База знаний
ГОСТы и другие нормативные материалы
Ниже приведен список различных нормативных документов (ГОСТы, ОСТы, постановления), касающиеся навигации, картографии, ГИС, выполнения гидрографических работ.
Географические информационные системыГОСТ Р 50828-95 Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования.
ГОСТ Р 51353-99 Геоинформационное картографирование. Метаданные электронных карт. Состав и содержание.
ГОСТ Р 52055-2003 Геоинформационное картографирование. Пространственные модели местности. Общие требования. ГОСТ Р 52155-2003 Географические информационные системы федеральные, региональные, муниципальные. Общие технические требования.
ГОСТ Р ИСО 19105-2003 Географическая информация. Соответствие и тестирование (эквивалент международного стандарта ISO 19105-2000 Geographic information - Conformance and testing)
ГОСТ Р ИСО 19113-2003 Географическая информация. Принципы оценки качества (эквивалент международного стандарта ISO 19113-2002 Geographic information - Quality principles)
ГОСТ 52438-2005 Географические информационные системы. Термины и определения
ГОСТ 52571-2006 Географические информационные системы. Совместимость пространственных данных. Общие требования
ГОСТ 52572-2006 Географические информационные системы. Координатная основа. Общие требования
ГОСТ Р 52293-2004 Геоинформационное картографирование. Система электронных карт. Карты электронные топографические. Общие требования Системы координат и навигация О навигационной деятельности
Федеральный закон Российской Федерации от 14 февраля 2009 г. N 22-ФЗ
ГОСТ 19156-79 Аппаратура навигационная наземная одометрическая. Термины и определения
ГОСТ Р 51794-2001 Аппаратура радионавигационная глобальной навигационной спутниковой системы и глобальной системы позиционирования. Системы координат. Методы преобразования координат определяемых точек
ГОСТ Р 51794-2008 Глобальные навигационные спутниковые системы. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек. Система геодезических параметров земли "Параметры Земли 1990 года" (ПЗ-90)
Галазин В.Ф., Каплан Б.Л., Лебедев М.Г., Максимов В.Г., Петров Н.В., Сидорова-Бирюкова Т.Л./ Под ред. Хвостова В.В. - М. Координационный научно-информационный центр, 1998. Постановление Правительства РФ "Об утверждении Правил установления местных систем координат"
от 3 марта 2007 г. N 139 Постановление Правительства РФ "Об установлении единых государственных систем координат"
от 28 июля 2000 г. N 568 ГОСТ Р 52454-2005 Глобальная навигационная спутниковая система и глобальная система позиционирования. Приемник персональный. Технические требования
ГОСТ Р 52455-2005 Глобальная навигационная спутниковая система и глобальная система позиционирования. Приемник морской общего пользования. Технические требования
ГОСТ Р 52456-2005 Глобальная навигационная спутниковая система и глобальная система позиционирования. Приемник индивидуальный для автомобильного транспорта. Технические требования
ГОСТ Р 52457-2005 Глобальная навигационная спутниковая система. Аппаратура потребителей. Классификация
ГОСТ Р 52865-2007 Глобальная навигационная спутниковая система. Параметры радионавигационного поля. Технические требования и методы испытаний
ГОСТ Р 52866-2007 Глобальная навигационная спутниковая система. Станция контрольно-корректирующая локальная гражданского назначения. Технические требования
ГОСТ Р 52928-2008 Система спутниковая навигационная глобальная. Термины и определения
Международные обозначения на картах
Приведены основные международные обозначения и сокращения, применяемые на морских и батиметрических картах.
