может генерировать следующие сигналы тревоги:

1.      недопустимое боковое уклонение - Возникает, когда текущее боковое уклонение точки приведения объекта становиться более, чем допустимое уклонение, заданное в окне "Навигационные параметры";

2.      время вышло - возникает, когда сопряженное устройство не выдает новой информации непрерывно в продолжение 5 с;

.        тревога драйвера устройства - возникает в результате нарушения следующих соглашений, заданных при установке драйвера устройства:

·        текущая величина HDOP стала больше установленной;

·        вариант работы СНА переключился с дифференциального режима на обычный;

·        вариант работы СНА переключился с режима RTK на дифференциальный режим;

.        минимальная глубина - возникает, когда текущая глубина, измеренная эхолотом, становится менее, чем допустимая глубина, заданная в окне "Навигационные параметры".

Все имевшие место тревоги и события записываются в электронный вахтенный журнал в текстовом виде. В журнале указывается время, дата и текст сообщения о неисправностях.

В программе HYPACK MAX для наглядности происходящей обстановки и контроля за работой оборудования во время съёмки используются окна реального времени. В программе на экран можно вывести:

·        окно "Карта" (Map) для гидрографа, и аналогичное окно "Helm Map" - для рулевого;

·        окно "Данные" (Data Disply) для гидрографа и аналогичное окно "Helm Data Disply" - для рулевого;

·        окно "Индикатор Бокового уклонения" (Left/Right Indicator) для гидрографа, и аналогичное окно "Helm Left/Right Indicator" для рулевого;

·        окно "Профиль глубин" (Boat Profile) для гидрографа;

·        окно "Устройства" (Device) для гидрографа.

1.      Окно "Карта"

В этом окне отображается загруженная растровая или векторная электронная карта, на которой изображены координатная сетка, графические объекты, суда (рис. 35). Пакет HYPACK MAX позволяет выбрать подходящую освещённость монитора " День - Ночь", но не каждый формат(TIF, BSB, DGN, DXF) электронных карт поддерживает эту функцию.


Рис. 35. Окно "Карта"

2.      Окно "Данные"

В этом окне отображается текстовая информация о съёмке. Окно состоит из двух колонок: первая колонка содержит данные, которые устанавливаются пользователем, вторая числовые значения этих данных (рис. 36). Текстовое окно можно редактировать по усмотрению пользователя, в пакете Hydro Pro освещённость этого окна можно изменять.

Рис. 36. Окно "Данные"

.        Окно "Индикатор бокового отклонения"

Индикатор, показывающий величину отклонения судна от галса (рис.36). Индикатор бокового отклонения появляется только тогда, когда галсы загружены в подпрограмму "Съёмка".

Рис. 37. Окно индикатор бокового отклонения

4.      Окно профиля

Окно профиля появляется только в случае, когда в программе SURVEY загружены запланированные галсы. Верхняя часть окна профиля показывает вид поперечного сечения для целого запланированного галса съемки (рис. 38). Окно профиля остается на экране до тех пор, пока не начат следующий галс (статус изменяется на on-line). При этом окно профиля очищается и наносится информация о новом галсе.

Рис. 38. Окно профиля

5.      Окно "Устройства"

Окно "Устройства" отображает в графическом и в текстовом виде значение глубины поступающей с эхолота. Это окно можно редактировать и делать соответствующие установки.

Изображения на экране программы "Съемка" снабжают оператора информацией, позволяющей следить за сбором данных съемки и гарантировать полное покрытие съемочной площади.

В пакете программ "Съемка" может использоваться несколько способов оперативного исправления глубин за уровень (Tide Correction).

·        Использование уровенного поста с телеметрией (telemetry tide system);

·        Ручной ввод поправки за уровень в пакете "Съемка";

·        Автоматический ввод поправок на основе данных предсказания уровня с использование драйвера tide file.dll;

·        Использование поправок на основе данных, получаемых в режиме кинематики реального времени (RTK Water Level driver)- с использованием драйвера: Kinematics.dll.

1.      Передача по каналу телеметрии в реальном времени.

Программа реального времени "Съёмка" поддерживает драйверы следующих систем: HAZEN R 5000 Tide Gauge, Vyner LP Tide Gauge, L. M. Technical Tidalite Tide Gauge. Подпрограмма " Съёмка " записывает строку данных уровня в файл первичных данных каждый раз, как системы определения уровня выдаёт по телеметрическому каналу новое значение. Эти записи автоматически вносятся в файлы и используются для исправления глубин на этапе постобработки.

