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.