| A | |
| Aero | Aeronautical |
| Aero RC | Aeronautical radiobeacon |
| AIS | Automatic Identification System |
| Al | Alternating |
| ALC | Articulated Loading Column |
| Am | Amber |
| ASL | Archipelagic Sea Lane |
| B | |
| B | Black |
| Bk | Broken |
| Bn | Beacon |
| Bn | Beacon Tower |
| Bo | Boulder(s) |
| Br | Breakers |
| Bu | Blue |
| C | |
| C | Coarse |
| Ca | Calcareous |
| CALM | Catenary Anchor Leg Mooring |
| Cb | Cobbles |
| Cd | Candela |
| CG | Coastguard |
| Ch | Church |
| Chy | Chimney |
| cm | Centimetre(s) |
| Co | Coral, Coralline algae |
| Consol | Consol beacon |
| Cy | Clay |
| D | |
| DGPS | Differential Global Positioning System |
| Dia | Diaphone |
| Dir | Direction light |
| dm | Decimetre(s) |
| Dn, Dns | Dolphin(s) |
| DW | Deep Water track, Deep Water route |
| DWT | Deadweight tonnage |
| DZ | Danger Zone |
| E | |
| E | East |
| ED | Existence doubtful |
| Explos | Explosive |
| exting | Extinguished |
| F | |
| f | Fine |
| F | Fixed |
| FFl | Fixed and flashing |
| Fl | Flashing |
| Fla | Flare stack |
| Fog Det Lt | Fog detector light |
| FS | Flagstaff, Flagpole |
| Ft | Foot/feet |
| G | |
| G | Gravel |
| G | Green |
| GPS | Global Positioning System |
| GRT | Gross Register Tonnage |
| GT | Gross tonnage |
| H | |
| h | Hard |
| h | Hour |
| H | Helicopter |
| Hor | Horizontally disposed |
| I | |
| INT | International |
| Intens | Intensified |
| IQ | Interrupted quick |
| Iso | Isophase |
| IUQ | Interrupted ultra quick |
| IVQ | Interrupted very quick |
| K | |
| km | Kilometre(s) |
| kn | Knot(s) |
| L | |
| LANBY | Large Automatic Navigational Buoy |
| LASH | Lighter Aboard Ship |
| Lat | Latitude |
| Ldg | Leading |
| LFl | Long-flashing |
| Lndg | Landing for boats |
| LNG | Liquefied Natural Gas |
| Long | Longitude |
| LPG | Liquefied Petroleum Gas |
| Lt(s) | Light(s) |
| M | |
| m | Medium |
| m | Metre(s) |
| m | Minute(s) of time |
| M | Mud |
| M | International nautical mile(s) or sea mile(s) |
| min | Minute(s) of time |
| Mk | Mark |
| mm | Millimetre(s) |
| Mo | Morse code |
| Mon | Monument |
| MR | Marine Reserve |
| N | |
| N | North |
| NE | North-east |
| No | Number |
| NT | Net tonnage |
| NW | North-west |
| O | |
| Obscd | Obscured |
| Obstn | Obstruction |
| Oc | Occulting |
| Occas | Occasional |
| ODAS | Ocean Data Acquisition System |
| Or | Orange |
| P | |
| P | Pebbles |
| PA | Position approximate |
| PD | Position doubtful |
| Priv | Private |
| Prod Well | Submerged production well |
| PSSA | Particularly Sensitive Sea Area |
| Pyl | Pylon |
| Q | |
| Q | Quick |
| R | |
| R | Coast radio stations QTG service |
| R | Red |
| R | Rock, rocky |
| Ra | Radar |
| Racon | Radar transponder beacon |
| RC | Circular marine radiobeacon |
| RD | Directional radiobeacon |
| Ref | Refuge |
| Rep | Reported, but not confirmed |
| RG | Radio direction-finding station |
| RoRo | Roll-on, Roll-off (RoRo Terminal) |
| Ru | Ruin |
| RW | Rotating-pattern radiobeacon |
| S | |
| S | Sand |
| s | Second(s) of time |
| S | South |
| SALM | Single Anchor Leg Mooring |
| SBM | Single Buoy Mooring |
| SD | Sounding doubtful |
| SE | South-east |
| Sec | Second(s) of time |
| sf | Stiff |
| Sh | Shells |
| Si | Silt |
| Sig | Signal |
| SMt | Seamount |
| so | Soft |
| Sp (Church) | Spire |
| SPM | Single Point Mooring |
| SS | Signal station |
| St | Stones |
| SW | South-west |
| sy | Sticky |
| T | |
| t | Tonne(s), Ton(s), Tonnage (weight) |
| temp | Temporary |
| Tr | Tower |
| U | |
| ULCC | Ultra Large Crude Carrier |
| UQ | Ultra quick |
| UTC | Universal Time Coordinated |
| UTM | Universal Transverse Mercator |
| V | |
| v | Volcanic |
| vert | Vertically disposed |
| Vi | Violet |
| VLCC | Very Large Crude Carrier |
| VQ | Very quick |
| VTS | Vessel Traffic Service |
| W | |
| W | West |
| W | White |
| Wd | Weed |
| Well | Wellhead |
| WGS | World Geodetic System |
| Whis | Whistle |
| Wk(s) | Wreck(s) |
| Y | |
| Y | Amber |
| Y | Orange |
| Y | Yellow |
Форматы гидрографических данных
Ниже приведено краткое описание наиболее широко используемых форматов гидролокационных данных, используемых для хранения, создания отчетов.
