Усі книги і методички

-отримання інформації про склад і розподіл ґрунтів дна, донної рослинності і тварин;

-отримання гідрологічних характеристик середовища вимірювань;

-визначення місцеположення знімальних суден і підводних апаратів. Технічні засоби для визначення координат на акваторіях шельфу і

внутрішніх водоймищ включають радіогеодезичні віддалемірні радіонавігаційні різницево-віддалемірні системи, теодоліти різних типів, які дозволяють визначати напрями на рухоме судно, електронні тахеометри, які дозволяють визначати напрями та віддалі до рухомого судна одночасно.

Рекогностування району робіт проводять завчасно – до виконання знімальних робіт, з метою виявлення, встановлення або уточнення збереженості геодезичних пунктів і знаків; можливості використання їх для визначення місцеположення судна у морі при топографічному зніманні шельфу; наявності місць для встановлення берегових теодолітних постів; необхідності встановлення додаткових опорних пунктів; наявності і зберігання реперів нівелірної мережі; місця встановлення тимчасових рівневих постів; розміщення ближніх постів гідрометеорологічних станцій, які ведуть систематичні спостереження за коливаннями рівня моря; характеру і категорії складності рельєфу дна. Результати рекогностування необхідно враховувати в робочому проекті планово-висотної основи.

Геодезичною основою топографо-геодезичних робіт на акваторії є пункти державної планової геодезичної мережі, які розміщені на березі і штучних об’єктах на акваторії; репери і марки державної нівелірної мережі; репери постійних рівневих постів, які прив’язані до державної нівелірної мережі. Щільність пунктів планово-висотної основи повинна забезпечувати задану точність визначення координат і висот.

Для оперативного контролю за рівномірністю покриття ділянки знімання галсами необхідно вести робочий планшет. На ньому або на спеціальній кальці наносять глибини або відмітки дна для рисовки рельєфу дна, а також наносять опорні пункти, рамки робочого планшету, точки визначення положення судна з їх, номерами, сітка ізоліній, ділянки для детального дослідження і недоступні для знімання та границі.

Масштаб робочого планшета повинен відповідати масштабу знімання. В окремих випадках, коли рельєф дна є складним, допускається складати робочі планшети в більш крупних масштабах. Робочі планшети виготовляють на жорсткій або м’якій основах, на пластику або на креслярському папері з внутрішніми рамками 50х50, 60х60, 70х70, 70х100 см.

8.2.2. Знімання рельєфу морського дна.

На даний час знімання морського дна і водного середовища виконують з надводних суден, підводних човнів, літаків, ШСЗ та іншої апаратури. Надводні

127

судна є головними засобами для виконання знімальних робіт на шельфі. Найбільш розповсюдженими для знімання на шельфі є гідрографічні судна, які мають відносно невелику осадку, що дозволяє використовувати їх не тільки для глибоководних, але і на мілководних прибережних ділянках. Сучасні гідрографічні судна забезпечені радіонавігаційними або радіогеодезичними системами, які використовують для планової прив’язки знімальних робіт. Якість і ефективність морського топографічного знімання залежить від вибору радіонавігаційних або радіогеодезичних систем. Для цього враховують точність визначення місцеположення, віддаленість від берегових станцій, можливість роботи берегових станцій в автоматичному і автономному режимах тощо.

Найбільш розповсюдженою апаратурою для знімання морського дна є гідроакустична апаратура. Ехолоти дозволяють виконувати висотне знімання дна, вимірюючи глибини. Гідролокатори на відміну від ехолотів, які зондують водне середовище у вертикальному напрямі, дозволяють отримувати інформацію не тільки під днищем судна, але і навколо нього. Його можна використовувати для знімання контурів морського дна, виявлення різних предметів, обслідування міжгалсових площ. Гідролокатор як і ехолот працює за принципом випромінювання і прийому відбитих ультразвукових хвиль.

Якщо на топографічній карті шельфу необхідно відобразити структуру донного ґрунту і товщину осадочних порід, то цю інформацію можна отримати за допомогою низькочастотної гідроакустичної апаратури, яку називають геолокаторами.

