Усі книги і методички

равноугольной цилиндрической проекции, а для широт свыше 82° в поперечной равноугольной цилиндрической проекции Меркатора. Планшеты детальной съемки могут составляться либо в указанных проекциях, либо в поперечной равноугольной цилиндрической проекции Гаусса. При масштабах 1:50000 и крупнее планшеты в проекции Меркатора составляют по средней параллели района съемки. При более мелких масштабах — по стандартным главным параллелям.

Процесс изготовления планшетов в проекциях Гаусса и Меркатора, включает:

—нарезку планшетов и определение координат рамок;

—подготовку жесткой основы и наклейку бумаги;

—разбивку рамок, нанесение опорных пунктов, картографических сеток и сеток изолиний.

Рабочие и отчетные планшеты готовят обычно в одинаковом масштабе и в одной и той же картографической проекции. В основном не отличаются и другие элементы рабочих и отчетных планшетов. Лишь менее жесткие требования к нанесению сеток изолиний и более простое внешнее оформление рабочих планшетов являются их отличительной чертой.

Нарезка планшетов выполняется на этапе технического проектирования и состоит в определении масштаба планшетов, их размера и рационального размещения на акватории предстоящих гидрографических исследований. Она производится на навигационной карте, охватывающей район работ и являющейся основным графическим документом технического проекта.

Масштабы планшетов выбираются в зависимости от типа съемки и величины междугалсовых расстояний и могут быть равны: 1:2000, 1:5000, 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000, 1:200000, 1:500000. При этом руководствуются требованием, чтобы заданное междугалсовое расстояние составляло на планшете, как правило, не менее 1см при промере и не менее 0,4см при площадном обследовании и инструментальной оценке рельефа дна.

Размеры рамок планшетов могут быть произвольными, в зависимости от площади и конфигурации района работ, но они должны быть не более чем 70X100 см.

Разберемся, каким путем размещают планшеты, чтобы покрыть всю акваторию. Пусть задан некоторый обширный район, подлежащий гидрографическому обследованию. На карте в проекции Меркатора районы работ изображаются обычно прямоугольниками, границы которых проходят по каким-либо меридианам и параллелям, а на местности представляют собой сфероидические трапеции.

Рассмотрим сначала процесс нарезки планшетов в проекции Гаусса. При размещении планшетов необходимо соблюдать некоторые требования, вытекающие из целей гидрографических исследований. Так, масштабы планшетов должны соответствовать намеченной подробности съемки и выбираются для каждого участка. Весь район съемки должен быть покрыт по возможности наименьшим количеством планшетов. Не допускается, чтобы участки суши на планшете занимали более 50% его площади. Координаты углов рамки должны быть кратными целому числу километров, т.е. заканчиваться не менее чем двумя нулями.

Для успешного выполнения указанных и некоторых других требований работу

пункта до углов рамки или до других пунктов и переводят их в масштаб планшета. Затем снимают соответствующие расстояния непосредственно с планшета с помощью координатографа или контрольной линейки. Расхождения не должны превышать

0,3мм.

Более просто осуществляется нарезка планшетов в проекции Меркатора. И в этом случае сначала составляют схему на мелкомасштабной морской карте, где помещается весь район, подлежащий обследованию. Этот район делится на отдельные участки согласно запланированным междугалсовым расстояниям. Каждый участок разбивается на ряд планшетов соответствующего масштаба с таким расчетом, чтобы весь район был покрыт возможно меньшим их количеством.

Рамки планшетов наносятся по широте и долготе их углов. С этой целью сначала вычисляют разность долгот и разность меридиональных частей рамки каждого планшета по следующим очевидным формулам:

(λЕ - λw)' = a: e (DN -DS)' = b:e,

где λЕ, λw — долготы восточной и западной сторон рамки;

DN, Ds — меридиональные части северной и южной сторон рамки; а, b — размеры сторон рамки;

е — единица карты.