2.      Ручной ввод в процессе съёмки.

Пользователь может вручную ввести поправку за уровень в процессе выполнения съёмки, программа сохраняет поправку за уровень в заголовке первичного файла, а любые изменения поправок за уровень в самом файле. Поправки за уровень могут быть использованы для исправления глубин при перезаписи из файла первичных в файлы редактора однолучевого эхолота или редактора многолучевого эхолота. Ручной ввод в процессе съёмки

3.      Считывание предсказанных величин прилива в процессе съёмки.

Программа HYPACK MAX может использовать для расчёта поправок за уровень данные предсказаний прилива, рассчитанные по гармоническим постоянным, опубликованным, в пособие British Admiralty Publication N. R. 203. Этот метод использует особые гармонические постоянные, использование и применение не подходящих таблиц приведёт к искажению результатов.

4.      Использование технологии "Кинематика реального времени " для расчёта мгновенных значений уровня.

В режиме " Кинематика реального времени" GPS-приёмник может измерять широту, долготу и высоту в системе WGS-84 в пределах нескольких сантиметров. Использую такую точность определения можно вычислить мгновенный уровень, для этого необходимо предрасчитать поправку за превышение поверхности геоида системы координат WGS-84 над плоскостью нуля глубин в том районе, где производится съёмка (рис. 39). Превышение высоты водной поверхности над нулём глубин рассчитывается по формуле: D=A+B-C,

Где:

А - превышение референц-эллипсоида над нулём глубин;

B - высота GPS-антенны над референц-эллипсоидом;

C - высота GPS- антенны над водной поверхностью.

Рис. 39.Составляющие для расчёта превышения водной поверхности над нулём глубин

Этот метод предусматривает использование водомерного поста, необходимого для предвычисления превышения референц-эллипсоида над нулём глубин.

Также для вычисления превышения высоты водной поверхности над нулём глубин можно использовать метод, который не предусматривает постановку водомерного поста. Этот метод применим только тогда, когда превышение между референц-эллипсоидом и нулём глубин постоянно и съёмка производится на небольшом участке. В этом случае значение А - превышение референц-эллипсоида над нулём глубин принимается за "0".

.        Использование ранее выполненных наблюдений за уровнем при обработке.

Эта опция в HYPACK MAX предназначена для задания времён начала и окончания наблюдений за уровнем с целью формирования таблицы моментов периодических наблюдений. Пользователю остаётся только ввести величины поправок для проведения к уровню, принятому за нуль глубин. В случае, когда в качестве нуля глубин используется наинизший теоретический уровень (НТУ), данные поправки почти всегда будут отрицательные.

В программе HYPACK MAX есть возможность использования матрицы глубин и работы с точками целями:

.Матрицы глубин

Матрицы глубин позволяют отобразить на экране монитора общую картину распределения глубин на основе цветовой палитры шкалы глубин (рис. 40). Программа "Съемка" (SURVEY) выбирает цвета для матрицы глубин из цветовой палитры шкалы глубин установленной в пакете HYPACK MAX . Имеется возможность оперативного редактирования цветов для матрицы глубин; для этого правой клавишей манипулятора мышь надо щелкнуть по цветовой шкале глубин в окне "Карта". Появится окно "Matrix Color Setup" для редактирования.

Рис. 40. Матрица глубин

Опции матрицы глубин:

·        Recorded Depth: позволяет назначить глубину, которая будет присвоена каждой ячейке матрицы (минимальная, максимальная или последняя);

·        Matrix Update: определяет, когда глубина в ячейке матрицы будет изменена (в процессе регистрации глубин, всегда при работе программы "Съемка", или никогда не изменяется);

·        Use Depth Filter: используется для устранения "сбойных" глубин при заполнении матрицы;

·        Save only strikes: в замен записи глубин устанавливает запись разности: заданная глубина минус текущая глубина. Если текущая глубина больше заданной, создается пустая ячейка;

·        Use uncorrected depth: записывает измеренную глубину, т.е. глубину, не исправленную поправками за углубление антенны эхолота и колебания уровня.

Возможность использования матричных файлов в программе HYPACK MAX является достаточно существенным преимуществом этой программы, так как матрица глубин, исполненная в цвете наглядно отображает характер глубин района, в котором производилась съёмка.