Для вивчення окремих важливих ділянок морського дна почали використовувати лазерну апаратуру. Лазер представляє собою джерело світлових променів, які характеризуються високою монохроматичністю, когерентністю і інтенсивністю. Перевагою лазерів перед гідролокаторами є миттєва швидкість розповсюдження світлових променів, направленість випромінювання і велика здатність лазерного променя у порівнянні з ультразвуковим, що дає можливість отримувати телевізійні зображення дна та вивчати мікроформи рельєфу і проглядати ґрунт.

Топографічне знімання з надводних суден виконують з метою отримання інформації для складання морських топографічних карт. Це відомості про рельєф дна, характер ґрунту і стратифікації донних відкладань, рослинності, підводних об’єктів тощо. Така інформація повинна бути достовірною на момент виконання знімання. Інформацію про рельєф дна отримують вимірюванням глибин, температури, солоності та коливань ґрунту. Інформацію про ґрунт, рослинність і особливості підводного рельєфу отримують іншими методами.

Планове положення точок на морі при високоточних зніманнях здійснюється візуальними і радіотехнічними методами. Але найбільше застосування мають віддалемірні і різницево-віддалемірні радіогеодезичні

128

системи. Як при використанні візуальних, так і при радіотехнічних методів планового визначення, на знімальному планшеті необхідно весь час вести прокладку шляху рухомого судна. Залежно від виду вимірювального параметра на знімальному планшеті будують сітку ізоліній, що дозволяє прискорити і спростити процес визначення місцеположення судна. Місця встановлення берегових станцій вибирають так, щоб заданий район знімання найбільш повно покривався робочою зоною радіосистеми.

Знімання морського дна виконують методом профілювання, тобто безперервного вимірювання необхідних параметрів із знімального судна, яке переміщується по акваторії. Вибір напрямів знімальних профілів, а також відстаней між ними здійснюється з таким розрахунком, щоб з найбільшою ефективністю отримати дані про рельєф дна. Найбільш розповсюдженим є знімання за системою прямолінійних галсів, розміщених на однакових відстанях один від другого. Їх напрям повинен збігатись з напрямом найбільшої розчлененості рельєфу дна. Для виконання цієї вимоги необхідно розміщувати галси перпендикулярно до напряму горизонталей. Таке розміщення галсів виконують у прямих берегів з поступово понижуючим дном, а також в районах з вираженим нахилом дна. У випадках, коли відсутній виражений нахил дна, вибір напрямів галсів немає суттєвого значення і при знімальних роботах на шельфі допускається довільний напрям. Крім паралельного розміщення галсів можна вимірювати глибини за радіальними, перехресними і зигзагоподібними галсами.

Вибір відстаней між галсами і відстаней між глибинами, тобто детальності проміру, встановлюється з врахуванням різних факторів. Для цього треба враховувати особливості будови рельєфу дна, діапазон вимірюваних глибин, точність планового положення місця та вимірювання глибин. Висотне знімання конкретної ділянки шельфу залежно від фізикогеографічних і кліматичних умов району, а також складності рельєфу виконують наступними методами:

1)неперервним вимірюванням глибин вздовж однієї або декількох ліній руху носіїв ехолотної апаратури, тобто шляхом отримання неперервних профілів дна;

2)неперервним зондуванням глибин в певній смузі маршруту судна, тобто отримання зображення рельєфу на площі;

3)дискретним вимірюванням глибин вздовж лінії руху судна на воді або транспортного засобу на воді.

При топографічному зніманні шельфу необхідно знімати контури характерних форм рельєфу підводних ландшафтів, ділянки з різним типом ґрунту і стратифікацією донних відкладань (виділення кам’яних і піщаних ділянок), а також ділянок з різною рослинністю. Зніманню підлягає також всі штучні підводні предмети і споруди. Контурне знімання і знімання підводних предметів ускладнюється наявністю водного середовища. Для виконання

129

контурного знімання широко використовують гідролокатори бічного огляду і методи сейсмозондування.

Для різних потреб господарської діяльності на морі необхідні дані про характер донного ґрунту і його розповсюдження по площі. Обслідування донних ґрунтів проводять за допомогою спеціальних ґрунтодобуваючих приладів. Існують різні типи приладів, за допомогою яких беруть ґрунт з різної глибини при русі або стоянці судна як з поверхні дна, так і з товщин донних осадків. Такі прилади дають можливість добувати взірці відкладань корінних порід, ґрунтів тощо. Залежно від поставлених завдань збір взірців ґрунту здійснюється драгами, дночерпаками, стратометрами, ґрунтовими трубками.

