RU2340916C1 - Method of surveying bottom contour of water bodies and device to that end - Google Patents
Method of surveying bottom contour of water bodies and device to that end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2340916C1 RU2340916C1 RU2007116178/28A RU2007116178A RU2340916C1 RU 2340916 C1 RU2340916 C1 RU 2340916C1 RU 2007116178/28 A RU2007116178/28 A RU 2007116178/28A RU 2007116178 A RU2007116178 A RU 2007116178A RU 2340916 C1 RU2340916 C1 RU 2340916C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- water
- speed
- sound
- mapping
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидрографии, в частности к способам и техническим средствам съемки рельефа дна путем определения глубин на заданной акватории с определением их геодезических координат.The invention relates to hydrography, in particular to methods and technical means for surveying the bottom topography by determining the depths in a given water area and determining their geodetic coordinates.
Известен способ съемки рельефа дна акватории эхолотом [1], включающий прохождение судном с установленным на нем эхолотом заданными галсами на акватории, излучение гидроакустических сигналов в сторону дна, прием отраженных от дна сигналов, измерение расстояний от приемоизлучающей антенны эхолота до отражающей поверхности (точек дна), определение географических координат судна, определение геодезических координат приемоизлучающей антенны эхолота, измерение параметров бортовой, килевой и вертикальной качки, истинного курса и скорости судна, определение истинных значений глубин и их геодезических координат с последующей их регистрацией и индикацией.A known method of shooting the topography of the bottom of the water with an echo sounder [1], including the passage of a vessel with an echo sounder installed on it with predetermined tacks in the water, emitting hydroacoustic signals to the bottom, receiving signals reflected from the bottom, measuring distances from the receiving-emitting antenna of the echo sounder to the reflecting surface (bottom points) , determination of the ship’s geographic coordinates, determination of the geodetic coordinates of the echo-sounder receiving-emitting antenna, measurement of side, keel and pitching parameters, true heading and speed with bottom, determining the true values of the depths and geodetic coordinates with subsequent recording and display.
Известно также устройство для осуществления данного способа, представляющее собой эхолот [2], содержащий приемоизлучающую антенну, передающий блок, приемоизмерительный блок, блок управления, блок регистрации, обработки картирования рельефа дна, в котором выход приемоизлучающей антенны подключен к входу приемоизмерительного блока, выход передающего блока соединен с приемоизлучающей антенной, выходы приемоизлучающего блока подключены к входу блока регистрации, обработки и картирования рельефа дна, входы которого соединены с выходами судовых измерителей составляющих качки, курса, скорости и координат, а блок управления соединен с передающим блоком, приемоизмерительным блоком и блоком сбора информации, обработки и картирования рельефа дна.It is also known a device for implementing this method, which is an echo sounder [2], containing a transceiving antenna, a transmitting unit, a receiving unit, a control unit, a registration unit, a bottom topography mapping processing, in which the output of the receiving unit is connected to the input of the receiving unit, output of the transmitting unit connected to the receiving-radiating antenna, the outputs of the receiving-radiating unit are connected to the input of the registration unit, processing and mapping of the bottom topography, the inputs of which are connected to the outputs with oud meters of components of pitching, heading, speed and coordinates, and the control unit is connected to a transmitting unit, a receiving and measuring unit and a unit for collecting information, processing and mapping the bottom topography.
Существенными недостатками известного способа и устройства являются сравнительно невысокая точность съемки рельефа дна акватории, не удовлетворяющая предъявляемым требованиям к гидрографической съемки (см. например: Правила гидрографической службы №4 (ПГС №4 - Съемка рельефа дна, часть 2 - Требования и методы), ГУНиО МО СССР, Л., 1984), а также существенная трудоемкость выполнения способа, что обусловлено необходимостью выполнения вычислений, связанных с определением поправок за отклонение действительной средней скорости звука в воде от используемых в вычислениях расчетных значений средней скорости звука в воде для конкретного эхолота, определяемой косвенным путем по измеренным значениям температуры, солености и плотности морской воды на принятых в практике стандартных горизонтах по глубине или путем непосредственного измерения скорости звука в равномерно распределенных точках по всей площади акватории.Significant disadvantages of the known method and device are the relatively low accuracy of surveying the topography of the bottom of the water area, which does not meet the requirements for hydrographic survey (see, for example: Rules of the hydrographic service No. 4 (ASG No. 4 - Survey of the bottom relief, part 2 - Requirements and methods), GUNiO USSR Ministry of Defense, L., 1984), as well as the significant complexity of the method, due to the need to perform calculations related to the determination of corrections for the deviation of the actual average speed of sound in water from used in the calculation of the calculated values of the average speed of sound in water for a particular echo sounder, determined indirectly from the measured values of temperature, salinity and density of seawater at standard depth horizons accepted in practice or by directly measuring the speed of sound at evenly distributed points throughout the water area.