Формат XTF
Формат eXtended Triton Format (XTF) разработан фирмой Triton Imaging, Inc. для записи различных типов данных гидрографической съемки, включая данные ГБО, сейсмоакустики и многолучевых эхолотов, с привязкой к координатам и информации о глубине. Формат XTF наиболее часто используемый формат для вышеперечисленных типов данных в индустрии гидрографической съемки. Версия 1.0 формата XTF была представлена фирмой Triton в 1988 году. Последняя версия 18.0 расширяет формат XTF для поддержки последних поколений ГБО и гидролокаторов с синтезированной апертурой, увеличен динамический диапазон и качество изображения. Философия фирмы Triton по продвижению открытых форматов данных и непрерывного усовершенствования, установила формат XTF как фактический стандарт среди изготовителей гидролокаторов.
Параметрические профилографы (ППФ)
Параметрический профилограф (ППФ) - гидролокационный комплекс, использующий методы нелинейной акустики для подводного поиска заиленных объектов и стратификации донных осадков. Применение параметрических излучающих антенн в режиме излучения сложных сигналов в гидроакустической аппаратуре позволяет получить высокую разрешающую способность по дистанции при значительном увеличении глубины проникновения сигнала в толщу морского донного грунта.
Перспективы современных гидроакустических технологий базируются, в основном, на повышении информативности гидроакустического канала за счет применения новых типов сигналов, совершенствования методов излучения и обработки, более полного использования потенциала заложенного в амплитудных, частотных и фазовых характеристиках сложных широкополосных сигналов.
Для решения ряда специфических задач гидроакустики целесообразно использование параметрических излучающих антенн, принцип действия которых основан на нелинейном взаимодействии акустических волн при распространении. Применение параметрических антенн в гидроакустической аппаратуре позволяет за счет их широкополосности, высокой направленности, низкого уровня бокового поля существенно увеличить отношение сигнал/помеха в сложной помеховой обстановке, повысить информативность и точность при обнаружении и определении координат подводных объектов, получить дополнительные признаки для распознавания.
Круг конкретных задач, которые могут быть решены с помощью параметрических гидроакустических систем, весьма широк. Сюда следует отнести проблемы стратификации морских донных осадочных структур с комплексной оценкой свойств грунта, поиск объектов и трубопроводов в толще донного ила, экологический мониторинг водных районов, количественную оценку и определение видового состава рыбных скоплений, обнаружение пловцов, измерение силы цели объектов в широком частотном диапазоне, дистанционное измерение вертикального распределения скорости звука в море и др.
Основными элементами параметрической антенны являются: участок водной среды, в которой происходит нелинейное взаимодействие волн накачки и антенна накачки, представляющая собой антенную решетку, состоящую из двух подрешеток из элементов с разными резонансными частотами. Подрешетки вставлены друг в друга так, что элементы располагаются в порядке чередования типов. На рисунке 1 представлена двухчастотная антенна накачки круглой формы. Вокруг антенной решетки располагается приемная антенна в форме кольца.
Ширина характеристики направленности антенны составляет ~3° и практически постоянна на всех разностных частотах в диапазоне 7-20 кГц. Уровень бокового поля не превышает -40дБ.
Высокая направленность ППФ при излучении низких, хорошо проникающих в грунт частот, позволяет добиться хорошего разрешения и за счет этого получить детальную информацию об изучаемом участке. В силу своей широкополосности ППФ способен адаптивно решать задачу профилирования донных отложений, позволяя выбрать оптимальную рабочую частоту в зависимости от вида и типа донного грунта. При этом «озвученный» объем на разных частотах будет одинаковым благодаря свойству постоянства характеристики направленности параметрической антенны в широком частотном диапазоне.