Придав полученную разность долгот к долготе крайнего западного меридиана, получают долготу восточной стороны рамки планшета. По широте, например, южной стороны рамки выбирают ее меридиональную часть из картографических таблиц и, придав к выбранному значению величину (DN — DS), получают меридиональную часть северной стороны рамки. Теперь обратным входом в картографические таблицы можно найти широту северной стороны рамки φN. Полученные таким образом значения географических координат сторон рамки планшета округляют:

По новым круглым значениям координат углов рамок планшетов вычисляют окончательные размеры вертикальной и горизонтальной сторон рамок. Расчет рамок, отрезков для нанесения картографической сетки и опорных пунктов, а также линий створов на планшеты в проекции Меркатора целесообразно осуществлять с помощью ЭВМ.

При подготовке планшетов в табельной нарезке, приведенной в Каталогах карт и книг, географические координаты рамок снимают с соответствующих карт. Построение рамок планшетов осуществляют так же, как и в проекции Гаусса.

§56. ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ СЪЕМКИ

1.Без помощи автоматизированных систем

Для достижения наиболее высокой точности отображения характеристик

обследованного района на отчетных планшетах и правильного научного анализа полученной информации производится обработка результатов непосредственных измерений и наблюдений.

Главная задача обработки материалов съемки состоит в учете различных погрешностей, сопровождающих измерения, с целью получения вероятнейшего значения всех количественных характеристик и наиболее точного изображения рельефа дна на планшетах или формирования ЦМР на технических носителях данных.

В соответствии с характером основных видов работ, составляющих содержание съемки, обработке подлежат:

—измерения, выполненные для создания плановой основы;

—наблюдения за колебаниями уровня моря;

—измерения, выполненные для определения места;

—измерения глубин;

—гидрологические наблюдения;

—измерения скорости звука.

Погрешности, свойственные указанным измерениям и наблюдениям, способы их учета и оценка точности результатов рассматривались в соответствующих главах учебника.

Обработка начинается обычно еще в процессе выполнения съемки и завершается в базе. По окончании обработки приступают к составлению отчетных планшетов, которое включает:

—нанесение сеток изолиний;

—прокладку точек определения места;

—составление галсовых калек;

—нанесение на планшеты глубин и проведение изобат;

—нанесение навигационных опасностей, грунтов, береговой линии и других данных;

—вычерчивание глубин, изобат, других элементов нагрузки и оформления планшета;

—составление справочных материалов (галсовых калек, калек контрольных глубин, сводок по рамкам и сличений съемок).

Сетки изолиний наносят на «рубашки» отчетных планшетов способами, рассмотренными во втором разделе учебника, уделяя большое внимание тщательности графических построений.

Пользуясь этими сетками, по значениям навигационных параметров, измеренным для определения места и исправленным необходимыми поправками, наносят последовательно все точки определений каждого галса. Прокладку точек

определений места по координатам, рассчитанным с помощью электронных вычислительных машин, производят механическими или электронными координатографами.

Смежные точки определений места при детальной и подробной съемке соединяют прямыми линиями и восстанавливают таким образом положение галсов на планшете. Галсы общей съемки между нанесенными точками определений места

прокладывают методом составного счисления.

По завершении прокладки снимается галсовая калька, на которой вся система галсов сохраняется для различных справок и контроля при: дальнейшей обработке материалов съемки.

Следующим важным этапом в составлении отчетного планшета является нанесение глубин, которое можно разделить на четыре основные, операции:

—выборка глубин, подлежащих нанесению, с эхограмм;

—исправление измеренных глубин поправками;

—перенос исправленных глубин на планшет;

—проведение изобат.

Из непрерывного ряда глубин, записанных на эхограмме, на планшеты можно перенести лишь сравнительно небольшое их количество, что определяется в конечном итоге размерами чисел, характеризующих глубины данного района.

Из этого обстоятельства вытекает важное требование: оставшееся ограниченное число глубин должно достоверно передавать характер рельефа дна и равномерно покрывать всю обследованную акваторию.