Ввиду того, что требуемая достоверность определения средней скорости звука расчетным путем обеспечивается только в малой локальной пространственной области, в которой измеряется температура, соленость и плотность морской воды или непосредственно скорость распространения звука в воде для конкретного эхолота, то точность съемки рельефа дна в конечном итоге отягощается погрешностью, обусловленной влиянием мелкомасштабной и крупномасштабной изменчивостью во времени ветрового перемещения и турбулентности внутренних волн, подводных течений. Эта погрешность может достигать 3% от измеряемой глубины (см., например: D.E. Dinn, B.D. Loncarevic et al. The effect of so und velocity errors on multibeam sonar depth accuracy// Proccedings of American Hydrograhic Symposium. 1995, p.1001-1009).Due to the fact that the required reliability of determining the average speed of sound by calculation is provided only in a small local spatial area in which the temperature, salinity and density of sea water are measured, or the speed of sound propagation in water for a particular echo sounder, the accuracy of recording the bottom topography is ultimately aggravated error due to the influence of small-scale and large-scale variability in time of wind displacement and turbulence of internal waves, underwater opinions. This error can reach 3% of the measured depth (see, for example: DE Dinn, BD Loncarevic et al. The effect of so und velocity errors on multibeam sonar depth accuracy // Proccedings of American Hydrograhic Symposium. 1995, p.1001-1009 )
В соответствии с требованиями стандарта Международной гидрографической организации (см., например: Записки по гидрографии. С.-П., ГУНиО МО РФ, №248, 1999, c.27-33) на акваториях с глубинами свыше 200 м, на которых выполняется съемка в интересах безопасности судоходства, средняя квадратическая погрешность (СКП) определения глубины не должна превышать 0,3%.In accordance with the requirements of the standard of the International Hydrographic Organization (see, for example: Notes on hydrography. S.-P., GUNiO of the Ministry of Defense of the Russian Federation, No. 248, 1999, p. 27-33) in water areas with depths over 200 m, at which survey in the interests of safety of navigation, the average square error (UPC) of determining the depth should not exceed 0.3%.
При использовании известного способа съемки рельефа и устройства для его осуществления СКП определения глубины составляет для глубин до 100 м от 0,7 до 3,5 м, а для глубин до 200 м от 2,3 до 11,0 м соответственно, что не удовлетворяет предъявляемым требованиям.When using the known method of shooting a relief and a device for its implementation, the UPC determines the depth for depths up to 100 m from 0.7 to 3.5 m, and for depths up to 200 m from 2.3 to 11.0 m, respectively, which does not satisfy the requirements.
При картировании рельефа дна СКП построения рельефа дна не должна превышать 0,5 мм в масштабе планшета, что в сочетании с погрешностью определения глубины известным способом и устройством для его осуществления в большинстве случаев не позволяет обеспечить и это требование.When mapping the bottom topography of the UPC, the bottom topography should not exceed 0.5 mm on the tablet scale, which, in combination with the error in determining the depth by a known method and device for its implementation, in most cases does not make it possible to provide this requirement.
Кроме того, при производстве съемки рельефа дна с последующим картированием рельефа дна, особенно в прибрежной зоне моря и в узкостях, необходимо иметь картографическую информацию как по суше, так и по прилегающей к ней акватории. Использование для этих целей типографских топографических и навигационных карт достаточно затруднительно. Одной из причин этого являются разные картографические проекции. Топографические карты строятся в проекции Гаусса-Крюгера, а навигационные в проекции Меркатора. Эта же причина является основным препятствием для использования растровых образов типографских карт в электронных геоинформационных системах, каковыми являются средства отображения картированной информации при выполнении съемки рельефа дна.In addition, when surveying the bottom topography with subsequent mapping of the bottom topography, especially in the coastal zone of the sea and in the narrowness, it is necessary to have cartographic information both by land and by the adjacent water area. The use of typographic topographic and navigation maps for these purposes is quite difficult. One of the reasons for this is different cartographic projections. Topographic maps are built in the Gauss-Krueger projection, and navigation maps in the Mercator projection. The same reason is the main obstacle to the use of raster images of printing cards in electronic geographic information systems, which are the means of displaying the mapped information when shooting the bottom topography.