Существенно повысить энергетический потенциал ППФ можно только с помощью сложных, например, ЛЧМ сигналов. Однако обычная практика увеличения энергии сигнала за счет существенного увеличения длительности при одновременном уменьшении амплитуд излучаемых сигналов для облегчения режима работы излучающей антенны и усилителей мощности для параметрической антенны не годится. Это объясняется амплитудной зависимостью эффективности процесса нелинейного взаимодействия волн. Так как давление сигнала разностной частоты, пропорционально произведению уровней давления волн накачки, то сколько–либо значительно уменьшить излучаемую акустическую мощность не представляется возможным.
ППФ с широкополосными сигналами позволяют повысить разрешающую способность по дистанции за счет оптимальной обработки. Результаты экспериментальных исследований показывают, что разрешающая способность по дистанции составляет 15 см при длительности импульса 2 мс. Использование более длинных импульсов позволит существенно увеличить глубину проникновения при той же разрешающей способности по дистанции.
Следует отметить, что ППФ за счет своей широкополосности и высокой направленности на низких частотах являются практически незаменимым средством поиска заиленных объектов, трубопроводов и других предметов, находящихся в толще морского донного грунта.
Интерферометрический гидролокатор бокового обзора (ИГБО)
|
Интерферометрический гидролокатор бокового обзора (ИГБО) также относится к гидролокаторам, позволяющим проводить площадное измерение глубин (площадная съемка дна). Принцип получения данных о глубине в ИГБО отличается от принципа, применяемого в многолучевом эхолоте (МЛЭ). Если в многолучевом эхолоте измерения глубины производятся за счет обработки амплитуды эхосигнала, то в ИГБО - за счет обработки фазы сигнала. На рис. 1 показан эскизно принцип измерения глубины в ИГБО. |
|
Как и в многолучевых эхолотах, для расчета глубины в ИГБО измеряется угол (направление) на выбранную точку поверхности дна и расстояние до нее. И расчет глубины в выбранной точке производится по алгоритму, схожему с алгоритмом многолучевого эхолота. Отличие заключается в расчете угла (направления) на выбранный элемент дна. Угол (направление) на выбранный элемент дна на рисунке 5 условно показан пунктирной линией. На рисунке 5 условно показано дно в виде горизонтальной линии, на которой цифрой 1 выделен условно элемент разрешения на поверхности дна. А1 и А2 - это две приемные антенны, разнесенные на расстояние ℓ, причем ℓ больше чем длина волны λ акустического колебания. Здесь необходимо иметь в виду, что поскольку расстояние между антеннами А1 и А2 существенно меньше расстояния от антенн до элемента разрешения, то на самом деле линии от антенн А1 и А2 до элемента разрешения будут параллельны, что и показано условно на рис. 1. Эхосигнал от элемента разрешения 1 принимается антеннами А1 и А2. Для определения направления на элемент 1 в ИГБО используется тот факт, что расстояние от элемента разрешения 1 до антенны А1 и антенны А2 разные. В ИГБО производится измерение этой разности расстояний за счет измерения разности фаз двух эхосигналов– это отрезок А2D. Для этого используются соотношения в прямоугольном треугольнике А1А2D. Можно показать, что направление на элемент разрешения 1 однозначно связано с расстоянием между антеннами и вычисленной разностью хода лучей. Если теперь добавить к двум антеннам еще одну, передающую антенну, то тогда можно будет проводить измерения времени распространения сигнала от излучающей антенны до элемента разрешения и обратно. Таким образом, имея всего три канала, можно производить измерения как расстояния до элемента разрешения дна, так и угол его наблюдения. Можно сказать, что угол наблюдения до элемента разрешения дна в ИГБО есть аналог угла отклонения луча в МЛЭ. В итоге аппаратно система очень упрощается - всего три канала вместо 120, а вот число лучей, наоборот, увеличивается. Так, для ИГБО серии Гидра, работающего на частоте 240 кГц, элемент разрешения по дальности равен 4 см, что при полосе обзора в 200 метров на один борт дает 20000/4 =5000 лучей против 120 в МЛЭ. Для увеличения точности