При топографічному зніманні шельфу виконують збір даних про водну рослинність, яку відображають на картах. У водному середовищі зустрічаються дві форми рослинності: трав’яниста і водорослинна. На відміну від суші, де рослинність має значне розповсюдження за площею, підводна рослинність рідко опускається глибше 30-50 м. Дані про водну рослинність отримують шляхом взяття проб дночерпаком, драгою або тралом.

При виконанні топографічного знімання необхідно враховувати зміни фізичного стану водного середовища (температура, солоність), а також зміни висотного положення рівня моря. Ці дані отримують з гідрологічних спостережень і спостережень на берегових футштоках і мареографах.

Підводні судна і апарати, оснащені сучасним науковим обладнанням і технічними засобами, вирішують широке коло завдань: виконання геологогеофізичних досліджень континентального шельфу; здійснення комплексу науково-дослідних океанографічних робіт; виконання топографічного знімання шельфу. В 60-х роках 20 століття почались широкі наукові дослідження з використанням підводних апаратів, яких на даний час нараховують близько 200. Топографічне знімання шельфу з підводних суден і апаратів виконують такими самими засобами і методами, що і з надводних суден. Для вимірювання глибини по галсах служать ехолоти, але в цьому випадку необхідно визначати глибину заглиблення підводного апарату. Для знімання використовують гідролокатор бічного огляду. В багатьох випадках використовують спеціальну апаратуру і методику топографічного знімання.

Підводне топографічне знімання виконують на невеликих за площею ділянках, де використання інших видів знімання технічно неможливе. Це перш за все місця, які є небезпечними для мореплавства. Підводні топографогеодезичні роботи виконують також для забезпечення будівництва важливих підводних споруд і комунікацій, створення опорних підводних геодезичних мереж. Підводне топографічне знімання виконують на глибинах до 50 м в масштабах 1:2000 – 1:500.

Поле донного рельєфу – основний з елементів ситуації, що відтворюється на топографічних картах. На отримання інформації про його параметри у вигляді планових координат та висот окремих точок орієнтовані знімальні

130

методи, що використовуються в роботах по топографічному картографуванню акваторій. Найбільш досконалими з них є методи проміру, площинного гідролокаційного знімання та дистанційного зондування.

Промір – це метод знімання донного рельєфу шляхом безпосереднього або посереднього виміру глибин на галсах, що покривають поверхню знімання регулярною сіткою. З метою отримання інформації про рельєф дна промірні виміри виконують в процесі переміщення знімальних суден у заданий пункт або на об’єкт робіт. Такі виміри називають маршрутним проміром. Результати вимірів, приведені до заданої рівневої поверхні, є висотною основою для представлення у необхідному вигляді або уточненні донного рельєфу на морських топографічних, навігаційних та інших картографічних матеріалах. На топографічних картах шельфу та внутрішніх водоймищ рельєф відображається горизонталями. Відстань між знімальними галсами є один з основних параметрів проміру. Докладність проміру встановлюється з врахуванням загального характеру рельєфу, глибин, масштабу знімання, призначення картографічних документів та вимогами нормативних актів.

Ехолотним проміром називається метод гідрографічного знімання, що виконується з метою отримання інформації про глибини акваторій та відображення їх на морських навігаційних картах. При проведенні гідрографічних досліджень основний параметр ехолотного проміру – міжгалсову відстань, визначають на основі апріорних даних, виходячи із загального характеру донного рельєфу та середньої глибини району. На стадії проектування їх встановлюють на підставі даних з нормативних актів. При виявленні особливостей рельєфу донної поверхні в процесі проведення проміру галси згущують у тих місцях, де в цьому є необхідність. Тільки при виконанні проміру у відкритому морі згущення ставиться у залежність від очікуваної точності визначення планових координат носія. У відповідності з діючими нормативними матеріалами процес знімання донного рельєфу розглядається як основа комплексу робіт з топографічного картографування акваторій. Реалізація його передбачена методом проміру у сполученні з іншими знімальними методами. Знімальні роботи виконуються в масштабах 1:2000-1:50000. Для районів шельфу з глибинами більше 200 м допускається виконувати знімання в масштабі 1:100000. Конкретний масштаб знімання визначається виходячи з цільового призначення картографічних матеріалів, що будуть створюватися.