Задачей настоящего технического решения является повышение точности съемки рельефа дна.The objective of this technical solution is to increase the accuracy of shooting the bottom topography.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе съемки рельефа дна акватории эхолотом, установленным на судне, включающем излучение гидроакустических сигналов в направлении дна, прием отраженных от поверхности дна сигналов, измерение расстояний от приемоизлучающей антенны до дна, определение координат судна по внешним источникам информации, измерение бортовой, килевой и вертикальной качки, истинного курса и скорости судна, привязку результатов измерений по времени, определение истинных значений глубин с определением поправки за отклонение действительной скорости звука в воде от расчетной, картирование полученной информации с определением геодезических координат измеренных глубин, в котором при определении истинных глубин поправку за отклонение действительной скорости звука в воде от расчетной определяют в соответствии с зависимостью: ΔZv=Н(Сср/Со-1), где Н - глубина под килем (Н=ΣCiti/2), Сср=Vc4fиcosαΔfд - средняя скорость распространения звука в воде. Со - скорость распространения звука в воде, на которую рассчитан эхолот, fи - частота излучения гидроакустического сигнала гидроакустическим доплеровским лагом, Δfд - доплеровский сдвиг частоты между излученным и отраженным гидроакустическими сигналами гидроакустического лага от морского дна, α- угол, образованный направлением излучения гидроакустического сигнала до поверхности дна и горизонтом, Vс - скорость судна, определенная по геодезическим координатам, Сi - скорость распространения звука в воде при измерении глубин эхолотом, ti - промежуток времени между излучением сигнала и приемом эхо-сигнала от дна, при картировании рельефа дна выполняют сопряжение топографических и навигационных растровых карт, а в устройство для осуществления способа, содержащее приемоизлучающую антенну, передающий блок, приемоизмерительный блок, блок управления и блок сбора, обработки информации и картирование рельефа дна акватории, в котором выход приемопередающей антенны подключен к входу приемоизмерительного блока, выход передающего блока соединен с приемоизлучающей антенной, выходы приемоизмерительного блока подключены к входу блока сбора обработки информации и картирования рельефа дна акватории, входы которого соединены с выходами судовых измерителей составляющих качки, курса, скорости и координат, а блок управления соединен с передающим блоком, приемоизмерительным блоком и блоком сбора информации, обработки и картирования рельефа дна, дополнительно введен блок определения средней скорости распространения звука в воде в направлении излучения гидроакустического сигнала, вход которого через блок управления соединен с выходом судового гидроакустического доплеровского измерителя скорости и выходом приемника радионавигационной или/и спутниковой навигационной системы, а выход соединен с входом блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна акватории.The problem is solved due to the fact that in the method of surveying the topography of the bottom of the water area with an echo sounder installed on the vessel, which includes emitting hydroacoustic signals in the direction of the bottom, receiving signals reflected from the bottom surface, measuring distances from the receiving-emitting antenna to the bottom, determining the coordinates of the vessel from external information sources , measurement of side, keel and pitching, the true heading and speed of the vessel, the binding of the measurement results in time, the definition of true depths with the definition of amendments for the deviation of the actual speed of sound in water from the calculated, mapping the received information to the definition of geodesic coordinates of the measured depths, wherein determining the true depth correction for the deviation of the actual speed of sound in water, the calculated is determined according to the relationship: ΔZ v = H (cf. / C about -1), where H is the depth under the keel (H = ΣC i t i / 2), C cp = V c 4f and cosαΔf d is the average speed of sound propagation in water. С о is the speed of sound propagation in water for which the echo sounder is designed, f and is the frequency of the hydroacoustic signal emitted by the hydroacoustic Doppler lag, Δf d is the Doppler frequency shift between the emitted and reflected hydroacoustic signals of the hydroacoustic lag from the seabed, α is the angle formed by the radiation direction sonar signal to the bottom surface and the horizontal, V s - ship speed, determined from the geodetic coordinates, C i - speed of sound in water at the measured depth sounder, t i - the time interval between the emission of the signal and the reception of the echo signal from the bottom, when mapping the topography of the bottom, the topographic and navigation raster maps are paired, and to the device for implementing the method, comprising a receiving-radiating antenna, a transmitting unit, a receiving-measuring unit, a control unit and a data processing, data processing unit and mapping the topography of the bottom of the water area, in which the output of the transceiver antenna is connected to the input of the receiving-measuring unit, the output of the transmitting unit is connected to the receiving-radiating antenna, the output the receiving unit is connected to the input of the unit for collecting information processing and mapping the topography of the bottom of the water area, the inputs of which are connected to the outputs of the ship meters of components of pitching, heading, speed and coordinates, and the control unit is connected to the transmitting unit, the receiving unit and the unit for collecting information, processing and mapping of the relief bottom, in addition, a unit for determining the average speed of sound propagation in water in the direction of radiation of the hydroacoustic signal, the input of which through the control unit with one with a yield of marine sonar Doppler velocimeter and output radionavigation receiver and / or satellite navigation system, and an output connected to the input acquisition unit, the information processing and mapping bottom relief area.
Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг.1-7). Фиг.1. Структурная блок-схема устройства. Устройство состоит из приемоизлучающей антенны 1, передающего блока 2, приемоизмерительного блока 3, блока управления 4, блока определения средней скорости распространения звука в воде 5, блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна 6.The invention is illustrated by drawings (Fig.1-7). Figure 1. Structural block diagram of the device. The device consists of a receiving-radiating antenna 1, a transmitting unit 2, a receiving-measuring unit 3, a control unit 4, a unit for determining the average speed of sound propagation in water 5, a unit for collecting, processing information, and mapping the topography of the bottom 6.
Выход приемопередающей антенны 1 подключен к входу приемоизмерительного блока 3, выход передающего блока 2 соединен с приемоизлучающей антенной 1, выходы приемоизмерительного блока 3 подключены к входу блока сбора обработки информации и картирования рельефа дна 6 акватории, входы которого соединены с выходами судовых измерителей составляющих качки, курса, скорости и координат, а блок управления 4 соединен с передающим блоком 2, приемоизмерительным блоком 3 и блоком сбора информации, обработки и картирования рельефа дна 6, в который дополнительно введен блок определения средней скорости распространения звука в воде 5 в направлении излучения гидроакустического сигнала, вход которого через блок управления 4 соединен с выходом судового гидроакустического доплеровского измерителя скорости и выходом приемника радионавигационной или/и спутниковой навигационной системы, а выход соединен с входом блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна 6 акватории.The output of the transceiving antenna 1 is connected to the input of the receiving-measuring unit 3, the output of the transmitting unit 2 is connected to the receiving-radiating antenna 1, the outputs of the receiving-measuring unit 3 are connected to the input of the information processing unit and mapping the topography of the bottom 6 of the water area, the inputs of which are connected to the outputs of the ship meters of pitching components, heading , speed and coordinates, and the control unit 4 is connected to the transmitting unit 2, the receiving-measuring unit 3 and the unit for collecting information, processing and mapping the topography of the bottom 6, which will complement A unit for determining the average speed of sound propagation in water 5 in the direction of emission of a hydroacoustic signal has been introduced, the input of which through the control unit 4 is connected to the output of the ship’s hydroacoustic Doppler speed meter and the output of the receiver of the radio navigation and / or satellite navigation system, and the output is connected to the input of the collection unit, information processing and mapping of the relief of the bottom 6 of the water area.
Приемоизлучающая антенна 1 собрана из пьезокерамических акустических преобразователей, размещенных в одном корпусе, которые используются как для излучения, так и приема отраженных от дна сигналов. В цикле излучения эти преобразователи соединены параллельно, а во время приема эхо-сигналов они работают независимо друг от друга.The receiving-emitting antenna 1 is assembled from piezoceramic acoustic transducers located in one housing, which are used both for radiation and reception of signals reflected from the bottom. In the radiation cycle, these transducers are connected in parallel, and during the reception of echo signals they work independently of each other.
Фиг.2. Передающий блок. Передающий блок 2 состоит из кварцевого генератора 7, стабилизированного по частоте, формирователя 8 периода следования излучаемых импульсов, устройства 9 формирования длительности излучаемого импульса, синхронизатора 10, устройства квантования 11, усилителя мощности 12, преобразователя 13, коммутатора 14.Figure 2. Transmitting unit. The transmitting unit 2 consists of a frequency-stabilized
Генератор 7 вырабатывает непрерывные колебания частотой 4,8 МГц, которая посредством синхронизатора 10 снижается до 600 кГц, и формируется импульс излучения. Усилитель мощности 12 усиливает импульс до величины, необходимой для возбуждения электроакустических преобразователей антенны 1. Посредством коммутатора 14 преобразователи антенны 1 во время излучения подключаются к передающему блоку 2, а во время приема к приемоизмерительному блоку 3.The
Фиг.3. Приемоизмерительный блок. Приемоизмерительный блок 3 состоит из блока полосовых усилителей 15, антенного усилителя 16, основного усилителя 17, блока формирователей кодов управления 18, блока фильтров 19, амплитудного детектора 20, фильтра 21 нижних частот, коммутатора 22, выходного усилителя 23 и предназначен для приема, усиления и частотной селекции принятых сигналов.Figure 3. Receiving unit. The receiving unit 3 consists of a block of
Фиг.4. Блок управления. Блок управления 4 состоит из ПЗУ микрокоманд 24, ПЗУ управления выбором адреса 25, БИС микропрограммного управления 26, регистра микрокоманд 27, двух микропроцессоров 28, ПЗУ 29, ОЗУ 30, схемы формирования переносов 31, трех буферных регистров 32, 33, 34 и пяти магистралей: магистрали адреса 35, магистрали микрокоманд 36, магистрали D 37, магистрали М 38, магистрали L 39 и предназначен для выработки и трансляции команд и информационных файлов с принимаемой от внешних источников информации, а также информации, находящейся в ПЗУ.Figure 4. Control block. The control unit 4 consists of a
Фиг.5. Блок определения средней скорости распространения звука в воде. Блок определения средней скорости распространения звука в воде 5 состоит из дешифратора микрокоманд 40, буферных каскадов 41, регистра адреса 42, арифметико-логического устройства 43, мультиплексоров 44, дешифратора 45, магистрали А 46, магистрали D 47, аккумулятора 48.Figure 5. Block for determining the average speed of sound propagation in water. The unit for determining the average speed of sound propagation in water 5 consists of a
Фиг.6. Блок сбора, обработки информации и картирования рельефа дна. Блок сбора, обработки информации и картирования рельефа дна 6 состоит из приемных регистров 49, блока системной магистрали 50, усилителя 51, диспетчера памяти 52, операционного блока 53, блока управления потоком команд 54, блока микропрограммного управления 55, блока прерываний 56, выходных регистров 57.6. Block for collecting, processing information and mapping the bottom topography. The unit for collecting, processing information and mapping the bottom topography 6 consists of receiving
Фиг.7. Блок-схема алгоритма сопряжения топографических и навигационных растровых карт.7. The block diagram of the algorithm for pairing topographic and navigation raster maps.