измерений глубины можно провести усреднение, например по 10 элементам разрешения, и увеличить тем самым в 3 раза отношение сигнал шум, что и даст увеличение точности измерения глубины. И все равно в итоге получится 500 лучей, что на порядок больше числа лучей в МЛЭ. В ИГБО увеличение отношения сигнал/шум приводит к увеличению точности измерений, полосы обзора по отношению к МЛЭ, а большее число лучей дает большую детальность получаемого рельефа. В итоге общая полоса обзора ИГБО на оба борта равна 6 глубинам. Для расчета истинной траектории движения луча в ИГБО необходимо использовать данные о профиле скорости звука, а для коррекции качки – датчик крен-дифферента. Следует отметить, что при небольшой качке ИГБО может работать и без датчика крен-дифферента, определяя углы наклона антенной системы специальной обработкой полученных данных. Но кроме этого ИГБО является гидроакустической системой, позволяющей одновременно с измерениями глубин получать и высококачественное акустическое изображение дна, причем полностью совмещенное с батиметрическими данными. Проводя сравнение с МЛЭ, следует отметить, что, во-первых, не все МЛЭ позволяют получать высококачественное акустическое изображение дна, и во-вторых, в МЛЭ получение акустического изображения дна является функцией эхолота и не всегда может функционировать одновременно с функцией измерения глубин. ИГБО не имеет подобных недостатков. |
Стандарт защиты IP
Обозначение степени защиты от воздействия внешних факторов обозначается с помощью двух кодов - X1 и X2.
Коды Х1 и Х2 образуют стандартную кодировку стандарт защиты IP. Пример: IP67 (X1 = 6, X2 = 7 - полная защита от пыли, защита от временного погружения в воду на глубину от 15 см до 1 м при стандартных условиях давления)
| Код |
Х1 (защита от проникновения инородных объектов) |
Х2 (защита от влияния воды) |
| 0 | Нет | Нет |
| 1 | Защита от инородных объектов диаметром от 50 мм и более | Защита от вертикальных капель воды |
| 2 | Защита от инородных объектов диаметром от 12,5 мм и более | Защита от струй воды, направленных под углом 150 |
| 3 | Защита от инородных объектов диаметром от 2,5 мм и более | Защита от струй воды, направленных под углом 600 |
| 4 | Защита от инородных объектов диаметром от 1 мм и более | Защита от струй воды со всех направлений |
| 5 | Защита против воздействия пыли | Зашита от реактивных струй воды со всех направлений |
| 6 | Полная защита от пыли | Зашита от реактивных струй воды со всех направлений без ограничений (пример: палуба судна) |
| 7 |
Защита от временного погружения в воду на глубину от 15 см до 1 м при стандартных условиях давления |
|
| 8 | Защита от длительного погружения в воду |
Гидроакустика - инструмент изучения акваторий
Многовековая история человеческого общества, весь его путь к прогрессу теснейшим образом связаны с океаном — с мореплаванием, с освоением его огромных пищевых, сырьевых, а позже и топливно-энергетических ресурсов. “Очень скоро с Океаном, возможно, будет связана проблема самого существования человечества,”— утверждал известный исследователь морских глубин Жак-Ив Кусто. “Очень скоро всем нам придется пойти на поклон к богу морей — просить его поделиться с людьми своими богатствами”, “Угроза минерального голода в буквальном смысле заставит человека активно осваивать Океан”,— вторят ему ученые академики — геолог В.И.Смирнов и океанолог Л.М.Бреховских. А что мы знаем об Океане? Рельеф суши давно отражен в подробных географических картах, а о рельефе дна огромного пространства Океана до недавнего времени было лишь весьма приблизительное представление. В 1975 году в Советском Союзе был издан геолого- геофизический атлас Индийского океана. В нем много новых подробных карт дна. Океанологами изучен не только рельеф, но и распределение отложений, глубинное строение земной коры, подводные землетрясения, магнитные аномалии. В наши дни Океан изучают разными способами. Трудно исследовать глубины на специальных аппаратах без надежной связи с поверхностью. А радиоволны, служащие нам верой и правдой на Земле и в космосе, гаснут в воде, преодолев лишь десятки-сотни метров. Заменить их пока могут лишь волны акустические.