Практичні вимоги до докладності проміру в зоні шельфу та на внутрішніх водоймах диференціюються за ступенем горизонтальної і вертикальної розчленованості на різних глибинах та вимог щодо точності відображення рельєфу в заданому масштабі знімання, відображеної в табл. 8.1.

До рельєфу категорії І відносять нерозчленовані та слабо розчленовані рівнини, що характеризуються середніми значеннями відносної глибини урізок підводних долин до 3 і 10 м відповідно. Рельєф категорії ІІ – це розчленовані

131

рівнини з відносною глибиною урізок 10-50 м. Рельєф ІІІ категорії характерний для сильно розчленованих рівнин із відносною глибиною урізок більше 50 м. Максимально допустима відстань між галсами – 2 см у масштабі карти, мінімальна – 0,5 см.

Знімання донного рельєфу можна виконувати аерокосмічним методом. Цей метод оснований на використанні методів дистанційного зондування – сукупності методів вивчення об’єкту за допомогою пристроїв, віддалених від нього на деяку віддаль. При проведенні аерокосмічного знімання застосовують традиційну геодезичну аерофотоапаратуру, спеціальну лазерну техніку – лазерні глибиноміри та зонди, а також створені на їх основі знімальні комплекси. Процес дистанційного зондування при топографічному зніманні акваторій реалізується на принципі світлової локації сигналом зондування із довжиною хвилі 500 нм. У цій частині видимого світла, при розповсюдженні його у воді, мають місце найменші енергетичні втрати, отже – найбільша дальність дії відповідної апаратури.

В даний час проведення топографічного знімання глибоководних областей Світового океану диктується необхідністю дослідження та засвоєння різного роду родовищ на глибинах 4000-6000 м. На таких глибинах найбільш ефективним та надійним вважається проведення знімальних робіт за допомогою буксируваних або автономних підводних апаратів, споряджених фототелевізійними і гідроакустичними засобами.

8.2.3. Знімання ґрунтів і підводних комунікацій.

Ґрунтова зйомка – складова частина топографічного знімання акваторій. Вона виконується з метою відображення на топографічних картах літологічного типу, майданного поширення та інших характеристик донних відкладень. У морських умовах гарантована надійність і безпека експлуатації промислових споруджень забезпечуються значно більш складними і дорогими

132

методами, ніж на суші. Відповідно до цього і вимоги до вірогідності відображеної на морських картах геологічної ситуації значно підвищуються. У Великобританії, наприклад, жодне спорудження на шельфі не може бути зведене чи встановлене до одержання сертифіката, у якому детально відображається інформація про відповідність конструкції спорудження конкретним геологічним умовам. Збір необхідної геологічної інформації рекомендується робити шляхом добору донних проб і методом гідролокаційного обстеження за допомогою низькочастотних ехолотів і профілографів.

Одним із складних елементів комплексу робіт з топографічного знімання акваторій є виявлення і визначення місця розташування підводних трубопроводів, кабелів зв'язку, усть шпар, затонулих кораблів і інших об'єктів штучного походження. У різних ситуаціях для цих цілей використовуються. оптичні, фототелевізійні, гідроакустичні та електромагнітні методи. У деяких особливо складних випадках у процес такого знімання включають процедуру безпосереднього візуального обстеження за допомогою водолазів. Можливість застосування двох перших методів визначається прозорістю води в районі знімання. В даному випадку більш надійними виявляються засоби гідролокації і спеціальна апаратура електромагнітного зондування. До такої апаратури, зокрема, відноситься шукач підводних трубопроводів, що реалізує індукційний метод пошуку і виявлення. Прилад функціонує на глибинах до 10 м і забезпечує визначення планового і висотного положення дискретних точок трубопроводу з помилками до 2 м щодо носія. Оптична стереосистема для перевірки стану підводних нафто- і газопроводів та бурових платформ створена у Великобританії. До складу системи входять: 1) підводний блок, що складається з двох 70-мм фотокамер з фокусною відстанню 38 мм, встановлених у водонепроникному корпусі з базисом 1,6 м, що дозволяє вести стереознімання об'єктів з відстаней 1,1 - 3,5 м, а також тест-об'єкта у виді алюмінієвого куба з безліччю відкаліброваних точок, куб фотографується перед зйомкою досліджуваного об'єкта і по завершенні її; 2) вимірювальний блок у складі стереокомпаратора, інтерфейсу, комп'ютера з периферійними пристроями; 3) програмне забезпечення з 8 стандартних програм. Система дозволяє робити знімання об'єктів на глибині до 140 м і забезпечує точність отримання даних близько 2 мм.