. Точки цели

Точки-цели обычно используются в программе для маркировки средств навигационного оборудования (буи, бакены и так далее), а также для обозначения на карте мест связанных с производством каких-либо работ (взятие проб грунта, воды, для обозначения урезов воды, если работа производится на реке) (рис. 41). Программа HYPACK MAX позволяет более обширно оперировать точками-целями. Точки-цели могут быть замаркированы, нажатием одной клавиши и точка-цель будет сохранена в соответствующей директории. Точку-цель можно также легко удалить или отредактировать. Количество точек-целей, сохраняемых в файле и отображаемых на карте в пакете программ "Съемка" не ограничено. Однако, только одна из точек-целей является "текущей", т.е. той, которая используется программой для расчета элементов целеуказания: направления и расстояния до данной точки- цели из текущего места положения "объекта" (судна). В программе "Съемка" точки-цели могут быть нанесены на карту тремя способами:

·        нажатием функциональной клавиши F5, точка-цель отмечает положение выбранного центра приведения на судне (boat origin);

·        использование команды подменю: <Target→quick mark>, точка-цель отмечает положение центра приведения на судне (boat origin);

·        двойной щелчок в любом месте карты отмечает позицию точки-цели.

Именем точки-цели по умолчанию становится время (часы, минуты, секунды).

Окно карты может отображать одновременно несколько точек-целей. Вычисление текущей дистанции и азимута осуществляется только на выбранную текущую цель. Для выбора точки-цели, необходимо щелкнуть правой клавишей мыши по этой цели.

Точка-цель может быть стерта с карты следующим образом:

·        щелчок правой клавишею мыши и выбор пункта "Erase" в контекстном меню;

·        задание текущей цели и выбор подменю: <TARGETS→ERASE CURRENT>;

·        для стирания всех точек целей выбор подменю: <TARGETS→ ERASE ALL>.

Точка-цель хранится в файле с расширением *.TGT и может быть всегда восстановлена в окне карты путем выбора подменю: <Target→Select> из основного меню программы "Съемка".

Рис. 41. Точки-цели

.3 Практическое использование пакета программ HYPACK MAX

В соответствии с заданием в нашем районе в районе с координатами:

φN = 43o 58′ N λW = 135o 13′ E

φS = 43o 33′ N λE = 135o 33′ E

планируется выполнение гидрографических работ. Тип и способ съемки выбираю в зависимости от расположения и важности района, ожидаемого характера рельефа, диапазона глубин, необходимой точности и детальности съемки.

Программа работ включает в себя съемку рельефа дна, создание геодезического и высотного обоснования, морскую грунтовую съемку и сопутствующие работы.

Съемку рельефа дна планируем выполнить с использованием гидрографического пакета HYPACK MAX и однолучевого эхолота EM-710 фирмы Kongsberg.

Приступая к работе, следует создать новый проект с помощью команды < FILE à New Project >. Затем следует задать имя создаваемого проекта и нажать клавишу "OK".

Проект начнем с ввода геодезических параметров (см. рис. 42):

Рис. 42. Установка геодезических параметров

В окне "Проекция" (Grids) зададим проекцию для нашего района, это будет Russia S42;

·        В окне "Зона" (Zone) выбираем зону номер 23, в которой находится наш район;

·        В окне "Единицы измерений" (Distance unit) задаем единицы измерений - метры;

В окне "Эллипсоид" (Ellipsoid) программа автоматически выставляет эллипсоид Крассовского и задает параметры трансформации.

Чтобы начать работу с программой HYPACK MAX необходимо выполнить настройку и сопряжение всего оборудования, которое будет использоваться при съемке, и указать его в соответствующих меню. Поскольку съемку будем выполнить с использованием однолучевого эхолота, то для сопряжения оборудования мы будем использовать программу "Оборудование" (Hardware). Программа "Оборудование" (Hardware) запускается из меню "Preparation àHYPACKà Hardware" или командой с панели основных инструментов.

Данная команда в нашем пакете HYPACK MAX не активна, поскольку без специального ключа программа работает только в демонстрационном режиме. По этой причине выполнить всю процедуру в деталях мы не сможем, но можем привести конечный результат установки (рис. 43).

Рис. 43. Задание параметров оборудования

·        Загрузим электронную карту нашего района, на которой будем проектировать галсы съемки;

·        После загрузки электронной карты, проектируем на нее галсы съемки, для этого вызываем окно "Редактора галсов" (рис. 44)

Рис. 44. Окно редактора галсов

·        Выбрав один из способов создания проектных галсов, создаем галсы съемки - выбираем параллельное смещение галсов относительно исходного галса, в результате получим галсы, показанные на рис. 45.