Гидроакустика
Гидроакустика занимается вопросом генерирования, передачи, приёма и использования природного звука. Поскольку радио- и световые волны в большой степени поглощаются водами океанов, а звуковые волны практически не поглощаются, звук используется для зондирования дна океанов, определения местонахождения различных объектов в океанах, исследования природы донных отложений и как средство связи. Самым ранним использованием подводного звука была установка под плавучие маяки и бакены колоколов, погруженных в воду. В период плохой видимости звук этих колоколов можно было обнаружить на больших расстояниях при помощи гидрофонов, устанавливаемых в корпусе судна. В 1912 г. Томас Грин Фессенден разработал электромагнитный источник звука, который позволил осуществить связь между судами путём подводной сигнализации с помощью азбуки Морзе. Разработка эхолота явилась другим примером раннего использования гидроакустики. В 1937 году впервые был применен новый метод измерения глубин, основаный на эффекте звукового сигнала от дна. Измерения глубин эхолотом изменили прежние представления ученых о рельефе дна океана. Почти все промеры сейчас проводятся эхолотами, а сам метод получил название эхолотирования. Скорость распространения звуковых сигналов обычна равна 1460 м/с ( 800 мор. саженей ). Для точного измерения глубин совершенно необходимо иметь источник колебаний со строго определённой периодичностью посылки звуковых сигналов. В противном случае незначительные отклонения в периодичности посылки сигнала и изменения напряжения питания могут повлиять на синхронность работы самописца, что повлечёт за собой существенные погрешности в определении времени между прямым и отраженным звуковым импульсом на эхограмме. Большинство применяемых сейчас эхолотов снабжено встроенными стабилизаторами частоты посылки сигналов, что обеспечивает стабильное управляющее напряжение самописцам; в результате достигается почти 100% точность измерения. Метод эхолотирования не позволяет с такой же точностью получать абсолютные глубины, поскольку скорость прохождения звука через толщу воды для разных глубин различна. Тем не менее повторное зондирование при изменении частоты сигналов должно показать те же самые величины. Ошибки иного рода при эхолотировании ( в старых моделях эхолотов ) происходят из-за того, что луч, посылаемый эхолотом, распространяется не в виде узкого вертикального пучка, а в виде конуса с телесным углом около 30 °. В результате в тех случаях, когда проводится зондирование крутых склонов, сигнал обычно отражается от ближайшей к судну точки на склоне, а не от поверхности дна строго под судном. Эхолот измеряет глубину воды под корпусом судна путём хронометрирования эха коротких звуковых импульсов, отражающихся от дна океана. Первоначально основными задачами гидроакустики были обнаружение подводных лодок, определение дальности распространения звука и т.д. В настоящее время гидроакустика является областью прикладных и научных исследований. Преломление и отражение звука используются геофизиками и морскими геологами для использования глубинной структуры океанического дна ( сейсмическое профилирование ) и составления карт дна океанов ( измерения эхолотом ). Биологи моря изучают звуки, издаваемые различными формами морской фауны. Скорость распространения звука равна квадратному корню из отношения сжимаемости морской воды к её плотности и в океанах зависит от температуры, солёности и давления (глубины ). Основное влияние на скорость звука оказывает температура. Скорость звука в морской воде колеблется от 1450 до 1570 м/c; она увеличивается с увеличением температуры на переменную величину, составляющую примерно 4,5 м/c на 1°С; она также увеличивается на 1,3 м/c по мере возрастания солёности воды на 1 0/00 , и, наконец, она увеличивается с глубиной на 1,70 м/c на 100 м. Применения электронных методов для акустических и сейсмических исследований, а также для изучения магнетизма, сил тяжести теплового потока на океанической коре имеет громадное значение для быстрого развития морской геологии. Развитие эхолотирования побудило специалистов, занимающихся морскими подводными съёмками составить весьма подробные карты континентальных шельфов и склонов. В 50-е годы существеным вкладом в развитие морской геологии явились разработка и использование сейсмического профилирования методом отраженных волн, что позволило изучить характер структур и формаций, залегающих под поверхностью океанического дна. Этим методом были исследованы многие континентальные склоны на земном шаре; бесчисленные профили пересекли все океаны, что обеспечило поступление огромного потока информации. Акустические приборы, буксируемые вблизи морского дна, обеспечивают получение более точных профилей рельефа, чем те, которые получали с помощью приборов, установленных на надводных судах. Метод бокового сканирования, использующий бортовые или погружные буксируемые приборы ( геосонары ), дают возможность охватить широкие полосы дна по обе стороны от движущегося судна, благодаря чему можно получить трёхмерную картину рельефа дна. Значительный прогресс в повышении точности определения местоположения судов достигнут благодаря таким нововведениям, как спутниковая навигация и триангуляция с помощью системы погружаемых буев, снабженных акустическими приборами ( транспондерами ). С большим успехом применяются и другие электронные навигационные устройства, а также судовые компьютеры, системы накопления, хранения и обработки данных.