На сучасному етапі проведення топографічного знімання глибоководних областей Світового океану диктується необхідністю дослідження та освоєння полів залізомарганцевих конкрецій, а також родовищ інших твердих корисних копалин, розповсюджених в абиссалі на глибинах 4000-6000 м. На настільки значних глибинах найбільш ефективним і надійним з погляду ризику вважається проведення знімальних робіт за допомогою буксируваних чи автономних підвідних апаратів, оснащених фототелевізійними і гідроакустичними засобами спостереження і реєстрації. Підвищена

133

зацікавленість міжнародного співтовариства в якнайшвидшому рішенні проблеми освоєння ресурсів океану обумовили створення в найкоротший термін необхідних для цього технічних засобів і в першу чергу засобів пошуково-знімального призначення. У колишньому СРСР результатом робіт такого напрямку став глибоководний комплекс "МИР", створений на початку 80-х років. Комплекс призначений для проведення телевізійного знімання і фотографування морського дна в районах Світового океану з глибинами до 6000 м з метою вивчення топографічних і морфологічних особливостей поверхні дна, характеру донних відкладень, гідродинамічної обстановки в придонному шарі. Він складається з підводної частини і бортового устаткування, розташованого на судні. Підводна частина являє собою апаратносій з герметичними міцними боксами, в яких розташовані телевізійна камера, що працює в мало кадровому режимі розкладання, блок керування і формування відеосигналу, промірний ехолот, дві камери, що фотореєструють, система висвітлення і система електроживлення. Бортове устаткування включає пульт керування, перетворювач стандартів і відеоконтрольний пристрій. Буксирування комплексу здійснюється на відстані 3-10 м від поверхні дна. Фото- і телезйомка виконується безупинно на визначеній висоті камер над донною поверхнею, що задається оператором з пульта керування. Режим роботи теле- і фотокамер, імпульсного світильника і промірного ехолота, а також режим прийому-передачі інформації задає блок керування і формування. Інші технічні характеристики комплексу: оптимальна висота зйомки 6 м, час передачі і відтворення телевізійного кадру 1 с, режим фотозйомки одиночний і автоматичний, мінімальна дискретність експозиції 6 с, площа знімання з висоти 6 м – 18 м2, максимальний час роботи при одному спуску 20 годин, швидкість буксирування 2,5 вузла.

Для отримання і збору даних про тип донних відкладень, геологічних даних і топографії морського дна призначений комплекс геоакустичної апаратури "ГИК-6000". Комплекс виконаний на базі глибоководного акустичного профілографа і складається з набортного устаткування і підвідного буксируємого модуля. Набортне устаткування включає систему електроживлення, блоки керування і реєстрації. До складу підвідної частини входять антени акустичного профілографа, блок електроніки, розміщений в міцному корпусі. Основні технічні характеристики комплексу: частота випромінювання 100-120 кГц, ширина смуги зондування 250, 500 м на кожен борт, потужність випромінювання 0,5-5,0 кВт, що дозволяє досягати точності 0,5-5,0 м, робоча глибина до 6000 м, швидкість буксирування 1-3 вузли, реєстрація інформації в аналоговому виді на факсимільний апарат і в цифровому виді – на магнітний нагромаджувач.

Аерокосмічне знімання використовують як метод вивчення прибережних ділянок шельфу до глибин 10-15 м. цим методом можна також вивчати морські

134

течії, хвилювання і яскравість моря. Але аерознімання шельфу застосовують в обмежених масштабах.

8.2.4. Опрацювання результатів топографічного знімання.