Работа устройства заключается в следующем. По командным импульсам, вырабатываемым блоком управления 4 в передающем блоке 2, осуществляется формирование акустического импульса и излучение его приемоизлучающей антенной 1 в сторону дна, а также прием и преобразование в электрический сигнал отраженных дном акустических сигналов, трансляция этих сигналов на вход приемоизмерительного блока 3, в котором вырабатываются электрические сигналы, пропорциональные временным задержкам прихода отраженных от поверхности дна сигналов, по которым определяются расстояния от приемоизлучающей антенны 1 до точек отражения сигналов от морского дна.The operation of the device is as follows. According to the command pulses generated by the control unit 4 in the transmitting unit 2, the acoustic pulse is generated and emitted by the receiving-emitting antenna 1 towards the bottom, as well as receiving and converting the acoustic signals reflected by the bottom into the electrical signal, transmitting these signals to the input of the receiving-measuring unit 3, which produces electrical signals proportional to the time delays of arrival of signals reflected from the bottom surface, by which the distances from the receiving-emitting antenna are determined enny 1 to signal reflection points on the seabed.
Одновременно по командным импульсам с блока управления 4 электрические сигналы, пропорциональные доплеровскому сдвигу частоты опорного гидроакустического сигнала от судового гидроакустического доплеровского измерителя скорости (лага), аналогом которого является лаг, описанный в кн.: Абсолютные и относительные лаги. Виноградов К.А., Кошкарев В.Н., Осюхин Б.А., Хребтов А.А.//Л., Судостроение, 1990, с.30, и электричские сигналы, пропорциональные геодезическим координатам х, у, от судового приемоиндикатора спутниковой или радионавигационной системы поступают на вход блока определения средней скорости распространения звука в воде 5, в котором средняя скорость распространения звука в воде Сср определяется в соответствии с зависимостью:At the same time, by command pulses from control unit 4, electric signals proportional to the Doppler frequency shift of the reference sonar signal from the ship's sonar Doppler speed meter (lag), the analogue of which is the lag described in the book: Absolute and relative lags. Vinogradov K.A., Koshkarev V.N., Osyukhin B.A., Khrebtov A.A.// L., Shipbuilding, 1990, p.30, and electrical signals proportional to the geodetic coordinates x, y, from the ship transceiver satellite or radio navigation system is fed to the input of the unit for determining the average speed of sound propagation in water 5, in which the average speed of sound propagation in water C av is determined in accordance with the dependence:
Сср=Vс4fи cosα/Δfд, где Vc - скорость судна, определенная по геодезическим координатам спутниковой или радионавигационной системы, fи - частота излучения гидроакустического сигнала гидроакустическим доплеровским лагом, Δfд - доплеровский сдвиг частоты между излученным и отраженным гидроакустическими сигналами гидроакустического доплеровского лага от морского дна, α- угол, образованный направлением излучения гидроакустического сигнала до поверхности дна и горизонтом. Данная зависимость следует из того, что для конкретного четырехлучевого гидроакустического доплеровского лага типа ЛА-52, являющегося штатным измерителем скорости на гидрографических судах, скорость судна определяется в соответствии с зависимостью: Vc=Vcp/4fucosα·Δfд. Одновременно с определением скорости по лагу определяют скорость судна по геодезическим координатам, полученным по спутниковой или радионавигационной навигационным системам, в соответствии с зависимостью:With cf = V s 4f and cosα / Δf d , where V c is the vessel speed determined from the geodetic coordinates of the satellite or radio navigation system, f and is the frequency of the hydroacoustic signal emitted by the hydroacoustic Doppler lag, Δf d is the Doppler frequency shift between the emitted and reflected hydroacoustic by the signals of the hydroacoustic Doppler log from the seabed, α is the angle formed by the direction of the radiation of the hydroacoustic signal to the bottom surface and the horizon. This dependence follows from the fact that for a specific four-beam hydroacoustic Doppler lag type LA-52, which is a standard speed meter on hydrographic vessels, the speed of the vessel is determined in accordance with the dependence: V c = V cp / 4f u cosα · Δf d . Simultaneously with determining the speed of the lag, the speed of the vessel is determined by the geodetic coordinates obtained by satellite or radio navigation navigation systems, in accordance with the dependence:
, где Хi, Yi - геодезические координаты судна, ti - время их определения. where X i, Y i - the geodetic coordinates of the vessel, t i - the time of their determination.