Глубины с эхограмм выбирают, как правило, с таким расчетом, чтобы расстояния между ними на планшете находились в пределах 5—6мм, на глубинах до 100м или 8—12мм при большей их величине. Однако механический отбор глубин через одинаковый интервал допускается лишь при равнинном характере рельефа. Перенесению на планшет обязательно подлежат характерные глубины, к которым прежде всего относят самые малые и самые большие глубины, а также глубины в точках перегиба рельефа, необходимые для изображения характера рельефа и показа его основных форм. Кроме того, для нанесения целесообразно выбирать такие глубины, которые точно определяют положение изобат. Глубины, выбранные с учетом указанных требований, отмечают на эхограммах, а их измеренные значения надписывают пастой или простым карандашом черного цвета на свободном месте эхограммы параллельно краю ленты, а экстремальные глубины - у линии дна.

Отобранные глубины исправляются общей поправкой ∆Z, представляющей алгебраическую сумму поправок ∆Zэ эхолота и ∆Zf уровня. Исправленные глубины записываются на эхограмме без округления пастой или чернилами синего цвета рядом с измеренными глубинами всегда но одну сторону от них. Для исправления и снятия глубин с эхограмм используют приборы (например, ПСГ-1 или ПСГ-2), значительно ускоряющие обработку эхограмм и уменьшающие возможность механических ошибок.

Каждая помещаемая на планшет глубина с максимально возможной точностью должна быть нанесена на свое место. Это осуществляется путем деления на планшете промежутков между смежными точками определений места на отрезки, пропорциональные расстояниям на эхограмме от соответствующих оперативных отметок до выбранных глубин. Такое деление удобно производить с помощью косоугольной палетки, делительной кальки или пропорционального циркуля.

После этого у каждой точки, намеченной на линии галса, производят накол и карандашом надписывают исправленные глубины, предварительно округлив их в установленном порядке. Указанным приемом на отчетный планшет наносят все

глубины, выбранные на основных и контрольных галсах. В последующем надписанные глубины вычерчиваются черной тушью египетским шрифтом размером 1,8 - 2,0мм. Центр прямоугольника, ограничивающего цифры целых метров, должен совпадать с наколом.

Работа по нанесению глубин на планшет завершается проведением изобат. Изобаты должны сделать картину подводного рельефа более наглядной и вместе с тем правильно отражающей его главные особенности. С этой целью изобаты проводятся с постоянным сечением, выбранным из расчета, чтобы они располагались на планшете, как правило, не чаще чем через 1мм и не реже чем через 10см. Если планшет охватывает участки с существенно различающимися типами рельефа, могут быть выбраны два посеянных сечения. Характерные формы рельефа, не выражающиеся основными изобатами, должны быть показаны дополнительными изобатами или условными знаками крутого склона и гряд.

При простом рельефе (нерасчлененные равнины и склоны) изобаты проводятся методом интерполяции между глубинами, нанесенными на планшет, или путем переноса с эхограмм точек пересечения изобат с галсами.

B первом способе расстояние между точками на планшете с глубинами, близкими значению изобаты, делят таким образом, чтобы определилось положение глубины, равное данной изобате, и через намеченные точки проводят изобаты.

Во втором способе глубину, которая соответствует той или иной изобате, определяют непосредственно на эхограмме с помощью палетки, на которой нанесена шкала стандартных изобат в том же масштабе, что и шкала эхограммы. Отложив от нуля палетки отрезок, равный суммарной поправке измерений глубины, и совместив соответствующее деление с нулевой линией эхограммы, перемещают палетку вдоль нулевой линии до тех пор, пока, деление ее шкалы, равное значению изобаты, не коснется линии дна. Положение этой точки на галсе определяется таким же способом, как положение других глубин, выбранных для нанесения на планшет.

При сложном рельефе необходимо учитывать особенности морфологии рельефа дна и проводить структурные (осевые и ограничительные) линии и изобаты с типизацией их рисунка, характерной для изображаемых форм рельефа.