Методы измерения глубин
До 1920 г. все промеры глубин осуществлялись таким образом: в воду опускали груз, подвешенный на конце линя; когда груз достигал дна (этот момент отмечался на лине ), линь с грузом выбирали и замеряли длину линя. После 1870 г. верёвочный линь, растяжение которого сказывалось на результатах измерения, был заменён металлическим тросом. Для получения истинной глубины дна необходимо, чтобы положение троса в момент замера было близко к вертикальному. Промеры с помощью металлического троса также весьма затруднительны, даже при использовании скоростных лебёдок и высокоманевренных судов, спуск груза с которых может проводиться при почти вертикальном положении троса. Глубоководный промер этим способом занимает часы. Существует еще один метод для получения картины поверхности дна по обе стороны от маршрута судна, состоящий в использовании гидролокатора, аналогичного устройствам, применяемым для обнаружения подводных лодок. Луч этого излучателя направлен вниз под небольшим углом от поверхности океана. Сейсмическое профилирование методом отражения волн (МОВ) сходно с эхолотированием, однако здесь вместо высокочастотных используются низкочастотные импульсы упругих волн, которые в меньшей степени поглощаются при прохождении через слои осадков и коренных пород морского дна. Границы между слоями осадочных пород получаются в виде полос, лежащих под донной поверхностью и выражающихся уплотнением записи. Это даёт возможность выявить строение осадочных слоёв, определить глубину залегания фундамента и других важных границ раздела океанической коры. Также с помощью сейсмических исследований было установлено, что под океанами, как и под континентами имеется поверхность раздела, ниже которой звуковые волны распространяются со скоростью, несколько превышающей 8 км/сек, тогда как выше этой поверхности скорость распространения их более низкая. Академик Л. Бреховских разработал подробную теорию распространения звуковой энергии, которую он назвал “подводным звуковым каналом”, и и 1976 году его вместе с коллективом авторов монографии “Акустика океана” наградили Государственной премией. Эксперименты проводились на научно-исследовательских судах “Сергей Вавилов” и “Петр Лебедев”, первых плавучих лабораториях, специально приспособленных для этого. Аналогичное открытие сделали и американцы. Впрочем, их работы проводились в обстановке строжайшей секретности , а результаты не публиковались, вероятно, из-за военной направленности исследований. Дальность действия подводных каналов поразительна! Звук от подводного взрыва полуторакилограммового заряда в Атлантике зафиксировали приборы на Бермудских островах, находящихся в 4500 км от места эксперимента. В воздухе такой взрыв был бы слышен на расстоянии не больше 4 км, а в лесу — не больше 200 м. С помощью волноводов в настоящее время фиксируются ядерные испытания . Это явление привело специалистов к принципиально новой идее акустической спасательной службы: достаточно взорвать сигнальную гранату, чтобы мгновенно определить место аварии или катастрофы и организовать помощь. Кроме того, акустический волновод оказался очень полезным и для метеорологов: подводные приемники, оказывается, могут улавливать шумы из эпицентра урагана, бушующего за сотни километров от станции. Следя за направлением и громкостью этих зауков, в принципе нетрудно рассчитать и курс урагана, перехватить отзвуки грозного цунами, что особенно важно для жителей прибрежных районов — ведь от Чили до Гавайских островов волна цунами идет 10 ч, а от Чили до Японии — 20ч. Сущая черепаха по сравнению со своим звуковым сопровождением!
Использование человеком гидроакустики позволяет изучить Мировой Океан и проникнуть в его тайны.