Далее по командным импульсам с блока управления 4 информация с блоков 3, 4 и 5 поступает на блок сбора, обработки информации и картирования рельефа дна 6, на который также поступает информация от судовых измерителей составляющих качки и курса.Further, by command pulses from control unit 4, information from blocks 3, 4, and 5 enters the unit for collecting, processing information, and mapping the topography of bottom 6, which also receives information from ship meters of pitching and heading components.
В блоке 6 определяется поправка ΔZv к глубинам, измеренным эхолотом (Н=ΣCiti/2, где Сi - скорость распространения звука в воде, ti - промежуток времени между излучением сигнала приемом эхо-сигнала от дна), за отклонение действительной скорости звука в воде от расчетной для конкретного эхолота: ΔZv=Сi (Сср/Со-1), где Сi - глубина измеренная эхолотом, Со - скорость распространения звука в воде, на которую рассчитан эхолот.In block 6, the correction ΔZ v to the depths measured by the echo sounder is determined (Н = ΣC i t i / 2, where C i is the speed of sound propagation in water, t i is the time interval between the signal emission by receiving an echo signal from the bottom), for deviation the actual speed of sound in water from the calculated for a particular echo sounder: ΔZ v = С i (С compare / С о -1), where С i is the depth measured by the echo sounder, С о is the speed of sound propagation in water, for which the echo sounder is designed.
Картирование информации осуществляется нанесением геодезических координат точек отражения гидроакустических сигналов от морского дна на планшет, который строится путем сопряжения топографических и навигационных растровых карт в следующей последовательности (фиг.7):Information mapping is carried out by applying the geodetic coordinates of the reflection points of hydroacoustic signals from the seabed to a tablet, which is built by pairing topographic and navigation raster maps in the following sequence (Fig. 7):
- растр навигационной карты в проекции Меркатора подвергается векторизации береговой линии навигационной карты;- the raster of the navigation map in the Mercator projection is subjected to vectorization of the coastline of the navigation map;
- выполняется выборка участка, соответствующего морской акватории, на которой производится съемка рельефа дна с учетом векторизации береговой линии навигационной карты;- a site is selected that corresponds to the marine area on which the bottom topography is recorded taking into account the vectorization of the coastline of the navigation map;
- производится запись в итоговый растр навигационной карты;- a record is made in the final raster of the navigation map;
- растр топографической карты в проекции Гаусса-Крюгера приводится к масштабу навигационной карты;- the raster of the topographic map in the Gauss-Kruger projection is reduced to the scale of the navigation map;
- выполняется преобразование координат проекции Гаусса-Крюгера в географические координаты;- the coordinates of the Gauss-Kruger projection are converted into geographical coordinates;
- выполняется преобразование географических координат в координаты проекции Меркатора;- the conversion of geographical coordinates to the coordinates of the Mercator projection is performed;
- производится выборка участка растра, соответствующего сухопутной (береговой) области;- a raster plot is selected that corresponds to the land (coastal) region;
- выполняется запись в итоговый растр топографической карты;- the topographic map is written to the final raster;
- по результатам записей в итоговые растры навигационной и топографической карты строится итоговая растровая карта совмещенной навигационной и топографической информации в Меркаторской проекции;- based on the results of recordings in the final rasters of the navigation and topographic map, the final raster map of the combined navigation and topographic information in the Mercator projection is built;
- на итоговой растровой карте, выводимой на устройство индикации, также отображается путь судна.- on the final raster map displayed on the display device, the path of the vessel is also displayed.
При использовании заявляемого способа и устройства для его осуществления, предназначенного для съемки рельефа дна акватории, выполняется требование к точности определения глубины при съемке рельефа дна акватории, установленное действующими нормативными документами, что обусловлено возможностью измерения доплеровского сдвига частоты опорного гидроакустического сигнала гидроакустического доплеровского лага, абсолютной скорости движения судна с эхолотом по внешним источникам информации (например, спутниковой навигационной системы типа GPS), по которым определяют среднюю вертикальную скорость распространения звука в водной среде.When using the proposed method and device for its implementation, designed to capture the bottom topography of the water area, the accuracy requirement for determining the depth when shooting the topography of the bottom of the water area is established by current regulatory documents, due to the possibility of measuring the Doppler frequency shift of the reference sonar signal of the sonar doppler log, absolute speed movement of a vessel with an echo sounder through external information sources (for example, satellite navigation systems type GPS), which determines the average vertical velocity of sound propagation in aqueous medium.