Опрацювання матеріалів знімальних робіт включає:

-перевірку і оцінку робочих матеріалів;

-опрацювання матеріалів визначення місцеположення знімального судна;

-опрацювання рівневих спостережень;

-опрацювання матеріалів вимірюваних глибин;

-опрацювання матеріалів гідролокаційного знімання;

-опрацювання матеріалів відбору проб ґрунту;

-складання і редагування знімальних оригіналів топографічної карти;

-складання технічного звіту.

Опрацювання матеріалів планової прив’язки знімального судна включає наступне:

-перевірка, обчислення і врахування інструментальних поправок;

-обчислення координат знімальних точок;

-нанесення знімальних точок на знімальний орігінал;

-обчислення середніх квадратичних помилок нанесення точок на знімальний орігінал.

Опрацювання матеріалів рівневих спостережень полягає у виправлені моментів відліку рівнів поправками годинника, за яким фіксується час спостережень і приведення всіх відліків висоти рівня до нуля поста. За виправленими відліками висот рівня будують графік коливання рівня моря. Далі необхідно перевірити стрічки мареографів, журнали спостережень, журнали нівелювання рівневих лат відносно берегових реперів. Абсолютні відмітки на рівневі пости, які розміщені на островах та інших недоступних для геометричного нівелювання пунктах, передаються методом водного нівелювання.

Основним вихідним матеріалом при опрацюванні глибин є ехограми. Опрацювання ехограм і телеграфічних стрічок виконують як для знімальних, так і для контрольних галсів. Цей вид робіт включає перевірку і розбиття ехограм, зняття відліків глибин та виправлення виміряних значень глибин. Вибрані на ехограмі глибини відраховують від верхнього краю нульової лінії до верхнього краю профілю дна. Відрахування глибини виконують за допомогою спеціальних палеток, що відповідають певному типу ехолота і діапазону вимірювання глибин. Якщо вимір глибин виконують ручним лотом або наметкою, тоді необхідно опрацювати журнал знімання, в якому обчислюють необхідні поправки і відмітки дна. Виміряні глибини

виправляють загальною поправкою

1 2 ,

135

вимірювались глибини.

При визначені сумарної поправки часткові поправки обчислюють для глибин 0 – 10 м з точністю 0,01 м, а для глибин 10 – 500 м з точністю 0,1 м. Загальну поправку не враховують, якщо вона менше 0,1 м на ділянках з глибинами до 50 м і менше 0,5% від виміряної глибини для ділянок з глибинами більше 50 м.

Опрацювання матеріалів гідролокаційного знімання ділять на польове і камеральне. Польове опрацювання передбачає дешифрування гідролокаційних зображень і ведення робочих планшетів з прокладанням на них результатів вимірів. При камеральному опрацюванні, залежно від виду знімання, виконують підготовку оригінала контурного навантаження карти або обчислення координат виявлених гідролокатором об’єктів. При дешифруванні гідролокаційних знимків враховують характерні особливості зображень рельєфу дна, ґрунтів, підводних комунікацій.

Первинна обробка матеріалів знімання ґрунтів і водної рослинності полягає в їх опису і нанесені точок відбору на знімальний оригінал карти. Такий опис проб ґрунту заносять в спеціальний журнал ґрунтів, в якому відмічають товщину шарів, тип ґрунту за механічним складом, консистенцію ґрунтів, пластичність і в’язкість, колір, тон і відтінки вологої проби, наявність в ґрунті водоростей. Результати визначення донного ґрунту і водного середовища наносять на знімальний оригінал карти.

8.2.5. Складання морських топографічних карт.

Знімальний оригінал топографічної карти шельфу і внутрішніх водоймищ представляє собою детальний оригінал первинного картографічного відображення інформації знімальних робіт. Він є результатом необхідного технологічного етапу складання карти і підготовлюють його в графічній або цифровій формі. Знімальний оригінал відображає результати картографічної інтерпретації знімальних і вихідних даних. Тут використовуються також гідролокаційні знимки, знимки підводного фотографування та інші зображення об’єктів картографування. За елементами змісту складений оригінал карти включає:

-опорні пункти, орієнтири;

-берегову лінію, береги, острови та їх ґрунти;

-гідрографію суходолу;

-населені пункти, промислові, сільськогосподарські і соціально-культурні об’єкти на суходолі;

-дорожню мережу і дорожні споруди;

-границі і огорожі;

136