Во всех случаях глубины, равные проводимой изобате, оставляются в сторону меньших глубин. Если какая-либо изобата не согласуется с соседними, она может быть смещена в сторону больших глубин в пределах двойной точности их измерения.

Изобаты вычерчиваются черными линиями, разрываемыми возле отметок глубин. Каждая пятая изобата, считая от нуля глубин при данном сечении, утолщается. Изобаты подписываются перпендикулярно их направлению так, чтобы цифры не были

перевернутыми при нормальном положении планшета.

По окончании проведения изобат производят сводку глубин и изобат по рамкам смежных планшетов, которую выполняют обычно на кальке контрольных глубин, а затем оформляют отчетный планшет в соответствии с действующей системой условных знаков.

На отчетном планшете должны быть показаны глубины, изобаты, навигационные опасности, береговая линия, пункты геодезической сети и ориентиры, а также

координатная сетка.

Особое внимание должно уделяться анализу изображения рельефа дна. С этой целью проверяют сходимость глубин в точках пересечения основных и контрольных галсов, сходимость результатов съемки с прежними работами. В процессе проведения изобат анализируется полнота обследования банок, отличительных глубин, участков с признаками опасностей, а также достаточность выбранной подробности съемки. Внешней оценкой полноты обследования рельефа служит соответствие геоморфологических представлений, о рельефе выявленному распределению глубин и общей картине изобат.

Для сличения глубин основных и контрольных галсов и оценки качества съемки составляется калька контрольных глубин. На кальку наносят красным цветом возможно чаще глубины контрольных галсов; при этом обязательно наносят глубины в точках пересечения контрольных галсов с основными и глубины, расположенные посредине между галсами основного покрытия. Черным цветом наносят глубины основных галсов в точках их пересечения с контрольными галсами и глубины, находящий в пределах 2 - 3см в обе стороны от точек пересечения. Зеленым цветом наносят глубины в точках контрольных галсов, расположенных посредине между галсами основного покрытия, вычисленные линейной интерполяцией между ближайшими глубинами соседних основных галсов. Порядок оценки качества съемки и соответствующие критерии даны в § 57.

Для сличения результатов выполненной съемки с работами прежних лет составляется калька сличений съемок рельефа дна. На кальку со всех сличаемых картографических материал наносят различными цветами все навигационные опасности и отличительные глубины, а также разреженно глубины, характеризующие рельеф дна района съемки. Для сличения калька накладывается на отчетный планшет и производится анализ расхождений рельефа дна показанного на отчетном планшете и кальке. В результате анализа делаются выводы о полноте обследования и предложения о снятии или сохранении на картах обследованных навигационных опасностей и отличительных глубин.

2. С помощью автоматизированных систем

А. Этапы обработки В автоматизированных системах, созданных на базе современных

быстродействующих ЭВМ с большим объемом памяти, сбор и обработка материалов съемки могут осуществляться в реальном (т.е. текущем) времени. Следовательно, отчетный планшет мог бы формироваться непосредственно в процессе съемки. Практически же обработку выполняют в два этапа: первичный и окончательный.

Цель первичной обработки состоит в отображении рельефа на рабочем планшете и анализе результатов съемки для оценки ее полноты, качества и выявления участков, требующих дополнительного обследования. К тому же следует иметь в виду, что часть сопутствующих съемке работ иногда отстает по времени. Например, результаты наблюдений за колебаниями уровня, материалы гидрологических

измерений, результаты измерения скорости звука в морской воде, данные об условиях распространения радиоволн и т.п.

При выполнении первичной обработки автоматизированными системами должны быть осуществлены следующие операции:

—отбор глубин для нанесения на рабочий планшет;

—исправление глубин поправками по имеющимся к данному моменту материалам;

—вычисление вероятнейших координат отобранных глубин;

— отображение рельефа дна на рабочем планшете;

—регистрация дубликата рабочего планшета на техническом носителе данных. Окончательная обработка имеет целью получение достоверных и точных оценок

всех результатов измерений для составления отчетного планшета. При этом должны быть решены следующие задачи:

—отбор характерных глубин;

—расчет и введение всех поправок в отобранные глубины;

—расчет и введение поправок в результаты измерения навигационных параметров;

—вычисление вероятнейших координат глубин;

—получение файла прокладки галсов на техническом носителе данных;

—получение планшета с исправленными глубинами;

—анализ материалов съемки и их редактирование;

—изготовление отчетного планшета;

—документирование диалога гидрографа-оператора с автоматизированной системой.