При съемке рельефа дна эхолотом средняя квадратическая погрешность определения вертикальной скорости распространения звука не должна превышать±7,5 м/с.Выполнение данного требования может быть обеспечено, если скорость движения судна будет определяться со средней квадратической погрешностью, не превышающей±0,037 м/с, что возможно выполнить при условии определения геодезических координат со средней квадратической погрешностью, не превышающей±7,8 м. Установленные на гидрографических судах навигационные системы, в частности, совмещенные приемоиндикаторы спутниковых и радионавигационных систем берегового базирования позволяют определять геодезические координаты с точностью±6,0 м, а при их работе в дифференциальном режиме с точностью±3,0 м. При сопряжении топографических и навигационных растровых карт при картировании рельефа дна ошибки получаемой растровой карты составляют не более двух пикселей, например, для масштаба карт 1:250000 с разрешением 400 dpi это составляет 30 м на поверхности Земли, что не превышает ошибок самой растровой карты.When shooting the bottom topography with an echo sounder, the mean square error in determining the vertical speed of sound propagation should not exceed ± 7.5 m / s. Compliance with this requirement can be ensured if the speed of the vessel is determined with a mean square error not exceeding ± 0.037 m / s, what can be done if geodetic coordinates are determined with a mean square error not exceeding ± 7.8 m. Navigation systems installed on hydrographic vessels, in particular, combined Riemo-indicators of coastal satellite and radio navigation systems allow determining geodetic coordinates with an accuracy of ± 6.0 m, and when operating in differential mode with an accuracy of ± 3.0 m. When combining topographic and navigation raster maps when mapping the bottom relief, the errors of the resulting raster map are no more than two pixels, for example, for a map scale of 1: 250000 with a resolution of 400 dpi, this is 30 m on the surface of the Earth, which does not exceed the errors of the raster map itself.
Практическая реализация заявляемого способа и устройства для его осуществления технической сложности не представляет ввиду того, что для его реализации используются штатные измерительные средства, установленные на гидрографических судах, предназначенных для съемки рельефа дна.The practical implementation of the proposed method and device for its implementation does not present technical complexity in view of the fact that its implementation uses standard measuring instruments installed on hydrographic vessels intended for surveying the bottom topography.
Источники информацииInformation sources
1. Коломийчук Н.Д. Гидрография. Л., ГУНиО МО СССР, 1988, с.240-277.1. Kolomiychuk N.D. Hydrography. L., GUNiO of the Ministry of Defense of the USSR, 1988, p. 240-277.
2. Hare R. Depth and position error budgets for multibeam echosounding// International Hydrographic Review. 1995, v. LXXII, №2, p.37-69.2. Hare R. Depth and position error budgets for multibeam echosounding // International Hydrographic Review. 1995, v. LXXII, No. 2, p. 37-69.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007116178/28A RU2340916C1 (en) | 2007-04-27 | 2007-04-27 | Method of surveying bottom contour of water bodies and device to that end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007116178/28A RU2340916C1 (en) | 2007-04-27 | 2007-04-27 | Method of surveying bottom contour of water bodies and device to that end |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2340916C1 true RU2340916C1 (en) | 2008-12-10 |
Family
ID=40194460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007116178/28A RU2340916C1 (en) | 2007-04-27 | 2007-04-27 | Method of surveying bottom contour of water bodies and device to that end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2340916C1 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461021C2 (en) * | 2009-03-24 | 2012-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт Министерства обороны Российской Федерации" (ФГУП "ГНИНГИ Минобороны России") | Apparatus for determining corrections to depth measured by echo sounder when mapping bottom topography of water body |
RU2461845C1 (en) * | 2011-04-28 | 2012-09-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Hydroacoustic system for imaging underwater space |
RU2466426C1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-11-10 | Сергей Петрович Алексеев | Method of reconstructing sea-floor relief when measuring depth using hydroacoustic apparatus |
RU2480790C1 (en) * | 2011-11-14 | 2013-04-27 | Юрий Николаевич Жуков | Method of determining position of measured depths of sound signals |
RU2487368C1 (en) * | 2011-12-01 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Method for stereophotography of bottom topography of water body and apparatus for realising said method |
RU2529626C2 (en) * | 2013-01-15 | 2014-09-27 | Владимир Александрович Катенин | Apparatus for determining corrections to depth measured by echo sounder when mapping bottom topography of water area |
RU2541733C1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Морские Инновации" ООО "Морские Инновации" | Parametric profile recorder |