Гидролокаторы с синтезом апертуры
В разработке
Многолучевой эхолот (МЛЭ)
|
Применение однолучевого эхолота при построении рельефа дна обладает существенным недостатком - большое время, необходимое для проведения измерений. Другой недостаток состоит в неточности построения батиметрии между данными, полученными по промерным галсам. Дело в том, что однолучевой эхолот дает точные данные о глубине только под собой (по линии галса), а вот между галсами в процессе обработки производится их экстраполяция согласно некоторой модели, которая вовсе может и не соответствовать реальному рельефу дна. Для устранения этих недостатков в настоящее время применяются гидролокаторы, позволяющие получать не только значение глубины под собой, но и сбоку о линии движения судна, то есть реализующих площадную съемку. К таким гидролокаторам относится многолучевой эхолот (МЛЭ). Приемопередающая антенна МЛЭ представляет собой крест Миллса, который позволяет, кроме вертикального луча, формировать до 120 наклонных лучей вправо и влево от вертикального луча. Применение креста Миллса по сравнению с полновесной фазированной решеткой позволяет упростить приемопередающую систему МЛЭ. Однако применение креста Миллса приводит к потерям в отношении сигнал/шум, что влечет к уменьшению дальности действия гидролокатора (полосы обзора). |
|
Передающая антенна озвучивает только одну область – узкую полоску на поверхности дна, направленную перпендикулярно к линии движения носителя антенны МЛЭ, в то время как приемная антенна формирует несколько( до120) на каждый борт узких полосок, направленных вдоль линии движения носителя антенн МЛЭ. За счет пересечения озвученных поверхностей образуются суммарные лучи, размером примерно (1*1) градус. Такое построение антенной системы приводит к необходимости применения многоканального приемного тракта. Число каналов в приемном тракте равно числу лучей и доходит до 120. Таким образом следует отметить достаточно сложную аппаратную часть МЛЭ. Измерение глубины производится отдельно по каждому лучу по следующему алгоритму. В процессе съемки проводится измерение угла отклонения каждого луча от вертикали и время распространения акустического сигнала по каждому лучу до дна и обратно. Далее, используя простые геометрические соотношения прямоугольного треугольника: рассчитывается глубина (вертикальный катет) по каждому лучу, зная длину гипотенузы и угол при вершине угла. На практике в процессе обработки из 120 лучей реально используется только половина из них, что приводит к тому, что получаемая общая полоса обзора при проведении съемки составляет до трех глубин на оба борта. Причиной этого является влияние изменения скорости звука с глубиной или профиль скорости звука, поскольку изменение скорости звука по трассе распространения акустического колебания приводит к искривлению его траектории. Искривление траектории луча наиболее сильно для дальних лучей. Поэтому при работе с МЛЭ особое внимание следует уделять качеству данных о профилях скорости звука в месте проведения измерений. Антенная система МЛЭ размещается, как правило, в днище судна. Это свойственно для МЛЭ, применяемых для измерения глубин в морях и океанах. Однако последнее время основные работы стали вестись на реках и шельфе морей, в связи с чем при проведении измерений стали использоваться антенные системы, которые крепятся к бортам судна с помощью штанг. Для измерения реальных углов отклонения лучей от вертикали в МЛЭ необходимы в обязательном порядке датчики крена и дифферента. Некоторые МЛЭ построены так, что излучение производится только тогда, когда вертикальный луч приемной антенны находится строго вертикально, что определяется по датчику крен-дифферента. В условиях качки это приводит к тому, что зондирование, а значит и получение данных о глубинах, производится неравномерно вдоль линии галса. |
Термины и сокращения
Ниже приведены основные термины, определения и сокращения, используемые в материалах сайта.
БД - база данных
ВМФ - военно-морской флот
ГАС - гидроакустическая система
ГБО - гидролокатор бокового обзора
ГБОЭ - гидролокатор бокового обзора с эхолотом
ГТС - гидротехнические сооружения
ГЭС - гидроэлектростанция
ДГБО - двухчастотный гидролокатор бокового обзора
ИГБО - интерферометрический гидролокатор бокового обзора
ИГБОЭ - интерферометрический гидролокатор бокового обзора с эхолотом
МЛЭ - многолучевой эхолот
МЧС - министерство по чрезвычайным ситуациям
ПО - программное обеспечение
ППФ - параметрический профилограф
ПФ - профилограф
Эл - эхолот
ДЭл - двухчастотный эхолот