Способы решения большинства перечисленных задач рассматривались в соответствующих главах учебника. Рассмотрим подробнее технологию отбора глубин, подлежащих нанесению на планшет, и формирование модели рельефа дна.

Б. Алгоритм отбора глубин для нанесения на планшет Для нанесения на планшет отбираются глубины, находящиеся на таких

расстояниях S, при которых они (по размерам оцифровки) не будут накладываться друг на друга. Указанный критерий дополняется приоритетом наиболее характерных глубин. Практически это реализуется следующим образом. Каждая измеренная эхолотами глубина zi подвергается сначала проверке на промах с помощью очевидного фильтра

zmax ≥ zi ≥ zmin

где экстремальные глубины zmax и zmin вводятся заблаговременно с пульта по результатам предварительной геоморфологической оценки района. Отфильтрованные достоверные глубины поступают в дальнейшую обработку и исправляются поправками ∆z согласно методике, изложенной в § 49.

Рассчитаем расстояние ∆Si между каждой последовательной парой глубин zi, zi-1 по очевидной формуле

Изложенная в этой главе технология съемки рельефа предусматривает измерение глубин на галсах, система которых планируется заранее. Если съемка осуществляется автоматизированными системами, то глубины и координаты определяются на галсах практически непрерывно. Следовательно, итогом приложения всякого галса оказывается профиль морского дна, каждая точка которого зафиксирована координатами φ, λ, z (х, у, z). Хранение множества элементов профиля, заданных этими координатами, требует огромной памяти и нецелесообразно практически, так как многие из элементов не содержат новой информации. Так же как в случае неавтоматизированной обработки, но уже по другим мотивам, возникает задача отбора из множества элементов лишь таких, которые несут новую информацию и называются поэтому информативными. Итак, для создания цифровой модели профиля (ЦМП) отбирают глубины zi в информативных точках и определяют плановые координаты этих глубин φi, λi (xi, yi). Учитывая конечную цель автоматизированной обработки, состоящую в формировании цифровой модели рельефа (ЦМР), выделим три уровня обработки результатов съемки:

на первом раздельно формируются три модели: цифровая модель изменения глубин (ЦМИГ), цифровая модель изменения широты (ЦМИШ) и цифровая модель изменения долготы (ЦМИД);

на втором уровне по данным трех указанных моделей формируется цифровая модель профиля (ЦМП) для каждого галса;

на третьем уровне по ЦМП всех галсов формируется цифровая модель рельефа (ЦМР) на обследованный район.

Цифровые модели ЦМИГ, ЦМИШ и ЦМИД представляют собой совокупность цифровых значений соответствующего элемента (zi, φi,или λi) и моментов времени их фиксирования ti.

Отбор элементов для формирования цифровых моделей основан на линейной интерполяции: в качестве информативных точек оставляют такие значения последовательного ряда измеренных глубин, за пределами которых погрешности линейного интерполирования превышают допустимую величину εz. Рассмотрим принцип формирования цифровых моделей па примере ЦМИГ. Пусть за интервал времени от t0 до tn в памяти бортовой ЭВМ зафиксирован ряд глубин. Будем выбирать информативные глубины в качестве узлов интерполяции на основании двух критериев:

1)приращение глубины zn на участке от выбранной точки до прямой, соединяющей предыдущий узел с текущей точкой профиля, превышает по абсолютной величине приращение от всех других точек анализируемого участка до этой же прямой;

2)приращение zn становится больше допустимой величины εz, назначаемой

взависимости от точности или детальности съемки.