RU2665345C1 (en) * | 2017-11-17 | 2018-08-29 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Vessel speed measuring method by the doppler log |
RU2672464C1 (en) * | 2017-10-13 | 2018-11-14 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Vessel speed measuring method by the doppler log |
CN111561916A (en) * | 2020-01-19 | 2020-08-21 | 自然资源部第二海洋研究所 | Shallow sea water depth uncontrolled extraction method based on four-waveband multispectral remote sensing image |
RU2757560C1 (en) * | 2021-02-12 | 2021-10-18 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method for surveying relief of bottom of water area |
-
2007
- 2007-04-27 RU RU2007116178/28A patent/RU2340916C1/en active
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461021C2 (en) * | 2009-03-24 | 2012-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт Министерства обороны Российской Федерации" (ФГУП "ГНИНГИ Минобороны России") | Apparatus for determining corrections to depth measured by echo sounder when mapping bottom topography of water body |
RU2461845C1 (en) * | 2011-04-28 | 2012-09-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Hydroacoustic system for imaging underwater space |
RU2466426C1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-11-10 | Сергей Петрович Алексеев | Method of reconstructing sea-floor relief when measuring depth using hydroacoustic apparatus |
RU2480790C1 (en) * | 2011-11-14 | 2013-04-27 | Юрий Николаевич Жуков | Method of determining position of measured depths of sound signals |
RU2487368C1 (en) * | 2011-12-01 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Method for stereophotography of bottom topography of water body and apparatus for realising said method |
RU2529626C2 (en) * | 2013-01-15 | 2014-09-27 | Владимир Александрович Катенин | Apparatus for determining corrections to depth measured by echo sounder when mapping bottom topography of water area |
RU2541733C1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Морские Инновации" ООО "Морские Инновации" | Parametric profile recorder |
WO2015060749A1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Морские Инновации" | Parametric profiler |
RU2672464C1 (en) * | 2017-10-13 | 2018-11-14 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Vessel speed measuring method by the doppler log |
RU2665345C1 (en) * | 2017-11-17 | 2018-08-29 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Vessel speed measuring method by the doppler log |
CN111561916A (en) * | 2020-01-19 | 2020-08-21 | 自然资源部第二海洋研究所 | Shallow sea water depth uncontrolled extraction method based on four-waveband multispectral remote sensing image |
CN111561916B (en) * | 2020-01-19 | 2021-09-28 | 自然资源部第二海洋研究所 | Shallow sea water depth uncontrolled extraction method based on four-waveband multispectral remote sensing image |
RU2757560C1 (en) * | 2021-02-12 | 2021-10-18 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method for surveying relief of bottom of water area |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2340916C1 (en) | Method of surveying bottom contour of water bodies and device to that end | |
RU2434246C1 (en) | Method of surveying bottom topography of water bodies and apparatus for realising said method | |
EP0624253A1 (en) | Feature location and display apparatus | |
RU2519269C1 (en) | Method of surveying bottom topography of water area and apparatus therefor | |
RU2439614C2 (en) | Method of surveying bottom topography of water body and apparatus for realising said method | |
Châtillon et al. | SAMI: A low-frequency prototype for mapping and imaging of the seabed by means of synthetic aperture | |
NO334516B1 (en) | Procedure for Determining Average Sound Speed in an Amount of Water | |
Grządziel et al. | Estimation of effective swath width for dual-head multibeam echosounder | |
RU2272303C1 (en) | Method for determining depths of body of water and device for realization of said method | |
US11802949B2 (en) | Underwater information visualizing device | |
Violante | Acoustic remote sensing for seabed archaeology | |
RU75060U1 (en) | ACOUSTIC LOCATION SYSTEM OF NEAR ACTION | |
RU166051U1 (en) | CORRELATION LAG | |
RU2529207C1 (en) | Navigation system for towed underwater vehicle | |
RU100838U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE PARAMETERS OF BODIES LOCATED AT THE BOTTOM OF THE RESERVOIRS | |
RU2712799C1 (en) | Hydroacoustic navigation device with four-element short-base receiving antenna | |
Naik et al. | Evolution of Sonar Survey Systems for Sea Floor Studies | |
RU98254U1 (en) | MULTI-FREQUENCY CORRELATION HYDROACOUSTIC LAG | |
RU38233U1 (en) | MARINE GEOACOUSTIC COMPLEX "MAK" | |
Talukdar et al. | Digital processing of sidescan images from bottom backscatter data collected by sea beam | |
Riegl et al. | Acoustic methods overview | |
Andrews et al. | Swathmap: Long range sidescan sonar mapping of the deep seafloor | |
Karadeniz Kartal et al. | Modeling and Analysis of Sea-Surface Vehicle System for Underwater Mapping Using Single-Beam Echosounder | |
Wu | 2.1 Principle of Multi-beam Sounding Technology | |
JP2021196269A (en) | Device and method for echo sounding |