Рис. 45. Проектные галсы в районе работ

·        Съемку начнем автоматическим путем заданием параметра "Start Line Gate" отличным от нуля в окне меню "Навигационные параметры" (Navigation Parameters). При этом судно двигается по галсу, а программа автоматический регистрирует глубины, поступающие с эхолота. На рис. 46 представлен вид окна программы "Съемка", работающей в имитационном режиме.

Рис. 46. Вид окна программы "СЪЕМКА" в имитационном режиме

Нормальный режим работы программы свидетельствует о правильности заданных необходимых параметров и готовности ее работать в реальных условиях.

Выводы по главе 3

1.      Проектирование и подготовка к выполнению съемки рельефа дна с использованием пакета программ HYPACK MAX включает в себя: создание нового рабочего проекта, задание геодезических параметров, конфигурирование съемочного судна с определением используемых датчиков информации и мест расположения их антенн, загрузки файлов картографической основы и проектирования системы галсов съемки.

2.      Методика производства съемки рельефа дна с использованием пакета HYPACK MAX включает в себя: проверку правильности заданных геодезических параметров и установки гидрографического оборудования, подключенного к компьютеру, задание требуемых навигационных параметров для проводки судна по системе запроектированных галсов, запуск подпрограммы "Съемка" с целью начала съемки рельефа и регистрации полученной информации.

.        Практическое опробование пакета HYPACK MAX применительно к решению задач планирования и производства съемки рельефа дна в заданном районе показало удобство работы с ним, широкие возможности использования, наглядность отображения характера глубин, и устойчивость пакета в работе в различных режимах.

Заключение

Наиболее совершенные современные гидрографические пакеты обеспечивают поддержку всего цикла гидрографических исследований. Однако, каждый пакет, как правило, имеет определенную "специализацию", связанную с углубленной поддержкой определенного направления гидрографической деятельности.

Рассмотренные пакеты программ - HYPACK MAX, HYDRO PRO, QINSy, Мускат, являются универсальными программами, поддерживающими весь цикл гидрографических исследований. Все эти программы, за исключением Муската, являются схожими по своим возможностям и различаются лишь по некоторым параметрам. Современная гидрографическая информационная система HYPACK MAX в последнее время получила широкое применение в области гидрографической деятельности. Большим преимуществом программного обеспечения HYPACK MAX, выгодно отличающим его от других систем аналогичного назначения, является поддержка большого количества форматов электронных карт, как морских, так и наземных, включая форматы наиболее популярных ГИС. Способность программного обеспечения HYPACK MAX с высокой точностью производить съемку рельефа дна, производить геодезические измерения, обрабатывать их для целей картографирования, планировать инженерные и строительные работы, рассчитывать объемы грунта, изъятого при проведении дноуглубительных работ, делает его уникальным средством, позволяющим эффективно проектировать и выполнять гидрографические работы в стесненных акваториях портов, в прибрежной зоне морей, а также на внутренних водоемах.

В дипломном проекте рассмотрены возможности гидрографического пакета HYPACK MAX и раскрыто содержание методик по проектированию и выполнению съемки рельефа дна с помощью этого пакета программ.

Список используемой литературы

гидрографический программа информационный hypack

1.    Капитанец И.М. Военно-морская наука и современность. М.: "Вече", 2005.

2.      Лоция Японского моря. Часть 1. Л.: ГУНиО МО СССР, 1972.

.        Смаль А.Г., Величко А.И., Сидоров В.И. Военно-морские силы иностранных государств. М.: Воениздат, 1988.

.        Фирсов Ю.Г. Современная гидрография. СПб.: ГМА им. адм. С.О. Макарова, 2004.

5.    IHO Standards for hydrographic surveys. Special Publication No. 44. 5th Edition, Monaco: International Hydrographic organization. 2008.

6.    Engineering and Design Hydrographic Surveying (Manual № 1110-2-1003). Department of the Army. US Army Corps of Engineers. Washington, DC, 20314-1000. 2004.

7.      Правила гидрографической службы №4. Л.: ГУНиО МО СССР, 1984.

.        Фирсов Ю.Г. Электронная гидрографическая информационная система HYPACK MAX ч.1,2. СПб.: ГМА им. адм. С.О. Макарова, 2004.

.        Учебный курс по HYDRO PRO. М.: "Навгеоком", 2003.

.        Краткое пособие по запуску системы QINSy. Zeist: Quality Positioning Services bv, 2005.

11.    Инструкция по использованию малогабаритного гидрографического комплекса площадной съемки рельефа дна в прибрежной зоне. СПб.: ГУНиО МО РФ, 2005.

Похожие работы на - Гидрографическая деятельность

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!